Акустическая безопасность бытовых товаров

              Шум большинства электрических приборов - это шум их моторов. Пылесос, пожалуй, единственный прибор из семейства малой бытовой техники, который предполагает "игру с габаритами" (рис. 8).

Рис. 8. Домашний пылесос.

Модели премиум–класса традиционно имеют больший размер, следовательно возможность для лучшей шумоизоляции деталей. При этом нужно понимать, что шум работающего мотора пылесоса немного ниже рева воздуха, издаваемого насадкой. Бороться за уменьшение "громкости" воздушного потока, проходящего через насадку при всасывании, не представляется возможным. Звук будет тише, если уменьшить силу всасывания, то есть фактически снизить производительность пылесоса. Забитый пылесборник значительно увеличивает уровень шума. Попробуйте просто закрыть рукой приемную трубку пылесоса – он начинает «реветь». Этим же воздушным потоком охлаждается двигатель при работе. Переполненный мешок для сбора пыли не только заставляет надрывно рычать пылесос, но и напрягает «термоблок». Плотно закрывайте крышку в корпусе, где прячутся насадки; старайтесь максимально плотно стыковать все детали. Подсос воздуха через корпус и тонкие щели не только снижает мощность всасывания, но и служит дополнительным источником шума. Существует устойчивое убеждение покупателя, подтвержденное результатами социологических опросов: пылесос должен гудеть. Тихий пылесос высокой мощности вызывает недоверие у потенциального потребителя. Поэтому производители вынуждены идти на компромисс: на минимальной мощности прибор должен работать тихо и максимально мощно "звучать" при включении предельного режима всасывания.

Проблема мотора в крупной бытовой технике гораздо шире. В стиральных машинах (рис. 9) добились снижения уровня шума при его работе, отказавшись от конверторного двигателя (мотор вне бака) в пользу прямого привода (мотор на баке).

Рис.9. Стиральная машина.

Не будем вдаваться в научные объяснения того, почему из-за смещения центра тяжести снизились вибрации. Просто отметим тот факт, что машина с прямым приводом стала работать тише на 5-7 дБ. Звукоизолирующее волокно в стиральных машинах напоминает монтажную строительную пену. Ею прибор выстилается изнутри. В моделях более высокого класса "пена" к тому же заливается битумом. Сверху на прибор укладывается тяжелая плита (до 10 кг веса), представляющая своеобразный кирпич, выполненный по габаритам машины. Он призван уменьшить вибрацию давлением своей массы на прибор. В машинах еще более высокой ценовой категории такой же тяжелой кирпичеобразной шайбой закрывается сверху мотор. Один из источников шума в стиральной машине - ее бак. Представьте, что вы поставили в ванну таз из нержавейки и пустили струю воды. А теперь мы наливаем воду в такой же таз, но из пластика. Естественно, во втором случае мы получаем меньше шума, чем от звука капель, барабанящих по металлу. Так же и в бытовом приборе. Многие покупатели имеют нездоровое предубеждение, что бак у стиральной машины должен быть непременно из нержавейки ("чтобы на века"). Однако современные пластиковые материалы, например запатентованный компанией BOSCH полинокс (композитный материал нового поколения), подтвердили свою долговечность многочисленными испытаниями. Кроме низкой теплопроводности и прочих положительных качеств, полинокс создает меньшие вибрации, чем старая добрая нержавейка, а значит, эффективно снижает шумы прибора. Среди пластиковых аналогов других производителей можно назвать полиплекс, карборан. Шумит не только сама стиральная машина, но и потоки воды, которые через нее проходят. Производители постоянно совершенствуют конструкцию водотока в машине. Из школьного курса физики мы помним, что существует всего два варианта прохождения потока воды по трубе: так называемое ламинарное течение жидкости и турбулентность. В последнем случае у стенок трубы создаются завихрения, вода бурлит (резко откройте водопроводный кран и вы увидите настоящую пену). Можно сконструировать трубу таким образом, что течение воды будет спокойным, ламинарным. Никаких завихрений, никакой турбулентности, а значит, никакого шума. Поэтому в стиральной машине все обтекаемо, нет потенциальных возможностей для создания шума. Обтекаемость касается не только собственно трубочек, но и конструкции кюветы, по которой моющее средство стекает плавно, шум капель абсолютно не слышен.
Современные стиральные машины имеют режим балансировки. На этом этапе прибор старается равномерно разложить белье в баке, тогда эффективнее и, что важно для нас, значительно тише идет процесс отжима. Однако каждый раз вы стираете различное количество белья, машина его раскладывает по-разному, а следовательно и шум во время отжима различный. У приборов с электронным управлением можно задать повтор цикла балансировки, чтобы разложить белье равномернее и тише его отжать.

В холодильнике два источника шума - компрессор и вентилятор. Компрессор, через который циркулирует хладагент, бывает трех типов: поршневой (по принципу шприца), лопастной (шарик с эксцентриком) и шнековый (по принципу мясорубки). Первые два компрессора имеют систему клапанов, вращающиеся трущиеся части, которые издают шумы во время работы. Прогрессивный шнековый компрессор очень дорогой, используется в элитных моделях, например в холодильнике LG, который к тому же связан с Интернетом и имеет множество других замечательных функций. Дороговизна компрессора объясняется не столько сложностью его изготовления, сколько новизной технологии, которая еще не поставлена на поток. Сравнить это можно с компьютерными технологиями в прошлом: LCD-монитор требует гораздо меньше деталей и проще в изготовлении, однако рынок заполнен традиционными мониторами: их делает множество заводов, есть значительный технологический ресурс для снижения цены. Плоские жидкокристаллические мониторы пока предмет роскоши, но с увеличением числа заводов-изготовителей и технология станет массовой, и будет падать цена. Так и в случае с холодильниками: технология шнекового компрессора применяется только в эксклюзивных, а значит, дорогих моделях. С вентиляторами в холодильнике все значительно проще. Отрабатывая аэродинамику лопастей, ликвидируя острые кромки и подбирая форму крыльчатки, производитель снижает децибелы. Конечно, уменьшение уровня шума - побочный эффект. На самом деле за счет продуманной конструкции увеличивается производительность вентилятора. Это значит, если нет нужды увеличивать мощность, то обороты можно снизить, что в свою очередь ведет к снижению уровня шума воздушного потока. В таблица № 1 даны эквивалентные уровни звука бытовых шумов.

                                                                                                                                                                           Таблица №1

Эквивалентные уровни звука бытовых шумов.

5. Нормирование и измерение звуковых колебаний

Звуковая мощность определяется отношением звуковой энергии ко времени:

P = W/t = [1 Дж/с =1 Вт].

Интенсивность звука определяется отношением звуковой мощности к площади поперечного сечения:

R = P/S = [Вт/м²].

В соответствии с “ГОСТ 12.1.003-83* ССБТ. Шум. Общие требования безопасности” шумы по происхождению подразделяются на:

- механические шумы, возникающие при вибрации;

- аэродинамические (горение в форсунках, большая скорость струи воздуха и 

  др.);

- турбогидравлические;

- структурные (колебание поверхностей, стен и т.п.).

Шумы подразделяются на постоянные (изменения интенсивности до 5 дБ) и не постоянные (интенсивность звукового давления меняется в диапазоне более 5 дБ).

Нормируется шум по предельному спектру и в зависимости от характера помещений и выполняемых там работ. В ГОСТ 12.1.003-83 приведены допустимые уровни звукового давления в децибелах соответственно для каждой из восьми среднегеометрических частот октавных полос (63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц). Это так называемая спектральная характеристика шума. Наряду с этим способом нормирования, для ориентировочной оценки, допускается за характеристику постоянного шума на рабочем месте принимать уровень звука в дБА, измеряемой и оцениваемой по шкале “А” измерительного прибора (шумомера).

Основные нормированные параметры для широкополосного шума приведены в таблице 2.

         Таблица №2

Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах и эквивалентные уровни звука на рабочих местах.

В соответствии с санитарными нормами “СН 2.2.4/2.1.8.562 – 96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданиях и на территории жилой застройки”:

1) Допустимый уровень шума – это уровень, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к шуму;

2) Предельно допустимый уровень шума – это уровень шума, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих поколений;

3) Нормирование звукового давления (интенсивности) выполняется на разных частотах с учётом характера выполняемой работы – прежде всего напряжённости труда (таблица 3).

            Таблица №3

Допустимые уровни звукового давления для некоторых видов работ.

По интенсивности звукового давления, шумы приближенно можно оценить по таблице 4.

             Таблица №4

Субъективная оценка звукового давления (шума).