De ljudnivåer som vi utsätts för i hemmet, på arbetsplatser och i skolor har visat sig öka risken för högt blodtryck, psykisk ohälsa och hörselskador. Bruset i våra inomhusmiljöer kan till och med ha en skadlig inverkan på barns kognitiva utveckling. Nu är en doktorand vid Chalmers först i världen med att identifiera och eliminera källan till ett av problemen – det skadliga ljud som uppstår i ventilationssystemens fläktar. Resultatet är en extremt tyst fläkt som på sikt kan förbättra vår hälsa betydligt.
Idag tillbringar vi upp till 87 procent av livet inomhus, enligt en amerikansk studie. Inomhusmiljön har därför blivit en allt viktigare faktor för hälsa och välmående. Temperatur, koldioxidnivåer och luftfuktighet är välkända parametrar i innemiljön, men på senare tid har alltmer fokus riktats mot hur ljuden i vår omgivning påverkar oss.
Framför allt är det ventilationsaggregat som orsakar konstant brus. Människoörat irriteras av ett så kallat tonalljud som uppstår när fläktarnas blad rör sig. Exakt hur ljudet uppstår och hur det kan tas bort har forskare och fläktproducenter brottats med länge. Men nu är en industridoktorand vid insitutionen för Mekanik och maritima vetenskaper på Chalmers först i världen med att både identifiera källan till problemet och eliminera det.
– Källan till tonalljudet har aldrig tidigare identifierats på den här typen av fläktar. När man minskar den här tonen blir fläktarna extremt tysta och på det sättet också världsunika. Det är första gången någon lyckas lösa det här problemet, säger Martin Ottersten, industridoktorand i strömningslära vid Chalmers, och forsknings- och innovationsingenjör på Swegon.
Koppling till fysisk och psykisk ohälsa
Enligt en rapport från Världshälsoorganisationen, WHO, kan tonalljud av den typ som uppstår i ventilationssystemens ha en negativ inverkan på människans hälsa. Studien visar att en människa som exponeras för fläktarnas ljud under lång tid löper högre risk att drabbas av högt blodtryck, hjärtstillestånd, tinnitus, hörselskador, sömnsvårigheter och stress. Även barns kognitiva utveckling kan enligt rapporter påverkas negativt av de ljudnivåer som exempelvis skolors ventilationssystem orsakar.
Att hitta orsaken till tonalljudet för att eliminera det har därför varit högintressant för forskare och fläkttillverkare under många års tid.
– Jag är själv känslig för ljud och kan ha svårt att koncentrera mig och sova med störande ljud. När jag tog del av WHO:s rapporter om hur tonalt ljud kan leda till sjukdomar som högt blodtryck och till och med hjärtstillestånd så fick projektet en helt ny dimension, säger Martin Ottersten, som har ägnat fyra år åt att försöka göra fläktar tystare.
Lägre energiförbrukning
Med hjälp av avancerade och veckolånga datorberäkningar har han studerat hur luften flödar genom fläkten vid rotation och därigenom kunnat se var turbulens uppstår.
Beräkningarna ger också ljuddata för fläkten, vilket används för att lokalisera källan till det störande ljudet. Efter flera modifieringar lyckades Martin Ottersten skapa en unikt tyst fläkt som nu banar väg för hälsosammare inomhusmiljöer.
– Genom att modifiera fläktar och mäta ljudnivåerna med hjälp av väldigt stora beräkningar på hundratals datorer under flera veckors tid kunde jag se exakt var i fläktens konstruktion som tonalljudet uppstår och hur det kan elimineras. Ytterligare en positiv effekt vi har kunnat se, är att verkningsgraden på fläkten har ökat när tonalljudet har minskat, säger Martin Ottersten.
Med de nya kunskaperna om hur man kan konstruera en fläkt som saknar tonalt ljud ser nu Martin Ottersten stora möjligheter att få ut de supertysta fläktarna på marknaden.
– Vi håller just nu på att patentera lösningen och att implementera den i våra fläktar. Därefter ska vi få ut dem på marknaden och bidra till att göra våra inomhusmiljöer mer hälsosamma att vistas i. Och dessutom dra ner på energikonsumtionen och koldioxidutsläppen på köpet.
Resultaten från hans studie “A numerical method to predict and minimize fan tonal noise” har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Physics of Fluids.
Studien är genomförd vid avdelningen för Strömningslära på Chalmers och har finansierats av Swegon Operations AB.
Mer om: Olika typer av ljud från fläktar
Ljud från fläktar består av två slags ljud: bredbandigt och tonalt ljud. Det bredbandiga ljudet väger tyngst men det är det tonala ljudet, som finns konstant i bakgrunden, som irriterar och påverkar människor mest. För att sänka ljudnivåerna på arbetsplatser, bostäder och skolor installeras därför ljuddämpare så att människor ska kunna vistas i lokalerna under längre tid. Dessa ljuddämpare tar bort mycket av det bredbandiga ljudet men är inte lika bra på att absorbera det tonala och mer hälsoskadliga ljudet. Dessutom bidrar ljuddämparna till en ökad energikonsumtion och högre koldioxidutsläpp.
För mer information, kontakta:
Martin Ottersten
industridoktorand, avdelningen för strömningslära, institutionen för mekanik och maritima vetenskaper, Chalmers tekniska högskola
martin.ottersten@chalmers.se
073-1502818
Text: Lovisa Håkansson
- Affilierad forskare, Strömningslära, Mekanik och maritima vetenskaper