www.geluidsisolatiedokter.be
geluid en trillingen isoleren is mijn vak
productadvies
technische ondersteuning bij de selectie van de isolatoren
een ruim gamma trillingsisolatoren van topkwaliteit
levering uit voorraad
Gewoon een rubbermat onder een trillende warmtepomp plaatsen en hopen dat daarmee de trillingsproblemen gaan opgelost zijn/voorkomen worden gaat in veel gevallen wishfull thinking zijn.
Een oplossing uitwerken voor een trillingsprobleem vereist dat we rekening houden met parameters zoals:
Structuurgeluid en luchtgeluid worden meestal als aparte types beschouwd, maar eigenlijk is dat onderscheid niet altijd zo gemakkelijk te maken.
Een werkend apparaat veroorzaakt trillingen maar straalt ook luchtgeluid af
Structuurgeluid dat afstraalt breng de luchtdeeltjes die dichtbij de muur of vloer liggen aan het trillen en het zijn uiteindelijk die trillende luchtdeeltjes die tegen onze trommelvliezen botsen. Luchtgeluid dat tegen een muur of vloer botst brengt deze aan het trillen, waarop deze trillingen zich doorheen de gebouwelementen verspreiden en is aangrenzende ruimtes als geluid gaan afstralen.
Als we structuurgeluid bekijken dan zien we 5 processen
1. Opwekking
De bron is een trillend apparaat.
2. Overdracht op de gebouwstructuur
De door het apparaat opgewekte trillingen worden overgedragen aan de gebouwstructuur.
3. Transmissie
De trillingen planten zich doorheen de gebouwstrucuur voort.
4. Afzwakking door impedantiesprongen
Wanneer de trillingen die in een lichter gebouwelement zich voortplanten een zwaarder gebouwelement tegenkomen zullen afhankelijk van hoe groot de impedantiesprong is deels gereflecteerd worden.
.
5. Geluidsafstraling
De trillende gebouwelementen stralen geluid af.
De geluidsoverlast die structuurgeluid veroorzaakt varieert echter aanzienlijk en is sterk afhankelijk van:
Het toerental is de snelheid waarmee iets ronddraait, uitgedrukt in omwentelingen per minuut (tpm), en wordt gedeeld door 60 om de aandrijffrequentie in hertz (Hz) te krijgen.
Een hogere aandrijffrequentie maakt het eenvoudiger om trillingen te isoleren.
Warmtepompen en airco's met start/stop-functie werken doorgaans op de netfrequentie van ongeveer 50 Hz (3000 tpm)
Sommige modellen hebben bi-polige motoren die op 25 Hz (1500 tpm) werken.
Modulerende warmtepompen passen hun toerental aan op basis van de warmtebehoefte. Bij het selecteren van trillingsdempers wordt rekening gehouden met het laagste toerental. Is het laagste toerental niet gekend dan nemen we als aanname 20 Hz.
Hoe lager de afveerfrequentie hoe beter de trillingsisolatie bij de aandrijffrequentie.
Als we een massa op een veer plaatsen spreek ik liever van afveerfrequentie. Als we berekening uitvoeren zijn de rapparten in het Engels en wordt dit natural frequency genoemd.
Wanneer een massa op een veer staat en we schoppen ertegen dan gaat dat systeem uittrillen of zijn afveerfrequentie.
We kunnen de eigenfrequentie ook berekenen op basis van de statische deflectie.
Wanneer de aandrijffrequentie dicht in de buurt ligt (factor vierkantswortel 2 hoger of lager) van de afveerfrequentie gaan de trillingen versterkt worden. De opslingering is maxiaal wanneer aandrijffrequentie en afveerfrequentie samenvallen.
Bij opslingering gaat het afgeveerde apparaat sterk bewegen.
De afveerfrequentie ligt idealiter minimaal 3 keer lager dan de aandrijffrequentie.
Demping is soms noodzakelijk om opslingering te beperken, maar het heeft een negatieve impact op de trillingsisolatie.
Bij bepaalde apparaten, zoals traag op- en aftoerende machines zoals wasmachines, is het onvermijdelijk dat aandrijffrequentie en afveerfrequentie samenvallen tijdensn het op- en aftoeren, wat tot opslingering leidt.
Demping helpt om deze opslingering onder controle te houden door energie af te voeren, meestal door trillingsenergie om te zetten in warmte.
Een bekend dempingsmechanisme is droge wrijving, waarbij wrijving zorgt voor vertraging en uiteindelijk stoppen van beweging waneer een voorwerp over een ondergrond glijdt.
Sommige veerapparaten maken gebruik van viskeuze demping, waarbij energieverliezen optreden door het persen van vloeistof door een kleine opening.
Stalen veren hebben enkel isolerende maar geen dempende eigenschappen. Als er toch demping nodig is dan worden speciale veren met viskeuze demping toegepast.
Elastomeren zoals Sylomer vertonen dankzij het fenomeen van hysteretische demping een zekere mate van demping. Bij vervorming van deze elastomeren ontstaat interne wrijving, wat leidt tot aanzienlijke energieverliezen en de dissipatie van energie.
De verliesfactor (η) wordt gebruikt om de mate van hysteretische demping van een materiaal te meten. Het vertegenwoordigt de verhouding tussen de energie die het systeem verlaat en de energie die in het systeem wordt opgeslagen gedurende elke trillingscyclus.
Hoe meer statische deflectie hoe lager de afveerfrequentie.
De massa doet de trillingsisolator inveren.
Stalen veren laten veel hoger statische deflecties toe dan oplossingen op basis van elasomeren zoals Sylomer.
De linkse veer meet onbelast 48 mm en laat tot 8 mm statische deflectie toe.
De middelste veer meet onbelast 78 mm en laat tot 2 cm statische deflectie toe.
De rechtse veer meet onbelast 12.7 cm en laat tot 2,5 cm statische deflectie toe.
De Sylomer pad van 12.5 mm dik laat tot 0,8 mm statische deflectie toe.
De Sylomer pad van 25 mm dik laat tot 1,6 mm statische deflectie toe
De TSR 40x40 mount van 25 mm dik laat tot 2,25 mm statische deflectie toe.
De TSR 70x70 mount van 25 mm dik laat tot 2,5 mm statische deflectie toe
De statische deflectie bij veren gaat van 1 tot 5 cm, de veerweg blijft desalniettemin miniem.
Zie onderstaande video.
Elk voorwerp heeft één of meerdere eigenfrequentie. Wanneer het voorwerp wordt aangestoren gaat het op zijn eigenfrequentie uittrillen.
Wanneer de aandrijffrequentie samenvalt met de eigenfrequentie van een vloer of een wand krijgen we resonantie. Door de resonantie gaat de vloer af wand hard gaan trillen (veel harder dan je op basis van de kracht van de aanstoting zou verwachten) en daardoor veel lawaai afstralen.
Een van de meest aangehaalde voorbeelden van resonantie is het Tacoma Bridge Incident waarbij de frequentie van windstoren samenvalt met de eigenfrequentie van de hangbrug. De brug gaat steeds meer bewegen en stort uiteindelijk in.
Trillingsisolatie is essentieel voor het verminderen van de trillingsoverdracht. We willen vermijden dat de trillingen in de gebouwstructuur terecht komen. M.a.w. we willen alle energie aan de bovenkant van de veer houden.
Hoe hoger de verhouding tussen aandrijffrequentie en afveerfrequentie, hoe effectiever de trillingsisolatie.
De prestaties van het isolatiesysteem worden bepaald door de transmissibiliteit, die de energieoverdracht van het systeem weergeeft. Hoe lager, hoe beter.
Wij mikken bij het selecteren van de trillingsdempers steeds op minimaal 90% trillingsisolatie bij de aandrijffrequentie.
De verhouding aandrijffrequentie/afveerfrequentie bepaalt wat het % trillingsisolatie gaat zijn.
Als ik even met stalen veren werk zodat ik de dempingsratio niet moet meenemen in de berekening dan moet om:
90% trillingsisolatie
Om 90% trillingsisolatie te bekomen mag de afveerfrequentie niet hoger zijn dan 15 Hz.
Als we aannemen dat de draagvloer zwaar en stijf is dan hebben we 1,1 mm statische deflectie nodig.
We deze target halen met zowel elastomeren als stalen veren.
95% trillinsisolatie
Mikken we op 95% trillingsisolatie dan mag de afveerfrequentie niet hoger zijn dan 11 Hz.
Met dezelfde aanname omtrent de draagvloer hebben we 2.2 mm deflectie nodig.
Dat neigt al eerder naar een oplossingen met stalen veren om het target te behalen.
90% trillingsisolatie
Om 90% trillingsisolatie te bekomen mag de afveerfrequentie niet hoger zijn dan 7,5 Hz.
Als we aannemen dat de draagvloer zwaar en stijf is dan hebben we 4,4 mm statische deflectie nodig.
We halen deze target enkel met stalen veren.
95% trillinsisolatie
Mikken we op 95% trillingsisolatie dan mag de afveerfrequentie niet hoger zijn dan 5,5 Hz.
Met dezelfde aanname omtrent de draagvloer hebben we 8,4 mm deflectie nodig.
We halen deze target enkel met stalen veren
Als we de buitenunits van warmtepompen & airco's beschouwen dan zit het zwaartepunt van deze toestellen nooit in het midden.
De compressorkant wordt altijd zwaarder belast dan ventilatorkant.
En dan wordt de ene kant aan de compressorzijde nog anders belast dan de andere kant. Idem voor de ventilatorzijde.
Gewoon het gewicht van het apparaat delen door 4 kan ervoor gaan zorgen dat je de verkeerde selectie van veren maakt.
Als de veren rechtstreeks onder het apparaat komen willen wij het liefst van al weten hoeveel gewicht er op elke veer terecht gaat komen.
Sommige technische fiches vermelden het gewicht aan de compressorkant en aan de ventilatorkant.
Door een metalen ligger te voorzien wordt elke veer aan de compressorkant en elke veer aan de ventilatorkant ongeveer evenveel belast.
In dergelijke situates kiezen we zoals je op de foto misschien kunt zien voor de compressorzijde een iets stijvere veer (blauwe spiralen) dan voor de ventilatorzijde (zwarte spiralen).
Andere technische fiches geven dan weer het gewicht voor elk van de 4 hoekpunten. Die technische fiches dragen onze voorkeur weg.
Nog andere technische fiches ( zie afbeelding onder) bevatten een tekening met de zwaartepunt positie. Dergelijke technische fiches laten ons toe om belasting per veer te gaan bereken.
Als de vloer kan meebewegen dan is er meer statische deflectie nodig dan de berekeningen aangeven.
Alle berekeningen die wij maken gaan uit van een stijve en zware ondergrond, als aan die voorwaarde voldaan is dan is het enkel de trillingsisolator die kan inveren.
Een betonplaat op volle grond voldoet aan de voorwaarde.
Een dakvloer voldoet niet aan die randvoorwaarde. Zeker platte daken met een houten draagstructuur en daken met een grote vrije overspanning niet.
Die locaties vereisen meer statische deflectie en zorgen er bijna per definitie voor dat stalen veren de beste oplossing zijn.
Komen de veren rechtstreeks op de isolatielaag van een dak te staan dan onstaat er een systeem waarbij het onmogelijk is om te voorspellen hoe het de trillingen gaat isoleren. Zorgen voor een zware laag betondallen bijvoorbeeld is dan aangewezen.
De fabrikant moet aangeven dat het frame stijf genoeg is om rechtsreeks veren onder te plaatsen.
Fabrikanten kunnen aangevezen dat 1 veer in elke hoek niet toegelaten is.
In die gevallen ken het nodig zijn om meer veren te gebruiken of om stalen liggers te voorzien tussen veren en apparaat.
BTW: BE0692.802.011
Copyright 2023 © Alle rechten voorbehouden
