Drgania w instalacjach zazwyczaj kojarzą się z potężnymi agregatami chłodniczymi czy wielkogabarytowymi centralami wentylacyjnymi. Z praktyki instalatorskiej wynika jednak, że równie częstym źródłem skarg na uciążliwy hałas są małe, codzienne urządzenia: pompy obiegowe przy kotłach, jednostki pomp ciepła, wentylatory czy klimatyzatory. Ponieważ pracują one w trybie ciągłym i są montowane w bliskim sąsiedztwie pomieszczeń użytkowych, błędy w ich posadowieniu szybko dają o sobie znać.
Poważnym błędem wykonawczym jest montowanie takich jednostek bezpośrednio na posadzce lub przykręcanie ich na sztywno do konstrukcji budynku, z pominięciem elementów tłumiących drgania. Taki sztywny montaż zamienia konstrukcję stalową i żelbetową w doskonały przewodnik wibracji, a strop lub ścianę w akustyczną membranę, która wzmacnia hałas i przenosi go nawet do pomieszczeń znacznie oddalonych od źródła drgań.
Wibroizolacja małych urządzeń - najważniejsze informacje
- Małe urządzenia pracujące w trybie ciągłym, takie jak pompy obiegowe, pompy ciepła, klimatyzatory i wentylatory, to częste źródło hałasu przenoszonego na konstrukcję.
- Sztywny montaż do stropu lub ściany zamienia przegrodę w membranę akustyczną i roznosi drgania po budynku.
- Zwykła twarda guma nie tłumi skutecznie drgań małych urządzeń.
- Izolator należy dobrać do masy urządzenia i charakteru jego pracy, tak aby uzyskać odpowiednio niską częstotliwość drgań własnych.
- Do urządzeń wolnostojących stosuje się elastomerowe nóżki poziomujące, np. VibraTek® MR-L.
- Do urządzeń podwieszanych lub mocowanych do podkonstrukcji stosuje się amortyzatory wkręcane pracujące wyłącznie na ściskanie, np. VibraTek® SB-MM.
Niezbędne minimum teorii drgań
Aby zrozumieć, dlaczego przypadkowa podkładka z gumy nie rozwiązuje problemu, trzeba odwołać się do podstaw fizyki. Wibracje w małych urządzeniach powstają jako efekt uboczny pracy sprężarek, wirników, a także na skutek luzów czy zużycia materiałów.
Kiepski stan techniczny urządzenia nie może być kompensowany stosowaniem wibroizolacji. Zagadnienia związane z kontrolą stanu technicznego urządzenia przez analizę generowanych drgań to odrębny temat.
Skuteczność izolacji zależy od współczynnika przenoszenia drgań T, który w uproszczeniu opisuje zależność pomiędzy częstotliwością wymuszającą urządzenia a częstotliwością drgań własnych układu.
Kluczowym parametrem jest r, czyli stosunek częstotliwości wymuszającej urządzenia do częstotliwości drgań własnych układu f0. Aby wibroizolacja działała, częstotliwość drgań własnych f0 musi być odpowiednio niska. Zależy ona bezpośrednio od sztywności izolatora k i masy urządzenia m.
Z powyższej zależności wynika praktyczny wniosek: małe urządzenia mają niewielką masę. Aby zachować niską wartość f0, trzeba dobrać wibroizolator o precyzyjnie określonej, niskiej sztywności. Tylko wtedy możliwe jest uzyskanie odpowiedniego odkształcenia, które pozwala wchłonąć energię wibracji i przekształcić ją między innymi na ciepło.
Zwykła, twarda guma ma zbyt dużą sztywność, co w połączeniu z małą masą pompy czy klimatyzatora nie zapewni tłumienia. W skrajnych przypadkach może wręcz doprowadzić do rezonansu. Izolator dobiera się więc ściśle do masy urządzenia i charakteru jego pracy, a nigdy „na oko”.
Dobór wibroizolatorów w praktyce
W zależności od sposobu montażu stosuje się dwa główne podejścia: inne rozwiązanie sprawdzi się przy urządzeniach wolnostojących, a inne przy urządzeniach podwieszanych lub mocowanych do podkonstrukcji.
Urządzenia wolnostojące, takie jak pompy ciepła i klimatyzatory
Dla sprzętu swobodnie stojącego na posadzce optymalnym wyborem są elastomerowe nóżki poziomujące.
Przykładem takiego rozwiązania jest nóżka Walraven VibraTek® MR-L 1000/M8, wyposażona w złącze M8, przeznaczona do pracy przy prędkościach roboczych przekraczających 2500 obr./min. Z punktu widzenia instalatora jej największą zaletą jest brak konieczności inwazyjnego mocowania do podłoża. Nóżka stanowi punkt podparcia, co eliminuje wiercenie i ryzyko uszkodzenia izolacji.
Dodatkowo, po zakończeniu eksploatacji, elementy metalowe i tworzywowe można łatwo rozdzielić do recyklingu.
Urządzenia podwieszane i mocowane do podkonstrukcji, takie jak małe pompy i wentylatory
Gdy urządzenie nie stoi na podłożu, ciężar układu przejmuje połączenie gwintowe. W takich sytuacjach stosuje się amortyzatory wkręcane, np. Walraven VibraTek® SB-MM.
Jest to elastomerowy element z dwoma zewnętrznymi trzpieniami gwintującymi. Niezwykle ważne jest, aby pamiętać, że tego typu amortyzatory muszą pracować wyłącznie na siły ściskające. Obciążenia boczne lub rozciąganie są niezgodne z ich przeznaczeniem.
Jak poprawnie dobrać izolator drgań?
Zasada jest prosta: masę całkowitą urządzenia należy podzielić przez planowaną liczbę punktów podparcia. Otrzymane obciążenie przypadające na jeden punkt musi mieścić się w zakresie roboczym zdefiniowanym w karcie katalogowej produktu.
Wychodząc naprzeciw osobom zajmującym się doborem wibroizolatorów, Walraven opracował uproszczone tabele doboru. Umożliwiają one dobranie odpowiedniego rozmiaru wibroizolatora, jego numeru katalogowego oraz skuteczności tłumienia w odniesieniu do dominującej częstotliwości zakłócającej lub prędkości obrotowej urządzenia.
Dlaczego wibroizolację warto zaplanować od początku?
Wibroizolację małych urządzeń należy traktować jako integralny element instalacji, a nie opcjonalny dodatek. Koszt zakupu odpowiednich izolatorów na etapie budowy to zaledwie ułamek procenta całej wartości systemu HVAC. W zestawieniu z ceną samej pompy ciepła czy klimatyzatora jest to wydatek marginalny.
Próby oszczędzania mszczą się po uruchomieniu układu. Jeśli drgania zaczną przenosić się na konstrukcję, likwidacja problemu w gotowej instalacji wymaga spuszczenia zładu, demontażu urządzenia, przerabiania sztywnych przyłączy oraz ingerencji w przejścia przez przegrody budowlane.
Taka korekta po fakcie pochłania nieporównywalnie więcej czasu i pieniędzy niż prawidłowe zaplanowanie wibroizolacji na samym początku prac. Skuteczne odizolowanie urządzenia nie wymaga skomplikowanych systemów - wystarczy dobrać izolator do masy i typu montażu.
Najczęstsze pytania o wibroizolację małych urządzeń
- Czy pod pompę ciepła monoblok wystarczy zwykła podkładka gumowa?
Przypadkowa podkładka rzadko jest dobrana do masy i charakteru pracy urządzenia. Skuteczny izolator powinien pracować w odpowiednim zakresie obciążenia, dlatego stosuje się elementy o znanej charakterystyce i nośności, dobrane do wagi konkretnego urządzenia.
- Czy izolator trzeba mocować do podłoża?
Nie zawsze. Elastomerowe nóżki poziomujące przeznaczone dla urządzeń wolnostojących pełnią funkcję punktu podparcia i nie wymagają kotwienia do konstrukcji nośnej. Mocowania gwintowane stosuje się tam, gdzie urządzenie jest podwieszane lub przykręcane do podkonstrukcji.
- Po czym poznać, że drgania urządzenia przenoszą się na konstrukcję?
Typowym sygnałem jest hałas słyszalny w pomieszczeniu oddalonym od urządzenia, często mocniejszy niż przy samym źródle. Oznacza to, że drgania przenoszą się przez strop, ścianę lub rurociągi, a przegroda działa jak membrana.
- Czy wibroizolację można dodać po montażu urządzenia?
Można, ale jest to droższe i bardziej pracochłonne niż zaplanowanie jej od początku. Zwykle wiąże się z podniesieniem urządzenia, co wymaga demontażu, a czasem ingerencji w przyłącza i punkty styku z konstrukcją.
- Jaką masę urządzenia przyjąć do doboru izolatora?
Punktem wyjścia jest masa urządzenia rozłożona na liczbę punktów podparcia. Wstępnie zakłada się równomierny rozkład masy na wszystkie punkty podparcia.
Producenci urządzeń mogą podawać rozkład masy na podpory lub wskazywać położenie środka ciężkości, co umożliwia szczegółowe obliczenie wartości reakcji na każdym wibroizolatorze. Obciążenie przypadające na pojedynczy izolator powinno mieścić się w jego zakresie roboczym podanym w karcie katalogowej.
