W systemach wentylacji i klimatyzacji obok komfortu cieplnego jednym z parametrów wpływających na dobre samopoczucie użytkowników pomieszczeń jest odpowiedni poziom hałasu. Z reguły w obiektach klimatyzowanych najczęstszym źródłem hałasu, obok urządzeń związanych z normalnym eksploatowaniem pomieszczeń, są podstawowe elementy systemów: pompy, sprężarki i wentylatory.
Podstawowe wielkości w akustyce: moc a ciśnienie
Najczęściej podawanymi przez producentów wielkościami określającymi hałas są dwie wartości: poziom ciśnienia akustycznego (ang. sound pressure level) oraz poziom mocy akustycznej (ang. sound power level). Choć obie są wyrażane w decybelach (dB), w rzeczywistości reprezentują różne właściwości fizyczne.
- Poziom ciśnienia akustycznego (SPL): jest wartością mierzalną, wynikającą z okresowych zmian ciśnienia powietrza wywołanych falą dźwiękową. Mierzy się go za pomocą sonometru.
- Poziom mocy akustycznej (SWL): jest wielkością charakterystyczną dla danego źródła dźwięku. Nie daje się go zmierzyć bezpośrednio, lecz oblicza poprzez całkowanie ciśnienia akustycznego wokół źródła.
Definicja i obliczanie poziomu ciśnienia akustycznego
Ciśnienie akustyczne jest fizyczną wielkością określającą odchylenie ciśnienia od ciśnienia atmosferycznego, wywołane przez falę dźwiękową. Z uwagi na ogromny zakres odczuwalności ucha ludzkiego (od 20 μPa do 200 000 000 μPa), stosuje się skalę logarytmiczną:
SPL = 20 lg (p/p₀) [dB]
Gdzie p₀ = 20 μPa jest ciśnieniem odniesienia (progiem słyszalności). Wartości SPL przyjmują zakres od 0 dB (próg słuchu) do 140 dB (granica bólu).
Zależność między SPL a SWL
Podstawowa zależność empiryczna łącząca obie wielkości to:
SWL = SPL + 10 lg (S/S₀) [dB]
Wartość poziomu mocy akustycznej nie zależy od odległości od urządzenia czy absorpcji dźwięku przez otoczenie, co czyni ją jedynym wiarygodnym parametrem przy porównywaniu urządzeń różnych producentów.
Longitudinal Wave Animation Animation
Wpływ otoczenia na pomiar ciśnienia akustycznego
W praktyce inżynierskiej poziom ciśnienia akustycznego mierzony w pomieszczeniu zależy od lokalizacji źródła dźwięku względem powierzchni odbijających:
- Brak powierzchni odbijających: pole swobodne (wzrost 0 dB).
- Jedna powierzchnia (np. ziemia): wzrost o 3 dB.
- Dwie powierzchnie (np. ziemia i ściana): wzrost o 6 dB.
- Trzy powierzchnie (róg pomieszczenia): wzrost o 9 dB.
Praktyczne aspekty pomiaru
Ludzkie ucho nie jest jednakowo czułe na wszystkie częstotliwości. Dlatego w miernikach poziomu dźwięku stosuje się filtry ważące:
- Filtr A (dBA): najlepiej odpowiada czułości ucha ludzkiego przy typowych poziomach hałasu.
- Filtr C: stosowany w środowiskach o wysokim poziomie hałasu.
- Filtr Z: charakterystyka płaska (liniowa).
Przy ocenie hałasu kluczowe jest również uwzględnienie czasu trwania ekspozycji oraz wahania poziomu dźwięku (charakterystyki detektora Fast - 125 ms oraz Slow - 1 s).