덕트(Duct)의 소음과 진동

덕트(Duct)의 소음과 진동

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사람이 거주하는 건물 내에서 발생하는 기계적인 소음과 진동은 대체로 급수와 공조설비에 기인한다. 소방설비도 있지만 일시적으로만 가동하므로 안전 상시성 측면에서만 살펴보면 진동에 의한 난방, 냉방 순환 설비 등이 또한 관련성이 있다고 하겠다. 아무튼 건물에 함께 존재하며 사람의 쾌적감에 저해하는 진동과 소음의 원인은 기계라고 할 수 있으며 본 파트에서는 덕트(공조설비포함)에 대해서 그 연관성을 살펴보기로 한다. 공기를 운반하는 통로인 덕트계는 고체와 유체의 유동진동소음과 기계진동 파장을 전달하는 경로이기도 하다.

공조관련 진동 및 소음

공조관련 덕트 소음진동 발생원은 다음의 3가지로 압축할 수 있다.

1.     송풍기의 음향파워와 진동(접속 덕트 중으로 전달되는 PWL, 음향파워레벨)

PWL=Kw+10logQ+20logP

( Kw: 송풍기파워레벨(송풍기의 종류 및 날개통과주파수를 보정한 상수),Q: 유량[m³/hr],   P:압력[kgf/m²] )

저감대책- 고효율 작은 진동발생량의 송풍기사용, 덕트로의 플렉서블 조인트연결, 베인(Vane)의 사용에 의한 유속마찰 저감, 발란싱, 날개수를 적게 설계하여 저주파 유도, 송풍기 입출구 공기유동 안정적 설계(밸브, 스트레이너 및 곡관의 배치).

2.     기류발생소음 전달 및 감음

-직, 곡, 분지부, 소음기류, 댐퍼류, 개구부(취출구)에서는 덕트내부에서 전달측면에서는 소음이 자연 감쇠한다.(취출구에서 측정)

-반면에 위와 또 같은 위치에서도 유체기류에 의한 관벽의 진동에 의해서는 오히려 소음이 발생한다.(진동이 발생하는 곳의 덕트 외부에서 측정하는 경우)

-Lw(파워)=F+G+H

 (F:주파수보정 마찰St수 특성항, G:속도 높을수록,  H:주파수높을수록(옥타브밴드폭))

-기류속도가 2배 증가하면 곡관은 15~20dB 증가하고 직관은 10dB증가한다.

-취출 및 흡입구의 Lw=10logA(개구면적)+alogV(기류속도)+b(상수).

저감대책-흡음닥트 및 소음기를 사용한다.(단면팽창으로, 플리넘챔버, 능동소음제어ANC로 감음), 덕트의 외부 고정(네오프렌고무), 플렉서블 조인트사용, 덕트의 흡음재 및 감쇠재료에 의한 덧 시공, 벽면으로부터의 격리(관통부 감쇠재료이용) 등 고체기인소음으로부터의 진동전달 방지.

3.     공간의 누화 음원에 의한 추정(대략치)

PWL2=PWL1+10log(Sw/A)=SPL1+10logSw-6

(PWL2:측정공간의 음향파워, PWL1:발생공간의 음향파워, Sw:개구단면적, A:측정공간의 면적, SPL1:발생공간의 음압레벨)

공간간의 음의 전파(누음)에 관련해서 위와 같은 식으로 측정공간(수음측)의 소음을 예측할 수 있다. 단, 개구단의 음원으로부터 충분히 떨어지고 직접음의 영향을 받지 않음, 음원이 개구단에 가까울 때는 주의할 것.

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