IL RUMORE DEGLI IMPIANTI AERAULICI ... -...

Il rumore degli impianti nelle costruzioni civili

IL RUMORE DEGLI IMPIANTI AERAULICI. TECNICHE DI CONTROLLO ATTIVE E PASSIVE Paolo Guidorzi, Giovanni Semprini DIENCA – Dipartimento di Ingegneria Energetica, Nucleare e del Controllo Am-bientale, Facoltà di Ingegneria –Università di Bologna Introduzione Il problema del comfort acustico nell'ambiente domestico e di lavoro assume oggi sempre maggiore importanza. All’interno di un ufficio si possono rilevare varie fon-ti di rumore, alcune esterne e altre interne. Tra tutte, i sistemi di condizionamento dell'aria sono una delle principali cause di disturbo uditivo e su tali impianti vanno concentrati gli sforzi e la ricerca per la riduzione e l'abbattimento delle emissioni sonore, essendo provato che l'esposizione prolungata a fonti di rumore è causa di stress e può avere effetti nocivi sulla salute dell'uomo. Inoltre, l’esposizione conti-nua a fonti di rumore può influenzare pesantemente il rendimento dei lavoratori. Il miglioramento del comfort acustico non solo preserva la salute, ma migliora anche la qualità della vita e le condizioni dell’ambiente lavorativo. Nel caso degli impianti di condizionamento ad aria, il rumore generato dai ventilato-ri e dalle altre macchine e componenti dell’impianto si propaga lungo i condotti di aerazione e quindi sfocia all’interno degli ambienti di vita; altre componenti di ru-more nascono dalla turbolenza causata dal passaggio dell’aria attraverso il condotto e dall'uscita dell'aria dalle bocchette d’aerazione. Un'analisi in frequenza di tali rumori ha dimostrato la presenza di due tipi di com-ponenti: una in bassa frequenza, difficilmente attenuabile con i metodi tradizionali di trattamento del rumore, derivante da componenti meccaniche in movimento (pompe o ventilatori) e un'altra a larga banda (ovvero distribuita su un ampio nume-ro di frequenze), concentrata sulle alte frequenze, dovuta soprattutto a fenomeni aerodinamici. Le componenti a larga banda e ad alta frequenza si possono abbattere in modo relativamente semplice e con buona efficacia mediante sistemi passivi, ad esempio l'impiego di silenziatori costituiti da materiale fonoassorbente posti all'in-terno del condotto aeraulico. Per ragioni fisiche però tali sistemi hanno la massima efficacia alle frequenze medio-alte, essendo la lunghezza dell'onda acustica da as-sorbire direttamente legata alla dimensione del dispositivo silenziatore. Quindi sa-rebbe, in linea teorica, possibile costruire un silenziatore passivo efficace anche sul-le basse frequenze, ma avrebbe dimensioni e costi tali da non renderne pratico l'uti-lizzo.

143

ASSOCIAZIONE ITALIANA DI ACUSTICA Bologna 27 ottobre 2007

In alternativa ai sistemi passivi è possibile allora utilizzare tecniche di controllo atti-vo che trovano la loro efficacia soprattutto alle basse frequenze. Si andranno quindi ora ad illustrare le tecniche di controllo attive e passive per l'abbattimento del rumo-re generato dagli impianti aeraulici.

1. Il controllo attivo del rumore

Si tratta di una tecnica innovativa, anche se viene studiata da molti decenni, che utilizza una perturbazione acustica aggiuntiva per attenuare un rumore indesiderato. Il controllo attivo del rumore consiste in un dispositivo (elettronico o di altro gene-re) che genera un rumore uguale e contrario al rumore originale, operando in tal modo una cancellazione (interferenza distruttiva) del rumore di disturbo. In realtà questa è una semplificazione ed esistono molti altri tipi di controllo attivo, con di-verse configurazioni e che si basano su diversi assunti teorici e fisici. Già da oltre un decennio sono sul mercato le prime applicazioni commerciali di ap-parecchi per il controllo attivo. Nel campo civile, il campo di applicazione maggiore è quello degli impianti di condizionamento. In realtà gli esempi poco fa citati sono riconducibili a tipi di controllo attivo diversi tra loro e con complessità e costi molto diversi. E' infatti relativamente semplice e poco costoso ottenere l'attenuazione puntuale di un rumore, come nel caso delle cuffie a controllo attivo. Mentre il problema di attenuare un rumore all'interno di uno spazio tridimensionale risulta molto più arduo da risolvere, sia per problemi di ordine fisico che tecnico. Fortunatamente il controllo attivo del rumore che si propaga all'interno di condotti aeraulici può essere considerato un caso monodimensionale, e questo permette uno studio agevole del problema. Ben diverso sarebbe il controllo attivo, all'interno di un ambiente, del rumore uscente dal condotto dell'impianto di condizionamento. Nel caso tridimensionale infatti, oltre alla maggiore complessità del fenomeno, si an-drebbero a sommare anche effetti secondari quali la diffrazione e il riverbero del suono nell'ambiente controllato. I tipi di controllo attivo possono essere schematicamente suddivisi in due categorie: controllo di tipo DIRETTO e controllo di tipo A RETROAZIONE.

2. Controllo attivo di tipo diretto

Il precursore e inventore del controllo attivo del rumore è stato Paul Lueg nel 1934. Il principio su cui si basava il brevetto di Lueg è identico a quello su cui si basano i moderni sistemi di ANC (Active Noise Control): generare un'onda uguale e di fase opposta a quella del segnale disturbante. Lueg non riuscì a realizzare efficacemente il controllo attivo nel 1936 per la mancanza di mezzi tecnologici adeguati alla co-struzione dell'elemento “V” di figura 1, che nei moderni sistemi di controllo attivo contiene un Processore Digitale di Segnale (DSP) e altra elettronica di supporto.

144


Figura 1 - Schema originale del 1934 del brevetto di Lueg

In pratica quindi il controllo attivo consiste nell'interferenza di due (o più) onde acu-stiche, al fine di attenuare il più possibile l'onda disturbante. Il caso più semplice è quello monodimensionale, ovvero onde piane che si propagano in un condotto (tipi-camente un condotto di un impianto di ventilazione o condizionamento dell'aria). Lo schema del sistema, visto in altri termini, è il seguente:

145


Figura 2 - Schema generale del controllo attivo di tipo diretto

I sensori e la sorgente secondaria possono essere di vario tipo: microfoni, sensori ottici o tachimetrici per gli ingressi; altoparlanti, trasduttori piezoelettrici o di altro tipo per le uscite. Come si vede dallo schema, è presente anche un microfono di errore in cascata alla sorgente secondaria, usato per valutare l'intervento del controllo attivo. L'obbiettivo del controllo è proprio minimizzare il segnale captato dal microfono di errore.

3. Controllo attivo a retroazione

In figura 3 è rappresentata una delle prime realizzazioni pratiche del controllo attivo del rumore, realizzata nel 1953 da Olson e May e chiamata “assorbitore di suono elettronico”. E' presente un microfono con una risposta in frequenza piatta fino a quasi 0 Hz e una risposta di fase minore di 2 gradi da 20 Hz a 400 Hz. Il segnale è amplificato da un amplificatore la cui uscita alimenta un altoparlante con una bobina ad alta impedenza, che evita la necessità di mettere un trasformatore tra l'uscita delle valvole e l'altoparlante stesso. Il trasformatore introdurrebbe un considerevole sfa-samento nelle basse frequenze. Inoltre la risposta dell'amplificatore è stata filtrata con un filtro passa basso con frequenza di taglio di circa 400 Hz, per evitare feed-back positivo.

146


Figura 3 - Progetto originale del 1953 dell'assorbitore di suono elettronico di Olson e May Con queste premesse, una semplice inversione del segnale del microfono è stata introdotta, per avere un uscita all'altoparlante sfasata di 180 gradi con l'ingresso del microfono. Se viene usato un alto guadagno dell'amplificatore, l'apparato funziona da “riduttore di pressione sonora”. Olson e May dichiararono che l'apparato assorbe il suono, se progettato in modo che le corrette relazioni di fase siano mantenute. Trovarono anche che ciò è difficile da ottenere in pratica e suggerirono alcuni accorgimenti riguardo a uno schermo acusti-camente resistente da applicare intorno al microfono e all'altoparlante. In ogni caso suggerirono che questo apparato offre i migliori risultati come “riduttore di suono puntuale”. Le indicazioni di uso che Olson e May diedero per questo tipo di controllo attivo sono le automobili o gli aeroplani, per ridurre il rumore nelle vicinanze della testa dell'occupante.

147


Figura 4 - Applicazione del riduttore di suono puntuale suggerita da Olson e May

Comunque la tecnica proposta, sebbene interessante, all'epoca non venne applicata a causa di problemi di stabilità . La moderna tecnica del controllo dei segnali e i pro-gressi tecnologici hanno invece oggi permesso notevoli miglioramenti. Resta il fatto, come accennato in precedenza, che il controllo attivo di tipo a retroa-zione, per ragioni fisiche, mantiene una intrinseca tendenza all'instabilità e perciò richiede un'accurata progettazione e cautela nell'utilizzo.

4. Applicazione del controllo attivo del rumore in un caso pratico

Si descrivono ora i risultati di alcuni esperimenti di applicazione di un sistema a controllo attivo del rumore installato su un modello in scala reale di condotto aerau-lico, sito nei laboratori del D.I.E.N.C.A., presso la Facoltà di Ingegneria dell'Uni-versità di Bologna. Il condotto preso in esame ha una sezione rettangolare di dimensioni 400x250 mm e include alcune curve, un silenziatore passivo estraibile, una bocchetta di uscita dell’aria in un ambiente chiuso e un ventilatore a velocità variabile. In figura 5 è visibile la configurazione del condotto: in posizione (A) è posto il ven-tilatore; in posizione (B) è visibile l'alloggiamento del silenziatore passivo estraibile; in posizione (C) è posto il microfono di riferimento; in posizione (D) è alloggiato l'altoparlante; in posizione (E) è posto il microfono d'errore; in posizione (F) è pre-sente la bocchetta di uscita dell'aria nell'ambiente controllato. Il primo passo da seguire per implementare un sistema di controllo attivo in un caso monodimensionale come quello qui presentato è la scelta del tipo di controllo: diret-to o a retroazione. Un sistema di controllo diretto riceve in ingresso un segnale, det-to di riferimento, lo elabora opportunamente (equalizzazione e sfasamento) e lo manda in uscita all'attuatore (altoparlante) dove fisicamente avviene l'interferenza distruttiva delle onde acustiche, con conseguente abbattimento del disturbo. Un se-condo segnale, detto di errore, rilevato a valle del controllo e fornito in ingresso al sistema di controllo permette un adattamento del sistema al fine di minimizzare il rumore residuo (si veda lo schema di figura 6).

148


Figura 5 - Configurazione del condotto utilizzato per le prove di controllo attivo eseguite in

laboratorio

Figura 6 - Schema generale del controllo di tipo diretto

Un sistema a retroazione invece non utilizza un segnale di riferimento, ma agisce solo sull'errore residuo, rilevato mediante un microfono di controllo a valle del pun-to in cui l'attuatore agisce (si veda lo schema in figura 7).

149


Figura 7 - Schema generale del controllo di tipo a retroazione

Mentre il sistema diretto basa la propria funzionalità su misure in qualche modo predittive della perturbazione primaria, i sistemi retroattivi tentano di attenuare il rumore residuo rimasto a valle del punto in cui è posto l'attuatore. I sistemi retroatti-vi sono quindi migliori per ridurre la risposta transiente del sistema, mentre i sistemi diretti sono migliori nel funzionamento a regime. Se è possibile ottenere un segnale di riferimento con sufficiente anticipo, ovvero spazialmente lontano dalla zona in cui risiede l'attuatore del controllo, i sistemi di tipo diretto sono da preferire sugli analoghi retroattivi, poiché dotati di una maggiore stabilità intrinseca e sono in ge-nerale più efficaci. Nel caso in esame si è quindi optato per un controllo di tipo di-retto. Nel caso specifico, per il controllo attivo viene utilizzata una scheda elettronica, dotata di microprocessore, connessa ad un altoparlante inserito nel condotto e a due microfoni, uno di riferimento e uno di errore. Il sistema è stato quindi messo a punto modificando una serie di parametri dell'algoritmo di controllo.

150


Figura 8 - Particolare dell'attuatore (altoparlante) montato sul condotto aeraulico Sperimentalmente si è trovato che la posizione migliore del microfono di errore al-l'interno del condotto risulta nelle immediate vicinanze dell'attuatore, mentre la po-sizione migliore del microfono di riferimento risulta sita a 2,45 m dall'attuatore. Si è giunti a questi risultati massimizzando la funzione di coerenza tra i segnali campio-nati dai due sensori e tenendo conto che maggiore è la distanza del sensore di rife-rimento dall'attuatore, minore è la contaminazione col segnale generato ma maggio-re è la complessità del modello del percorso di cancellazione. Si è quindi proceduto ad alcuni test sommando segnali sinusoidali alla fonte di rumore primaria (il ventila-tore), ottenendo ottimi risultati, come visibile in figura 9.

Figura 9 - Risultati di attenuazione ottenuti con il controllo attivo

Quindi si è passati al caso realistico di un rumore a larga banda concentrato nell'in-tervallo 100-400 Hz, ottenendo una diminuzione del livello sonoro globale nell’ambiente controllato di 6 dB. L’utilizzo sinergico di controllo attivo (a bassa frequenza) e passivo (ad alta frequenza) permette un’ulteriore diminuzione del ru-more residuo nell'ambiente controllato. Il risultato è presentato in figura 10.

Figura 10 - Risultati di attenuazione ottenuti con l'azione sinergica di controllo attivo e passi-

vo

151


5. Riduzione del rumore tramite dispositivi di tipo passivo

Le strategie di riduzione del rumore tramite dispositivi passivi sono più complesse in quanto riguardano anche la progettazione dell'impianto e il dimensionamento di molte delle grandezze in gioco. Il controllo con sistemi passivi deve tenere conto di tutte le sorgenti di rumore dell'impianto, quali impianti di riscaldamento, condizio-namento e ventilazione. Il progettista dovrà quindi valutare numerosi fattori quali il posizionamento dei vari elementi, la velocità e portata d'aria dei condotti aeraulici e la forma dei condotti stessi. Il primo passo da affrontare quando si vuole studiare il rumore in un impianto di climatizzazione è quello di valutare il livello sonoro emesso dalle centrali tecnologi-che, quali le centrali idriche, termiche e frigorigene e le centrali di condizionamento. Il posizionamento di tali elementi va studiato con cura, per non oltrepassare i limiti acustici di emissione (se posti esternamente all'edificio) e in ogni caso molta atten-zione va posta nell'isolamento da vibrazioni, trasmesse sia per via strutturale che attraverso i condotti dell'aria o dell'acqua. Vanno scelti impianti intrinsecamente silenziosi e le velocità dei ventilatori e dell'aria devono essere basse per evitare fe-nomeni di turbolenza; chiaramente, fissati i valori di portata d'aria richiesti, questo vincolo si riflette sul dimensionamento del condotto. In specifico, in un impianto di riscaldamento, condizionamento e ventilazione (RCV) si possono distinguere le sorgenti di rumore e i cammini di propagazione.

Figura 11 – Sorgenti di rumore e cammini di propagazione

Le possibili sorgenti sono il ventilatore, varie fonti puntuali di rumore aerodinamico quali curve, giunzioni e variazioni di sezione, e la vibrazione dei condotti.

152


I cammini di propagazione comprendono i cammini per via aerea attraverso pareti e solai attorno alla centrale termica, cammini per via strutturale attraverso solai e muri collegati ai vari componenti dell'impianto, cammini di propagazione lungo i canali aeraulici. Il rumore del ventilatore ha origine meccanica e aerodinamica. Per quanto riguarda la parte meccanica, si ha un contributo tonale, alla frequenza di passaggio della paletta, quindi dipendente dai giri al minuto e dal numero di pale.

Figura 12 - Livelli di potenza sonora di ventilatori in condizioni nominali di funzionamento

(1m3/s, 1 kPa, rendimento massimo)

Figura 13 - Propagazione per via solida

153


Figura 14 - Propagazione per via aerea

Oltre alla generazione e trasmissione dei rumori, il rumore nel suo percorso dalla sorgente all'ambiente subisce una serie di attenuazioni. Il progettista può prevedere con sufficiente precisione la somma di queste attenuazioni conoscendo la lunghezza e la tipologia dei condotti utilizzati e quindi avere una stima del livello di pressione sonora nell'ambiente in cui i condotti sfociano. In generale è importante che il flusso d'aria nei condotti non sia turbolento; tale mo-to è comunque quasi sempre turbolento all'uscita del ventilatore, per una distanza da 3 a 6 volte la dimensione maggiore della bocca d'uscita. In tale tratto vanno evitati allargamenti di sezione o diramazioni. Considerando un impianto in cui l'aria viaggia a bassa velocità, le attenuazioni nella rete di canali è dovuta alle seguenti cause: − attenuazione per la lunghezza del canale, espressa in dB/m, (a1);

In generale l'attenuazione aumenta con la diminuzione della sezione del canale; anche la forma del canale influenza l'attenuazione. I canali circolari o quadrati hanno attenuazione minore rispetto a quelli di forma rettangolare, a parità di superficie. Per i canali rettangolari di lamiera metallica sono state elaborate le seguenti re-lazioni sperimentali:

154


0,250,85

0,730,58

75,1 f L P/A 10 (dB)

2,26 f L P/A 10 (dB)

PATTNA

PATTNA

−−

−

= ⋅ ≥

= ⋅ <

dove: P il perimetro del condotto (m); A la sezione del condotto (m2); L la lunghezza del condotto (m). Per aumentare l'efficienza del silenziatore è possibile rivestire i canali interna-mente con uno strato di materiale poroso, che assolve anche un compito di iso-lante termico oltre che acustico. In letteratura si trovano relazioni sperimentali che descrivono l'attenuazione di un canale di questo tipo. Per basse frequenze (125-800 Hz) si ha questa relazione:

1,08 0,356 (1,17 0,0119 )

2,3

f L (dB)

0,00546

dPt hAATTN

d

+ ⋅=

⋅ dove: d = densità del materiale di rivestimento (Kg/m3); t = spessore del materiale (mm); h = minore delle dimensioni interne del canale (mm); f = frequenza (Hz); P = perimetro interno del canale (mm); L = lunghezza del canale (m); A = superficie interna del canale (mm2); Per alte frequenze (oltre 800 Hz) si ha questa relazione:

18 ( 3,79 1,61 log( / ))

2,5 2,7

3,32 10 f L (dB)

P APAATTNw h

− − ⋅⋅ ⋅=

⋅ dove: w = dimensione del maggiore dei lati del canale (m); L = lunghezza del canale (limitata a 3 m, altrimenti si utilizza sempre l'attenua-zione corrispondente a 3 m) (m);

− attenuazione per gomiti e curve, espressa in dB, (a2); Una curva o un gomito provocano una perdita di carico e una attenuazione acu-stica. Esistono tabelle che riportano le attenuazioni di varie tipologie di curve, con o senza alette aggiuntive, per banda di frequenza e per larghezza

155


− attenuazione per diramazioni, espressa in dB, (a3);

In caso di diramazioni l'energia sonora si ripartisce proporzionalmente alla por-tata d'aria. La differenza di livello sonoro tra il canale principale e il derivato ri-sulta:

110log (dB)AL

AΔ =

essendo A1 la sezione del canale derivato e A la sezione del canale principale.

− attenuazione per riflessione allo sbocco nell'ambiente (dovuta al bruschi cambiamento di impedenza acustica), espressa in dB, (a4); I valori di questo tipo di attenuazione si trovano in apposite tabelle oppure pos-sono essere stimate usando le seguenti espressioni sperimentali:

1,88

1,88

10 log 1 (dB) immissione in spazio aperto

0,810 log 1 (dB) immissione su una parete

cATTNf D

cATTNf D

π

π

⎛ ⎞⎛ ⎞⎜ ⎟= + ⎜ ⎟⎜ ⎟⋅ ⋅⎝ ⎠⎝ ⎠⎛ ⎞⎛ ⎞⋅⎜ ⎟= + ⎜ ⎟⎜ ⎟⋅ ⋅⎝ ⎠⎝ ⎠

dove c è la velocità del suono in aria (342 m/s) e D il diametro equivalente del condotto (m).

L'attenuazione totale risulta atot = a1 + a2 + a3 + a4. La potenza sonora in uscita dal condotto sarà uguale al livello di potenza del ventila-tore meno l'attenuazione totale dovuta alla rete di canali. Esistono anche elementi che determinano un aumento della rumorosità, quali ad esempio le serrande. Tali elementi, se posti sulle griglie o sui diffusori, possono produrre un aumento di livello alla griglia fino a 20 dB. Devono essere invece mon-tate a monte della griglia, a una distanza sufficiente per evitare eccessive turbolenze. La causa principale dell'attenuazione è il break-out. Minore è il fonoisolamento del-le pareti del condotto e maggiore è la potenza sonora di break-out, e quindi maggio-re è l'attenuazione del rumore all'interno del canale. Ma anche in questo caso, si ha un effetto negativo negli ambienti in cui il condotto passa. Quando l'effetto di break-out diventa problematico si può rivestire il canale con una fodera esterna, che agisce da parete doppia. Di solito si utilizza lana di vetro o poliuretano espanso.

6. Rombo generato nei canali

Un altra categoria di problemi associati al passaggio di aria nei condotti aeraulici è il rombo interno ai canali generato dalla turbolenza del flusso d'aria. Esso si manifesta maggiormente tra la banda dei 16 Hz e la banda dei 125 Hz. I canali rettangolari, a causa della flessibilità delle loro pareti, sono più sensibili a questo fenomeno; i ca-nali circolari ne sono praticamente esenti. Questo fenomeno nasce dai vortici d'aria che si producono nei canali a causa di bruschi cambiamenti di sezione o direzione.

156


La maggior parte dei problemi nasce nel tratto di condotto immediatamente a valle del ventilatore, per effetto della turbolenza. Per evitare o limitare al minimo questo problema occorre attenersi ad alcuni criteri di progettazione: − utilizzare un giunto antivibrante tra il ventilatore e il canale. − predisporre dopo il giunto un tratto rettilineo di canale di lunghezza opportuna. − l'allargamento di sezione del canale deve prevedere un angolo di inclinazione

delle pareti al massimo di 15°.

Figura 15 – Generazione di rombo nei canali

Figura 16 – Disposizione del ventilatore e delle condotte

Altre regole pratiche si possono trovare nei manuali di progettazione.

157


7. Progetto dei canali

Considerando impianti a bassa pressione, la sezione del canale determina la massi-ma velocità ammissibile dell'aria e lo spessore richiesto della lamiera. Esistono ap-posite tabelle allo scopo. I canali vanno sempre disaccoppiati dalle pareti, sia nei passaggi che negli ancoraggi, utilizzando giunti antivibranti. Un ottimo aiuto viene dal rivestimento interno in materiale tipo fiberglass dei primi tratti del condotto.

8. I silenziatori passivi di tipo dissipativo

Quando tutte le strategie di progettazione sopraelencate non sono sufficienti per assicurare il benessere acustico all'ambiente considerato, occorre aggiungere all'im-pianto dei sistemi di silenziamento passivo, che effettuano l'attenuazione del rumore grazie all'assorbimento dovuto a materiali fonoassorbenti (nel caso dei silenziatori di tipo dissipativo). Questi sistemi in generale si possono applicare solo negli impianti dove le velocità in gioco e le temperature sono medio-basse, anche se esistono si-stemi particolari progettati anche per lavorare ad alte temperature e velocità dell'aria.

Figura 17 – Silenziatori di tipo passivo

I sistemi passivi dissipativi sono costituiti da un involucro rettangolare o circolare e setti, realizzati con materiale fonoassorbente, a volte rivestiti di lamiera forata. Per caratterizzare i silenziatori passivi si definiscono le seguenti grandezze: 1) la perdita di inserzione, ovvero la riduzione del livello di potenza sonora ottenuto grazie al dispositivo. Le caratteristiche, in termini di attenuazione e frequenza, di-pendono dalle dimensioni del silenziatore (oltre che dal materiale fonoassorbente utilizzato), ma tale tipo di dispositivi difficilmente ha buone prestazioni in bassa frequenza, come accennato in precedenza. In generale si hanno buone caratteristiche al di sopra dei 500 Hz. 2) il rumore proprio. E' il rumore prodotto dal silenziatore stesso a causa dell'aria che lo attraversa. Velocità dell'aria alte oltre a ridurre l'attenuazione aumentano an-che il rumore proprio del silenziatore, fino a vanificarne l'effetto. 3) la perdita di carico. E' la differenza tra la pressione dell'aria all'ingresso e all'usci-ta del silenziatore, causata dagli attriti.

158


Va notato che il flusso dell'aria, rispetto alla direzione del suono da attenuare, influi-sce sulle prestazioni del silenziatore. Se il flusso d'aria e le onde sonore hanno la stessa direzione la velocità di propagazione delle onde sonore è aumentata della velocità dell'aria nel canale, e quindi le onde attraversano il dispositivo più veloce-mente e l'attenuazione sarà minore (effetto di convezione delle onde sonore). Se il flusso d'aria e le onde sonore hanno direzione opposta la velocità di propagazione delle onde sonore è diminuita della velocità dell'aria nel canale, e quindi le onde attraversano il dispositivo più lentamente e l'attenuazione sarà maggiore (effetto di convezione delle onde sonore). In pratica se il silenziatore è montato sull'aspirazione di un ventilatore, avrà una perdita di inserzione in bassa frequenza maggiore che se non fosse montato in mandata, mentre alle alte frequenze la perdita di inserzione sarà minore. L'opposto avviene se è montato in mandata. I massimi valori di perdita di inserzione ottenibili da silenziatori passivi si aggirano sui 50 dB. I silenziatori dissipativi possono essere raggruppati in diverse tipologie: a) condotti rettilinei rivestiti. b) silenziatore a setti. c) silenziatori tubolari. d) plenum di distribuzione con rivestimento fonoassorbente.

Figura 18 – Plenum

Per calcolare l'attenuazione di un plenum si ha questa relazione:

2 2

110log (dB)cos (1 )2 t

ATTNS

d Sθ α

π α

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎡ ⎤−⎛ ⎞ +⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎣ ⎦⎝ ⎠

dove: α = coefficiente di assorbimento del rivestimento interno; S2 = area della bocca di uscita (m2); St = area totale delle superfici del plenum (m2); d = distanza tra la bocca di ingresso e uscita (m); θ = angolo tra la direzione congiungente le bocche di ingresso e uscita e la normale alla bocca di uscita (gradi);

159


160

9. Silenziatori reattivi

Un'altra categoria di silenziatori passivi è quella dei silenziatori reattivi, termine generico indicante silenziatori riflettenti o risuonanti. Un silenziatore riflettente ri-duce l’energia sonora con riflessioni multiple ottenute tramite variazioni nella sezio-ne trasversale del condotto. Esistono silenziatori riflettenti a singola camera di e-spansione e multicamera. Un silenziatore risuonatore realizza un'attenuazione sono-ra tramite l’inserimento di elementi montati lateralmente alle pareti dei condotti. Riferimenti

1. P.Guidorzi. Il controllo attivo del rumore, INARCOS, 656, Gen-naio/Febbraio 2005, anno LX

2. M.Garai, P.Guidorzi. Un prototipo di controllo attivo del rumore in condot-ti a sezione rettangolare, Atti del XXVII Convegno Nazionale AIA, Geno-va, 26-28 Maggio 1999

3. P.Guidorzi, V.Tarabusi. Controllo attivo del rumore in ambienti virtuali, Atti del XXIX Convegno Nazionale AIA, Ferrara, 12-14 Giugno 2002.

4. A. Cocchi, M.Garai, P.Guidorzi. Active noise control in heating, ventila-tion and air conditioning systems, Proceedings of 7th International Con-gress on Sound and Vibration, 4-7 July 2000, Garmisch-Partenkirchen, Germany.

5. Antonio Briganti. Il controllo del rumore negli ambienti civili e industriali. Tecniche Nuove editore. ISBN 88 85009 56 5

6. G.Semprini, P.Guidorzi, M.Garai. Experimental Evaluation of Noise Pro-pagation through Rectangular Ducts in HVAC Systems. Proceedings of Euro-Noise 2003, Napoli, 19-21 Maggio 2003.

7. Luigi Maffei. Rumore degli impianti nell'edilizia. Dispense scuola di acu-stica di Ferrara.

IL RUMORE DEGLI IMPIANTI AERAULICI ... -...

Documents

Transcript of IL RUMORE DEGLI IMPIANTI AERAULICI ... -...