S t r e s z c z e n i e
Niniejszy artykuł omawia kwestię chłodzenia i wenty- lacji obiektów, których znaczenie dla gospodarki okre- ślane jest jako strategiczne. Systemy te cechują się istotnym oddziaływaniem na otaczające środowisko, w tym na stanowiska pracy. Rozwiązaniem problemu ponadnormatywnego oddziaływania systemu, jest pro- ponowane rozwiązanie, opracowane przez KOMAG.
Zaprezentowano istotne cechy systemu oraz jego bu- dowę. Składa się on z szeregu tłumików zewnętrznych i wewnętrznych, jak równieŜ układu kanałów ssących i tłoczących. Przewagą zaprezentowanego systemu nad rozwiązaniami konkurencyjnymi, jest niezwykle ni- ska emisja hałasu, przy zapewnieniu właściwej wenty- lacji zabezpieczanego obiektu, jak równieŜ jego niewie- lkie gabaryty. W artykule przedstawiono równieŜ wyniki przeprowadzonych badań.
S u m m a r y
The problem of cooling and ventilation of the objects with are important for the state economy is discussed in the paper. The ventilation systems have an important impact on environment including the work stands. The solution designed in KOMAG resolves the problem of over-standard noise emission. Important features of the system and its design were presented. It consists of series of external and internal noise dumpers as well as of sucking and forcing channels. Very low noise emission at proper ventilation conditions as well as its small size is the system advantage over the exiting designs. The results of carried out tests were also given.
1. Wstęp
Istotna część obiektów o strategicznym znaczeniu dla gospodarki wymaga zaawansowanych systemów wentylacji lub chłodzenia. Systemy te pracują najczę- ściej w sposób ciągły i są często źródłem ponadnorma- tywnej emisji hałasu. Źródła te cechuje znaczny zasięg oddziaływania, wynikający z emitowanej mocy akusty- cznej. Cechą charakterystyczną układów wentylacji i chło- dzenia jest równieŜ szeroki zakres częstotliwościowy emitowanego hałasu. Stąd bardzo istotne jest doło- Ŝenie starań, by zarówno projektowane systemy, jak i istniejące nie naruszały obowiązujących standardów akustycznych, zarówno na stanowiskach pracy, jak równieŜ i w środowisku. Często, ze względu na złoŜone warunki pracy, niemoŜliwe jest stosowanie metod orga- nizacyjnych w ograniczaniu ponadnormatywnej emisji hałasu układów wentylacji i chłodzenia. Stąd w ukła- dach tych stosowane są najczęściej bierne środki re- dukcji hałasu w postaci tłumików przepływowych. Po- prawnie zaprojektowany tłumik pozwala na istotne ograniczenie emisji hałasu w szerokim widmie czę- stotliwości.
2. Budowa systemu
Przykładem niskoemisyjnego akustycznie systemu wen- tylacji obiektu o znaczeniu strategicznym, jest zaproje- ktowany przez KOMAG i wdroŜony w Kompanii Węglo- wej S.A. Odział KWK „Bielszowice”, system do ograni- czenia emisji hałasu hali przetwornic maszyny wycią- gowej (rys. 1 i rys. 2).
Rys.1. Przekrój poprzeczny przez budynek maszyny wyciągowej
Rys.2. Rzut na poziom ± 0,0 m budynku maszyny wyciągowej
System składa się z trzech tłumików ograniczają- cych emisję hałasu do środowiska, z których dwa zewnętrzne pełnią funkcję czerpni powietrza (poz. 5, na rys. 2), natomiast tłumik środkowy (poz. 6, na rys. 2), ograniczający emisję hałasu wyrzutni powietrza podzie- lono na dwie części: dolną, do której dociera powietrze z kanału pionowego i górną, do której powietrze zasy- sane jest z hali przetwornic maszyny wyciągowej.
Wewnątrz hali przetwornic zabudowano dwa tłumiki (poz. 4, na rys. 2) ograniczające hałas na stanowiskach pracy. Tłumiki te nawiewają powietrze czerpane z zew- nętrznych tłumików posadowionych poza halą. Czerpa- ne powietrze w części nawiewane jest do wnętrza hali na poziom ± 0,0 m, zaś pozostałe tłoczone jest na po- ziom – 3,0 m, gdzie znajdują się napędy wentylatorów.
Takie rozwiązanie pozwala na zapewnienie właściwej cyrkulacji powietrza w obszarze całej hali przetwornic.
Jak wykazały przeprowadzone obliczenia, jak równieŜ pomiary rozkładu pola temperatur, system ten zapew- nia właściwą wentylację hali. Zdecydowano się zatem na wymianę przegród zewnętrznych o podwyŜszonej izolacyjności akustycznej. Wymieniono równieŜ okna na podwójnie szklone, nieotwierane oraz wymieniono bramę zewnętrzną na wypełnioną wełną mineralną o wysokim współczynniku pochłaniania dźwięku w za- kresie średnich i niskich częstotliwości.
Kompozycję poszczególnych tłumków, zlokalizowa- nych poza halą przetwornic po zabudowie na obiekcie rzeczywistym pokazano rysunku 3.
Rys.3. Kompozycja tłumików tworzących system wentylacji Projektując konstrukcję przedmiotowego systemu wentylacji szczególną uwagę zwrócono, na stosowane materiały, by nie stanowiły zagroŜenia dla środowiska naturalnego. Przyjęto załoŜenie, Ŝe wszystkie uŜyte materiały będą mogły być poddane procesowi recyclin- gu. System składa się z następujących grup materia- łów:
− konstrukcyjnych: blachy i profile stalowe,
− dźwiękochłonnych: wełna mineralna,
− osłonowych.
Rys.4. Kompozycja tłumików tworzących system wentylacji – widok od ściany wschodniej, wraz z obrazem
rozkładu pola temperatur na powierzchni bramy
3. Przebieg prac
W celu zaprojektowania przedmiotowego systemu przeprowadzono badania wstępne na obiekcie rzeczy- wistym (hala przetwornic maszyny wyciągowej). W za- kresie przeprowadzonych badań wstępnych wykonano:
pomiary geometrii, pomiary akustyczne, badania roz- kładu pola akustycznego, a takŜe pomiary przepływów.
Wyniki badań pozwoliły na uzyskanie istotnych infor- macji o obiekcie, na podstawie których moŜliwe było opracowanie przestrzennego modelu hali, a następnie modelu akustycznego przestrzeni zamkniętej i środo- wiska. Przeprowadzone obliczenia numeryczne pozwo- liły na weryfikację wariantów systemu, prowadząc do opracowania rozwiązania końcowego. W procesie pro- jektowania wykorzystano szereg zaawansowanych te- chnik, takich jak: pomiary laserowe i korelację emisji hałasu z rozkładem pola temperatur.
3.1. Badania systemu
Badania systemu zmierzały do określenia jego pa- rametrów i wpływu zabudowy na otaczające środowis- ko, a takŜe układ technologiczny. Wyniki obliczeń prze- prowadzonych na podstawie pomiarów akustycznych przedstawiono w tabeli 1, natomiast termogramy uka- zujące rozkład pola temperatur przedstawiono rysunku 5 i rysunku 6.
46 MASZYNY GÓRNICZE 1/2011 Parametry akustyczne systemu
Tabela 1
Punkt pom.
Poziomy emisji hałasu przed zast. systemu
(dane z badań środowiskowych)
LAeq śr [dB]
Poziomy emisji hałasu po zast. systemu
(dane z badań środowiskowych)
LAeq śr [dB]
Przenoszeniowa róŜnica poziomu
ciśnienia DtpS
[dB]
Tłumienie przenosz.
DtS
[dB]
Tłumienie wtrącenia
D is
[dB]
Pp1 72,5 58,8
Pp2 82,6 59,2
Pp3 74,1 62,1
Pp4 77,3 71,8
34,2 25,8 15,6
Rys.5. Rozkład pola temperatur układu przetwornicy maszyny wyciągowej
Rys.6. Rozkład pola temperatur silnika wentylatora
4. Istotne cechy systemu
Do najbardziej innowacyjnych cech przedmiotowego systemu naleŜy zaliczyć przede wszystkim jego funk- cjonalność: dobrą wentylację zabezpieczanego obie- ktu, a takŜe maszyn i urządzeń, przy jednoczesnym niskim poziomie emisji hałasu do środowiska i na sta- nowiska pracy. Przedmiotowy system, w porównaniu do stanu pierwotnego instalacji, cechuje się przeno- szeniową róŜnicą poziomu ciśnienia akustycznego wy- noszącą 34,0 dB. Przy tłumieniu wtrącenia na poziomie 15,0 dB; parametry systemu naleŜy uznać za ponad- przeciętne.
Ponadto system w odróŜnieniu od istniejących kon- cepcji systemów konkurencyjnych posiada mniejsze
gabaryty i mniejszą liczbę zastosowanych tłumików.
Pomimo istotnego ograniczenia liczby zastosowanych tłumików, uzyskano tłumienie przenoszenia na pozio- mie powyŜej 25 dB, przy szerokopasmowej redukcji emisji hałasu.
Ograniczenie gabarytów całego systemu nie wpły- nęło niekorzystnie na wentylację obiektu, dzięki wła- ściwemu doborowi urządzeń, jak równieŜ niskim opo- rom przepływu. Znalazło to potwierdzenie podczas ba- dań temperatur – termogramy na rysunku 5 i rysunku 6 obrazujące rozkład pola temperatur na istotnych urzą- dzeniach zabezpieczanego przez system układu tech- nologicznego. Obserwowane dla silnika głównego wen- tylatora temperatury, w Ŝadnym z punktów nie przekro- czyły wartości 45°C. Podobnie dla układu przetwornic,
temperatura nie przekroczyła granicy 70°C. NaleŜy za- tem uznać, iŜ chłodzenie w rejonie obu urządzeń jest poprawne.
5. Podsumowanie
Przedmiotowy system spełnił stawiane wymagania, zapewniając poprawną wentylację obiektu, do zabez- pieczenia którego został uŜyty. PowyŜsze uzyskano przy zapewnieniu istotnie niŜszego od stanu pierwot- nego poziomu emisji hałasu na stanowiska pracy, a tak- Ŝe do środowiska. Na podstawie przeprowadzonych badań określono, iŜ dla przedmiotowego systemu tłu- mienia przenoszenia przekracza poziom 25 dB, zaś tłu- mienie wtrącenia 15 dB. Ponadto dla poszczególnych źródeł cząstkowych wchodzących w skład systemu po- ziom dźwięku nie przekracza 80 dB. Przedstawiony system jest rozwiązaniem uniwersalnym, zdolnym do adaptacji w kaŜdych warunkach, zaś dedykowany jest dla obiektów, wymagających ciągłej wentylacji, które to połoŜone są w bezpośrednim rejonie terenów podle- gających ustawowej ochronie przed ponadnormatywną emisją hałasu. Od rozwiązań konkurencyjnych odróŜ-
nia go niska emisja hałasu i znacząco mniejsze ga- baryty.
Literatura
1. Augustyńska D., Pleban D. Mikulski W.: Hałas ma- szyn – znormalizowane metody wyznaczania po- ziomu mocy akustycznej (1). Bezpieczeństwo Pra- cy. Nauka i praktyka, 2000 Nr 2, s. 7 ÷ 13
2. Augustyńska D., Pleban D. Mikulski W.: Hałas ma- szyn – znormalizowane metody wyznaczania po- ziomu mocy akustycznej (2). Bezpieczeństwo Pra- cy. Nauka i praktyka, 2000 Nr 3, s. 12 ÷ 17
3. Engel Z.: Ochrona Środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa: PWN, 2001
4. Engel Z. i inni.: Wytyczne projektowania ochrony przeciwhałasowej stanowisk pracy w halach prze- mysłowych. Warszawa: CIOP, 1990
5. PN ISO 11820:1996. Akustyka. Pomiary tłumików w miejscu zainstalowania.
Artykuł wpłynął do redakcji w lutym 2011 r.
Recenzent: prof. dr hab. Wojciech Moczulski