LISA ERIKSSON MICHAELA SÖDERSTÖM KTH SKOLAN FÖR TEKNIKVETENSKAP

Transkript

1 EXAMENSARBETE INOM TEKNIK, GRUNDNIVÅ, 15 HP STOCKHOLM, SVERIGE 2019 Ljudreduktion hos ventilationsdon Sound reduction of ventilation devices Ingenjörsmässig beräkningsmetod för uppskattning av ljudreduktion hos ventilationsdon Calculation method for engineering to approximate sound reduction of ventilation devices LISA ERIKSSON MICHAELA SÖDERSTÖM KTH SKOLAN FÖR TEKNIKVETENSKAP

2 Sammanfattning Det finns ett flertal faktorer som påverkar arbetsmiljö och en viktig aspekt är ljudmiljön. För att sträva efter en behaglig ljudnivå och undvika buller finns det många lösningar; ljudisolera väggar, alternativt montera absorbenter. I kontorslandskap kan överhörinng via ventilationssystem vara ett problem. Det här arbetet avser att utvärdera ventilationsdons ljudreduktionsförmåga från rum till kanal genom att ta fram en praktisk lämpad beräkningsmodell. Beräkningsmodellen verifierades med mätningar i laboratoriemiljö. Mätningarna var utformande så att de efterliknade vanligt förekommande monteringar av ventilationsdon; olika placeringar av kanalmynningen gentemot en vägg och liknande då de är monterade vid ett undertak. Den utvärderade beräkningsmodellen återfinns i SS-EN , och ansågs att kunna ge ett riktningsvärde för praktisk användning. Teoretiskt är den ej optimal och ytterliggare efterarbete krävs. Abstract There are several factors that affects the work environment and one important aspect is the sound environment. When striving for a comfortable sound level and avoid noise there are many solutions; sound isolating walls, alternatively mounting absorbents. In offices, cross-talk via ventilation system can be a problem. This study intends to evaluate ventilation devices ability to reduce sound, from a room to a duct, by derive a model suited for practical use. The model was verified by measurements in a laboratory. The measurements were designed to imitate how ventilation devices is commonly mounted; different placements of the duct opening in relation to a solid wall and similar when mounted on a ceiling of absorbents. The derived model can be found in SS-EN , and it was considered to provide a value for practical use. Theoretically, the model is not optimal and more work is required. 2

3 Tack till... Stort tack, för handledning och inspiration till Moa Ljörnlund, Moa Wijkmark och Ragnar Glav på Tyréns. Anders Ivung på FläktGroup för studiebeseök och leverans av ventiltionsdon. Hans Bodén, Mats Åbom och Leping Feng för handledning och hjälp. 3

4 Innehåll 1 Inledning Bakgrund Syfte Avgränsningar Teori Specifikationer Isolering av ljud Transmissions- och insatsisolering Absorbenter Ventilationsdon Ljudutbredning Punktkällor Stående vågor i kanaler Ljudtransmission i installationer Mynningsreflektion Beräkning av ljudtrycksnivå Material Samhälleliga och etiska aspekter Metod Arbetsgång Mätuppställning Resultat Analys Jämförelse av mätvärden från FläktGroup Jämförelse med beräkningsmodell Diskussion För vidare analys Bilagor

5 Nomenklatur Nomenklatur Parameter Värde Enhet Ljudtrycksnivåer Ljudtrycksnivå, L p,i - [db] Medelvärde av total ljudtrycksnivå, L p,tot,medel - [db] Ljudtrycksnivå sändarrum, L 1 - [db] Ljudtrycksnivå mottagarrum, L 2 - [db] Ljudreduktion Transmissinsisolering, D T L - [db] Insatsisolering, D IL - [db] Transmissionsisolering, kanal rum, D t,io - [db] Transmissionsisolering, rum kanal, D t,oi - [db] Avstånd Horisontellt avstånd kanalmynning position A, a A 297 [mm] Horisontellt avstånd kanalmynning position B, a B 526 [mm] Horisontellt avstånd kanalmynning position C, a C 224 [mm] Avstånd monopol plan, h - [m] Våglängd, λ - [m] Mått absorbent Tjocklek, t 40 [mm] Bredd, b 975 [mm] Höjd, h 1185 [mm] Mått kanaler Längd kort spirokanal, l [mm] Längd lång spirokanal, l [mm] Diameter kort och lång spirokanal, d 125 [mm] Övrigt Injustering av don, a - [mm] Temperatur, efterklangsrum 292 [K] Ljudeffekt från monopol, W m - [W] Vågtal, k - [1/m] Vågtal i luft, k o - [1/m] Ljudhastighet i luft, c o - [m/s] Ljudhastighet i torr luft, c [m/s] Tvärsnittsarea kanal, S co - [m 2 ] Rymdvinkel, Ω 3π [rad] 5

6 1 Inledning 1.1 Bakgrund I det moderna samhället ökar medvetenheten om ljud. Buller är ljud som uppfattas som störande och för att undgå oönskat ljud ställs särskilda krav på ljudnivån. Arbetsmiljöverket benämner buller och oönskat ljud som en risk men även som en faktor som hindrar att ta tillvara på arbetstagarnas resurser [1]. För en trivsam arbetsmiljö måste höga krav ställas på ljudmiljön. Detta projekt behandlar ljudreduktion av ventilationsdon från rum till kanal vilket kan kopplas till överhörning i kontorsmiljö. Ventilationssystem är uppbyggda med en gemensam kanalanslutning och överhörning är ett förekommande problem. I en del sammanhang är det av yttersta vikt att denna ljudtransmission inte inträffar. Ventilationsdon är en viktig komponent när det kommer till utvärdering av överhörning eftersom att den ansluter till systemet i respektive rum. Uppdragsgivaren, Tyréns, har begränsad data för ventilationsdons ljudreduktionsförmåga och i dagsläget finns det alltid en risk att de antingen under- eller överdimensionerar. 1.2 Syfte Efter detta projekt ska en praktiskt lämpad beräkningsmodell redovisas, för att kunna uppskatta ljudreduktion hos ventilationsdon från rum till kanal. För att utvärdera beräkningsmodeller genomförs mätningar i laboratoriemiljö för lägre samt högre frekvenser. 1.3 Avgränsningar Inom rumsakustiken är begreppet idealt diffust ljudfält frekvent förekommande. Definitionen för ett diffust ljudfält innefattar att absorptionen i rummet är jämnt fördelad, att mediet är homogent och isotropt[2]. I detta projekt förutsätts idealt diffust ljudfält och plan vågutbredning i kanal. Enligt uppdragsgivaren skulle mätningar genomföras utan något luftflöde samt att mantelstrålningen skulle försummans. Mätningarna görs under antagande att reciprocitetsprincipen gäller och kommer endast utföras med raka kanaler och cirkulära tvärsnitt. 2 Teori I den här delen av rapporten kommer det tas upp teori som underlättar förståelsen för projektet, men som även ligger till grund för mätningar och den slutliga beräkningsmodellen. 2.1 Specifikationer Uppdragsgivaren gav önskemål att göra samtliga mätningar med rosa brus i tersbanden Hz. 6

7 2.2 Isolering av ljud Detta avsnitt behandlar begrepp som beskriver ljudreduktionsegenskaper och absorberande material. Även närmre beskrivning av ventilationsdon tas upp här Transmissions- och insatsisolering Ett ventilationssystem består i stort av en ett lång ventilationskanal sammankopplad med kanaler som leder ut i olika rum och lokaler. Kanalernas mynningar kallas avslutningar. I fallen då avslutningarna kan betraktas som reflexfria kan transmissionsisolering, D T L, beskriva en dämpares transmissionsegenskaper. Faktum är dock att en reflexfri avslutning inte är lätt att skapa och därför är insatsisolering ett lämpligt mått[2]. Begreppet insatsisolering, D IL, redogör för skillnaden i en given punkt före och efter en ändring i systemet. Insatsisoleringen för en given punkt beräknas enligt följande ekvation: D IL = L p,fore L p,efter (1) där L p,fore är ljudtrycksnivå utan åtgärd, [db] L p,efter är ljudtrycksnivå efter insatsisolering [db],[2] Absorbenter För att undvika oönskade reflexer, t ex. i hårda lokaler med lång efterklangstid, är det vanligt att använda sig av akustiska absorbenter. Dessa fästs på reflekterande ytor; väggar och tak. Porösa absorbenter av fibertyp är vanligt förekommande och de kan bestå av mineral- alternativt glasullsfiber. Ljudreduktionen uppstår på grund av dissipation av den akustiska energin[2]. När panelabsorbenter placeras en bit ifrån en hård yta, liknande ett undertak, fungerar luften emellan som en fjäder och panelen som en massa. Genom att ändra avståndet till väggen kan panelabsorbentens verkningsområde förskjutas mellan olika frekvensområden[2] Ventilationsdon Luftflödet in eller ut genom ett ventilationssystem styrs delvis av luftdonet och kan justeras efter behov. De vanligaste donen fungerar antingen som tilluftsventiler eller frånluftsventiler. Tilluftsdonen tillför frisk luft och frånluftsdonen suger ut luft[10]. Luftflödet genom ventilen regleras beroende på donets utseende. Vanligt är att ventilkäglan justeras, se Figur 1, där a betecknar ventilkäglans inställning, som i rapporten benämns för injustering. Figur 1: Schematisk figur för ett dons injustering[3]. 7

8 FläktGroup har mättdata för ljudreduktion från rum till kanal med donet GPDF, som är ett av de don som utvärderas i rapporten. I Figur 2 presenteras deras mätdata i oktavband för injusteringarna -17 mm, -6 mm och +5 mm. Figur 2: FläktGroups mätdata av ljudreduktion från rum till kanal med don nr. 1 [3]. För övriga don som ska undersökas finns ej liknande mätdata tillgänglig. 2.3 Ljudutbredning Här behandlas teori som förknippas med ljudutbredning Punktkällor Den enklaste typen av punktkälla är monopolen och alstrar ett symmetriskt sfärsikt ljudfält. En monopol källa måste sända ut en våglängd som är mycket större än källans radie[2]. För låga frekvenser är det endast källområdets resultat av det alstrade mass- och volymflödet som har betydelse. Det beror på att icke-symmetriska flödesfördelningar kan försummas i lågfrekvensområdet där Helmholtztalet är litet, ty ljudbidraget svarar mot högre ordningens multipoler. Därför kan en högtalare monterad i box betraktas som en monopol för låga frekvenser, fastän den akustiska massflödesfördelningen är starkt avvikande från det ideala fallet[2]. Figur 3 visar hur ljudeffekt varierar med avståndet från en monopol källa i fritt fält framför ett hårt respektive mjukt plan. Figur 3: Monopolens utsända ljudeffekt,w m, i fritt fält framför ett plan. Den heldragna linjen representerar hårt plan och den streckade mjukt plan. Vågtalet är k och avståndet mellan monopolen och planet betecknas h[4]. 8

9 Utifrån figur 3 framgår det att om en kanal med ventilationsdon monteras i samma plan som hårda väggar ger det för lägre frekvenser 6 db lägre ljudreduktion än om kanalens båda mynningar är fria. Det krävs minst en kvarts våglängd från en hård yta för att anses som en fri mynning. Det framgår också att mynningens position i förhållande till väggen kommer att ha en inverkan på ljudeffekten på grund av förändrade randvillkor Stående vågor i kanaler Stående vågor är en uppbyggnad av fri vågor och kan endast uppstå vid reflektion av minst en skiljeyta[2]. Stående vågor i kanaler fås då kanalens längd l = λ/ Ljudtransmission i installationer Detta avsnitt avsett för att redogöra för ljud som överförs i kanaler Mynningsreflektion Ljud som transmitteras ut eller in genom en kanal förlorar en del av energin på grund av reflektioner i änden. En uppskattning av ljudreduktionen, D t,io, i riktning från kanal till rum kan beräknas med följande ekvation: där [ ] D t,io = 10log 1 + Ω 4koS 2, (2) co Ω är rymdvinkeln i förhållande till reflekterande ytor i rummet. Ingen yta: Ω = 4π, en yta: Ω = 2π, två ytor: Ω = 4π, tre ytor: Ω = π/2, [radianer] k o är vågtalet(= 2/c o ) i luft, [1/m] S co är kanalöppningens tvärsnittsarea, [m 2 ], [5]. För att beräkna vågtalet, k o, bestäms ljudhastigheten med följande formel: där c o = c 0 T/273, (3) c 0 är ljudhastigheten i torr luft, [m/s] T är temperaturen i laboratoriet, [K], [2]. Motsvarande ekvation för ljudreduktionen, D t,oi, från rum till kanal ges av: ( ) ( ) D t,oi = 10log 2 10 Dt,io/ log 1, 6 + Ω 2koS 2, [5]. (4) co 9

10 2.5 Beräkning av ljudtrycksnivå Medelvärdet av rummets totala ljudnivå beräknas genom summering av ljudtrycksnivåer enligt ekvationen: där L p,tot,medel = 10log ( n i=1 10Lp,i n ) (5) L p,i är ljudtrycksnivå, db n är antal summerade ljudtrycksnivåer, [2]. 3 Material Projektets mätningar i Marcus Wallenberglaboratoriet genomfördes med följande material: 3.0 m spirokanal, Ø125 mm. Ventilationsdon med anslutningsdiameter 125 mm: Nr 1. Frånluftsventil, Fläktgroup GPDF Nr 2. Frånluftsventil, Fläktgroup KGEB Nr 3. Tilluftsventil, Fläkgroup CTVB Nr 4. Tilluftsventil, Fläktgroup STQA Nr 5. Kylkasset, FläktGroup LYRA Nr 6. Tilluftsventil, Acticon Flipper Ljudabsorbenter, 975x1185x40 mm Referensljudkälla av typ dodekaeder 2 mikrofoner Mikrofonstativ Roterande bom Figur 4: Bild på de beskrivna mätobjekten, nr. 1-5, [6], nr 6. [7]. 10

11 3.1 Samhälleliga och etiska aspekter Vid granskning av de don som utvärderas och användas i arbetet så framgick det i byggvarudeklerationerna att samtliga don, nr. 1-5, från FläktGroup var tillverkade i Finland[6] och don nr. 6 från Acticon var tillverkat i Sverige[11]. Således görs antagandet att produktion och tillverkning görs under goda arbetsförhållanden. Fläktgroups redogör för att donen saknar kriterier för miljömärkning. Däremot har Acticon en utförlig miljövarudeklaration för don nr. 6. Där framgår det att inget materialspill från tillverkningen förekommer och att det inte ger upphov till farliga avfall. All material för förpackning kan återanvändas alternativt återvinnas och 95 % av donets material är återvinningsbart[11]. 4 Metod Detta avsnitt beskriver tillvägagångsättet för projektets utformning av de olika mätningar. 4.1 Arbetsgång Marcus Wallenberg Laboratoriet är certifierat för mätnignar med nedre gräns på 80 Hz[8], vilket indikerar på att det inte finns någon säkerhet i de resultat som fås för lägre frekvenser. Därav gjordes mätningar i tersbanden Hz. Den övre gränsen ändrades från 5000 Hz som önskat, till 8000 Hz, för att kunna utläsa mer mätdata. Samtliga mätningar under projektet gjordes mellan ett ekofritt rum (mottagarrum) och ett efterklangsrum (sändarrum). Inför mätningarna kalibrerades mikrofonerna för att kontrollera att mikrofonerna hade känslighet av samma grad, se Tabell 1. Tabell 1: Känsligheten för respektive mikrofon med tryckpåkänningen 1 Pa(L p =94 db) och f=1000 Hz. Mikrofon Känslighet [mv/pa] M M Därefter utfördes en testmätning för att utvärdera hur den grundläggande mätuppställningen skulle se ut. Den korta kanalen på 1 m, fästes utan don i skiljeväggen mellan sändarrummet och mottagarrummet, varav kanalen stack ut m på båda sidor om skiljeväggen. Ljudtrycksnivån mättes i vardera rum med två mikrofoner. Mikrofonen i sändarrummet, (M 1 ), placerades på en roterande bom och i mottagarrummet placerades mikrofonen, (M 2 ), 0.10 m ifrån kanalmynningen i mottagarrummet. I det första testfallet placerades referensljudkällan och ventilationsdonet i sändarrummet. Testfall 2 utfördes med reversibel uppställning, men med donet kvar i sändarrummet. Vid vidare studier användes den första uppställningen som klargörs i Figur 6. Anledningen till detta var rummens olika egenskaper. Mätningen för testfall 2 indikerade på att mätningrna skulle bero på var ljudkällans position och skulle utgöra större osäkerheter än i testfall 1. Det gav uppfattningen att de resultat som mättes upp för att kontrollera att reciprocitetprincipen gällde inte gav en tillräcklig säkerhet. För att studera referensljudkällans energifördelning genomfördes två mätningar; en med utstrålat rosa brus och sedan med utstrålat vitt brus. Rosa brus ska ha en jämn energifördelning vid analys i tersbandsfilter, medan energimängden i vitt brus ökar med stigande frekvens[9]. Ljudtryckskurvornas utseende i tersband kontrollerades för båda mätningarna. 11

12 Därefter bedömdes att vitt brus skulle komma att ge bäst resultat för följande mätningar eftersom att det vita bruset efterliknade det önskade rosa bruset mer, se Figur 5. Det beror troligen på att högtalaren är bättre på att sända ut vitt brus. Figur 5: Grafen visar uppmätt ljudtrycknivå vid rosa och vitt brus från referenskällan. För att kunna göra beräkningar med ekvationerna 2 och 4 så uppskattades inloppsareorna för respektive injustering för de olika donen. Se de uppskattade areorna i Tabell 2. Tabell 2: Uppskattade inloppsareor för respektive injustering och don. Injustering Don Area [m 2 ] -17 mm GPDF mm GPDF mm GPDF mm GPDF mm KGEB mm KGEB mm CTVB mm CTVB Halvt öppen STQA Helt öppen STQA Halvt öppen LYRA Helt öppen LYRA Helt öppen Flipper

13 4.2 Mätuppställning Grunduppställningen för samtliga mätningar i detta projekt redogörs i Figur 6. Figur 6: Grunduppställning av mätobjekt och mätutrustning. Vid förändrad kanallängd anpassades avståndet mellan mikrofon och kanalmynning i mottagarrummet så att avståndet var 0.10 m för samtliga mätningar. Alla mätningar genomfördes tre gånger med referensljudkällan placerad på olika positioner i sändarrummet, se Figur 7. Syftet med detta var att undvika att mätningarna skulle vara beroende av dess position. Figur 7: Referenskällans olika positioner vid mätningarna. 13

14 Referensmätningar Två referensmätningar gjordes; för kort och lång kanal utan don. För kort kanal var L 1 = L 2 = m och för lång kanal var L 1 = m och L 2 = m. Mätning 1 Först utfördes mätningar med den korta kanalen på 1 m utan don och därefter upprepade mätningar med don nr 1 6 placerade i sändarrummet. I den här mätningen var avståndet L 1 = m. Mätning 2 Här skulle mätningar göras med don nr. 1 då kanalmynningen var placerad m, 0.5 m respektive 1 m från väggen i sändarrummet; dvs L 1 = m, L 1 = 0.5 m respektive L 1 = 1.0 m. Den totala kanallängden för alla mätningar här var 3.0 m, så för att bevara denna längd sågades det längre kanalstycket isär och förflyttades från mottagarrummet till sändarrummet. Mätning 3 Ljudabsorbenten monterad 10 cm från väggen enligt Figur 8. Nu var L 1 = m och den totala kanallängden var 3.0 m. Vid mätningarna användes don nr 1. Figur 8: Montering av ljudabsorbenten för mätning 4. Mätning 4 Ljudabsrobenten var monterad på sammasätt som i Mätning 3; 0.10 m från väggen. Nu var L 1 = 0.5 m och den totala kanallängden behölls till 3.0 m. Se Figur 9 för uppställningen i sändarrummet. 14

15 Figur 9: Montering av ljudabsorbenten för mätning 3. 5 Resultat I detta avsnitt presenteras resultaten av ljudreduktionen i tersband för de olika mätningarna. Ljudtrycksnivåerna för ljudreduktionen beräknades genom att först medelvärdesbilda den totala ljudtrycksnivån för de tre olika positionerna för referensljudkällan. Detta enligt ekvation (5) för varje mätning. Referenssignalernas transmissionsisolering för kort och lång kanal bestämdes genom att beräkna skillnaden i uppmätt ljudtrycksnivå mellan sändarrum och mottagarrum. På samma sätt beräknades transmissionsisoleringen för de uppmätta värdena med donen. Ekvation 1 användes för att ta fram ett mått på donens inverkan. L p,fore återges av referenssignalerna utan don och L p,efter transmissionsisoleringen utan don. Det första resultatet som presenteras i Figur 10 visar insatsisoleringen för den korta och långa kanalen, 1.0 m respektive 3.0 m. Dessa har använts som referenssignaler för samtliga beräkningar av insatsisoleringen för de olika donen och mätningarna. 15

16 Figur 10: Uppmätta ljudtrycksnivåer för kort respektive lång kanal utan don. Mätning 1 För mätning 1 har den korta referenskanalen använts för att kunna presentera donens insatsisolering, se figurerna Figur 11 visar resultatet för don nr. 1 med injusteringarna -17 mm, -6 mm respektive +5 mm. Figur 11: Uppmätt insatsisolering för olika injusteringar med don nr. 1. En representation av den uppmätta ljudreduktionen, för don nr. 1, i oktavbanden Hz visas i Figur

17 Figur 12: Uppmätt data för ljudreduktionen för GPDF i oktavband. 17

18 Ljudreduktionen för don nr. 2 i Figur 13 visas för injusteringarna 0 mm och -18 mm. Figur 13: Uppmätt insatsisolering för olika injusteringar med don nr. 2. Figur 14 visar ljudreduktionen för injusteringarna +7 mm samt +10 mm, detta för don nr. 3. Figur 14: Uppmätt insatsisolering för olika injusteringar med don nr

19 Don nr. 4 är uppmätt med injusteringarna helt öppen och halvt öppen. Helt öppen innebär att ljudet släpps igenom samtliga små hål, medan för det andra fallet är hälften av dessa förtejpade. Resultatet av donets ljuddreduktion redogörs i Figur 15. Figur 15: Uppmätt insatsisolering för olika injusteringar med don nr. 4. I Figur 16 presenteras fallet för don nr. 5 och här innebär injusteringen helt öppen att kylkassettens alla spalter är helt öppna. Injusteringarna halvt öppen och helt sluten betyder således att spalterna är halvt öppna respektive helt slutna. Figur 16: Uppmätt insatsisolering för olika injusteringar med don nr

20 Resultatet i Figur 17 visar den ljudreduktion som mättes upp för don nr. 6 med injusteringen helt öppen, ty detta don ej kunde justeras till något annat. Figur 17: Uppmätt insatsisolering för en injustering med don nr. 6. Mätning 2 Mätning 2 undersökte hur don nr. 1, GDPFs ljudreduktion påverkades av att justera kanalmynningens avstånd från väggen i sändarrummet. Avståndet L 1 varierades från m till 0.5 m och 1.0 m. I resultaten används den långa kanalen utan don som referens. Figurerna visar resultaten av ljudreduktion med injusteringarna -17 mm, -6 mm respektive +5 mm. Figur 18 visar detta resultat för injusteringen -17 mm. Figur 18: Ljudreduktion för då don nr. 1 har placerats med olika avstånd till väggen, injustering -17 mm. 20

21 För injusteringen -6 mm visar Figur 19 resultatet av ljudreduktionen för de olika längderna på L 1. Figur 19: Insatsisoleringen för då don nr. 1 har placerats med olika avstånd till väggen, injustering -6. Figur 20 visar motsvarande resultat för injustering +5 mm. Figur 20: Insatsisoleringen för då don nr. 1 har placerats med olika avstånd till väggen, injustering +5 mm. 21

22 Mätning 3 Syftet med mätning 3 var att undersöka en absorbents inverkan på don nr. 1 förmåga att reducera ljud. Mätningarna gjordes med injuseringarna -17 mm, -6 mm och +5 mm. Se montering av absorbent i Figur 8. Den långa kanalen användes som referens och i figurerna redovisas mätningarnas resultat. Figur 21: Insatsisoleringen för don nr. 1 med och utan absorbent. Kanalmynningen sticker ut m från väggen. Ljudreduktionen för don nr. 1 med och utan absorbent för injusteringen +5 mm visas i Figur 22. Figur 22: Insatsisoleringen för don nr. 1 med och utan absorbent. Kanalmynningen sticker ut m från väggen. 22

23 Absorbentens inverkan på ljudreduktionsförmågan för don nr. 1 framgår i Figur 23. Figur 23: Insatsisoleringen för don nr. 1 med och utan absorbent. Kanalmynningen sticker ut m från väggen. Mätning 4 De sista mätningarna gjordes för att undersöka hur insatsdämpningen för don nr. 1 påverkas med eller utan absorbent då kanalmynningens placering är 0.5 m från väggen. Figur 24 visar detta resultat för injusteringen -17 mm. Figur 24: Insatsisoleringen för don nr. 1 med och utan absorbent. Kanalmynningen sticker ut 0.5 m från väggen. 23

24 För injustering -6 mm presenteras resultatet med och utan absorbent i Figur 25. Figur 25: Insatsisoleringen för don nr. 1 med och utan absorbent. Kanalmynningen sticker ut 0.5 m från väggen. I Figur 26 finns motsvarande mätdata för injustering +5 mm. Figur 26: Insatsisoleringen för don nr. 1 med och utan absorbent. Kanalmynningen sticker ut 0.5 m från väggen. 24

25 6 Analys Det här avsnittet innefattar analys av samtliga mätningar och jämförelse mellan FläktGroups produktdata utvärderar beräkningsmodellen jämförelsevis uppmätta data. Mätning 1 Vid inspektion av figurerna visas en tydlig trend av hur donens olika injusteringar påverkar ljudreduktionen. En mindre inloppsarea resulterar i en högre ljudreduktion över frekvensområdet. Gemensamt för samtliga resultat är också ljudreduktionens avvikelser vid låga frekvenser, där resultatet visar på en förstärkning vid dessa. I figurerna återfinns en förstärkning i tersband upp till 500 Hz. I lågfrekvensområdet kan förstärkningar bero på uppkommande stående vågor i kanalen. Don nr. 4 STQA som visas i Figur 15 visar på förstärkningar för frekvenser upp till ca 1000 Hz, vilket tyder på eventuell resonans på grund av donets utformning. Av alla don har Flipper bäst ljudreduktion för det undersökta frekvensområdet. Se Figur 17. Mätning 2 När den totala kanallängden bevaras som 3 m, men mynningsplaceringen i sändarrummet ändras, fås resultaten av detta i Figur Denna jämförelse var av intresse för att se om kanalmynningens placering i rummet hade något större inverkan på donets ljudreduktionsförmåga. Utifrån resultaten i figurerna kan en bedömning göras att för samtliga injusteringar var ljudreduktionen störst när L 1 = 1 m och som minst när L 1 = m. Liknande vad som har kunnat konstaterats från resultaten för mätning 1 så fås även störst ljudreduktion för injustering -17 mm, då donets inloppsarea är som minst. Det bör påpekas att det finns en osäkerhet i mätningen som ges av resultatet i Figur 18, där det finns en reducerad ljudreduktion för frekvenser kring ca 3000 Hz, när L 1 = 1.0 m. Denna reducering tyder på missvisande resultat för högre frekvenser. Mätning 3 Utifrån mätning 3, där L 1 =0.135 m och absorbentmaterial är monterat 0.10 m från väggen, se Figur 8 fås resultaten av ljudreduktionen i figurerna Någon markant påverkan av absorbentmaterialets inverkan kan ej urskiljas. Mätning 4 Resultaten för mätning 4 som visas i figurerna 24-26, där kanalmynningen är placerad 0.5 m från väggen, se Figur 9 för uppställningen. Från de här resultaten kan det kostateras att absorbenten ger en positiv effekt för ljudreduktionen för låga frekvenser upp till ca 200 Hz. En annan trend som återfinns är att det ger en förbättring på ca 3 db vid 1000 Hz, men ger i övrigt ingen markant inverkan. 6.1 Jämförelse av mätvärden från FläktGroup I Figur 2 redovisas mätresultaten för don nr. 1 från tillverkarna FläktGroup och motsvarande mätresultat från mätningarna som gjorts i projektets syfte visas i Figur 12. Det konstateras att utvecklingsriktningen av ljudreduktionen i oktavband för de olika injusteringarna ser 25

26 liknande ut vid en jämförelse av tabellerna. Dock påträffas en stor skillnad i resultatet för ljudreduktionen, där Fläktgroups mätvärden är mer än dubbelt så höga än de som redovisas i Figur 12. En möjlig orsak till den stora skillnaden i resultat kan vara olika mätmetoder. I produktbladet [3] framgår att mätningarna är utförda då donet sitter på en kort stos, vars längd är mindre än 0.30 m och att mätningarna använder sig av en metod som innefattar lufttryck och luftflöde. Någon förklaring av hur, i vilken miljö eller under vilka förhållanden som FläktGroup har genomfört sina mätningar finns däremot inte. Det är också sannolikt att de har valt sina bäst uppmätta resultat, eftersom syftet är att det ska vara säljande. Av den anledningen fyller det inget syfte att göra en närmare analys av de skiljaktigheter som finns mellan tillverkarnas resultat och det resultat som åstadkommits på Marcus Wallenberg Laboratoriet. 6.2 Jämförelse med beräkningsmodell Figurerna 27, 28 och 29 presenterar resultaten av ekvationerna (2) och (4) som har använts som beräkningsmodell de uppmätta mätvärdena. Eftersom att beräkningsmodellen beskriver ett mått på transmissionsisolering behövde donens mätdata justeras från insatsisolering till transmissionsisolering. Detta gjordes genom att addera reflexen vid inloppet till den öppna kanalen i sändarrummet, till insatsisoleringen för de olika donen. Reflexen beräknades med ekvationerna (2) och (4), nu användes tvärsnittsarean för kanalen. Eftersom kanalmynningens placering var m från en yta, så ansågs det inte vara tillräcklingt långt för att sätta rymdvinkeln till Ω = 4π men heller inte tillräckligt nära en yta för att sätta den till Ω = 2π, därav valdes rymdvinkeln till Ω = 3π. De uppskattade areorna för respektive don angavs som kanalens tvärsnittarea, S co, se Tabell 2. Resultatet i Figur 27 vid jämförelse av beräkningsmodellen och mätvärdena för don nr. 1 och 2 ser ut att stämma överens någorlunda bra. Vid högre frekvenser ligger beräkningsmodellens resultat lågt förhållandevis till de uppmätta värdena för det don nr. 1, medan den följer mätvärdena för don nr. 2 bättre. Figur 27: Jämförelse med beräkningsmodell, don nr. 1 och 2. 26

27 En jämförelse mellan beräkningsmodellen för don nr. 3 och 4 i Figur 28 visar ungefär liknande resultat som i Figur 27. Däremot ligger beräkningsmodellens kurva relativt lågt till mätvärdena för dessa två don. Figur 28: Jämförelse med beräkningsmodell, don nr. 3 och 4. Figur 29 presenterar resultatet av beräkningsmodellen för don nr. 5 och 6. För don nr. 5, LYRA, följer modellen mätvärdena bra för frekvenser lägre än 1000 Hz, för högre frekvenser är den ej överenskommande. Det sista donet, Flipper, kan det utläsas att beräkningsmodellen ej är tillämpbar. Figur 29: Jämförelse med beräkningsmodell, don nr. 5 och 6. 27

28 Beräkningsmodellen har formen av en konkav andragradskurva. För don nr. 1 och 5,se figurerna 27 och 29, ligger beräkningsmodellens maxima förskjutet i förhållande till de uppmätta mätvärdena. Beräkningsmodellens kurva för don nr. 3 i Figur 28 verkar ha ett maxima som stämmer relativt bra med mätdatan. Däremot ligger hela kurvan för lågt. För vidare analys vore det intressant att se hur det vore möjligt, att med hjälp av de använda formlerna, kunna förskjuta kurvan och anpassa maxima bättre. 6.3 Diskussion Den framtagna beräkningsmodellen är ej optimal rent teoretiskt, men kan ge ett riktiningsvärde för praktiskt användning för vissa av de undersökta donen. En slutsats utifrån resultaten i figurerna är att beräkningsmodellen bäst anpassad för kompakta ventilatinsdon. Som nämndes i analysen är det tänkvärt att granska beräkningsmodellen och hitta sätt att modifiera den för att hitta en bättre anpassning för donen. Faktorn 1.6 i ekvation 4 kan tänkas vara värdet 2 x ändkorrektionen för ett rör i vägg 0.81 x radien. En idé är att börja med att undersöka den faktorn. Det är även svårtolkat vad för area som är mest lämplig att använda. Det var intressant att se hur mycket som FläkGroups data för GPDF-donet för ljudreduktion skiljer sig gentemot de resultat som mättes upp under det här projektet. Dock var det svårt att utvärdera skiljaktigheterna på grund av bristfällig information av deras mätmetod. När det kommer till mätmetoden finns det förbättringar. Exempelvis vore det idealt att mäta mellan två efterklangsrum eftersom mätningarna av ljudtrycksnivå i de olika rummen skulle vara lika starka. Om detta inte skulle kunna eftersträvas skulle mätningar av ljudeffekt varit bättre än analys av ljudtrycksnivån i endast en punkt i mottagarummet som gjordes i detta projekt. Bra vore om nya referenssignaler mättes upp inför varje ny mätning så att mätdatan skulle ge mer noggranna värden. För att verkligen se inverkan av absorbenterna hade det varit bättre om större absorbentpaneler användes, minst 2 m 2, för att få en effekt. Vad som uppfattats som en bra metod för att undvika eventuella positionsberoenden av ljudkällan, var att göra flera mätningar på en uppställning med ljudkällan på olika positioner. 6.4 För vidare analys Eftersom den framtagna beräkningsmodellen ej är optimal rent teoretiskt så behövs det göras efterarbete. Följande är några rekommendationer. - Gå till ursprungskällorna till ekvationerna; av de två ekvationerna, 2 och 4, från SS-EN :2009, så återfanns endast en av ekvationerna med hjälp av referenserna i standarden. Deras ursprung och vilken area som ska användas behövs, för att kunna utvärdera hur pass bra de är. - Göra mätningar i labb med två efterklangsrum och mäta ljudeffekt istället; detta vore idealt. - Eftersom det finns lite data och få ekvationer för just detta problem skulle det eventuellt vara lämpligt att ha ett annat tillvägagångsätt. Exempelvis experimentell metodik, där man systematiskt försöker hitta samband mellan olika parametrar. - Få mer mätdata från tillverkare. 28

29 7 Bilagor A. Tidsplan för projekt Tidsplan för projekt, förstudie ej medräknad. 29

30 Referenslista [1] Arbetsmiljöverket. Risker och åtgärder för en tillgänglig arbetsmiljö [Internet]. Stockholm: Arbetsmiljöverket; År [uppdaterad ; citerad ]. Hämtad från: [2] Bodén H, Carlsson U, Glav R, Wallin H.P, Åbom, M. Ljud och vibrationer. 5:e upplagan. Stockholm: Marcus Wallenberg Laboratoriet för Ljud- och Vibrationsforskning, Inst. för Farkostteknik; [3] Fläktgroup. Frånluftsventil GPDF, GPDB [Internet]. FläktGroup; 2018 [uppdaterad ; citerad ]. Hämtad från: =28e4f0fc-a25c-46bc-a0fc-9b b2 [4] Bodén H, Carlsson U, Glav R, Wallin H.P, Åbom, M. Ljud och vibrationer. 5:e upplagan. Stockholm: Marcus Wallenberg Laboratoriet för Ljud- och Vibrationsforskning, Inst. för Farkostteknik; Figur 8-15; s.318 [5] Swedish Standards Institute. SVENSK STANDARD SS-EN :2009. Stockholm: Swedish Standards Institute; [6] FläktGroup. Air Management ATDs [Internet]. Herne, Tyskland: FläktGroup; u.å [Hämtat: ]. Hämtad från: atds/ [7] Acticon AB. Flipper [Internet]. Bankeryd: Acticon; 2012 [uppdaterad ; hämtad ]. Hämtad från: pdf [8] KTH. Experimentella resurser vid MWL [Internet]. Stockholm: KTH; 2013 [uppdaterad ; citerad ]. Hämtad från: [9] HEAD acoustics. FFT 1 n-octave analysis wavelet [Internet]. HEAD acoustics; u.å [citerad ]. Hämtad från: notes /FFT Wavelet nthoctave e.pdf [10] Ventilation.se. Om ventilation [Internet]. Ventilation.se; u.å [ citerad ]. Hämtad från: [11] Acticon AB. Miljövarudeklaration [Internet]. Bankeryd: Acticon; 2012 [uppdaterad ; citerad ]. Hämtad från: deklaration-flipper pdf 30