Шумозащитное вентиляционное устройство

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована для снижения уровня шума, проникающего в квартиры через оконные проемы.
Из предшествующего уровня техники известно шумозащитное вентиляционное устройство [Патент РФ ПМ №4326, Е06В 5/20. Шумозащитное вентиляционное устройство // Агафонов Л.Е., Красневский Б.В., Лейбов Л.В., Аникин В.А. Опубл.: 16.06.1997], включающее оконную раму с вертикальным импостом, вертикальный вентиляционный канал с входным отверстием, ограниченным воздухозаборником, и выходным отверстием, оснащенным крышкой, отличающееся тем, что вентиляционный канал размещен между импостом и боковой стойкой рамы, а воздухозаборник выполнен в виде Г-образного профиля, закрепленного на боковой стойке рамы и обращенного в сторону импоста так, что входное отверстие направлено параллельно плоскости окна, при этом крышка выходного отверстия вентиляционного канала изнутри оснащена расположенным по всей высоте канала шумопоглощающим элементом, выполненным в виде полого перфорированного корпуса, заполненного звукопоглощающим материалом.
Недостатком устройства является отсутствие возможности адаптации частотной характеристики звукопоглощающей кассеты к условиям реальной шумовой обстановки.
Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, заключается в обеспечении возможности адаптации частотной характеристики поглощения акустического шума звукопоглощающей кассетой к реальной акустической обстановке на уличной территории.
Поставленная цель достигается за счет того, что в шумозащитное вентиляционное устройство, включающее оконную раму с вертикальным импостом, вертикальный вентиляционный канал с входным отверстием, ограниченным воздухозаборником, и выходным отверстием, оснащенным крышкой, при этом вентиляционный канал размещен между импостом и боковой стойкой рамы, а воздухозаборник выполнен в виде Г-образного профиля, закрепленного на боковой стойке рамы и обращенного в сторону импоста так, что входное отверстие направлено параллельно плоскости окна, при этом крышка выходного отверстия вентиляционного канала изнутри оснащена расположенным по всей высоте канала шумопоглощающим элементом, выполненным в виде полого перфорированного корпуса, заполненного звукопоглощающим материалом, дополнительно включена внутренняя перегородка, установленная внутри перфорированного корпуса таким образом, чтобы образовать со стенками корпуса герметичное соединение.
Дополнительно, перфорация на корпусе шумопоглощающего элемента может быть выполнена в виде отверстий круглой формы.
Дополнительно, перфорация на корпусе шумопоглощающего элемента может быть выполнена в виде отверстий сложной формы.
Дополнительно, перфорация на корпусе шумопоглощающего элемента может иметь вид ориентированных вертикально щелевых зазоров.
Дополнительно, перфорация на корпусе шумопоглощающего элемента может иметь вид ориентированных горизонтально щелевых зазоров.
Дополнительно, перфорация на корпусе шумопоглощающего элемента может иметь вид ориентированных веерообразных щелевых зазоров.
Дополнительно, размеры перфорационных отверстий круглой формы и расстояние между ними определяются таким образом, чтобы в соответствии с зависимостью , где d - диаметр отверстия, м;  - резонансная частота, Гц; L - расстояние между отверстиями, м; h - расстояние между внутренними поверхностями перфорированного корпуса и внутренней перегородкой, м;  - толщина стенки кассеты, м; с - скорость звука в воздухе при 20°С, обеспечить требуемый спектр поглощаемых частот.
Дополнительно, размеры перфорационных отверстий щелевой формы и расстояние между ними определяются таким образом, чтобы в соответствии с зависимостью  где b - ширина щели, м; L - расстояние между отверстиями, м; h - расстояние между внутренними поверхностями перфорированного корпуса и внутренней перегородкой, м;  - толщина стенки кассеты, м; с - скорость звука в воздухе при 20°С, обеспечить требуемый спектр поглощаемых частот.
Дополнительно, глубина корпуса панели выбирается таким образом, чтобы в соответствии с зависимостью  где h - расстояние между внутренними поверхностями перфорированного корпуса и внутренней перегородкой, м; b - ширина щели, м;  - резонансная частота, Гц; L - расстояние между щелями, м;  - толщина стенки кассеты, м; с - скорость звука в воздухе при 20°С, обеспечить требуемый спектр поглощаемых частот.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение возможности адаптации частотной характеристики поглощения акустического шума шумопоглощающим элементом к реальной акустической обстановке на уличной территории.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства из помещения, на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1 в закрытом положении устройства, на фиг. 3 - то же в режиме проветривания.
Шумозащитное вентиляционное устройство включает оконную раму 1 с вертикальным импостом 2. Между импостом 2 и рамой 1 размещен вертикальный вентиляционный канал 3 с направленным параллельно плоскости окна входным отверстием 4, ограниченным воздухозаборником 5 и выходным отверстием 6, оснащенным крышкой 7. Воздухозаборник 5 выполнен в виде Г-образного профиля, закрепленного на боковой стойке рамы 1 и обращенного в сторону импоста 2. Крышка 7 выходного отверстия 6 может быть изнутри оснащена шумопоглощающим элементом, состоящим из полого перфорированного корпуса 8 с внутренней перегородкой 9, установленной таким образом, чтобы образовывать со стенками корпуса герметичное соединение. Внутренний объем корпуса 8 может быть заполнен звукопоглощающим материалом 10. Шумопоглощающий элемент расположен по всей высоте вентиляционного канала 3.
Устройство работает следующим образом.
В режиме проветривания крышка 7 открыта воздух снаружи через входное отверстие 4, ограниченное Г-образным воздухозаборником 5, поступает в вентиляционный канал 3, совершает в нем поворот и проходит в помещение. Благодаря наличию поворота в канале 3 и шумопоглощающему элементу на крышке 7 происходит некоторое ослабление уровня шума.
Наличие перфорации на стенках перфорированного корпуса 8 в сочетании с перегородкой 9, герметично соединенной со стенками корпуса, образует систему, известную как резонатор Гельмгольца, обладающую свойством поглощать акустическую волну.
Перфорационные отверстия могут выполняться сложной, круглой или щелевой формы. В зависимости от формы отверстий для определения собственной частоты резонатора применяются разные формулы.
Резонансная частота  резонатора Гельмгольца для случая круглых отверстий определяется выражением
для случая выполнения отверстий в виде щелей - выражением
2
2
где  - резонансная частота, Гц; S - площадь сечения отверстия, м (S=π⋅d); h - расстояние между внутренними поверхностями крышки и внутренней перегородки, м; b - ширина щели, м; L - расстояние между щелями, м;  - глубина щели, м; d - диаметр отверстия, м; с - скорость звука в воздухе при 20°С [Булкин В.В., Беляев В.Е., Сергеев В.Н. Конструкторские расчеты элементов РЭС в условиях механических и акустических воздействий: Учеб. пособие / Под ред. В.В. Булкина. - Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2004. - 132 с. (стр. 66)]. Проведя несложные преобразования, получим выражения для вычисления одного из определяемых параметров при заданных остальных, например -  для случая щелевых отверстий,  - для случая круглых отверстий.
Поскольку при указанном на фиг. 2 и фиг. 3 положении внутренней перегородки внутри корпуса образуется профиль переменной глубины, выражения, необходимые для вычисления одного из определяемых параметров при заданных остальных также находятся из (1) или (2), например  или  а также аналогичные.
Выбор параметров отверстий, толщины стенок кассеты, других размеров, входящих в соотношения (1) и (2), обеспечит возможность изменять частотную характеристику поглощения акустического шума, адаптировать устройство к реальной акустошумовой обстановке окружающей среды.
Наличие звукопоглощающего материала 10 внутри корпуса 8 также создает дополнительное звукопоглощение.
Источники информации
1. Патент РФ ПМ №4326, Е06В 5/20. Шумозащитное вентиляционное устройство // Агафонов Л.Е., Красневский Б.В., Лейбов Л.В., Аникин В.А. Опубл.: 16.06.1997.
2. Булкин В.В., Беляев В.Е., Сергеев В.Н. Конструкторские расчеты элементов РЭС в условиях механических и акустических воздействий: Учеб. пособие / Под ред. В.В. Булкина. - Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2004. - 132 с.