En doktorand vid Chalmers har lokaliserat skadliga ljud från fläktarna i våra ventilationssystem. Och skapat en helt tyst fläkt – utan de farliga tonala ljuden. Brus i inomhusmiljö är en hälsorisk och kan påverka barns kognitiva utveckling.
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.
– 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.
Ljud kopplat till fysisk och psykisk ohälsa
Tonalljud av den typ som uppstår i ventilationssystemens kan ha en negativ inverkan på människans hälsa, enligt en rapport från Världshälsoorganisationen, WHO.
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.
Rapporten: Burden of disease from environmental noise: quantification of healthy life years lost in Europe
Lokaliserade källan till de störande ljuden
Med hjälp av veckolånga datorberäkningar har han studerat hur luften flödar genom fläkten vid rotation och därigenom sett var turbulens uppstår.
Beräkningarna gav också ljuddata för fläkten, som han använde för att lokalisera källan till det störande ljudet. Efter flera modifieringar lyckades Martin Ottersten skapa en helt 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 som ser 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 energikonsumtion och koldioxidutsläpp.
Vetenskaplig artikel:
A numerical method to predict and minimize fan tonal noise. Physics of Fluids.Kontakt:
Martin Ottersten, industridoktorand, avdelningen för strömningslära, institutionen för mekanik och maritima vetenskaper, Chalmers tekniska högskola, martin.ottersten@chalmers.se
