공조설비 소음방지 대책 및 설계

풍량과풍압으로부터 소음을 추정할 때 송풍기의 소음은 풍량 ×풍압²에 비례하며, 다음 식에 의해 구할 수 있다. 

               Q
dB=dBs+10Log(----)(dB)
              60

•  

  dBs :비소음(기능이나 크기에 의해 정해진다)

•  

  Q    :풍량(㎥/min)

•  

  Pt   :전압(㎜Aq)

　

2) 소음법칙에 의한 계산

                       NO2            n2
① dB₂= dB₁+ 70Log10----- + 50Log10----
                       NO1            n1

                       NO2            p2
② dB₂= dB₁+ 20Log10----- + 25Log10----
                       NO1            p1

                       NO2            Q2
③ dB₂= dB₁+ 80Log10----- + 50Log10----
                       NO1            Q1

                        NO2               KW2
④ dB₂= dB₁+ 13:3Log10----- + 16:6Log10----
                        NO1               KW1

                       Q2             p2
⑤ dB₂= dB₁+ 10Log10----- + 20Log10----
                       Q1             p1

•  

  NO  : 송풍기의 기번

•  

  Q    : 공기량

•  

  P    : 풍  압

•  

  n    : 회전수

•  

  KW : 축동력

(예) Sirocco FAN # 5가 현재운전중에 있지만, 이 용량을 20%증가하고 싶다.이 경우의 소음은
       어떻게 되는가? 단, 현재의 소음은 78dB로 한다.
(해) 상기 소음법칙(1)에 의해

                   NO5            1:2£ n1
dB₂= 78 + 70Log10----- + 50Log10-------
                   NO5              n1

      = 78 + 70 £ 0 +50Log10 1:2

      = 78+4=82dB

     답= 82dB

3) 합성음에 의한 증감

동일한 소음을 발생하는 송풍기가 2대 이상 운전하고 있는 경우의 합성음은 계산도표를 이용하여 산츨한다.

(예1) 80dB의 음과 78dB의 음이 합성될 때 합성음압레벨은 A - B = 80 - 78 = 2  계산도표로부터 합성음압레벨 = A + 2.3 = 82.3 dB로.된다.

(예2) 동일 소음을 발생하고 있는 2대의 송풍기의 합성음의 증음량은 도표에 의해 그 차는 0 이기 때문에 증음량은 3dB로 된다.이것을 계산에 의해 구하는 경우는 다음 식에 의한다.
                         
              S₂
ΔdB = 10Log ----- dB     
              S₁

              2
ΔdB = 10Log ---- dB     
              1

    = 10Log 2 = 1

    = 3dB

•  

  S₁: 기기대수 (S₁=1)

•  

  S₂: 기기전대수

(예) 동일 소음을 발생하고 있는 3대의 송풍기의 합성음의 증음량은 2대일 때 3dB 크게 되기 때문에
       2대와 1대의 차는 3dB이고 표로부터 그 증음량은 3dB+1.77dB = 4.77 dB로 된다.

2. 허용소음레벨을 결정한다.

  1) 실의용도에 따른 음압레벨 결정

   (1) 환경기준 (환경정책기본법 시행령 제2조)

공조설비 소음방지 대책 및 설계 　 [1] 기본계획 및 기본설계시 검토사항 구           분 검     토      사     항 비      고 설 비 기 계 실 위치 및 주변상황 　 휀(FAN), 공조기실 흡음닥트, 기기의 방진설치공간 차음구조와 흡음내장 　 휀(FAN), 공조기 설비장소 발생소음 PWL 자료 방진장치 닥트의 방진 처리 　 펌프,기타 설비기계 방진설치 차음구조 　 닥        트 닥트 주변 상황과 닥트 외벽의 차음 구조 닥트내 풍속 댐퍼위치 벽. 스라브의 관통개소 닥트를 통한 CLOSS - TALK 　 닥트  SPACE 외부와의 차음 (특히 점검구) 외부 닥트와 차음 흡음처리 　 환   기   구 형상과 풍량 주위 댐파의 위치 닥트와의 결합 상태 설치장소 　 외부 공기취입구, 배기구 취입구, 배기구 위치와 주변상황 　 　 [2] 공조설비 소음방지 대책의 종류와 내용 구분 음원측에서의 대책 전달경로상의 대책 수음측에서의 대책 음원 대책 음원의 이동 조용한기기 시스템 선정 저풍속 시스템 채용 풍량의 불균형이 없는 시스템 채용 - - 차음 대책 기기의 차음커버 설치 기계실의 벽.천정.바닥등의 차음 방음문의 설치 닥트 외벽의 차음 실의벽.천정바닥등의 차음 방음문 방음 샤시 설치 흡음 대책 차음 커버내의 흡음처리 흡음닥트.챔버 설치 기계실 닥트.파이프 SPACE의 흡음처리 실내 흡음처리 방진및 제진 대책 기기의 방진지지 기기 케이스의 댐핑처리 닥트.파이프의 방진행거설치 및 관통부의 방진닥트의 댐핑처리 뜬구조(FLOATING) 　 [3] 용어정리 음향(SOUND) : 진동체로부터의 결과, 음파는 진동체에 의해 발생된다. 청각으로서 이러한 음파가 소리로써 느껴진다. 소음(NOISE) : 원치 않은 음향. 주파수 : 음파의 시간적인 반복으로서 1초당의 주기로 표시된다[Hz]. 초당의 1회 주기는 1Hz이며, 가청주파수의 범위는 20 ~ 20000 Hz이다. 옥타브 : 하한치의 2배가 되는 상한치를 갖고있는 주파수의 범위(대역). 마이크로바 : 백만분의 1바(BAR) 데시벨(㏈) : 음압의 측정단위. 0 데시벨(㏈)은 1000 Hz에서 우수한 청각을 갖고 있는 사람이 들을 수 있는 음압을 기준으로 설정되었슴. 0 데시벨은 0.0002 마이크로바 임. 음압 레벨(SPL) : 음의 압력으로 ㏈로 표시. 음 출력레벨(SWL) : 장비에서 발생되는 음의 출력 등급. 이 수치는 공간내에 존재하는 최종음력을 추정하는 기사에 의해 사용된다. 이 음력 레벨은 현장에서 측정될 수없다. 이 음력레벨은 현장에서 측정될 수 없다. 소음제한 커브 : 이 커브는 사람이 얼마나 청취하고 음압레벨에 반응하며, 주파수에 상응하는지를 나타낸다. NC 커브도표 : NC 20에서 NC 70까지의 여러개의 소음제한 커브로서 만들어 졌음. 　 [4]공조시설의 소음계산 순서 1. 소음원 추출   송풍기 소음원을 옥타브 밴드별로 추출한다.(표 1,2 참조) 2. 허용 소음레벨을 결정한다.   1) 실용도에 따라 각각의 음압레벨을 결정한다.   2) NC 곡선을 선택한다. 3. 자연 감음량을 계산한다. (공조실 도면 및 닥트 계통도 참조)   1) 분기에 의한 감음량 (분기 감쇠)   2) 엘보우에 의한 감음량   3) 챔버(단면변화) 감음량   4) 개방단 반사 감음량 (취출구, 흡입구)   5) 방사계수 (실의 흡음효과)   6) 직관 덕트의 감음량   7) 취출구의 발생소음 체크 4. 필요 감음량을 구한다   필요 감음량 = (PWL) - (자연 감음량 + 허용소음레벨) 5. 소음 장치의 선택   1)덕트 소음기에 의한 감음량   2) 엘보우 내장에 의한 감음량   3) 덕트 라이닝에 의한 감음량 6. 검토 결과   C = (소요감음량 - 소음장치에 의한 감음량)의 값이 0보다 클 때 소음 장치 검토. 　 [5] 덕트 소음기 계산 ♣ FLOW SHEET              송풍기 소음 --------- +------- 기타소음                                     |                                    +------ TL IN                               덕트내 소음                                    |                                    +------ 자연 감음량                                    |                               취출구 소음---취출구 발생음                                    |                              덕트소음기선정---필요 감쇠량                                PWL - PWLD                                    |                                    +-----------+---방사계수                                    |           |                            취출구 허용소음도   +---기여도 ---실내기타소음                                    |                              실내 허용소음도                                    |                                    +------------ NC, NR 곡선                                    |                                방의 성격 ♣ 설계상의 가정 조건 실내 소음은 송풍기 소음을 주로 한다. 저속닥트는 덕트내 발생소음을 고려하지 않는다.    (단. 실내허용소음레벨이 낮거나 고속닥트의 경우 발생소음을 고려한다.) 방사계수에서 r값은 1.5M로 적용한다. 1. 소음원 추출   LW = Kw + 10log Q + 20log P + C   Lw = 송풍기 음향 파워레벨 + PWL(㏈)   Kw = 송풍기의 기존 발생소음 (표1 참조) Q = 풍량 CFM (CMH × 0.58861) P = 정압 inch (㎜ = 25.4) C = 설게시 송풍기 효율과 운전시 효율의 비율에 대한 보정치 (표2 참조) (표 1) 송풍기 기준 발생음(Kw)과 BIF 송풍기형식 Wheel 규격 옥타브 대역 중심 주파수[Hz] BIF (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 원심.에어포일(후향,후익형) 36inch(900㎜)이상 32 32 31 29 28 23 15 250 36inch(900㎜)이하 36 38 36 34 33 28 20 원심.다익송풍기(전향형) ALL 47 43 39 33 28 25 23 500 원심.레이디얼(방사형) 40inch(1000㎜)이상 45 39 42 39 37 32 30 125 40∼20inch (1000∼500㎜) 55 48 48 45 45 40 38 20inch(500㎜)이하 63 57 58 50 44 39 38 축류.가이드베인송풍기 40inch(1000㎜)이상 39 36 38 39 37 34 32 125 40inch(1000㎜)이하 37 39 43 43 43 41 28 축류.원통형송풍기 40inch(1000㎜)이상 41 39 43 41 39 37 34 63 40inch(1000㎜)이하 40 41 47 46 44 43 37 프로펠러송풍기(쿨링타워) ALL 48 51 58 56 55 52 46 63 (표 2) 송풍기 효율에 대한 보정치 정압효율[%] 보정계수[㏈] 90∼100 0 85∼89 3 75∼84 6 65∼74 9 55∼64 12 50∼54 15 　 1) 소음의 계산

구    분	적    용   대   상   지   역		기             준
			낮(06:00~22:00)	밤(22:00~06:00)
일반지역	가	자연화녕보전,관광휴양,녹지,전용주거지역,종합병원 및 학교의 50M이내 지역	50	40
	나	일반지역 및 준주거지역,취락지역중 주거지구외의 지구	55	45
	다	상업지역, 준공업지역	65	55
	라	일반공업지역 및 전용공업지역, 공업지역	70	65
도로변 지  역	일반지역의 "가", "나" 지역		65	55
	상업지역, 준공업지역		70	60
	일반공업지역 및 전용공업지역, 공업지역		75	70

    (2) 미국 공조냉동난방 기술자 협회(ASHRAE)기준

실         명	NC 치	㏈(A)	실          명	NC 치	㏈(A)
개 인 주 택	25~30	35	호텔의 서비스구역	40~45	55
아   파   트	30~35	40	극          장	25~30	35
중역실. 회의실	25~30	35	음   악   당	20~25	30
개인 사무실	30~35	40	녹음. 스튜디오	15~25	25~30
일반 사무실	35~40	45	레 스 토 랑	35~45	45~50
전산실. 현관로비	40~45	50	카페테리아	40~50	50~55
병원의 개인병실.수술실	25~30	40	백   화   점	35~45	40~50
일반병실. 검사실	30~35	35	백화점1층. 지하층	40~50	50~55
병원 대합실	35~40	45	수   영   풀	40~55	50~60
교          회	25~30	35	체   육   관	30~40	40~45
학교.  교실	25~30	35	호 텔 객 실	30~35	40
도   서   관	30~35	40	호텔 연회장	30~35	40
영   화   관	30~35	40	호텔로비. 복도	35~40	45

  2) NC곡선의 선택

      (1) NC곡선

        (2) NC곡선에 의한 각 주파수별 규정치

(단위 : [㏈])

구  분	63	125	250	500	1K	2K	4K	8K
NC65	80	75	71	68	66	64	63	62
NC60	77	71	67	63	61	59	58	57
NC55	74	67	62	58	56	54	53	52
NC50	71	64	58	54	51	49	48	47
NC45	67	60	54	49	46	44	43	42
NC40	64	56	50	45	41	39	38	37
NC35	60	52	45	40	36	34	33	32
NC30	57	48	41	35	31	29	28	27
NC25	54	44	37	31	27	24	22	21
NC20	51	40	33	26	22	19	17	16
NC15	47	36	29	22	17	14	12	11

     (3) ㏈(A)의 청감보정치

중심주파수(Hz)	63	125	250	500	1K	2K	4K	8K
보정치(㏈)	-26	-16	-9	-3	0	+1	+1	-1

  3) NC규정치에의한 사무실 소음환경 상태

NC   치	소 음 환 경 의  상 태	적   용   예
NC 20~30	아주 조용함, 전화에 지장없음, 큰회의 가능.	중역실.큰회의실.병원
NC 30~35	조용함. 5M의 테이블에서 회의 가능. 3~9M 떨어져 보통소리의 회의가능.	사무실.응접실.소회의실
NC 35~40	2~4M의 테이블에서  회의가능. 2~4M 떨어져 보통소리의 회의가능.	사무실.공장사무실
NC 40~50	1.5M의 테이블에서  회의가능. 전화 약간곤란 보통소리로 1~2M  약간 큰목소리로 2~4M 떨어져 회의가능.	큰제도실
NC 50~55	2~3인 이상의 회의 불가능. 전화 약간 곤란.	타자실.복사실.계산기실
NC 55이상	대단히 시끄러움. 사무실로부적함. 전화 사용 곤란.	적용없음

3. 자연감음량을 계산한다.

   1) 분기에 의한 감음량 = 분기감쇠(ΔB)

BRANCH 풍량 ΔB = 10 log ------------- (㏈)           TOTAL 풍량

   2) 엘보우에 의한 감음량

　

   3) 챔버에 의한 감음량

a × Sw ΔC = 10 log ------------- (㏈)           Sd a : 평균 흡음율 Sw : 챔버내부 단면적(㎡) Sd : 출구면적(㎡)

   4) 개방단 반사에 의한 감음량

   5) 방사계수 = 실의 흡음효과(kr)

Q        4 kr = W log (------- + ----) (㏈)      4πr2       R

      (1) 닥트의 소음 기여도 (X) : 송풍기 소음이 실내에 미치는 영향

X = 10 log   Ni

     (2) 실효 취출구수 : 수음자가 직접음으로 들을수 있는 디퓨저 소음의 계수

• Q = 1인 디퓨저의 경우 rc = 0.14 R
• Q = 2인 디퓨저의 경우 rc = 0.20 R
• Q = 4인 디퓨저의 경우 rc = 0.28 R
• Q = 8인 디퓨저의 경우 rc = 0.40 R

그러므로 rc 내에 있는 디퓨저의 수가 실효치 출구가 된다.

  6) 직관 덕트의 감음량 : 일반적으로 안전적인 측면에서 무시되나 특별한 경우에만 적용.

     (1) 사각 닥트 자연 감음량

P/A 비	중심주파수 (Hz) (단위㏈/㎡)
	63	125	250
0.012 이상	0	0.98	0.33
0.012~0.005	0.98	0.33	0.33
0.005 이하	0.98	0.33	0.33

      (2) 원형 닥트 자연 감음량

• 1000 Hz 이하 0.1㏈/㎡
• 1000 Hz 이상 0.3㏈/㎡

  7) 취출구의 발생소음 (PWL) CHECK

PWL = 10 log  A + a log  V + b PWL : 취출구의 음향파워 레벨 (㏈) A : 취출구의 면적 (㎡) V : 네크속도 (m/s)

4. 필요 감음량 결정

  1) 송풍기 발생소음 - 자연감음량 = 닥트반송소음

  2) 허용소음레벨 - (실효취출구 음압 + 기여도) + 실의 흡음 효과 = 취출구 허용소음

  3) 취출구 허용소음과 실제 취출구 발생소음에서 큰 값을 구하고 이값을 닥트 반송소음 허용음압이라 한다.

  4) 닥트 반송소음 - 닥트 반송소음 허용 음압 = 필요 감음량

5. 소음장치 선택

각주파수별 필요감음량 및 소음기 입구 풍속, 정압손실에 따라 닥트 소음기를 선정한다.
이때 소음기의 길이는 조겅에 따라 다르며 소음기의 설치 가능여부도 검토하여야 하며 길이가 길어서 조정을 원할 경우에는 소음 엘보우 및 소음챔버 증설 또는 닥트라이닝 등을 검토 한다.

6. 최종검토

  1) 필요 감음량에 적합한 소음기를 선정하였는가.

  2)소음기의 압력손실이 과다하지 않는가.

  3)SELF-NOISE현상이 있겠는가.

7. 소음기 설치시 주의 사항

  1) 휀의 난류음이 발생하지 않도록 휀 직경의 1D이상 거리를 둔다.

  2) 닥트와 경사 각은 20도 이하로 유지하는 것이 좋다.

  3) BREAK IN (외부 소음이 닥트내로 전달), BREAK OUT (닥트소음이 외부로 전달) 의 문제가 없는지 점검한다.