СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ С ШУМОГЛУШЕНИЕМ ПОДЗЕМНОГО СООРУЖЕНИЯ
VENTILATION SYSTEM WITH NOISE SILENCER OF UNDERGROUND STRUCTURE

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано, например, при сооружении вентиляционных систем с шумоглушением для метрополитена.
В тех случаях, когда подземное сооружение, например станцию метрополитена с вентиляционной шахтой, размещают в условиях плотной и густонаселенной городской застройки, к нему предъявляют жесткие требования в отношении уровня шума от мощных подземных вентиляционных агрегатов при непременной экономии площади размещения надшахтных устройств, относящихся к системе вентиляции и шумоглушения.
Известна система вентиляции с шумоглушением метрополитена, включающая установленный вблизи городских зданий надшахтный вентиляционный киоск с внешним кольцеобразным ограждением, облицованным изнутри шумоглушительной обделкой значительной толщины для подавления в основном низкочастотных звуковых колебаний (RU 2286459 C1).
Основным недостатком такой системы является то, что даже весьма большая толщина ограждения с шумоглушительной обделкой не обеспечивает безопасную для здоровья людей звукоизоляцию. Это связано с распространением части низкочастотных звуковых колебаний через ограждение в горизонтальном направлении к нижним этажам окружающих зданий и практически беспрепятственным распространением кверху высокочастотных звуковых колебаний, достигающих верхних этажей, расположенных вблизи зданий. Из других недостатков такой системы следует отметить громоздкость всей конструкции, занимающей значительную площадь вблизи зданий. Кроме того, подобное сооружение дорого и трудоемко в строительстве.
Известна также система вентиляции с шумоглушением метрополитена, включающая шахтный ствол с воздухо-звукопроводящими каналами, подземные вентиляционную и шумоглушительную камеры и размещенный над шахтным стволом вентиляционный киоск (Лиманов Ю.А. «Метрополитены». - М.: Всесоюзное издательско-полиграфическое объединение Министерства путей сообщения, 1960. С.284). Данная система является наиболее близким решением к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату.
Основным недостатком последней из указанных выше известных систем является недостаточная эффективность ее функционирования в отношении подавления подземного шума до безопасного для здоровья людей уровня вблизи вентиляционного киоска. Это связано с тем, что низкочастотная составляющая акустических колебаний, ощущаемая человеком в виде монотонного гула, практически не может быть подавлена до требуемых безопасных значений только в одной шумоглушительной камере, а в случае вхождения в резонанс с конструкцией вентиляционного киоска она может привести даже к разрушению его элементов.
Задачей предлагаемого решения является создание системы вентиляции с шумоглушением подземного сооружения, конструкция которой лишена вышеперечисленных недостатков известных киосков.
Поставленная задача решается тем, что в системе вентиляции и шумоглушения подземного сооружения, включающей шахтный ствол с воздухо- звукопроводящими каналами, вентиляционную и шумоглушительную камеры и размещенный над шахтным стволом вентиляционный киоск, последний соединен с шахтным стволом посредством дополнительного воздухо- звукопроводящего канала с жесткими стенками, неподвижно встроенного в расположенное над подземным сооружением здание, при этом между вентиляционной и шумоглушительной камерами установлена диафрагма с проемом.
В результате решения поставленной задачи получен новый технический результат.
Этот результат заключается в повышении степени шумоглушения подземного сооружения за счет многоступенчатого подавления как низкочастотных, так и высокочастотных акустических колебаний шумового спектра.
Сущность предлагаемого изобретения, а также его преимущества по сравнению с известными техническими решениями станут более понятными и очевидными из нижеследующего описания конкретного примера его осуществления со ссылками на прилагаемый чертеж.
На чертеже схематично представлен вид в вертикальном разрезе предлагаемой системы вентиляции с шумоглушением подземного сооружения.
В рассматриваемом примере система вентиляции с шумоглушением подземного сооружения включает в себя шахтный ствол 1 с воздухо-звукопроводящими каналами 2. С шахтным стволом 1 сообщены выполненные в горизонтальных выработках 3 вентиляционная камера 4 и шумоглушительная камера 5. В вентиляционной камере 4 смонтирован вентиляционный агрегат 6. В шумоглушительной камере 5 размещен шумоглушитель 7 щельевого типа, собранный из блоков высокопористого керамзитобетона. Шумоглушительная камера 5 расположена ближе к поверхности земли по отношению к вентиляционной камере 4. Между вентиляционной 4 и шумоглушительной 5 камерами неподвижно установлена упругая диафрагма 8 с проемом 9. Как показано на чертеже, диафрагма 8 размещена непосредственно в вентиляционной камере 4. Толщину диафрагмы 8, ее материал и диаметр проема 9 подбирают экспериментальным путем в зависимости от конкретного шумового спектра, создаваемого вентиляционным агрегатом 6.
Над подземным сооружением (часть элементов которого представлена на чертеже) размещено многоэтажное жилое или административное здание 10, на крыше которого сооружен вентиляционный киоск 11. В рассматриваемом примере вентиляционный киоск 11 установлен соосно с выходным каналом 2 шахтного ствола 1.
Вентиляционный киоск 11 сообщен с шахтным стволом 1 посредством дополнительного воздухо-звукопроводящего канала 12 с жесткими стенками 13, выполненного в виде отрезка стального трубопровода, неподвижно встроенного в здание 10.
Функционирование системы вентиляции с шумоглушением подземного сооружения, выполненной с использованием предлагаемого изобретения, осуществляется следующим образом.
Работа мощных вентиляционных агрегатов подземного сооружения (в данном случае метрополитена) сопровождается возникновением звуковых волн различной частоты, проявляющихся в шумовом эффекте на выходе из шахтного ствола 1.
В случае с вытяжной подземной вентиляцией воздушный поток из вентиляционной камеры 4 распространяется по каналам 2 шахтного ствола 1 и дополнительному каналу 12. Далее воздушный поток через жалюзийные решетки вентиляционного киоска 11 выходит в атмосферу над крышей здания 1.
Низкочастотная составляющая звуковых волн, исходящих от вентиляционного агрегата 6, вначале оказывает при фазовом несовпадении воздействие с той же частотой на диафрагму 8,частично теряя при этом свою энергию. Далее в шумоглушительной камере 5 эти низкочастотные звуковые колебания встречают вязкое сопротивление пористого материала глушителя 7, где их энергия дополнительно затрачивается на превращение в тепловую энергию. Наконец остаточная энергия этих колебаний, проходя по дополнительному каналу 12, взаимодействует с жесткими стенками 13 последнего, контактирующими с массивным зданием 10, практически окончательно теряя при этом свою энергию. В результате такого трехступенчатого процесса глушения низкочастотных звуковых волн в шумовом спектре вокруг вентиляционного киоска 11 практически не ощущается подземный неприятный гул.
Высокочастотная составляющая звуковых волн от работающего мощного вентиляционного агрегата 6 вначале ослабляется в результате перепада давления воздуха на входе и выходе проема 9 диафрагмы 8. Далее высокочастотные звуковые колебания практически окончательно теряют свою энергию при прохождении через многочисленные поры материала глушителя 7. В результате на выходе из вентиляционного киоска практически не ощущаются звуки, напоминающие свист.
Таким образом, благодаря вышеописанным конструктивным особенностям изобретения звуковые волны эффективно гасятся до необходимого уровня, не оказывая вредного воздействия на людей вокруг вентиляционной шахты метрополитена.
Из иных положительных свойств предлагаемого изобретения следует отметить компактность размещения надшахтных строений, что имеет большое значение в области строительства в условиях мегаполисов.
В приведенной ниже формуле изобретения перечислены только существенные признаки, необходимые и достаточные для решения поставленной задачи с новым техническим результатом.
Как видно из вышеизложенного, совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения реально обеспечивает решение поставленной задачи, а именно создание новой системы вентиляции с шумоглушением подземного сооружения, обеспечивающей высокоэффективную изоляцию вредного для здоровья людей шума путем трехступенчатого глушения низкочастотного звука при одновременном осуществлении двухступенчатого глушения высокочастотного звука.