Äänitekniikan opas

Oppaassa käsitellään ilmanvaihdon päätelaitteiden (tulo- ja poistoilmalaitteiden 
sekä ulkosäleikköjen ja -suuttimien) äänitekniikkaa. Lataa täältä äänitekniikan oppaamme.


Logaritminen asteikko

Ihmisen aistima äänen intensiteettialue W/m2 (kuuloalue) on tavattoman laaja. Akustiikassa käytetäänkin sen vuoksi logaritmista asteikkoa jolla vaihteluväli voidaan supistaa laskutoimitusten ja tulosten käsittelyn kannalta helpommaksi.

Äänitehotaso LW

Äänitehotaso LW [dB] kuvaa äänilähteen ympäristöönsä säteilemää tehoa ja se määritellään yhtälöllä (1).

LW = 10 lg (W/W0)    (1)

W = äänilähteen ääniteho [W]
W0 = vertailuääniteho 10-12 [W]
 
Äänitehotaso on äänilähteen fysikaalinen ominaisuus, eikä siihen vaikuta tila tai etäisyys äänilähteestä.
Äänilähteen äänitehot mitataan akustiikan mittauslaboratorioissa.

Äänenpainetaso Lp

Äänenpainetaso Lp [dB] määritellään äänilähteen aikaansaaman äänenpaineen ja vertailupaineen suhteena yhtälöllä (2).

Lp = 20 lg (p/p0)    (2)
p = äänenpaine [Pa]
p0 = vertailuäänenpaine 2 x 10-5 [Pa]
 
Äänenpaine on äänitehon aikaansaama äänenpainemittarilla mitattavissa oleva ominaisuus.

A-taajuuspainotus, A-painotus

Oktaavikaistoittain mitattuja äänenpainearvoja voidaan painottaa A-, B- tai C-taajuuspainotuksella. Ilmanvaihtotekniikassa käytetään yleisimmin A-painotusta, joka sopii heikoille (< 55 dB) äänille. A-painotus kuvaa parhaiten ihmisen aistimaa äänen häiritsevyyttä.


Absorptio

Huonetilaan muodostuvaan äänenpaineeseen vaikuttaa huonetta rajaavien pintojen kyky absorboida ääntä.

Äänitaso LpA, LpA10

Äänitaso LpA on A-taajuuspainotettu äänenpainetaso.
LpA10 on äänitaso huonetilassa, jonka absorptioala on 10 m2 (10 m2-sab).

A-painotettu äänitehotaso LWA

Äänitehotaso LWA on A-taajuuspainotettu äänitehotaso.
Climeconin tuote-esitteissä on ulos ja ulkoseinälle asennettavien tuotteiden äänitieto ilmoitettu äänitehotasona LWA.

Oktaavikaistoittainen äänitehotaso LWokt

Äänitehotasot oktaavikaistoittain on Climecon-esitteissä ilmoitettu summana 

 LWokt = LpA10 + K.
Korjaustermi K on ilmoitettu jokaiselle tuotteelle oktaavikaistoittain.
Äänitehotasot oktaavikaistoittain on Vent.X-valintaohjelmassa laskettu valmiiksi ilmavirran ja painehäviön funktiona.

Äänitasojen yhteenlasku

Koska desibeliarvot ovat logaritmisia, niitä ei voida laskea yhteen ja vähentää kuten tavallisia lukuja, vaan niiden yhteenlasku tehdään logaritmien yhteenlaskukaavalla (3).

Yhtäsuurien äänitasojen yhteenlasku

Yhtäsuuret äänitasot lasketaan yhteen äänitason lisäyksen kaavalla (4).
ΔL = 10 lg(n)   , jossa n on äänilähteiden lukumäärä   (4)


Huoneen äänitaso LpA

Huoneen äänitaso LpA muodostuu äänilähteestä suoraan tulleesta äänen painetasosta ja huoneen kaiuntaäänen painetasosta ja lasketaan yhtälöstä (5).
 LpA = LWA + 10 lg(Q/4πr2 + 4/A)     (5)
LWA = A-taajuuspainotettu äänitehotaso dB(A)
Q = suuntaavuus (kokoavaruus Q=1, puoliavaruus Q=2, jne.)
r = etäisyys äänilähteestä m
A = absorptioala m2-sab.
Sulkulausekkeen ensimmäinen termi liittyy suoraan tulleeseen ääneen ja jälkimmäinen termi kaiuntaääneen.

Äänitaso ulkona

Ulkotilassa ei absorptiosta aiheutuvaa kaiuntaääntä normaalisti muodostu ja LpA -kaavasta jää sulkulausekkeen jälkimmäinen termi pois.
LpA = LWA + 10 lg(Q/4πr2)    (6)


Äänen kuuluminen huoneesta toiseen yhteisen kanavan kautta – vaiheet

Äänen kuuluminen huoneesta toiseen yhteisen kanavan kautta – vaiheet

1 .Lasketaan vaimennus päätelaitteeseen mentäessä (suuntakerroin ja aukon supistuminen)
2. Lasketaan vaimennus VAM-äänenvaimentimessa
3. Lasketaan kanaviston aiheuttaman äänen vaimennus
4. Lasketaan vaimennus VAM-äänenvaimentimesta
5. Lasketaan toisen päätelaitteen päätevaimennus
saadaan Huoneiden välisen ilmakanaviston yksikköeristysluku Dn,e,wdB.

Esimerkki 1

Huoneessa on tuloilma- ja poistoilmapäätelaitteet, jotka molemmat erikseen aikaansaavat huoneeseen 35 dB(A) äänitason. Mikä on päätelaitteiden yhdessä aikaansaama äänitaso?
Lasketaan äänitason lisäys kaavalla (4).
 ΔL = 10 lg(2) = 3        ja yhteinen äänitaso 35 dB(A)+3 dB= 38 dB(A)


Esimerkki 2

Lasketaan äänitaso toimistohuoneessa tarkastelupisteessä T kaavalla (5).
Huoneen vaimennusala A = 20 m2 
Huoneessa on käytäväseinällä lähellä kattoa (Q = 4) kaksi ilmanvaihdon päätelaitetta seuraavasti:
Päätelaite 1: CLIK-125, 25 l/s, LWA = 32 dB(A) 
LWA1 = 32 dB(A), etäisyys tarkastelupisteestä r = 4 m ja Q =4
Päätelaite 2: SET-100, 25 l/s, LWA = 26 dB(A)
LWA2 = 26 dB(A), etäisyys tarkastelupisteestä r = 4 m ja Q = 4
Päätelaite 1, äänitaso pisteessä T, kaava (5)
LpA1 = LWA1 + 10 lg(Q/4πr2 + 4/A) = 32 + 10 lg(4/4π42 + 4/20) = 25,4 dB(A)
Päätelaite 2, äänitaso pisteessä T, kaava (5)
LpA2 = LWA2 + 10 lg(Q/4πr2 + 4/A) = 26 + 10 lg(4/4π42 + 4/20) = 19,4 dB(A)
Lasketaan lopuksi kokonaisäänitaso LpA laskemalla äänitasot LpA1 ja LpA2 yhteen yhteenlaskukaavalla (3).
LpA =10 lg(102,54+101,94) = 26,4 dB(A)

Esimerkki 3

Rakennuksen katolle sijoitetun ilmastointikatoksen OTSO-u-250 (500 l/s) äänitehotaso LWA = 71 dB(A). Mikä on katoksen aiheuttama äänitaso LpA etäisyydellä 5 m, 10 m ja 20 m?
Kattopinnalla suuntaavuus Q=2 (puoliavaruus).
Kaavasta (6) saadaan:
LpA = LWA + 10 lg(Q/4πr2) = 71 + 10 lg(2/4πx52) = 49 dB(A)
LpA = LWA + 10 lg(Q/4πr2) = 71 + 10 lg(2/4πx102) = 43 dB(A)
LpA = LWA + 10 lg(Q/4πr2) = 71 + 10 lg(2/4πx202) = 37 dB(A)

Esimerkki 4

Puhallin/kanavaäänen yhdistäminen päätelaitteen NOT-200 (150 l/s, 47 Pa) ääneen!

Äänilaskennan eteneminen:

-  rivillä 1 on puhaltimen ja kanavakomponenttien lisäämä/vaimentama kanavaa pitkin päätelaitteelle NOT-200 
saapuva äänitehotaso LW
-  rivillä 2 on päätelaitteen vaimennus
-  rivillä 3 on päätelaitteen vaimentama kanavaääni
-  rivillä 4 on päätelaitteen aiheuttama oma ääni
-  rivillä 5 on päätelaitteen huoneeseen säteilemä äänitehotaso LW (lasketaan kaavalla (3))
-  rivillä 6 on huonevaimennus 10 m2-sab. [10 lg(4/10)
-  rivillä 7 on kaiuntaäänen huoneeseen aikaansaama äänenpainetaso Lp10
-  rivillä 8 on A-taajuuspainotus
-  rivillä 9 on A-taajuuspainotettu oktaavikaistoittainen äänitaso LpA10okt
-  rivillä 10 on äänitaso LpA10 (lasketaan oktaavikaistoittaiset äänet yhteen kaavalla (3))
Climecon valintaohjelman antama äänitaso LpA10 on myös 37 dB(A).
Laskelmasta nähdään, että kanavistosta päätelaitteelle tuleva ääni ei nosta huoneen äänitasoa.


Esimerkki 5

Muuten sama tilanne kuin on esimerkissä 4, mutta päätelaitteelle saapuva puhallin/kanavaääni on kovempi.

Nähdään, että kanavistosta saapuva ääni lisää äänitasoa 2 dB.

Päätelaitteen huoneeseen säteilemä ääniteho muodostuu siis kanavistoa pitkin tulevasta puhaltimen, vaimentimien, kanavien ja kanavistolaitteiden vaimentamasta/lisäämästä äänitehosta sekä tähän lisättävästä päätelaiteen omasta äänitehosta.