Mekanik Ekipmanların Çalışmasından Kaynaklanan Çevresel Gürültünün Azaltılması
Binalarımızı ısıtan, soğutan ve havalandıran makineler modern icat harikalarıdır. Bununla birlikte, iç ortamlarımızın konforunu ve sağlığını korurken, uygun şekilde azaltılmadığı takdirde çevredeki insanların konforunu ve sağlığını olumsuz yönde etkileyebilecek gürültü üretir.
“Artan makineleşme, mobilite ve özellikle kentleşme gibi büyük ölçekli gelişmelerin”1 bir ürünü olan çevresel gürültü veya gürültü kirliliği “insan faaliyetleri tarafından oluşturulan, istenmeyen veya zararlı dış mekan sesi”2 olarak tanımlanır ve dünya çapında giderek artan bir endişe kaynağıdır. Dünya Sağlık Örgütü'ne (WHO) göre gürültü, fiziksel ve ruhsal sağlığa ve esenliğe yönelik en önemli çevresel tehditler arasında yer almakta3 ve işitme sorunlarına, uyku bozukluklarına, kardiyovasküler hastalıklara ve huzursuzluğa neden olmaktadır.4
Mekanik ekipmanlar sürtünmeye neden olan hareketli parçalar içerir. Sürtünme, gürültü yayan titreşimler şeklinde enerji açığa çıkarır. Gürültü, bina sakinlerinin yanı sıra yakınlardaki sakinleri de olumsuz etkileyebilir.
Karayolu, demiryolu ve hava trafiği; inşaat ve endüstriyel faaliyetlerin yanı sıra çevresel gürültünün birincil kaynakları arasında binalar5, daha doğrusu içerideki havanın sıcaklığını, nemini ve saflığını kontrol etmek için kullanılan mekanik ekipmanlar yer almaktadır. İster yerel yönetmeliklere uymak, ister sadece “iyi bir komşu” olmak için olsun, bina sahipleri ve işletmecileri mekanik sistem gürültüsünü kontrol altında tutmak için sahip olduğu çeşitli seçenekleri değerlendirmelidir.
Bu makalede, havalandırma fanlarının, hava soğutmalı soğutma gruplarının ve indüklenmiş çekişli soğutma kulelerinin çalışmasından kaynaklanan gürültüyü azaltmanın yolları, özellikle havalandırma susturucuları (akustik kanal susturucuları olarak da bilinir), sabit kanatlı akustik panjurlar, çift cidarlı bariyerler ve muhafaza panelleri, gürültü kontrol pergolaları / bariyerleri ve ses emiciler ele alınacaktır.
Başlarken
Herhangi bir dış mekan gürültü sorununu ele almanın ilk adımı gürültünün kaynağını, gürültünün alıcısını ve kaynaktan alıcıya giden yolu anlamaktır. Gürültü birçok farklı yol boyunca yayılabileceğinden, çevresel ortam da önemlidir. Dış mekanda gürültü yayılımını en çok etkileyen faktörler mesafe, atmosferik koşullar, rüzgâr yönü, arazi ve yakınlarda ağaçlık alan ve bina olup olmamasıdır.
Dikkate Alınması Gerekenler
Mekanik ekipmanlar tarafından üretilen gürültüyü kontrol etmenin anahtarı ekipmanın nasıl çalıştığını bilmektir. Gürültüyü azaltan ancak ekipman performansından ödün veren bir çözüm başarısız bir çözümdür.
Gürültü kontrol çözümünün tasarımında ekipmana erişilebilirlik önemlidir. Rutin bakımın gerçekleştirilmesi zorsa, gerekli çalışmalar tamamlanamayabilir ve ekipman performansı zarar görür. Dahası, ekipmanın ömrü kısalacaktır. Katastrofik ekipman arızası durumunda sistemin bazı bölümlerinin kaldırılabilmesini sağlamak önemlidir.
Özetle, başarılı bir gürültü azaltma çözümünün tasarımında ekipman üreticisinin garantisi, yerel elektrik yasaları, ekipman havalandırması, yerel gürültü yönetmelikleri, kritik alanlara göre ekipman konumu, ekipman boyutları, bakım erişimi ve yapısal konular (örneğin rüzgâr yükleri, sismik sınırlamalar, beton temeller, bağlantılar, drenaj) dikkate alınır.
Gürültü Üreten Mekanik Ekipmanlar
Gürültü kontrol çözümlerinden yaygın olarak yararlanan mekanik ekipmanlar arasında havalandırma fanları, hava soğutmalı soğutma grupları ve indüklenmiş çekişli soğutma kuleleri bulunmaktadır.
Havalandırma Fanları
Tipik olarak, ticari veya endüstriyel bir binanın tepesine monte edilen bir egzoz fanı söz konusu olduğunda, fanın girişi, havanın atmosfere boşaltıldığı kanallara bağlanır.
Çevresel gürültü, fan tahliyesinden yayılan, fan gövdesinden ve motor tahrik sisteminden yayılan gürültünün bir fonksiyonudur. Fanların nasıl çalıştığını bilmek ve doğru gürültü kontrol ürünlerini seçmek gürültüyü kabul edilebilir seviyelerde tutmaya yardımcı olabilir. Daha gürültülü fanlar; büyük boyutlu olma ve tasarım hızının altında çalıştırılma veya küçük boyutlu olma ve tasarım hızının üzerinde çalıştırılma eğilimindedir. Bazen bir fanı tasarım hızına ve basıncına daha yakın çalışacak şekilde yeniden ayarlamak gürültü sorununu çözmeye yardımcı olur, gürültü kontrol ürünlerine olan bağımlılığı azaltır ve paradan tasarruf sağlar.
Fan giriş ve çıkış susturucuları. Kaynak: Kinetics Noise Control Inc.
Çoğu zaman, bir gürültü sorununu çözmek için gereken tek şey bir fan tahliye susturucusudur (Fotoğraf A). Ancak bazen fan susturucusu ve akustik bariyer duvarı veya muhafazasının (Fotoğraf B) bir kombinasyonu gerekir. Akustik bariyer duvarı ile duvar ve fan ünitesi arasındaki erişilebilirlik ve açıklık yerel elektrik yönetmeliklerini karşılamak için önemlidir. Tam bir muhafaza uygulanıyorsa, ortam havası sıcaklığının üzerindeki iç sıcaklık artışını belirli bir sınırda (örneğin 10˚C) tutmak için gereken havalandırma miktarını belirlemek önemlidir.
Akustik bariyer duvarlı ve susturuculu toz toplayıcı fan. Kaynak: Kinetics Noise Control Inc.
Gerekli havalandırma belirlendikten sonra, pano havalandırma susturucuları seçilebilir. Bu cihazlar, muhafaza havalandırma açıklıklarından yayılan gürültüyü kontrol ederken minimum basınç kaybıyla gerekli havalandırma için hava akışına izin verir. Bazen cebri havalandırma gerekir ve bazen de konveksiyon havalandırması işe yarar. Tüm bu faktörlerin göz önünde bulundurulması, bir fan ünitesinin aşırı ısınmasını ve kapanmasını önleyecektir.
Hava Soğutmalı Soğutucular
Hava soğutmalı bir chiller tarafından üretilen gürültü, vidalı kompresör (ünitenin alt kısmı) tarafından üretilen orta-yüksek frekanslı ses ile yukarı üfleme fanı (ünitenin üst kısmı) tarafından üretilen düşük frekanslı sesin bir kombinasyonudur. Hava soğutmalı bir soğutma grubunun gürültü üreten bir sistem olduğunu ve gürültü üreten tüm bileşenlerin dikkate alınması gerektiğini anlamak önemlidir. Çoğu durumda, gürültüyü azaltmaya yönelik ilk girişim kompresörün kompozit bir battaniye ve kütle yüklü vinil kılıfla sarılmasıdır. Bu, bazı orta-yüksek frekans gürültüsünü kontrol etse de, sistem gürültüsünün yalnızca bir yönünü dikkate aldığı için nadiren bir sistem gürültüsü sorununu çözer.
Hava soğutmalı chiller gürültüsünü kontrol etmek için susturucu bölmeler, bariyer duvarları ve sabit kanatlı akustik panjurlar kullanılabilir. Olası kombinasyon; uygulamaya, ekipmanın kapladığı alana, gürültüye duyarlı alanların konumuna ve herhangi bir yerel gürültü yönetmeliğine bağlıdır.
Soğutucu ekipman üreticisi tarafından belirtilen mesafeye yeterli yükseklikte bir bariyer duvarı yerleştirilebiliyorsa, duvarın dışına dik olarak 23-dBA'ya kadar gürültü azaltımı elde etmek için gereken tek şey bir çift kanatlı akustik erişim kapısıdır.
Bir bariyer duvarı ile soğutucu cihaz arasındaki mesafe soğutucu cihazın üreticisi tarafından önerilenden daha azsa, ancak yerel elektrik yönetmeliği sınırları dahilindeyse, soğutucunun uzun boyutuna paralel olarak her bir duvarın alt kısmı boyunca sabit kanatlı akustik panjurlardan oluşan bir eteğe sahip çift duvarlı bir bariyer (Fotoğraf C) işe yarayacaktır. Bu tasarım, bariyer-duvar sisteminin alt kısmı boyunca taze ortam havası beslemesi sağlar, ısıtılmış havanın devridaimini önler ve düşük basınç kaybına ve gerekli gürültü azaltımına odaklanır.
Akustik panjurlarla çevrelenmiş hava soğutmalı chiller ses duvarı. Kaynak: Kinetics Noise Control Inc.
Bir bariyer duvarı ile soğutucu arasındaki mesafe soğutucu cihaz üreticisi tarafından önerilenden daha azsa, ancak yerel elektrik yönetmeliği sınırları dahilindeyse ve bariyer-duvar sisteminin üstünden yayılan gürültüyü kontrol etme ihtiyacı varsa, soğutucu cihaz üzerinde 10 dBA'ya kadar gürültü azaltımı sağlamak için akustik panjurlu ve çatı bölmeli bir muhafaza kullanılabilir.
Kullanılan kombinasyon ne olursa olsun, minimum basınç kaybı ile maksimum gürültü kontrolü elde etmek önemlidir.
İndüklenmiş Çekişli Soğutma Kuleleri
En yaygın soğutma kulesi tipi, havayı yukarı doğru boşaltan büyük bir pervane fanından oluşur, hava, yanlardaki girişlere çekilir ve bir kısmı hava akımında buharlaşarak soğutmaya neden olan bir su akımından geçirilir. İndüklenmiş çekişli soğutma kulesi gürültüsü, düşük frekanslı fan gürültüsü; kanat geçiş sesi (63 Hz'in altında); suyun püskürtülmesi ve sıçramasından kaynaklanan gürültü; motor, kayış veya dişli kutusundan kaynaklanan gürültü; fan hızıyla ilişkili gürültü (gürültü fan hızıyla artar) ve tahliye gürültüsünün (tipik olarak giriş gürültüsünden 5 dB daha fazla) bir kombinasyonudur.
Gürültü kontrol seçenekleri arasında yer ve yön değiştirme, soğutma kulesi boyutunu büyütme (pahalı), düşük gürültülü fanlar, motor kontrolü (gündüz-gece çalıştırma vb.), çift duvarlı bariyerler ve giriş ve çıkış susturucuları bulunmaktadır (Fotoğraf D).
Dikdörtgen giriş ve çıkış susturucularına sahip indüklenmiş çekişli soğutma kuleleri. Kaynak: Kinetics Noise Control Inc.
Soğutma kulesi gürültü kontrolü söz konusu olduğunda, yapı malzemeleri önemlidir; bütçe, çalışma ortamı ve ürün ömrü göz önünde bulundurulmalıdır. Tahliye havası su buharı ile yüzde 100 doymuştur. Paslanmaz çelik tahliye susturucuları en iyi sonucu verse de, maliyetten tasarruf etmek isteyen bir tesis sahibi, yapısal çelik destek çerçevesi, fabrikada sıcak daldırma galvanizli olacak şekilde tüm proje için G90 galvanizli çelik kullanmayı tercih edebilir. Bu gibi durumlarda, mal sahibinin korozyonu önlemek için sıkı bir bakım programı uygulaması gerekecektir.
Gürültü Kontrol Ürünleri
Havalandırma susturucuları, sabit kanatlı akustik panjurlar, çift cidarlı bariyerler ve muhafaza panelleri, gürültü kontrol pergolaları/bariyerleri ve ses emiciler, çevresel gürültü sorunlarını çözmek için uygun araçlardır.
Havalandırma Susturucuları
Havalandırma susturucuları, fan ve soğutma ekipmanlarında ve giriş/çıkış bina açıklıklarında gürültüyü zayıflatmak için kullanılır ve gürültüyü kontrol ederken temiz hava değişimine izin verir. Susturucular birçok şekilde (dikdörtgen, dairesel, düz, dirsek) ve boyutta olabilir, ses yansıtma ve emme yoluyla gürültüyü azaltır. Farklı susturucu tipleri farklı ses frekanslarını zayıflatır. Örneğin, belirli bir kesit alanına ve açık alan yüzdesine sahip iki susturucuyu ele alalım. Daha az ve daha kalın bölmelere sahip olan düşük ila orta frekanslı gürültüyü azaltmada daha iyiyken, daha fazla ve daha ince bölmelere sahip olan orta ila yüksek frekanslı gürültüyü azaltmada daha iyidir. Belirli bir kesit alanına (metre kare) ve hava akış hacmine (saniyede litre) sahip bir susturucu için gereken gürültü zayıflatma ne kadar fazlaysa, basınç kaybı (inç su/ pascal) o kadar büyük olur. Havalandırma susturucularını uygulamanın anahtarı, ekipman için izin verilen harici basınç kaybına uymaktır. Mekanik ekipmanın çalışması konusunda bilgili olmak ve bir fan, chiller veya indüklenmiş çekişli soğutma kulesinin mevcut basıncını ve tasarım hava akış hacmini bilmek önemlidir. Susturucuların körü körüne uygulanması, kötü çalışma ve ekipman üreticisinin garantisinin geçersiz kılınması gibi istenmeyen sonuçlar doğuracaktır.
Dayanıklılık için en iyisi 16-gauge G90 galvanizli çelik veya 18-gauge 304 veya 316 paslanmaz çelik dış cidar malzemeleri kullanmaktır. İç delikli bölme kaplamaları en az 22-gauge galvanizli veya paslanmaz çelikten yapılmalıdır. Sıkıştırma altındaki akustik dereceli ortam, fiberglas kumaştan bir astar veya torba kullanılarak korunmalıdır. Çevresel (dış mekan) uygulamalar için, çift eksenli polietilen-teraftalat (BoPET) film veya polivinil-florür (PVF) film önerilmez, çünkü bu astarlar susturucularda, çift cidarlı panellerde ve panjurlarda akustik dereceli medyayı kapsüllemek için kullanıldığında, en ufak bir yırtılma suyun girmesi için bir yol açacaktır. Bunun kurulum sonrasında meydana gelmesi için birçok olasılık vardır. Bunlardan biri, bu ürünlerin ultraviyole ışınlarına dayanıklı olmaması ve zamanla bozularak kırılgan hale gelebilmesidir. Yırtıklar ve delikler torbalı dolgu tertibatlarının su balonları gibi olmasına neden olur. Soğuk iklimlerde bu “balonların” içindeki su donar ve buza dönüşerek genleşir. Genleşme, susturuculara ve akustik panjur bölmeleri ile panellerine zarar vererek onarılamaz hasara yol açar. Susturucular için fiberglas kumaş önerilir, çünkü gözeneklidir, bu da nefes almasını ve donma/çözülme ve sıcak/soğuk çevresel döngülere dayanmasını sağlar. Ayrıca, akustik performansı düşürmez. Çift duvarlı akustik bariyer panelleri ve akustik panjurlar için koruyucu film gerekmez. En iyisi, donma/çözülme döngülerine dayanıklı ve bu döngüler altında sarkmayacak bir akustik ortam kullanmaktır.
Sabit Kanatlı Akustik Panjurlar
Sabit kanatlı akustik panjurlar genellikle düşük hava akışlı yüzey hızlarının (saniyede metre), yani makul hacimsel hava akışlarının ve büyük kesit alanlarıyla sonuçlanan geniş havalandırma açıklıklarının olduğu yerlerde kullanılır. Basitçe, kısa bir uzunlukta maksimum gürültü azaltımı sunan küçük açık alan yüzdesine sahip susturucular olarak düşünülebilir. Bunlar 15 cm ila 61 cm kalınlıklarda ve çeşitli yüzde açık alan tasarımlarında mevcuttur. Bu tür sistemler, hava soğutmalı soğutucu bariyer duvarları veya ekipman çevresi bariyerleri boyunca panjurlu etekleri ve pompa odaları, jeneratör odaları ve merkezi hizmet tesisleri için giriş ve çıkış havalandırma açıklıklarını içerir (Fotoğraf E). İnşaat malzemeleri sürece bağlıdır. Atık su arıtma tesisleri paslanmaz çelik gerektirme eğilimindeyken, ticari binalar galvanizli veya alüminyum sac, bazen de mimari uygulamalarda olduğu gibi toz boyalı/ıslak boyalı kaplama gerektirir.
Sabit kanatlı akustik panjurlu merkezi hizmet tesisi. Kaynak: Kinetics Noise Control Inc.
Çift Duvarlı Bariyerler ve Muhafaza Panelleri
Bariyer-duvar ve muhafaza sistemleri üç özellik sergilemelidir:
“Kritik” bir minimum yoğunluk.
İletilen sesi engelleme yeteneği.
Yansıyan sesi absorbe etme kabiliyeti.
Genellikle mimarlar ve bina sahipleri bariyerler ve muhafazalar için dökme beton veya beton blok duvarlar kullanırlar. Yoğun bir malzeme olan beton, yansıyan ses emiciden daha iyi bir ses iletim engelleyicidir, bu nedenle betondan yapılan bariyerler gürültüyü emmek yerine yansıtır veya yönlendirir, beton muhafazalar ise büyük bir yankı odası oluşturarak sesi emmek yerine gürültüyü artırır.
Hafif oluklu metal levhalar da bariyer ve muhafazaların yapımında kullanılmaktadır. Yoğunlukları “kritik” olarak kabul edilenden çok uzak olan bu sistemler gürültüye karşı şeffaftır; sonuç olarak gürültü içlerinden yayılır.
Gürültü Kontrol Pergolaları/Bariyerleri
Gürültü kontrollü bir pergola (Fotoğraf F) veya bariyerleri (Fotoğraf G), gürültü azaltma ve çok düşük basınç kaybı sunarak bir susturucu gibi çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Yaygın bir uygulama, gürültünün yukarı doğru yayıldığı ve pencerelere girdiği veya balkonlara yayıldığı yüksek katlı bir ofis binasının oyuğunda/niş alanında bulunan hava soğutmalı bir soğutucudur. Bu gibi durumlarda, gürültü kontrollü bir pergola, sabit kanatlı-akustik panjur etekli çift duvarlı bir bariyer ile birlikte kullanılabilir. Beton bir ekipman etrafı duvarı halihazırda kurulu olduğunda, yansıtıcı ve doğrudan görüş hattındaki mekanik ekipman gürültüsünü kontrol etmek için sert veya kapitone emicilerle birlikte bir gürültü kontrol pergolası kullanılabilir.
Gürültü kontrollü pergola. Kaynak: Kinetics Noise Control Inc.
Gürültü kontrol sistemi. Kaynak: Kinetics Noise Control Inc.
Ses Emiciler
Ekipman sahaları genellikle cüruf blok veya prekast betondan inşa edilir. Bu sert yüzeyler, gürültüyü büyüten ve yeniden yönlendiren yankılanan bir ses alanı oluşturur. Ses emiciler duvar yüzeylerini yumuşatır ve olumsuz yankılanma etkisini azaltır. Paneller sert (Fotoğraf H) veya kapitone (Fotoğraf I) olabilir.
Sert delikli ses emiciler. Kaynak: Kinetics Noise Control Inc.
Dikkate alınması gereken bir diğer husus da gürültü kontrollü pergola veya bariyer için yapısal destek tasarımıdır. Mekanik ekipmanlar ek ölü yükleri veya moment kuvvetlerini kabul edecek şekilde tasarlanmamıştır. Herhangi bir gürültü kontrol çözümünden bağımsız ve mekanik ekipmandan ayrı olarak desteklenmesi gerekir.
Kapitone ses emiciler. Kaynak: Kinetics Noise Control Inc.
Beklenen Performans
Gürültü kontrol algoritmalarının ve bağımsız performans testleriyle desteklenen ürünlerin doğru şekilde uygulanması, Tablo 1'deki ortalama gürültü azaltımlarını ve basınç düşüşlerini sağlayacaktır.
Mekanik Ekipman Uygulanan Ürün Gürültü Azaltımı, Sistem Basınç Kaybı
Havalandırma Fanı Havalandırma Susturucusu 25 dBA, 0,35 inç su (85 Pa)
Hava Soğutmalı Chiller Sabit kanatlı akustik panjurlar, çift cidarlı bariyerler ve muhafaza panelleri, gürültü kontrol pergolaları/bariyerleri Cidarlar: 18 ila 23 dBA (üst: 8 ila 10 dBA), 0,10 inç su (25 Pa)
İndüklenmiş Çekişli Soğutma Kulesi Emme ve Tahliye Susturucuları 10 ila 20 dBA, 0,10 inç su (25 Pa)
Sonuç
Çevresel gürültü kontrolü günümüzde büyük önem taşımaktadır. En güncel akustik algoritmaları ve tasarım standartlarını kullanmak ve bağımsız olarak test edilmiş ürünleri (havalandırma susturucuları, sabit kanatlı akustik panjurlar, çift cidarlı bariyerler ve muhafaza panelleri, gürültü kontrol pergolaları / bariyerleri, ses emiciler) uygulamak hem bina sahibini hem de çevredeki toplumu tatmin edecek çözümler sağlayacaktır.
Referanslar
1. Nriagu, J.O. (Ed.). (2011). Encyclopedia of environmental health. Rochester, NY: Elsevier.
2. Murphy, E., & King, E.A. (2014). Environmental noise pollution: Noise mapping, public health, and policy (ch. 4). Rochester, NY: Elsevier.
3. WHO Regional Office for Europe. (2018). Environmental noise guidelines for the European region. Copenhagen, Denmark: World Health Organization. Retrieved from https://bit.ly/Europe_Noise
4. WHO. (2022). Compendium of WHO and other UN guidance on health and environment, 2022 update (ch. 11). Geneva: World Health Organization. Retrieved from https://bit.ly/WHO_Noise
5. Suter, A.H. (1991). Noise and its effects. Report prepared for Administrative Conference of the United States. Retrieved from https://bit.ly/Suter_Noise
Yazan: John Sofra, Kinetics Noise Control Inc.
Bu makale AMCA Inmotion dergisinin 2023 sayısında yayınlanmıştır.
