Izolacje akustyczne i antywibracyjne w chłodnictwie

Technika chłodnicza, oprócz branży spożywczej, stosowana jest w różnych gałęziach gospodarki. Urządzenia chłodnicze wykorzystywane są w wielu procesach technologicznych w przemyśle, medycynie, biologii, sporcie i rekreacji. Instalowane mogą być w pomieszczeniach budynków przemysłowych i publicznych oraz środkach transportu. Sens ich działania sprowadza się do wytwarzania zimna. Do tego celu wykorzystuje się zjawiska:

• termoelektryczności, bazując na własnościach fizykochemicznych pracujących półprzewodnikowych modułów termoelektrycznych, potocznie nazywanych ogniwami Peltiera (sposoby chłodzenia elementów wielu specjalistycznych urządzeń elektronicznych i precyzyjnych urządzeń stosowanych w medycynie, biologii, kosmonautyce),
• rozprężania gazów, gdzie pozyskuje się ich właściwości oziębiające,
• zmiany stanu skupienia czynnika chłodzącego (chłodziwa), gdzie wykorzystuje się jego właściwości topnienia, sublimacji, parowania i wrzenia.

Najprostszym sposobem chłodzenia jest wykorzystanie czynnika chłodzącego (chłodziwa), które wytwarza się w wytwornicach lodu. Czynnik taki, topiąc się, chłodzi otoczenie¹⁾. Do zapewnienia stałości chłodzenia wymieniony sposób wymaga sukcesywnego uzupełniania chłodziwa (np. przesypywanie świeżych ryb lodem), które bezpowrotnie jest tracone. Znacznie wygodniejsze jest wykorzystywanie ciepła parowania i wrzenia cieczy (np. azotu, ciekłego amoniaku, freonu, chlorku metylu).

Czynnik chłodzący cyrkuluje w urządzeniach chłodniczych (określanych mianem chłodziarek sprężarkowych) i w obiegu zamkniętym przechodzi odpowiednio przez fazy rozprężania skroplonego czynnika, odparowywania oraz ponownego skraplania, do czego potrzebna jest energia w celu sprężenia par do ciśnienia panującego w skraplaczu.

Zazwyczaj źródłami emisji hałasu i drgań są elementy lub zespoły urządzeń chłodniczych:

• zestawów sprężarek chłodniczych i napędzających je silników elektrycznych (określanych jako agregaty sprężarkowe),
• zestawów, które obok wymienionych zawierają także dodatkowe połączenia ze skraplaczem (agregaty skraplające),
• zestawów zawierających kompletne elementy tworzące urządzenie chłodnicze (agregaty chłodnicze²⁾ oraz kompletne obiegi (urządzenia chłodnicze składające się ze sprężarki, wentylatorowego skraplacza i chłodnicy powietrza).

W czasie ich pracy wytwarzają się dźwięki powietrzne (np. pulsacje gazu powstające na skutek nieciągłego jego dostarczania przez sprężarkę tłoków, hałas skraplaczy wentylatorowych w otwartej przestrzeni lub w maszynowni, szumy w kanałach wentylacyjnych). W konstrukcji urządzeń chłodniczych rozchodzą się także dźwięki materiałowe (wibracje), które powodowane są najczęściej przez oscylujące mechanizmy napędowe czy niewyważone momenty sił (np. od silnika). Producenci sprzętu chłodniczego we własnym interesie kładą duży nacisk na spełnianie przez niego wymagań akustycznych i poddają go odpowiednim testom oraz badaniom wykonywanym przez jednostki aprobujące.

Klimat akustyczny towarzyszący pracy urządzeń chłodniczych musi uwzględniać higienę zdrowia. Przyjęto, że domowe i handlowe chłodziarki, ciągi chłodnicze i klimatyzatory oraz urządzenia pracujące w pomieszczeniach, gdzie przebywają osoby, nie powinny być źródłami emisji drgań i dźwięków. Pod pewnymi warunkami wiekszą tolerancję dla ich emisji dopuszczono jedynie przy dużych przemysłowych urządzeniach chłodniczych. W tym celu wykonywane są odrębne badania i prace projektowe nad szczegółami konstrukcyjnymi zabezpieczającymi otoczenie przed podwyższoną emisją dźwięków.

Odpowiednio do sposobów rozchodzenia się dźwięków (powietrznych i materiałowych) wśród wtórnych sposobów ochrony przed hałasem korzysta się z metod tłumienia dźwięków powietrznych i tłumienia dźwięków materiałowych. Do izolowania otoczenia od źródeł dźwięków powietrznych stosowane są rozwiązania konstrukcyjne separujące urządzenia od otoczenia (osłony i obudowy dźwiękochłonne, tłumiki absorbcyjne, ekrany akustyczne, otuliny na przewodach). W tym celu wykorzystuje się sprawdzone materiały izolacyjne, takie jak wełna mineralna.

Aby zapobiec przenoszeniu drgan urządzeń chłodniczych na przegrody budowlane (ściany, stropy i posadzki/fundamenty), sprśżarki umieszcza się na podkładkach bądź sprężynach wibroizolacyjnych. Ich celem jest wytłumienie drgań i dźwięków. Stosowane są przy tym rozwiązania, które przejmują negatywne zjawiska znacznego kołysania urządzenia podczas jego uruchamiania i zatrzymywania.

Przy wibracjach przenoszonych na sztywne łącza przewodów rurowych istnieje ryzyko wystąpienia pęknięć materiałowych, a w skrajnych przypadkach może dojść do ich uszkodzeń (złamań). Aby wyeliminować takie ewentualności, stosuje się kompensatory drgań w przewodach.

W instalacjach chłodniczych, oprócz hałasu pochodzącego ze sprężarek, mogą występować także inne źródła hałasu (np. drgania w zaworach, drgania przekaźników). Takie hałasy mogą być przenoszone przez przewody rurowe na całe urządzenie chłodnicze. Ich eliminacja może napotykać na kłopoty, bo często trudno wykryć ich źródło i skutecznie usunąć przyczyny jego powstania.

Sposobem na jego wyciszenie może być zastosowanie w konstrukcji tłumików dźwięku, wprowadzenie w maszynach i urządzeniach wolnych od drgań i wibracji rozwiązań konstrukcyjnych i projektowych (np. wybór stabilnej ramy i obudowy na korpus urządzenia, dobrze wyważone czści wirujące, urządzenie o niskiej liczbie obrotów itp., przewody rurowe niełączone na sztywno z murem lub dźwigarami, izolowanie przepustów itp.).

Przy montażu urządzeń pracujących w otwartej przestrzeni (np. skraplaczy chłodzonych powietrzem) już w fazie projektowania trzeba zwracać uwagę na dopuszczalne dla otoczenia poziomy hałasu. Jego znaczne ograniczenia obowiązują zwłaszcza w strefach mieszkalnych i specjalnie chronionych (szpitale, sanatoria). Rozróżniać powinno się wartości akustyczne wskaźników dotyczących dopuszczalnych dobowych poziomów hałasu. Ich wielkości odnoszące się do pory nocnej są bardziej rygorystyczne od wartości dziennych. W takich warunkach można im się podporządkować, stosując odmienne rozwiązania (np. dla hałasu wentylatorów poprzez zmniejszenie liczby obrotów jego łopatek, co uzyskuje się, instalując wentylatory wolnoobrotowe i zwiekszając ich ilość).

Poziom hałasu w pomieszczeniu może być też spotęgowany jego specyfiką (wielkością powierzchni, wysokością, chłonnością akustyczną przegród – stropu, posadzki, ścian – grubością ścian, wyposażeniem wnętrza, odległością i usytuowaniem osób względem źródeł dźwięku itp.). Pośrednio jego wartość można znacznie obniżyć, stosując materiały dźwiękochłonne, takie jak wykładziny i tynki dźwiękochłonne, dywany, ciężkie zasłony tekstylne itp.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

^*) www.wibroakustyka.com.pl
^**) P.P.H. Cool
¹⁾ Np. lód wodny, lód eutektyczny (zamarznięty roztwór soli w wodzie), zestalony dwutlenek węgla CO2, potocznie nazywany suchym lodem (używany m.in. do chłodzenia wagonów–chłodni).
²⁾ Pojęcie „agregaty chłodnicze” stosowane jest zamiennie z pojęciem „agregaty skraplające” i oznacza zestaw sprężarki (zwykle fabrycznie zblokowanej z silnikiem) + skraplacz na wspólnej podstawie.