直接的な答え: 産業用ファン システムの騒音を制御する最も効果的な方法は、1 つの修正に依存するのではなく、3 つの層の介入を組み合わせることです。まず、前方に湾曲した AC ホイールの代わりに後方に湾曲したインペラとブラシレス EC モーターを選択することで、発生源での騒音を低減します。次に、入口/出口サイレンサー、音響エンクロージャ、フレキシブル ダクト コネクタなど、システム レベルに残るものを含めます。 3 番目に、騒音が建物のフレームを通って伝わらないように、減衰マウントを使用して構造由来の振動を隔離します。これら 3 つの層を組み合わせて適用すると、通常、同じデューティ ポイントで動作する未改造のファンと比較して、測定音圧が 10 ～ 20 dB(A) 低下します。これは、部屋を支配するファンと訪問者がほとんど気付かないファンとのおおよその違いです。
産業用ファンの騒音はどこから発生するのか
修正を選択する前に、どのメカニズムが音を発生させているかを知ることが役立ちます。産業用および HVAC ファンは 4 つの異なる物理的経路を通じてノイズを発生し、それぞれが異なるタイプのエンジニアリング ソリューションに対応します。
| ノイズ源 | 物理的メカニズム | 代表的な周波数範囲 |
| 空力騒音 | 羽根の先端での乱流と空気が羽根車から出るときの羽根の通過周波数 | 広帯域、ピーク 500 Hz ～ 4 kHz |
| モーターとベアリングの騒音 | 転流リップル、巻線振動、軸受摩耗 | 1 kHz ～ 8 kHz、多くの場合トーン的 |
| 構造共振 | ローターの不均衡やダクト圧力脈動により発生するハウジングやパネルの振動 | 50Hz～500Hz |
| ダクトと設置時の騒音 | エルボでの乱流、不十分な入口条件、緩い取り付け | 広帯域、100 Hz ～ 2 kHz |
取り付けられていない遠心ファンでは、通常、空気力学的騒音が最大の原因となります。同じファンがダクトに取り付けられると、構造ノイズと設置ノイズによってさらに数デシベル増加する可能性があり、これはインペラをいくら再設計しても自然に除去することはできません。そのため、完全な騒音制御計画でファンだけでなくシステムに対処する必要があります。
わずかな速度の増加が大きな騒音増加を引き起こす理由
ファンのノイズは回転速度に比例して増加しません。はるかに速く増加します。標準的なファンの親和性の関係では、音響パワーは速度のおよそ 5 乗で増加するため、ローター速度を 2 倍にすると、空気流量が 2 倍にしかならないにもかかわらず、音響パワー レベルは約 15 dB(A) 増加します。これが、ダンパーで絞り込まれた特大のファンが、ほとんどの場合、設計速度で動作する適切なサイズのファンよりも騒音が大きくなる主な理由です。ダンパーはエネルギーを浪費し、ファンは依然として必要以上に速く回転しています。
代表的な音響パワー レベルと相対ファン速度。ファンの親和性関係から計算されます (ベースラインは 100% の設計速度で約 78 dB(A))。
ファン騒音を抑えるコア技術
産業用および HVAC ファンの設置で達成される実際の騒音低減の大部分は、6 つのエンジニアリング手法によって行われます。これらは相互に排他的ではありません。最大の利点は、それらをいくつか積み重ねることによって得られます。
後方に湾曲したインペラ
回転方向に逆らって湾曲したブレードは、同じデューティポイントを処理する前方に湾曲したホイールと比較して、乱流とブレード通過音を軽減します。
3～6dB(A)ブラシレスECモーター
電子整流により、ブラシ接触の機械的ノイズが除去され、負荷が必要とする速度でのみファンが動作できるようになります。
8～15dB(A)可変周波数ドライブ
固定のフルスピードで実行し、ダンパーでスロットルするのではなく、要求に合わせて速度を調整することで、前述の 5 倍のノイズ ペナルティを回避できます。
10 dB(A) ペナルティを回避サイレンサーとアッテネータ
吸気口と排気口に取り付けられた吸収性バッフルは、広帯域の空力騒音を低減し、その効果はバッフルの長さとダクト速度に応じて変化します。
8～15dB(A)防振マウント
ゴムまたはスプリングのアイソレーターは、ファンのハウジングを建物の構造から切り離し、構造由来のノイズが壁や床を通って放射するのを防ぎます。
3 ～ 8 dB(A) 構造物伝達音響エンクロージャ
ファンとモーターの周囲を密閉し、内側に裏地を付けた筐体は最も強力な手段であり、占有スペースの近くにファンを設置する必要がある場合に最も役立ちます。
15～25dB(A)騒音対策方法をコストと効果で比較
どちらの方法を選択するかは、通常、どの程度の削減が必要か、ファンが新しい機器であるか既存の設備であるか、および利用可能な予算によって決まります。
| 方法 | 典型的な削減 | 相対コスト | ベストフィット |
| 後方に湾曲したインペラ | 3～6dB(A) | 低 - 設計上の選択 | 新装備仕様 |
| スピードコントロール付きECモーター | 8～15dB(A) | 中 | 可変負荷 HVAC、データセンター |
| ダクトサイレンサーまたはアッテネーター | 8～15dB(A) | 中 | ダクトシステムの改造 |
| 防振マウント | 3～8dB(A) | 低い | 屋上および屋内設置 |
| 音響エンクロージャ | 15～25dB(A) | 高 | 占有エリアの近くにファンを設置 |
| フレキシブルダクトコネクタ | 2～5dB(A) | 低い | あらゆるダクト設置 |
低ノイズ出力向けに設計されたファン シリーズ
これらの遠心ファン シリーズは、後方に湾曲したインペラ、ブラシレス EC モーター、またはダブルインレット設計を組み合わせて、サイレンサーやエンクロージャを追加する前に、発生源での空力ノイズと機械ノイズを低減します。
各ノイズ源が通常どの程度寄与するか
空気力学的騒音と設置騒音は合わせて全体の約 60% を占めるため、通常は、残っているものに対処するために音響エンクロージャに費用をかける前に、インペラの選択、正しいサイズ設定、きれいな吸気口の状態を通じて、最初に対処すべき 2 つの領域となります。
用途別の目標騒音レベル
「十分に静か」という単一の数値はありません。適切な目標は、人々がファンにどれだけ近づいて作業するか、および空間が背景音にどれだけ敏感かによって異なります。
ファン付近または最も近い占有点における音圧レベルの一般的な設計目標。ローカル コードとクライアント仕様が常に優先される必要があります。
ファンの騒音の測定および検証方法
音響パワーレベル
部屋や距離に関係なく、ファン自体の特性。これはメーカーのデータシートに記載されるべき数値であり、ファンを公平に比較するために使用される数値です。
音圧レベル
人間またはメーターが特定の時点で実際に経験すること。それはファンからの距離、部屋の音響特性、およびその間の障壁によって異なります。
試験基準
音響パワーは通常、北米の AMCA 300 または国際的な ISO 13347 および ISO 3745 シリーズに従って、残響室または半無響室で認定されます。
低騒音ファンを指定するための実用的なチェックリスト
- ファンの定格音響出力だけでなく、実際の設置距離での目標音圧レベルをdB(A)で確認してください。
- モーターのタイプを選択する前に、効率を重視し、低ノイズの負荷を実現するために後方に湾曲したインペラーのタイプを選択してください。
- ファンのサイズを設計上のデューティポイントに合わせます。サイズを大きくしすぎたり、ダンパーで空気の流れを絞ったりすることは避けてください。
- 一日を通して負荷が変化する場合でも、速度制御付きの EC モーターを指定してください。
- ダクト設備に入口および出口サイレンサーとフレキシブル コネクタを追加します。
- 特に屋上または中 2 階の設置では、振動マウントを使用してファンを建物の構造から隔離します。
- モーターの銘板の数値だけに頼るのではなく、サードパーティの音響出力テスト データを依頼してください。
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