Mätning och analys av luftrenare i efterklangs- och halvekofritt rum.

Transkript

1 Mätning och analys av luftrenare i efterklangs- och halvekofritt rum. Murtaza Lokat Zain Bashir SA115X Examensarbete på Kandidatnivå inom Farkostteknik, med inriktning ljud, vibrationer och signaler Handledare: Leping Feng Stockholm 2017

2

3 Sammanfattning Denna rapport handlar om ljudgenerering från en luftrenare, mätningar har gjorts för luftrenarmodellen Blueair Classic 280i för företaget Blueair. I detta projekt har ljudeffektsnivån och ljudtrycksnivån samt den totalt A-vägda ljudnivån mäts och beräknats i efterklangs rummet respektive halvekofria rummet på Marcus Wallenbergs Laboratorium på KTH. Mätningarna har gjorts med tre olika filter för att undersöka om ljudgenereringen ökas eller minskas beroende på filter, sedan har en undersökning om varvtalet ändras med filter som varierande variabel gjorts. Arbetet kring ljudeffektsnivån har gjorts enligt standarden ISO 3741:2010 [1], däremot har arbetet i det halvekofria rummet ej gjorts enligt någon standard utan det har gjorts på två olika höjder samt två olika vinklar på Blueairs begäran. Syftet med rapporten är att presentera vilket filter som emitterar minst och mest ljud och vad för varvtal de har under respektive hastighet. Resultaten i efterklangsrummet visar inga större förändringar i A-vägd ljudnivå mellan de olika filtren, den största skillnaden som mäts är en ökning på knappt 3 db(a). Vidare så visar mätningarna i det halvekofria rummet marginala förändringar och slutsatsen är att den A-vägda ljudnivån inte påverkas av de olika filtren i stora drag och att det inte spelar så stor roll vilket filter man använder med ljud och vibrationer som perspektiv.

4 Abstract This scientific report follows the project where measurements have been done to examine the sound generation from an air freshener. The air freshener model is Blueair Classic 280i which is developed by the company Blueair. Specifically, measurements have been done to analyze the sound power level, sound pressure level and the total A-weighted sound level, the measurements have been done in a reverberation room and a semi anechoic chamber in Marcus Wallenberg laboratory, Royal institute of technology in Stockholm. The measurements have been done with three different filter types to investigate if either filter is prone to cause more/less sound generation, furthermore additional measurements were done to examine the number of revolutions with the filter type as varying variable. The work regarding the sound power level measurements where done according to the standard ISO 3471:2010 [1], but the examination of sound pressure level was not done according to any standard but rather done in two different points with two different angles, by the company Blueairs request. The purpose of this report is to present which filter type that emits the most sound, least sound and the number of revolutions during the air fresheners respective speed levels. The results from the reverberation room shows no large differences in total A-weighted sound level between the three different filter types, at most almost 3 db(a). Furthermore, regarding the results concerning the semi anechoic chamber no large differences could be seen either. In fact, the results showed marginal differences. The study concludes that there are no noticeable differences in the total A- weighted sound level between the three different filter types.

5 Förord Denna rapport är utförd under höstterminen 2017 för vårt kandidatexamensarbete inom civilingenjör med inriktning farkostteknik. Vi har valt att göra kandidatexamensarbetet inom inriktningen ljud och vibrationer, denna rapport är en del av kandidatexamen. Projektet utfördes för Blueair AB där vi har samarbetat med Klas Helgesson som varit vår kontaktperson samt uppdragsgivaren från Blueair. På KTH har vår kursansvarig varit Hans Bodén och vår handledare Leping Feng. Vi skulle först och främst vilja tacka Leping Feng för sitt stöd och handledningen genom projektets gång speciellt inför mätningarna i Marcus Wallenberg Laboratoriet (MWL). Sedan vill vi också tacka Klas Helgesson som givit oss chansen att samarbeta med Blueair AB vilket har gett oss möjligheten att få en verklighetsuppfattning om hur ett projekt kan gå till i arbetslivet. Till sist vill vi tacka Hans Bodén för allmänt stöd och kursuppdelningen med seminarierna vilket gett oss allmän kunskap som hjälpt oss under projektets gång.

6

7 Innehållsförteckning Sammanfattning... 3 Abstract... 4 Förord... 5 Innehållsförteckning Inledning Bakgrund Problembeskrivning Generell information Ljud och buller Fläktar Allmänt om fläktar Buller från fläktar Stall Metod ISO-standard Comparison method Efterklangsrum Utrustning Utförande Halvekofritt rum Utrustning Utförande Varvtal Resultat Analys Diskussion Slutsats Referenser Bilagor Halvekofritt Smokestop Utan filter Pressure drop...22

8 9.1.4 Particle Efterklangsrum Utan filter Pressure drop Smokestop Particle Referens Blueair classic 280i Planering MATLAB Kod...32

9 1 Inledning 1.1 Bakgrund En luftrenare i sovrummet eller arbetsplatsen leder till bättre hälsa, enligt studie av ett forskningsteam på Fudan University [2] så finns det klara fördelar för hjärta och lungor av luftrening. Förutom att luftrenaren renar luften effektivt, vill man att den är tyst. Därför har det multinationella företaget Blueair gått ut med ett projekt vars syfte är att mäta den A-vägda ljudnivån som emitteras av modellen Blueair classic 280i, se Figur 1. Figur 1 Modellen Blueair classic 280i. Modellen funkar så att luft intas bakifrån med hjälp av en radialfläkt, sedan joniseras luftpartiklarna så att de fastnar lättare på filtret, se Figur 2. Vidare åker den rena luften ut ur övre delen av enheten, se Figur 3. Figur 2 Joniserings process i luftrenare. 1

10 Figur 3 Illustration av reningsprocessen. Den störst arbetande komponenten i enheten är fläkten, som också är en stor bullerkälla. I kapitel kommer fläkten som enskild enhet att förklaras djupare. Exponering av för mycket buller i en längre period kan ha en direkt negativ effekt på den mänskliga hälsan som t.ex. sömnsvårigheter [3] och är därför viktigt att åtgärda på bästa möjliga sätt. Den andra stora komponenten i enheten är filtret, det finns tre olika filter som passar till Blueair classic 280i. Particle filter, Smokestop filter och Pressure drop filter. Figur 4 Particle filter. Patricle filtret är det perfekta valet för att ta bort föroreningar som exempelvis pollen, damm, djurallergener. 2

11 Figur 5 Smokestop filter med baksida till vänster och framsida till höger. Smokestop filtret med aktivt kol för användning i rum där rening av kraftiga föroreningar i gasform, exempelvis tobaksrök behövs. Figur 6 Pressure drop filter. Pressure drop filtret som utgör en lägre tryckskillnad som kan ge upphov till lägre ljud. Det har även gjorts en mätning tidigare av Blueair och enligt deras hemsida så är den uppmätta ljudnivån är mellan db(a) [9]. 3

12 1.2 Problembeskrivning Uppdraget från Blueair är att mäta den totala A-vägda ljudnivån (ljudnivån som uppfattas av den mänskliga hörseln) av en luftrenare från fyra olika punkter. Detta görs med tre olika HEPA-silent filter. De tre filtren är Pressure drop, Smokestop och Particle filter. Dessa tre filter är uppbyggda på olika sätt och har olika funktioner och kommer därför kommer de emittera ljud olika. Sedan skall fläktens varvtal för de olika filtren bestämmas eftersom Blueair vill vet hur mycket de olika filtren påverkar varvtalet. Modellen som detta ska testat på heter Blueair Classic 280i. 4

13 2 Generell information 2.1 Ljud och buller Ljud är mekaniska vågor som utbreder sig i fasta ämnen, vätskor eller gaser. Ljudets hastighet beror på mediets egenskaper som vågen utbreder sig i, som styvhet, densitet och elasticitet. Ju tätare mediet är desto fortare utbreder sig ljudet. När man pratar generellt om ljud så pratar man om det hörbara ljudet, som för människor ligger i området Hz. Hörtröskeln definieras som det svagaste ljud som en normalhörande person kan uppfatta. Det starkaste ljud som en människa kan stå ut med kallas smärtgräns. Frekvenser som ligger under 20 Hz kallas för infraljud och frekvenser över Hz kallas för ultraljud. Vi människor upplever olika frekvenser annorlunda, eftersom örats känslighet varierar mot olika frekvenser. För att kunna förstå hur människor upplever ljud så brukar man använda ett filter, som kallas för A-vägning. Örat är mest känsligt mellan Hz och där förstärks ljudnivån när man A-väger, frekvenser utanför området dämpas, se Figur 7. Figur 7 A-vägningskurvan för frekvenser mellan Hz 1. Fysiskt sätt så finns det ingen skillnad mellan ljud och buller, utan buller anses vara oönskad ljud och oftast anses vara ljud som är störande för människor vilket leder till att man ser på det mer från ett psykologiskt perspektiv. Men som det har nämnts tidigare så har buller en direkt negativ effekt på vår hälsa, långvarig exponering kan leda till permanenta skador. 2.2 Fläktar Allmänt om fläktar Fläktens huvudsakliga funktion är att skapa ett flöde, den ska med hjälp av ett antal komponenter skapa en ökad tryckskillnad och på så sätt skapa ett flöde av omgivande gas. Användningsområdena för fläktar är ganska breda och kan hittas i alla olika storlekar. De används främst för att värma eller kyla olika system, från byggnader till små datorer. I dagens industrier används idag för mestadels två typer av fläktar, axialfläktar och centrifugala fläktar. De båda använder sig utav rotationsenergi för att skapa ett flöde av gasen. 1 Dirac Delta, science and engineering encylopedia 5

14 Axiella fläktar har oftast mellan två till åtta vinklade blad som sitter fast i ett nav, dessa snurrar runt sin axel och på sätt skapar den en tryckskillnad som ger upphov till ett flöde av gasen runt om. Axiella fläktar trycker ut flödet av gasen parallellt med inloppet. Dessa typer av fläktar används oftast i maskiner och system som kräver kylning. Radiella fläktar som också kallas centrifugal fläktar, består av en impeller som vanligtvis har mellan 3 till 64 stycken blad, när den börjar accelerera kommer en centrifugal kraft skapas, fläkten kommer att suga in luft från mitten och sedan putta ut gasen vilket gör att utflödet får en 90 o vinkel mot inloppet [5] Buller från fläktar Bullret från fläkten kan delas upp i två olika perspektiv, det ena är ljudet från motorn som delas in i kategorin elektromagnetiskt ljud och det andra som är ljudet från luften som delas in i det aerodynamiska perspektivet. I luftrenarens fall så påverkas det aerodynamiska bullret av bladen på fläkten samt inflödet av luften genom filtret. Den största delen som ger upphov till buller i det här fallet är den aerodynamiska delen, där bland annat turbulens och vortex bildningar har en stor inverkan. De svåraste frekvenserna att hantera i en fläkt ligger mellan Hz eftersom de har långa våglängder vilket leder till att det är svårare att dämpa låga frekvenser än högre, låg frekvent ljud har också lättare att utbreda sig genom tak och väggar [8]. 2.3 Stall När vi har ett fläktblad som roterar eller rör sig i en miljö där det finns ett luftflöde, så kommer luften att avvikas. Om bladet rör sig med flödet eller mot flödet så kan luften som avviks minskas respektive ökas beroende på rörelseriktningen av bladet. Man kan också böja på luften genom att ändra på bladets vinkel, alltså attackvinkeln. Attackvinkeln är den vinkel som bladet träffar luften, ökar man attackvinkeln för mycket så blir luftflödet som träffar bladet inte likformigt som då leder till att förhållandet mellan tryck och luftavvikelse avtar, vilket kallas för stall [4]. En fläkt som drivs nära stall tillstånd har en betydligt större bullernivå, eftersom separationen av luft ger upphov till turbulens och vortex bildningar som också separeras, kallas för vortex separation. 6

15 3 Metod 3.1 ISO-standard ISO 3741 är en internationell standard som beskriver precisionsmetoder för att bestämma ljudeffektsnivån och ljudenerginivån för en bullerkälla, ISO 3741 är väldigt lämplig för alla typer av ljud (steady, nonsteady, fluctuating, isolated bursts of sound energy). Kravet enligt standarden för att kunna utföra mätningar måste dessa mätningar ske i ett efterklangsrum. Standarden beskriver två olika metoder för att bestämma ljudeffekt och ljudenerginivån, den första metoden heter Direct method och den andra heter Comparison method. I detta projekt användes bara Comparison method för att ta fram ljudeffektsnivån då den A-vägda ljudtrycksnivån och A-vägda ljudeffektsnivån var av intresse. Comparison method beskrevs i standarden som den lättaste metoden för att bestämma ljudeffektsnivån [1] Comparison method Beräkningen av ljudeffektsnivån för luftrenaren görs med ekvation (1.1) [1]. där L L ( L L ) (1.1) W W( RSS ) P( ST ) P( RSS ) L W( RSS ) Ljudeffektsnivån för referensljudkällan i 1/3-oktavband [db] L P( ST ) Tidsmedelvärdet av ljudtrycksnivån i 1/3-oktavband i efterklangsrummet från luftrenaren[db] L P( RSS ) Tidsmedelvärdet av ljudtrycksnivån i 1/3-oktavband av bakgrundsljudet från referens ljudkällan [db] 3.2 Efterklangsrum Utrustning Mätningarna gjordes i efterklangsrummet på Marcus Wallenbergs laboratorium, KTH. Rummets dimensioner är 6,21 7,86 5,05 m 3 och är bra för mätningar av t.ex. maskiners ljudeffekt [7]. Referensljudkällan som användes var en typ av fläkt som funkar bra att jämföra med luftrenaren, se Figur 8. 7

16 Figur 8 Referensljudkällan som användes enligt ISO Standarden Sedan behövdes ett roterande mikrofonställ för att få ett tidsmedelvärde i rummet, det behövdes eftersom att det är svårt att uppnå ett idealt diffust ljudfält. Vidare så hade mikrofonen ett vindskydd för att skydda mot luftens inverkan under rotationsperioden, se Figur 9. Se Figur 11 för med detaljerad bild på mikrofonen. Figur 9 Roterande mikrofonstället som mätte tidsmedelvärdet av rummet. Ett mjukvaruprogram vid namnet Spectral Plus 5.0 som används för att analysera akustiska och vibrations signaler utnyttjades med hjälp av en dator och ett externt ljudkort, se Figur 10. 8

17 Figur 10 Externt ljudkort till vänster och dator till höger. Figur 11 Klass 1 mikrofonen som användes under mätningarna Utförande Mätningarna som görs i efterklangsrummet följdes enligt Comparison method från standarden ISO 3741 [1] som är beskrivet i Detta gjordes för att beräkna ut den totala ljudeffektsnivån i rummet. Det börjades med att mäta upp tidsmedelvärdet av ljudtrycksnivån för referensljudkällan, L P( RSS ) vilket gjordes genom att först placera den i rummet, sedan mättes detta upp med den roterande mikrofonen i 64 sekunder vilket motsvarade två hela varv, som vidare analyserades i programmet Spectra plus 5.0. Sedan placerades luftrenaren i efterklangsrummet för att mäta upp tidsmedelvärdet av ljudtrycksnivån, L P( ST ). Placering av luftrenaren skedde enligt standarden [1] där kravet var att luftrenaren skulle ligga minst en meter från väggarna. Eftersom flera mätningar skulle göras börjades det med att mäta tidsmedelvärdet av ljudtrycksnivån från luftrenaren utan något filter på samma sätt som för referensljudkällan, sedan fortsattes det med att mäta med de olika filtren på samma sätt som tidigare. Vid beräkning av den A-vägd ljudeffektsnivån följdes (1.1), varav L W( RSS ) var givet för rummet. 9

18 Figur 12 A-, B- och C-vägning för ters- och oktavband 2. Sedan A-vägdes varje frekvens från 100 Hz till Hz enligt Figur 12, för att vidare beräkna den totala A-vägda ljudeffektsnivån i rummet med hjälp av ekvation (1.2) [6]. 3.3 Halvekofritt rum L N ( L )/10 10 log 10 Wn A A n (1.2) n Utrustning Under mätningarna som skedde i det halvekofria rummet på Marcus Wallenbergs laboratorium på KTH, så användes samma utrustning som i efterklangsrummet, se Figur 10 och Figur 11. Rummet har dimensionerna 9,05 5,95 4,6 m 3 och är designat för att uppfylla standardiserade krav ned till 100 Hz [7] Utförande För denna mätning så följdes ingen standard, utan det som efterfrågades av Blueair var den A-vägda ljudtrycksnivån i fyra olika punkter. Vilket gjordes genom att placera luftrenaren i ett hörn och därifrån monterades mikrofonen på ett ställ, sedan mättes de fyra olika punkterna som var efterfrågade. Punkterna som mättes var i två olika höjder, 53.3 cm och 161 cm. Detta gjordes från två olika vinklar, från sidan och bakifrån med 1 meters avstånd ifrån luftrenaren, se Figur 13 och Figur 14. Endast mätningar från en sida av luftrenaren gjordes eftersom symmetri antogs

19 Figur 13 Uppställning av mätningen bakifrån med höjd 53.3 cm till vänster och höjd 161 cm till höger. Figur 14 Uppställning av mätningen från sidan med höjd 53.3 cm till vänster och höjd 161 cm till höger. En sladd kopplades till mikrofonen som ledde ut genom det halvekofria rummet, sedan stängdes dörren för att undvika läckage. Sladden kopplades vidare in i ljudkortet som kopplades in till datorn. Sedan analyserades data i realtid med Spectral Plus 5.0, analysen gjordes med ett 1/3 oktav band för att det mest intressanta frekvensområdet i detta fall är mellan Hz. En inställning i programmet gav direkt resultat om den A-vägda ljudtrycksnivån. Varje mätning gjordes i 20 sekunder så att man kunde få ett mer pålitligt resultat, varav en väntetid på en minut tillkom innan mätningen för att stabilisera ljudnivån i rummet efter att en variabel hade ändrats. Processen utfördes flera gånger där de varierande variablerna var mikrofon positionen, hastigheten på luftrenaren och de olika filtren. 3.4 Varvtal För mätningarna gällande varvtalen användes reflex tejp som klistrades på fläkten, sedan användes en varvtalsmätare som analyserade det reflekterande ljusen från tejpen och beräknade fram varvtalet, se Figur 15. Mätningen gjordes i Blueairs kontor på Karlaplan eftersom demontering av luftrenaren krävdes för att klistra fast tejp, sedan behövs det ingen specifik miljö för att mäta varvtalet. 11

20 Figur 15 Bilden till vänster visar varvtalsmätaren som användes vid mätningarna och bilden till höger visar hur reflex tejpen satt på fläkten. 4 Resultat I detta kapitel så kommer resultaten att redovisas i form av tabeller, läsaren hänvisas till kapitel Bilagor för rådata samt kapitel 5 för djupare analys av resultaten. Nedan presenteras resultaten från varvtalsmätningarna, sedan presenteras resultaten från mätningarna i efterklangsrummet och det halvekofria rummet. Från Tabell 1 och vidare i rapporten så kommer de respektive hastigheterna benämnas som Varvtal 1, Varvtal 2 och Varvtal 3. Filter Varvtal 1 [rpm] Varvtal 2 [rpm] Varvtal 3 [rpm] Inget filter Particle Smokestop Pressure drop Tabell 1 Varvtalen till luftrenaren med de olika filtren. Filter Varvtal 1 [db(a)] Varvtal 2 [db(a)] Varvtal 3 [db(a)] Inget filter Particle Smokestop Pressure drop Tabell 2 A-vägda ljudeffektsnivån i rummet för de olika filtren. Nedan visas resultaten från det halvekofria rummet, där mätningar i fyra olika punkter gjordes utan att följa någon standard. 12

21 Filter Varvtal 1 [db(a)] Varvtal 2 [db(a)] Varvtal 3 [db(a)] Inget filter Particle Smokestop Pressure drop Tabell 3 A-vägda ljudtrycksnivån från sidan med höjd 53.3 cm. Filter Varvtal 1 [db(a)] Varvtal 2 [db(a)] Varvtal 3 [db(a)] Inget filter Particle Smokestop Pressure drop Tabell 4 A-vägda ljudtrycksnivån från sidan med höjd 161 cm. Filter Varvtal 1 [db(a)] Varvtal 2 [db(a)] Varvtal 3 [db(a)] Inget filter Particle Smokestop Pressure drop Tabell 5 A-vägda ljudtrycksnivån bakifrån med höjd 53.3 cm. Filter Varvtal 1 [db(a)] Varvtal 2 [db(a)] Varvtal 3 [db(a)] Inget filter Particle Smokestop Pressure drop Tabell 6 A-vägda ljudtrycksnivån bakifrån med höjd 161 cm. 13

22 5 Analys Varvtalsmätningen som gjordes mellan de olika filtren i luftrenaren visas i Tabell 1, från vilket slutsatsen dras att Pressure drop filtret ger minst varvtal medan Smokestop filtret ger högst varvtal för motorn i luftrenaren, därför är Pressure drop att föredra då den belastar luftrenarens motor betydligt mindre än Particle och Smokestop. Det misstänktes innan mätningen att Smokestop skulle ge sämst varvtal eftersom att den hade en högre vikt samt att den har aktivt kol mellan de två lagren av filter, se Figur 5. Vilket skulle belasta motorn mer. Passformen för Pressure drop i luftrenaren var lite sämre än de andra två filtrena och att filtret var glesare, se Figur 6. Vilket bidrog till bra varvtal jämfört med de andra två filtren. Från Tabell 3 till Tabell 6 ses resultatet av mätningarna som gjordes på fyra olika punkter, från dessa dras slutsatsen att Smokestop filtret låter mest i alla fyra punkter. Resultaten för Pressure drop och Particle är väldigt jämna, de fluktuerar i vissa punkter som i Tabell 5 och Tabell 6 där ljudnivån för de två filtren växlar beroende på varvtalen, men slutsatsen dras att Pressure drop har en lägre ljudnivå än Particle eftersom Pressure drop är lägst i flest punkter och när ljudnivån väl är högre så är den minimal. Anledningen till varför Pressure drop är bäst beror nog på av samma anledning som förklarats tidigare, att filtret är glesare och att passformen är lite sämre än de andra två filtren vilket ger upphov till att en liten del av luftvolymen kan ta sig förbi runt filtret. Då skillnaden mellan de tre filtren är så små kan det tyckas att de alla kan användas i samma typ av miljöer där ljudnivån är viktig för kunden men den optimalaste av dessa är ändå Pressure drop. Vidare analyseras Smokestop filtret, enligt Tabell 1 så har filtret det högsta varvtalen med betydligt högre vinkelhastighet än de resterande filtren vilket borde ge upphov till mer ljud. Men enligt Tabell 3 till Tabell 6 så kan den total A-vägda ljudtrycksnivån anses vara marginal i förhållande till de resterande filtren vilket leder till slutsatsen att Smokestop filtret dämpar mest ljud. Ytterligare så kan studien bekräftas genom att titta på Tabell 2 då ljudeffektsnivån mätningen är mycket pålitligt eftersom ljudeffektsnivån inte varier med miljön samt att mätningen gjordes enligt ISO standard [1]. 14

23 6 Diskussion Utifrån våra egna öron så kunde vi redan i början fastställa vilket filter som låter mest, det visade sig att vi hade fel. Om vi tittar på Figur 16 till Figur 18 så kan vi se hur den A-vägda ljudeffektsnivån varierar beroende på frekvens, som tidigare nämnts så är människans hörsel känsligast mellan 2000 till 4000 Hz. Vilket betyder att ljud kan upplevas vara högre om frekvenser mellan det intervallet dominerar, i vårt fall så har vissa filter högre A-vägd ljudeffektsnivå vid dessa frekvenser men de visar sig fortfarande ha nästan lika hög total A-vägd ljudeffektsnivå. Vilket betyder att även om de har samma ljudnivå så kan ett filter upplevas vara högre än de andra. Från våra resultat så har vi också försökt att förstå oss på vad som genererar mest ljud, där kollade vi på inre och yttre ljud, alltså då pratar vi om bidraget från elektromagnetiska perspektivet och det aerodynamiska. Det var väldigt svårt att se vad som bidrog till vad eftersom mätningsresultaten för varje filter var väldigt nära, samt att repetition av mätningarna gav nästan samma resultat. Hade vi däremot haft större skillnader i repetitionen av våra mätningar så hade vi kunnat diskutera i fördel för ljudet som genereras i störst del är från ena bidraget eller det andra. Beroende på väder och tid på dagen så ändrade sig mätdatat, vilket beror på att de låga frekvenserna påverkades mest utav miljön, ett sätt som vi använde oss utav för att motarbeta de låga frekvensernas påverkan var att vi endast tittade på frekvenser mellan Hz. Det också mycket för att rummen inte var tillämpade för lägre frekvenser, så vi kunde inte få ett noggrant svar. Vi misstänker att den största delen som ger upphov till ljudet är ifrån det aerodynamiska perspektivet, där bland annat stall kan ha en stor påverkan på ljud genereringen. Samt kan gallerna som separerar filtret och fläkten ha en påverkan på luftflödet som också kan generera mer ljud, se Figur 19 och Figur 20 i kapitel 9.3. Men för att undersöka det så behövdes strukturen på luftrenaren ändras vilket inte var en del av vår uppgift. Egentligen ska det finnas en korrektions konstant i formel (1.1), som används för att korrigera ljudeffekten utefter bakgrundsljudet. Men eftersom mätningarna gjordes i efterklangsrummet i Marcus Wallenbergs laboratorium så behövdes inte bakgrundsljudet tas med i beräkningarna för att själva bakgrundsljudet i rummet är väldigt lågt och har ingen påverkan på mätningarna. Därför försummades konstanten i beräkningarna. 15

24 7 Slutsats Slutsatsen är den att Pressure drop filtret har minst A-vägd ljudtrycksnivå, A-vägd ljudeffektsnivå och lägst varvtal av de tre filtren. Smokestop filtret har högst A-vägd ljudtrycksnivå, A-vägd ljudeffektsnivå och högst varvtal men den dämpade ljudet bäst. Particle filtret ligger någonstans mellan Pressure drop och Smokestop i A-vägd ljudtrycksnivå, A-vägd ljudeffektsnivå och i varvtal. Men filtret visade sig vara bäst gällande låga frekvenser, då den A-vägda ljudnivån var lägre vid låga frekvenser, se Figur 16 till Figur

25 8 Referenser [1] Akustisk bestämning av ljudeffektsnivåer och ljudenerginivåer för bullerkällor Precisionsmetoder för bredbandskällor i efterklangsrum, svensk standard SS-EN ISO 3741:2010, Swedish standards institute, [2] Studie av Fudan University, Blueair, Stockholm 2015 [3] Buller ger ohälsa, Naturvårdsverket, 25 april 2017 [4] FAN ENGINEERING - Surge, Stall, and Instabilities in Fans, Aerovent, Minneapolis [5] Handbook of Noise and Vibration Control. Edited by Malcolm J. Crocker Copyright 2007 John Wiley & Sons, Inc Part 68 MACHINERY NOISE AND VIBRATION SOURCES, Malcolm J. Crocker [6] Wallin et al. (2014) Ljud och Vibrationer, Carlsson, U. (red), Stockholm, KTH, s. 46. [7] Experimentella resurser vid MWL, Aeronautical and Vehicle Engineering, KTH Stockholm, Oct 02, 2013 [8] Buller, Höga ljudnivåer och buller inomhus, Edita Västra Aros, Juni 2008, s. 16 [9] Blueair Classic 280i, Blueair 17

26 9 Bilagor Följande tabeller innehåller mätresultat för alla mätningarna, samt figurer som illustrerar ljudeffektsnivån i graf form. Detta kapitel innehåller också bilder på modellen Blueair classic 280i som refererats tidigare i rapporten samt MATLAB koden för att beräkna den totala A-vägda ljudeffektsnivån i efterklangsrummet. 9.1 Halvekofritt Smokestop Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal Tabell 7 Lista på mätresultaten från sidan höjd 53.3 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal

27 Tabell 8 Lista på mätresultaten bakifrån höjd 53.3 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 19 Varvtal Tabell 9 Lista på mätresultaten från sidan höjd 161 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal

28 Tabell 10 Lista på mätresultaten bakifrån höjd 161 cm Utan filter Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 20 Varvtal Tabell 11 Lista på mätresultaten från sidan höjd 53.3 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal

29 Tabell 12 Lista på mätresultaten från sidan höjd 161 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 21 Varvtal Tabell 13 Lista på mätresultaten bakifrån höjd 53.3 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal

30 Tabell 14 Lista på mätresultaten bakifrån höjd 161 cm Pressure drop Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 22 Varvtal Tabell 15 Lista på mätresultaten från sidan höjd 53.3 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal

31 Tabell 16 Lista på mätresultaten från sidan höjd 161 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 23 Varvtal Tabell 17 Lista på mätresultaten bakifrån höjd 53.3 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal

32 Table 18 Lista på mätresultaten bakifrån höjd 161 cm Particle Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 24 Varvtal Tabell 19 Lista på mätresultaten från sidan höjd 53.3 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal

33 Tabell 20 Lista på mätresultaten från sidan höjd 161 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 25 Varvtal Tabell 21 Lista på mätresultaten bakifrån höjd 53.3 cm. Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal ,

34 Table 22 Lista på mätresultaten bakifrån höjd 161 cm. 9.2 Efterklangsrum Figur 16 A-vägd ljudeffektsnivås variation beroende på frekvensen under Varvtal 1. Figur 17 A-vägd ljudeffektsnivås variation beroende på frekvensen under Varvtal 2. 26

35 9.2.1 Utan filter Frekvens [Hz] Varvtal 1 Figur 18 A-vägd ljudeffektsnivås variation beroende på frekvensen under Varvtal 3. Varvtal 2 Varvtal Tabell 23 Lista på mätresultat från efterklangsrummet. 27

36 9.2.2 Pressure drop Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal Tabell 24 Lista på mätresultat från efterklangsrummet Smokestop Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal Tabell 25 Lista på mätresultat från efterklangsrummet. 28

37 9.2.4 Particle Frekvens [Hz] Varvtal 1 Varvtal 2 Varvtal Tabell 26 Lista på mätresultat från efterklangsrummet. 29

38 9.2.5 Referens Frekvens [Hz] LW(RSS) Referensnivå [db] LP(RSS) p-referens [db] Tabell 27 Lista på frekvenser, ljudeffektsnivån från referens ljudkällan och medelvärdet av ljudtrycksnivån för bakgrundsljudet. 30

39 9.3 Blueair classic 280i Figur 19 Blueair classic 280i bakifrån, med stängd lucka. 9.4 Planering Figur 20 Blueair classic 280i bakifrån, med öppen lucka. Figur 21 Tänkt planering för kandidatexamensarbetet. 31

40 Planeringen har följts väldigt bra, rapporten blev klar enligt tidsplaneringen under vecka 19. Det har inte uppstått några problem alls mellan båda parterna. Arbetet har flutit på bra och delades upp rättvist. Mätningarna och beräkningarna gjordes av båda två tillsammans medan rapportskrivningen har delats upp i 50/50 men båda parterna var närvarande under skrivningen. Alla möten och litteratur studier har också gjorts gemensamt, inga möten har missats alls. 9.5 MATLAB Kod clc; clear all; close all; %Frekvenser F = [ ]; %Referens ljudkälla %Tidsmedelvärdet av ljudeffektsnivån P_ref = [ ]; %% %Inget Filter %Tids-medelvärdet av Ljudeffektsnivå %Speed 1 P_Source = [ ]; %Speed 2 P_Source2 = [ ]; %Speed 3 P_Source3 = [ ]; %A-vägdljudnivå %Speed 1 Lwn1 = [ ]; %Speed 2 Lwn2 = [ ]; %Speed 3 Lwn3 = [ ]; %Total A-vägdljudnivå %Speed 1 LA1 = 10*log10(10.^(Lwn1(1,1)/10)+10.^(Lwn1(1,2)/10)+10.^(Lwn1(1,3)/10)+10.^(Lwn1 (1,4)/10)+10.^(Lwn1(1,5)/10)+10.^(Lwn1(1,6)/10)+10.^(Lwn1(1,7)/10)+10.^(Lwn 1(1,8)/10)+10.^(Lwn1(1,9)/10)+10.^(Lwn1(1,10)/10)+10.^(Lwn1(1,11)/10)+10.^( Lwn1(1,12)/10)+10.^(Lwn1(1,13)/10)+10.^(Lwn1(1,14)/10)+10.^(Lwn1(1,15)/10)+ 10.^(Lwn1(1,16)/10)+10.^(Lwn1(1,17)/10)+10.^(Lwn1(1,18)/10)+10.^(Lwn1(1,19) /10)+10.^(Lwn1(1,20)/10)+10.^(Lwn1(1,21)/10)); %Speed 2 32

41 LA2 = 10*log10(10.^(Lwn2(1,1)/10)+10.^(Lwn2(1,2)/10)+10.^(Lwn2(1,3)/10)+10.^(Lwn2 (1,4)/10)+10.^(Lwn2(1,5)/10)+10.^(Lwn2(1,6)/10)+10.^(Lwn2(1,7)/10)+10.^(Lwn 2(1,8)/10)+10.^(Lwn2(1,9)/10)+10.^(Lwn2(1,10)/10)+10.^(Lwn2(1,11)/10)+10.^( Lwn2(1,12)/10)+10.^(Lwn2(1,13)/10)+10.^(Lwn2(1,14)/10)+10.^(Lwn2(1,15)/10)+ 10.^(Lwn2(1,16)/10)+10.^(Lwn2(1,17)/10)+10.^(Lwn2(1,18)/10)+10.^(Lwn2(1,19) /10)+10.^(Lwn2(1,20)/10)+10.^(Lwn2(1,21)/10)); %Speed 3 LA3 = 10*log10(10.^(Lwn3(1,1)/10)+10.^(Lwn3(1,2)/10)+10.^(Lwn3(1,3)/10)+10.^(Lwn3 (1,4)/10)+10.^(Lwn3(1,5)/10)+10.^(Lwn3(1,6)/10)+10.^(Lwn3(1,7)/10)+10.^(Lwn 3(1,8)/10)+10.^(Lwn3(1,9)/10)+10.^(Lwn3(1,10)/10)+10.^(Lwn3(1,11)/10)+10.^( Lwn3(1,12)/10)+10.^(Lwn3(1,13)/10)+10.^(Lwn3(1,14)/10)+10.^(Lwn3(1,15)/10)+ 10.^(Lwn3(1,16)/10)+10.^(Lwn3(1,17)/10)+10.^(Lwn3(1,18)/10)+10.^(Lwn3(1,19) /10)+10.^(Lwn3(1,20)/10)+10.^(Lwn3(1,21)/10)); %% %Pressure drop Filter %Tids-medelvärdet av ljudeffektsnivå %Speed 1 Pd_source = [ ]; %Speed 2 Pd_source2 = [ ]; %Speed 3 Pd_source3 = [ ]; %A-vägdljudnivå %Speed 1 Lwpd1 = [ ]; %Speed 2 Lwpd2 = [ ]; %Speed 3 Lwpd3 = [ ]; %Total A-vägdljudnivå %Speed 1 LApd1 = 10*log10(10.^(Lwpd1(1,1)/10)+10.^(Lwpd1(1,2)/10)+10.^(Lwpd1(1,3)/10)+10.^(L wpd1(1,4)/10)+10.^(lwpd1(1,5)/10)+10.^(lwpd1(1,6)/10)+10.^(lwpd1(1,7)/10)+1 0.^(Lwpd1(1,8)/10)+10.^(Lwpd1(1,9)/10)+10.^(Lwpd1(1,10)/10)+10.^(Lwpd1(1,11 )/10)+10.^(Lwpd1(1,12)/10)+10.^(Lwpd1(1,13)/10)+10.^(Lwpd1(1,14)/10)+10.^(L wpd1(1,15)/10)+10.^(lwpd1(1,16)/10)+10.^(lwpd1(1,17)/10)+10.^(lwpd1(1,18)/1 0)+10.^(Lwpd1(1,19)/10)+10.^(Lwpd1(1,20)/10)+10.^(Lwpd1(1,21)/10)); %Speed 2 LApd2 = 10*log10(10.^(Lwpd2(1,1)/10)+10.^(Lwpd2(1,2)/10)+10.^(Lwpd2(1,3)/10)+10.^(L wpd2(1,4)/10)+10.^(lwpd2(1,5)/10)+10.^(lwpd2(1,6)/10)+10.^(lwpd2(1,7)/10)+1 0.^(Lwpd2(1,8)/10)+10.^(Lwpd2(1,9)/10)+10.^(Lwpd2(1,10)/10)+10.^(Lwpd2(1,11 )/10)+10.^(Lwpd2(1,12)/10)+10.^(Lwpd2(1,13)/10)+10.^(Lwpd2(1,14)/10)+10.^(L wpd2(1,15)/10)+10.^(lwpd2(1,16)/10)+10.^(lwpd2(1,17)/10)+10.^(lwpd2(1,18)/1 0)+10.^(Lwpd2(1,19)/10)+10.^(Lwpd2(1,20)/10)+10.^(Lwpd2(1,21)/10)); %Speed 3 LApd3 = 10*log10(10.^(Lwpd3(1,1)/10)+10.^(Lwpd3(1,2)/10)+10.^(Lwpd3(1,3)/10)+10.^(L 33

42 wpd3(1,4)/10)+10.^(lwpd3(1,5)/10)+10.^(lwpd3(1,6)/10)+10.^(lwpd3(1,7)/10)+1 0.^(Lwpd3(1,8)/10)+10.^(Lwpd3(1,9)/10)+10.^(Lwpd3(1,10)/10)+10.^(Lwpd3(1,11 )/10)+10.^(Lwpd3(1,12)/10)+10.^(Lwpd3(1,13)/10)+10.^(Lwpd3(1,14)/10)+10.^(L wpd3(1,15)/10)+10.^(lwpd3(1,16)/10)+10.^(lwpd3(1,17)/10)+10.^(lwpd3(1,18)/1 0)+10.^(Lwpd3(1,19)/10)+10.^(Lwpd3(1,20)/10)+10.^(Lwpd3(1,21)/10)); %% %Smoke Stop filter %Tids-medelvärdet av ljudeffektsnivå %Speed 1 SS_source = [ ]; %Speed 2 SS_source2 = [ ]; %Speed 3 SS_source3 = [ ]; %A-vägdljudnivå %Speed 1 Lwss1 = [ ]; %Speed 2 Lwss2 = [ ]; %Speed 3 Lwss3 = [ ]; %Total A-vägdljudnivå %Speed 1 LAss1 = 10*log10(10.^(Lwss1(1,1)/10)+10.^(Lwss1(1,2)/10)+10.^(Lwss1(1,3)/10)+10.^(L wss1(1,4)/10)+10.^(lwss1(1,5)/10)+10.^(lwss1(1,6)/10)+10.^(lwss1(1,7)/10)+1 0.^(Lwss1(1,8)/10)+10.^(Lwss1(1,9)/10)+10.^(Lwss1(1,10)/10)+10.^(Lwss1(1,11 )/10)+10.^(Lwss1(1,12)/10)+10.^(Lwss1(1,13)/10)+10.^(Lwss1(1,14)/10)+10.^(L wss1(1,15)/10)+10.^(lwss1(1,16)/10)+10.^(lwss1(1,17)/10)+10.^(lwss1(1,18)/1 0)+10.^(Lwss1(1,19)/10)+10.^(Lwss1(1,20)/10)+10.^(Lwss1(1,21)/10)); %Speed 2 LAss2 = 10*log10(10.^(Lwss2(1,1)/10)+10.^(Lwss2(1,2)/10)+10.^(Lwss2(1,3)/10)+10.^(L wss2(1,4)/10)+10.^(lwss2(1,5)/10)+10.^(lwss2(1,6)/10)+10.^(lwss2(1,7)/10)+1 0.^(Lwss2(1,8)/10)+10.^(Lwss2(1,9)/10)+10.^(Lwss2(1,10)/10)+10.^(Lwss2(1,11 )/10)+10.^(Lwss2(1,12)/10)+10.^(Lwss2(1,13)/10)+10.^(Lwss2(1,14)/10)+10.^(L wss2(1,15)/10)+10.^(lwss2(1,16)/10)+10.^(lwss2(1,17)/10)+10.^(lwss2(1,18)/1 0)+10.^(Lwss2(1,19)/10)+10.^(Lwss2(1,20)/10)+10.^(Lwss2(1,21)/10)); %Speed 3 LAss3 = 10*log10(10.^(Lwss3(1,1)/10)+10.^(Lwss3(1,2)/10)+10.^(Lwss3(1,3)/10)+10.^(L wss3(1,4)/10)+10.^(lwss3(1,5)/10)+10.^(lwss3(1,6)/10)+10.^(lwss3(1,7)/10)+1 0.^(Lwss3(1,8)/10)+10.^(Lwss3(1,9)/10)+10.^(Lwss3(1,10)/10)+10.^(Lwss3(1,11 )/10)+10.^(Lwss3(1,12)/10)+10.^(Lwss3(1,13)/10)+10.^(Lwss3(1,14)/10)+10.^(L wss3(1,15)/10)+10.^(lwss3(1,16)/10)+10.^(lwss3(1,17)/10)+10.^(lwss3(1,18)/1 0)+10.^(Lwss3(1,19)/10)+10.^(Lwss3(1,20)/10)+10.^(Lwss3(1,21)/10)); %% %Particle Filter %Tids-medelvärdet av ljudeffektsnivå 34

43 %Speed 1 Pf_source = [ ]; %Speed 2 Pf_source2 = [ ]; %Speed 3 Pf_source3 = [ ]; %A-vägdljudnivå %Speed 1 Lwpf1 = [ ]; %Speed 2 Lwpf2 = [ ]; %Speed 3 Lwpf3 = [ ]; %Total A-vägdljudnivå %Speed 1 LApf1 = 10*log10(10.^(Lwpf1(1,1)/10)+10.^(Lwpf1(1,2)/10)+10.^(Lwpf1(1,3)/10)+10.^(L wpf1(1,4)/10)+10.^(lwpf1(1,5)/10)+10.^(lwpf1(1,6)/10)+10.^(lwpf1(1,7)/10)+1 0.^(Lwpf1(1,8)/10)+10.^(Lwpf1(1,9)/10)+10.^(Lwpf1(1,10)/10)+10.^(Lwpf1(1,11 )/10)+10.^(Lwpf1(1,12)/10)+10.^(Lwpf1(1,13)/10)+10.^(Lwpf1(1,14)/10)+10.^(L wpf1(1,15)/10)+10.^(lwpf1(1,16)/10)+10.^(lwpf1(1,17)/10)+10.^(lwpf1(1,18)/1 0)+10.^(Lwpf1(1,19)/10)+10.^(Lwpf1(1,20)/10)+10.^(Lwpf1(1,21)/10)); %Speed 2 LApf2 = 10*log10(10.^(Lwpf2(1,1)/10)+10.^(Lwpf2(1,2)/10)+10.^(Lwpf2(1,3)/10)+10.^(L wpf2(1,4)/10)+10.^(lwpf2(1,5)/10)+10.^(lwpf2(1,6)/10)+10.^(lwpf2(1,7)/10)+1 0.^(Lwpf2(1,8)/10)+10.^(Lwpf2(1,9)/10)+10.^(Lwpf2(1,10)/10)+10.^(Lwpf2(1,11 )/10)+10.^(Lwpf2(1,12)/10)+10.^(Lwpf2(1,13)/10)+10.^(Lwpf2(1,14)/10)+10.^(L wpf2(1,15)/10)+10.^(lwpf2(1,16)/10)+10.^(lwpf2(1,17)/10)+10.^(lwpf2(1,18)/1 0)+10.^(Lwpf2(1,19)/10)+10.^(Lwpf2(1,20)/10)+10.^(Lwpf2(1,21)/10)); %Speed 3 LApf3 = 10*log10(10.^(Lwpf3(1,1)/10)+10.^(Lwpf3(1,2)/10)+10.^(Lwpf3(1,3)/10)+10.^(L wpf3(1,4)/10)+10.^(lwpf3(1,5)/10)+10.^(lwpf3(1,6)/10)+10.^(lwpf3(1,7)/10)+1 0.^(Lwpf3(1,8)/10)+10.^(Lwpf3(1,9)/10)+10.^(Lwpf3(1,10)/10)+10.^(Lwpf3(1,11 )/10)+10.^(Lwpf3(1,12)/10)+10.^(Lwpf3(1,13)/10)+10.^(Lwpf3(1,14)/10)+10.^(L wpf3(1,15)/10)+10.^(lwpf3(1,16)/10)+10.^(lwpf3(1,17)/10)+10.^(lwpf3(1,18)/1 0)+10.^(Lwpf3(1,19)/10)+10.^(Lwpf3(1,20)/10)+10.^(Lwpf3(1,21)/10)); %% LAtot = [ LA1 LA2 LA3; LApd1 LApd2 LApd3; LAss1 LAss2 LAss3; LApf1 LApf2 LApf3] %Plots %Jämför med andra filter, inte hastighet per filter. figure(1) %subplot(1,3,1) 35

44 plot(f,p_source,'r') hold on plot(f,pd_source,'b') hold on plot(f,ss_source,'g') hold on plot(f,pf_source,'k') legend('no Filter', 'Pressure Drop Filter', 'Smoke Stop Filter','Particle Filter') xlabel('frequency [Hz]') ylabel('soundpower Level [db]') title('blueair Classic 280i Soundpower level - Speed 1') axis([ ]) grid on figure(2) %subplot(1,3,2) plot(f,p_source2,'r') hold on plot(f,pd_source2,'b') hold on plot(f,ss_source2,'g') hold on plot(f,pf_source2,'k') legend('no Filter', 'Pressure Drop Filter', 'Smoke Stop Filter','Particle Filter') xlabel('frequency [Hz]') ylabel('soundpower Level [db]') title('blueair Classic 280i Soundpower level - Speed 2') axis([ ]) grid on figure(3) %subplot(1,3,3) plot(f,p_source3,'r') hold on plot(f,pd_source3,'b') hold on plot(f,ss_source3,'g') hold on plot(f,pf_source3,'k') legend('no Filter', 'Pressure Drop Filter', 'Smoke Stop Filter','Particle Filter') xlabel('frequency [Hz]') ylabel('soundpower Level [db]') title('blueair Classic 280i Soundpower level - Speed 3') axis([ ]) grid on figure(4) plot(f,lwn1,'r') hold on plot(f,lwpd1,'b') hold on plot(f,lwss1,'g') hold on plot(f,lwpf1,'k') legend('no Filter', 'Pressure Drop Filter', 'Smoke Stop Filter','Particle Filter') title('blueair Classic 280i A-weighted Soundpower level - Speed 1') xlabel('frequency [Hz]') 36

45 ylabel('a-weighted Soundpower level [db(a)]') axis([ ]) grid on figure(5) plot(f,lwn2,'r') hold on plot(f,lwpd2,'b') hold on plot(f,lwss2,'g') hold on plot(f,lwpf2,'k') legend('no Filter', 'Pressure Drop Filter', 'Smoke Stop Filter','Particle Filter') title('blueair Classic 280i A-weighted Soundpower level - Speed 2') xlabel('frequency [Hz]') ylabel('a-weighted Soundpower level [db(a)]') axis([ ]) grid on figure(6) plot(f,lwn3,'r') hold on plot(f,lwpd3,'b') hold on plot(f,lwss3,'g') hold on plot(f,lwpf3,'k') legend('no Filter', 'Pressure Drop Filter', 'Smoke Stop Filter','Particle Filter') title('blueair Classic 280i A-weighted Soundpower level - Speed 3') xlabel('frequency [Hz]') ylabel('a-weighted Soundpower level [db(a)]') axis([ ]) grid on 37