Top Banner
CMS Project Service Division Report EV - 09 – 13 Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen Sound power level measurements using reverberation room technology 1st Edition This report includes a total of 24 pages Customer Waldner Laboreinrichtungen GmbH &Co.KG Haidösch 1 D88239 Wangen im Allgäu Date October 2009 Issued by Dr. Hermann Leis Measurements by Dr. Hermann Leis Order No. 5568798/09 Key words Sound power measurement Reverberation room Lab fume cupboard Search codes 11, 41 Circulation k All rights by LTG Aktiengesellschaft. Subject to technical alterations. No duplication and reproduction of this report, in its entirety or in parts, without express written approval of LTG. LTG Aktiengesellschaft D70435 Stuttgart Grenzstraße 7 D70405 Stuttgart P. O. Box 40 05 25 (0711) 82 01180 Fax (0711) 82 01720
24

Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

Mar 21, 2020

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

   

CMS Project Service Division Report

EV - 09 – 13

Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen  

 

Sound power level measurements using reverberation room technology  

   1st Edition This report includes a total of 24 pages  Customer   Waldner Laboreinrichtungen 

GmbH &Co.KG   Haidösch 1   D‐88239 Wangen im Allgäu  Date  October 2009 Issued by  Dr. Hermann Leis Measurements by  Dr. Hermann Leis Order No.  5568798/09 Key words  Sound power measurement 

Reverberation room   Lab fume cupboard    Search codes  11, 41 Circulation  k  

 All rights by LTG Aktiengesellschaft. Subject to technical alterations. No duplication and reproduction of this report, in its entirety or in parts, without express written approval of LTG. 

  

LTG Aktiengesellschaft  

D‐70435 Stuttgart  Grenzstraße 7 D‐70405 Stuttgart  P. O. Box 40 05 25  (0711) 82 01‐180  Fax (0711) 82 01‐720 

Page 2: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 2 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

Table of Contents 

ABSTRACT ................................................................................................................................ 3 

1  BASICS ........................................................................................................................... 4 

1.1  Acoustics Theory ........................................................................................................... 4 1.1.1  Frequency...................................................................................................................... 4 1.1.2  Sound Pressure Level Lp ................................................................................................ 4 1.1.3  Sound Power Level LW ................................................................................................... 5 1.1.4  The Difference between Sound Pressure Level Lp and Sound Power Level LW ............ 6 1.1.5  Noise Rating: A‐weighting ............................................................................................. 7 1.1.6  Room Absorption in Typical Labs .................................................................................. 8 1.1.7  Sound Level Calculations .............................................................................................. 9 

1.2  Measuring Technology ................................................................................................ 11 

1.3  Sound Power Measurements in LTG Aktiengesellschaft’s Reverberation Room ........... 11 1.3.2  Pressure Measurement ............................................................................................... 14 1.3.3  Flow Rate Measurement ............................................................................................. 15 

2  TEST SET‐UP................................................................................................................. 16 

3  MEASURING RESULTS .................................................................................................. 19 

4  NOTE TO THE REVERBERATION ROOM REPORTS ANNEXED ......................................... 22 

5  MEASURING EQUIPMENT USED ................................................................................... 24  

   

Page 3: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 3 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

Abstract 

 

LTG Aktiengesellschaft has been asked by WALDNER Laboreinrichtungen GmbH & Co. KG    to perform  sound  power  level  measurements  for  different  SCALA  Bench‐mounted  fume cupboards using reverberation room technology. Among the varying factors were: air flow rate, sliding door position (open or closed), baffle and the Secuflow system (on/off). The measuring program was defined by WALDNER Laboreinrichtungen GmbH & Co. KG. 

The following fume cupboards have been investigated: 

1. WALDNER Bench‐mounted fume cupboard RWI‐TA 1500 x 900 ‐ 900 

2. WALDNER Bench‐mounted fume cupboard RWI‐SF‐TA 1500 x 900 ‐ 900 

3. WALDNER Bench‐mounted fume cupboard SI‐TA 1800 x 900 – 900 

4. WALDNER Bench‐mounted fume cupboard SI‐SF‐TA 1800 x 900 – 900 

Measurements  with  these  4  fume  cupboards  were  performed  realizing  the  following connections to the duct system: 

FAZ* Main duct 250 

FAZ* Main duct 315 

AC** Main duct 250 with damper setting 70° 

AC** Main duct 315 with damper setting 70° 

 

*FAZ= Extract air function display 

**AC= Airflow Controller 

Reverberation  reports have been created  for each  sound  level measurement. The measuring results are listed in the chart in Chapter 3 of this report. 

 

LTG Aktiengesellschaft 

 

 

 

 

On behalf of 

Ralf Wagner             Dr. Hermann Leis     

Page 4: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 4 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

1 BASICS 

1.1 Acoustics Theory 

1.1.1 Frequency 

Frequency  f  is  the  number  of  sonic  vibrations  per  second measured  in  Hertz  (Hz). With  a vibration time of T applies: 

fT

1  

 

f  20  50  100  200  500  1000  2000  5000  10000  Hz 

            ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐Air conditioning‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 

 1.1.2 Sound Pressure Level Lp 

Sound pressure is the root mean squared value of sound change pressure in the propagation of a sound wave  

dtpT

pT

eff21

 

 

 

Acoustics calculations use the term „level“ which means the  logarithm of the quotient of two physical parameters, such as intensities or sound pressures: 

 

0

10II

lgL    in dB  (decibel) 

 Sound pressure level Lp  The sound pressure level Lp refers to the hearing threshold po:  p0    =  2  10 

‐5 Pa  (referring to 1000 Hz)  

02

0

2

2010p

plg

p

plgL  

    

Page 5: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 5 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

Sound  Root mean square value of sound pressure in Pascal

Sound pressure levelin dB 

Whispering leaves  0.0002  20 

Conversation in low tone  0.002  40 

Loud calling at a distance of 1m   0.2  80 

Air hammer at a distance of 1m   2  100 

Pain threshold  20  120 

   The sound pressure level is depending on the location and may be measured directly using a microphone!   1.1.3 Sound Power Level LW 

Determination of the sound power P: 

The surface integral over the sound intensity I is the sound power passing through the surface S: 

P SI d

s

 

The  total output of a sound source  is obtained  from  the surface  integral over any closed  far‐field surface S surrounding the source entirely: 

 

S

ges dSIP  

 

Expressed in level it may be derived as follows: 

From: 0

10P

PlgLW  and the reference sound power P0 =  10

‐12  Watts  and S0 = 1m² applies: 

 

  with  P and P0  plugged in:  

010

010

020

010

2

010

S

Slg

pL

WL

S

Slg

p

plg

S

Slg

p

plg

WL

 

P0 p0

2 S0

Z

Page 6: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 6 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

  1.1.4 The Difference between Sound Pressure Level Lp and Sound Power Level LW 

A sound source (here: fume cupboard) is clearly defined by the sound power level. Stating  the  sound  power  levels  is  part  of  a  lab  fume  cupboard’s  technical specifications for a defined operating state. 

If levels are given in "dB" please check whether they mean the sound pressure or the sound power! 

The  sound  power  level  is  larger  than  the  sound  pressure  level  if  the  reference surface is larger than 1 m2. 

If sound pressure  levels are given with  reference  to  the sound source  (here:  lab fume  cupboard)  the measuring distance  is  important!  The  level decreases with the distance to the source and  it  is also affected by the sound absorption ability and the reflections of the surrounding room. 

The term 10  lg S / S0 only applies to free field.  Inside of a room  it  is replaced by 

room absorption L. Inside rooms the following applies: LW =  LP +  L in [dB]   

Page 7: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 7 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

1.1.5 Noise Rating: A‐weighting  

In 1968, DIN phon rating based on ISO was replaced by DIN 45633 based on  

 

A‐weighting  LA  in  dB (A) 

B‐weighting  LB  in  dB (B) 

C‐weighting  LC  in  dB (C) 

 

In air conditioning, the A‐weighting is common use.  C‐weighting is used e.g. to assess aviation noise. 

 

Frequency‐dependent correction of A‐weighting:  

Octave band/ 

Third octave band 

fm  A‐correction 

50 63 80 

‐30.2 ‐26.2 ‐22.5 

100 125 160 

‐19.1 ‐16.1 ‐13.4 

200 250 315 

‐10.9 ‐8.6 ‐6.6 

400 500 630 

‐4.8 ‐3.2 ‐1.9 

800 1.000 1,250 

‐0.8 0.0 +0.6 

1,600 2,000 2,500 

+1.0 +1.2 +1.3 

3,150 4,000 5,000 

+1.2 +1.0 +0.5 

6,300 8,000 10,000 

‐0.1 ‐1.1 ‐2.5 

 

 

A‐weighting Curve 

Page 8: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 8 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

A‐frequency‐weighting considers the sensitivity of our hearing with view to certain frequencies. The sum level LA is a measure describing the “loudness“ of a noise. The LA‐value often conceals low‐frequency  duct  noises  caused  by  resonance  or  insufficient  vibration  isolation  or insufficiently  large  sound  absorbers  behind  the  fans.  It  says  nothing  about  the  annoyance. Noises with small‐band  level maxima, so‐called tonal shares, must be assessed based on their annoyance. 

For flow noises of diffusers, dampers, ducts due to turbulence and flow separation, A‐weighting is a good standard of comparison and a useful computable value as “individual parameter”. The dependency on the flow speed or air flow rate can be clearly depicted. 

 1.1.6 Room Absorption in Typical Labs 

Room absorption depends on the sound absorption and the reflections of the room (here the lab)  in which  the  sound  source  (here  the  fume  cupboard)  is  located.  The  higher  the  sound absorption (described by the reverberation time) the greater the room absorption. 

Factors of  influence for sound absorption and consequently the room absorption,  in that case of the lab, are: 

Nature  of  the  ceiling  (e.g.  acoustic,  suspended,  solid  –  in  this  sequence  with decreasing sound absorption capacity) 

Nature of  the  floor  (e.g.  carpet, PVC,  tiling =>  in  this  sequence with decreasing sound absorption capacity) 

Vertically  enclosing  surfaces  such  as walls,  doors, windows  (e.g.  drywall, wood, concrete, glass => in this sequence with decreasing sound absorption capacity) 

 

Based on  the  room volume V and  the  reverberation  time T  the equivalent absorption area A may  be  calculated  in  Sabine  characterizing  the  sound  absorption  capacity  of  the  room.  The reverberation time is the time that passes until an event has achieved a 60 dB sound reduction. Just like the absorption capacity of the room it is frequency‐dependent. 

For a lab (reverberation time T = 2 secs) with a floor area of 7.5 m x 7.5 m and clearance of 3 m the equivalent absorption area A is as follows: 

 

SabinemT

VA ²75.13

2

35.75.7163.0163.0

 

 

Based on VDI 2081 Book 1, Chapter 3.1 Table 2 a chemistry lab working room can be expected to have a reverberation time T of 2.0 seconds. 

The room absorption for the diffuse sound field may be rough calculated in sufficient distance to the sound source (and thus only depending on the equivalent absorption area). It applies: 

 

Page 9: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 9 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

dBSabinemA

L 5²75.13

4lg10

4lg10

 

 

 1.1.7 Sound Level Calculations 

Sum‐up of Sound Levels 

Sound levels L require logarithmical sum‐ups: 

...1010lg1010lg10 101010

21 LL

n

L

SumL  

 

Example of a level sum‐up of L1 = 60 dB and L2 = 56 dB via logarithmical level sum‐up: 

dBLSum 5.611010lg10 10

56

10

60

 

 

Sum‐up of sound sources of the same intensity 

LnnnLLL

n

L

Sum

lg1010lg10lg1010lg1010lg10 101010  

Example of calculation for sound level changes if 3 sound sources of the same intensity with L = 60 dB are turned off: 

5 sources: 60 dB + 10 lg 5 = 67.0 dB    => 3 sources turned off = 2 sources operating:   60 dB + 10 lg 2 = 63.0 dB => ‐ 4 dB sound reduction 

50 sources:  60 dB + 10 lg 50 = 77. 0 dB   => 3 sources turned off =  47 sources operating:   60 dB + 10 lg 47 = 76.7 dB => ‐ 0.3 dB sound reduction 

 

Page 10: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 10 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

 

 

To lower the level of 50 sound sources by 3 dB 25 sound sources would have to be turned off! 

 

Subtraction of Sound Sources 

Subtraction of sound sources is performed in analogy to their sum‐up. Via subtraction, possibly existing background noises during measurements may be subtracted.  

 

1010 101010HHM LL

M lgL

 

LM = Sound level of the machine or the investigated sound source 

LM+H = Measured total sound level of the machine including background noises 

LH = Background noise only 

  

 

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 20 40 60 80 100

Lev

el

incr

ease

Number of sound sources

Level increase with sound sources of the same intensity

Page 11: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 11 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

1.2 Measuring Technology 

1.3 Sound Power Measurements in LTG Aktiengesellschaft’s Reverberation Room 

Measurements  in  LTG’s  reverberation  room  are  performed  based  on  EN  ISO  3741:1999 “Determination  of  sound  power  levels  of  noise  sources  using  sound  pressure  ‐‐  Precision methods for reverberation rooms (class 1)“. The following excerpt from the “LTG Test Center“ documentation provides an overview of technical key data. 

 

Reverberation Room 

A  reverberation  room  serves  to determine  the  sound power  level of  air  technology devices. Contrary  to  a  sound  absorbing  room  where  measurements  are  realized  in  a  closed  area encasing the sound source, the reverberation room provides a uniform, i.e. diffuse sound field with  a  sound  pressure  level  that  is  converted  into  sound  power  levels  depending  on  the frequency using room correction factors.  

Great attention has been paid to a  low quietness  level,  i.e. to a good sound  insulation of the reverberation  room walls  and  as  little  a  low‐frequency  vibration  pickup  as  possible  via  the foundation. The  internal pressure  loadable concrete body  (differential pressures at 5000   Pa, dynamic) is supported by 2.5 Hz harmonized spring packages placed on a concrete frame firmly cast with four supports. Two supports each are connected through a foundation strip  isolated from the building floor.  

The weighted sound reduction index Rw of 59 dB is the result of the following measures: 

30 cm reinforced concrete walls 

Openings equipped with two‐leaf, tight‐closing, antidrumming armor‐plated doors 

Twin‐shell sound absorbers connected to the reverberation room 

Very high attenuation of the air outlet sound absorber 

With these measures quietness levels of 18 and 22 dB(A) may be achieved at daytime.  

The relatively smooth curve shape of reverberation time over frequency (third‐octave) shown in Figure 1  indicates that the sound field  is relatively well diffused. This  is achieved by sound‐reflecting walls  and diffusers on  the  ceiling  and  in  front of  the walls with  an oblique‐angled arrangement to one another. In addition, two low‐frequency absorbers were installed for room correction.  

Registration data of  the  levels  from six microphones distributed  in  the room are sufficient  to meet DIN EN ISO 3741, Precision methods for reverberation rooms. Standard deviations above the room’s limit frequency of 110 Hz are significantly below the DIN limits (refer to Chart 1). In the range of 40‐80 Hz the results are sufficiently good. For specific measurements, the number of measuring points and consequently the low‐frequency precision may be increased.  

 

Page 12: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 12 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

 

 

As can be taken from the basic scheme, the reverberation room has been provided with a total of five measurement sections including sound absorbers and centrifugal fans. Flow rate and fan pressure increase may be adjusted either via dampers or via speed (frequency converter).  

The flow rate in the range of 0‐22000 m3/h is determined via 

one nozzle measuring chamber (large section of measurement) 

three orifice measuring sections with quick‐change devices and tube diameters of 100, 225,  315 mm.  

Using  the  large measurement section, decision whether  to extract air  from  the reverberation room, blow  into  it or  run  the system with  recirculating air  is made by opening or closing  the dampers.  By  changing  the  flexible  connecting  lines  of  the  two  smaller  fans  each  orifice measurement section may be used for either supply or return air.   

Due  to  duct  sound  absorbers  the  background  noise  level  emitted  by  the  fans  into  the reverberation room is negligibly small versus the level to be measured. It varies in the range of 200‐36000 m3/h between 18 and 50 dB(A).  

The measurement is performed based on comparison method with the use of a standard sound source.  As standard sound source a free‐wheeling blade of a drum rotor is used with a sound power  frequency spectrum measured and officially certified by  the Federal Physical‐Technical Institute.  After  each  test  set‐up  or  alteration  the  reverberation  room  correction,  i.e.  the 

Page 13: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 13 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

conversion  from  sound  pressure  to  sound  power  level  is  measured  anew  and  saved electronically. 

During  the measuring procedure  the microphones are  read  in  sequence one by one and  the time average values of each position are determined logarithmically and converted into sound power  levels. The resulting octave and third‐octave spectra (charts), the octave spectrum (bar chart), and the linear and A‐weighted sum levels are saved and printed.   

 

Chart 1: Reverberation room standard deviation (Sh):    Comparison of actual standard deviation (Sh) with the required standard deviation (SS) according to DIN 45635 Part 2. The calculated lower limit frequency of the reverberation room is 110 Hz. 

 

 

Figure 1: Reverberation times 

Page 14: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 14 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

Chart  2: Measurement Section Data  

Measurement section  Flow rate max.

Large measurement section with 3 nozzles 

Nozzle D=150  2 000 m³/h

Nozzle D=315  10 000 m³/h

Nozzle D=500  22 000 m³/h

Orifice measurement section D=315 

Orifice D=250  5 000 m³/h

Orifice D=160  1 600 m³/h

Orifice D=100  600 m³/h

Orifice measurement section D=225 

Orifice D=180  2 500 m³/h

Orifice D=125  1 000 m³/h

Orifice D=80  400 m³/h

Orifice measurement section D=100 

Orifice D=80  500 m³/h

Orifice D=45  120m³/h

 

Chart 3 Reverberation Room Data 

Volume 254 m³ 

Total weight 2010 kN 

Springs on structure‐borne sound insulating boards 

14 

Resonance frequency 2.5 Hz 

Weighted sound reduction index of the reverberation room wall 

59 dB 

 

 1.3.2 Pressure Measurement 

The  initial  operating  pressure  or  differential  pressure  of  the  fume  cupboard  in  a  defined operating state of  the  investigated  fume cupboard equals  the difference between static duct pressure  in  [Pa]  in  direction  of  air  flow  behind  the  extract  air main  duct  and  the  ambient pressure. Measurement of  this differential pressure  is performed using a calibrated SI‐special Instruments GmbH micromanometer. 

 

Page 15: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 15 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

1.3.3 Flow Rate Measurement 

Investigation of the acoustic characteristics of air technology devices requires to determine the exact air flow rate. For this purpose, LTG uses a variety of orifice and nozzle measuring sections. Via fan, an air stream is either supplied into or sucked out of the reverberation room. Sections of measurement of varying diameters permit a wide range of controllable and measurable air flow rates. Using a standard orifice based on DIN1952 and VDI/VDE 2040 allows to determine the air flow rate from the measured differential pressure via orifice if density and temperature of the air are known factors. The flow rate may be controlled via dampers or fan speed using a frequency converter.     

Page 16: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 16 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

 

2 Test Set‐up 

The test set‐up was realized based on EN ISO 5135:1999 requirements for reverberation room measurement test set‐ups. The connecting distance as a sound source is so small compared to the sound power level of the test device that it can be neglected. 

 

 

Figure 2: Test devices RWI‐(SF‐)TA 1500x900  (left) and STI‐(SF‐)TA 1800x900 connected  to  the flow rate measuring section of the reverberation room 

 

Chart  4  and  Chart  5  give  an  overview  of  the  investigated WALDNER  SCALA  Bench‐mounted fume  cupboards. Varying  factors were:  air  flow  rate,  connection  to  the  duct  system,  sliding door position, and baffle. 

Page 17: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 17 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

Chart 4: Variants investigated with 1500‐wide Bench‐mounted fume cupboard type RWI 

Connection to duct system Sliding door position Baffle Air velocity[m/s] 

Flow rate [m³/h] 

Fume cupboard RWI‐TA 1500 x 900 ‐ 900 

         V min BG  600 

FAZ  open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 

Main duct     large  V 0.5 m/s  not required 

250        V min BG  600 

   closed     V 0.3 m/s  785 

      large  V 0.5 m/s  not required 

         V min BG  not required 

FAZ  open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 

Main duct     large  V 0.5 m/s  1305 

315        V min BG  not required 

   closed     V 0.3 m/s  785 

      large  V 0.5 m/s  1305 

         V min BG  600 

AC  open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 

Main duct     large  V 0.5 m/s  not required 

250        V min BG  200 

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required 

      large  V 0.5 m/s  not required 

         V min BG  not required 

AC  open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 

Main duct     large  V 0.5 m/s  1305 

315        V min BG  200 

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required 

      large  V 0.5 m/s  not required 

Secuflow fume cupboard RWI‐SF‐TA 1500 x 900 – 900 

         V min BG  410 

FAZ duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 

250        V min BG  410 

   closed     V 0.3 m/s  785 

         V min BG  not required 

FAZ duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 

315        V min BG  not required 

   closed     V 0.3 m/s  785 

         V min BG  410 

AC duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 

250        V min BG  200 

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required 

AC duct         V min BG  not required 

315  open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 

Damper 70°        V min BG  not required 

   closed     V 0.3 m/s  not required 

 

 

Page 18: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 18 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

Chart 5: Variants investigated with 1800‐wide Bench‐mounted fume cupboard type SI 

Connection to duct system Sliding door position Baffle Air velocity[m/s] 

Flow rate [m³/h] 

Fume cupboard SI‐TA 1800 x 900 – 900 

         V min BG  630 

FAZ  open (500 mm)     V 0.3 m/s  840 

Main duct     large  V 0.5 m/s  not required 

250        V min BG  630 

   closed     V 0.3 m/s  840 

      large  V 0.5 m/s  not required 

         V min BG  not required 

FAZ  open (500 mm)     V 0.3 m/s  840 

Main duct     large  V 0.5 m/s  1505 

315        V min BG  not required 

   closed     V 0.3 m/s  840 

      large  V 0.5 m/s  1505 

         V min BG  630 

AC  open (500 mm)     V 0.3 m/s  840 

Main duct     large  V 0.5 m/s  not required 

250        V min BG  200 

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required 

      large  V 0.5 m/s  200 

         V min BG  not required 

AC  open (500 mm)     V 0.3 m/s  840 

Main duct     large  V 0.5 m/s  1500 

315        V min BG  not required 

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required 

      large  V 0.5 m/s  not required 

Secuflow fume cupboard SI‐SF‐TA 1800 x 900 ‐ 900 

         V min BG  480 

FAZ duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  950 

250        V min BG  480 

   closed     V 0.3 m/s  950 

         V min BG  not required 

FAZ duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  950 

315        V min BG  not required 

   closed     V 0.3 m/s  950 

         V min BG  480 

AC duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  950 

250        V min BG  200 

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required 

         V min BG  not required 

AC duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  950 

315        V min BG  200 

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required 

    

Page 19: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 19 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

3 Measuring Results 

Chart 6 and Chart 7 show  the sound power  level and pressure  loss measuring  results  for  the selected  flow rates and also give  the number of  the corresponding measurement report. The composition  of  the  charts  equals  that  in Chapter  2.  For  each  setting,  a maximum  of  2  data points was determined. Presentation in terms of diagrams seem not to make much sense since with only 2 points it cannot be verified whether we are dealing with linear, square, logarithmic or other  relations. Measuring  results are annexed  to  this  report  in PDF  format on a separate data carrier (CD‐ROM).  

 

Page 20: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 20 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

Chart 6: Measuring results with 1500‐wide Bench‐mounted fume cupboard type RWI 

Connection to duct system 

Sliding door position 

Baffle Air velocity [m/s] 

Flow rate [m³/h] 

Pressure loss [Pa] 

Sum sound power level LWA [dB(A)] 

Measurement report 

Fume cupboard RWI‐TA 1500 x 900 ‐ 900 

         V min BG  599 ‐47 37.1  15886

FAZ   open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 ‐70 42.5  15887

Main duct     large  V 0.5 m/s  not required         

250        V min BG  601 ‐41 33.0  15889

   closed     V 0.3 m/s  786 ‐70 40.5  15888

      large  V 0.5 m/s  not required         

         V min BG  not required         

FAZ  open (500 mm)     V 0.3 m/s  786 ‐41 37.3  15923

Main duct     large  V 0.5 m/s  1305 ‐94 48.0  15921

315        V min BG  not required         

   closed     V 0.3 m/s  786 ‐41 33.6  15924

      large  V 0.5 m/s  1303 ‐96 45.6  15922

         V min BG  600 ‐78 43.3  15880

AC  open (500 mm)     V 0.3 m/s  786 ‐131 51.0  15881

Main duct     large  V 0.5 m/s  not required         

250        V min BG  200 ‐8 27.4  15879

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required         

      large  V 0.5 m/s  not required         

         V min BG  not required         

AC  open (500 mm)     V 0.3 m/s  786 ‐59 41.3  15917

Main duct     large  V 0.5 m/s  1305 ‐149 55.8  15920

315        V min BG  200 ‐4 27.8  15918

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required         

      large  V 0.5 m/s  not required         

Secuflow fume cupboard RWI‐SF‐TA 1500 x 900 ‐ 900 

         V min BG  410 ‐19 46,3  15891

FAZ duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 ‐69 47.8  15892

250        V min BG  409 ‐19 27.9  15890

   closed     V 0.3 m/s  785 ‐70 40.5  15888

         V min BG  not required         

FAZ duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  786 ‐41 46.5  15925

315        V min BG  not required         

   closed     V 0.3 m/s  786 ‐41 33.6  15924

         V min BG  410 33 46.1  15872

AC duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  785 123 52.4  15874

250        V min BG  199 10.6 27.3  15876

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required         

AC duct           not required         

315  open (500 mm)     V 0.3 m/s  788 ‐59 47.2  15916

Damper 70°        V min BG  not required         

   closed     V 0.3 m/s  not required         

 

Page 21: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 21 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

Chart 7: Measuring results with 1800‐wide Bench‐mounted fume cupboard type SI 

Connection to duct system 

Sliding door position 

Baffle Air velocity [m/s] 

Flow rate [m³/h] 

Pressure loss [Pa] 

Sum sound power level LWA [dB(A)] 

Measuring report 

Fume cupboard SI‐TA 1800 x 900 ‐ 900 

         V min BG  631 ‐39 35.9  15907

FAZ  open (500 mm)     V 0.3 m/s  840 ‐70 45.2  15911

Main duct     large  V 0.5 m/s  not required         

250        V min BG  630 ‐40 33.9  15908

   closed     V 0.3 m/s  842 ‐72 43.3  15910

      large  V 0.5 m/s  not required         

         V min BG  not required         

FAZ  open (500 mm)     V 0.3 m/s  840 ‐43 38.1  15896

Main duct     large  V 0.5 m/s  1503 ‐111 51.5  15897

315        V min BG  not required         

   closed     V 0.3 m/s  840 ‐45 34.0  15895

      large  V 0.5 m/s  1503 ‐122 49.5  15898

         V min BG  630 ‐71 44.9  15899

AC  open (500 mm)     V 0.3 m/s  841 ‐142 54.4  15905

Main duct     large  V 0.5 m/s  not required         

250        V min BG  199 ‐8 27.4  15904

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required         

      large  V 0.5 m/s  200         

         V min BG  not required         

AC  open (500 mm)     V 0.3 m/s  840 ‐62 42.1  15883

Main duct     large  V 0.5 m/s  1500 ‐176 57.9  15882

315        V min BG  not required         

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required         

      large  V 0.5 m/s  not required         

Secuflow fume cupboard SI‐SF‐TA 1800 x 900 ‐ 900 

         V min BG  480 ‐22 47.9  15915

FAZ duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  950 ‐90 51.3  15912

250        V min BG  482 ‐23 47.5  15914

   closed     V 0.3 m/s  952 ‐93 50.1  15913

         V min BG  not required         

FAZ duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  955 ‐54 48.9  15893

315        V min BG  not required         

   closed     V 0.3 m/s  953 ‐57 38.6  15894

         V min BG  481 ‐44 48.3  15901

AC duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  951 ‐181 58.3  15903

250        V min BG  199 ‐8 27.4  15904

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required         

         V min BG  not required         

AC duct  open (500 mm)     V 0.3 m/s  952 ‐80 50.0  15884

315        V min BG  205 ‐4 27.2  15885

Damper 70°  closed     V 0.3 m/s  not required         

 

Page 22: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 22 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

4 Note to the Reverberation Room Reports Annexed 

The measurement  reports  and  this  report have been established  in  compliance with  EN  ISO 5135  “Determination  of  sound  power  levels  of  noise  from  air‐terminal  devices,  air‐terminal units,  dampers  and  valves  by  measurement  in  a  reverberation  room“  and  EN  ISO  3741 “Determination  of  sound  power  levels  of  noise  sources  using  sound  pressure  ‐‐  Precision methods for reverberation rooms (Class 1)“. 

The  following  page  shows  a  reverberation  room  measurement  report  explaining  key parameters. 

 

Page 23: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 23 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

    

Test device 

Set‐up and operating state data 

Third‐octave  sound power level spectrum with A‐weighting (no sound pressure levels) 

Third‐octave and octave values of the linear sound power level (without A‐weighting!) 

Sum level of linear and A‐weighted sound power level. For a comparison with limit values, the room absorption will have to be considered 

Flow rate and duct/ambiance differential pressure during measurement 

Number of measuring report 

Page 24: Acoustic Measurements for SCALA Bench-mounted fume … · 2012-01-31 · All rights by LTG Aktiengesellschaft. ‐ 4 ‐ Oktober 2009 ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐

     

 All rights by LTG Aktiengesellschaft.  ‐ 24 ‐ Oktober 2009 

ev_09_13: Acoustic Measurements for SCALA Bench‐mounted fume cupboards made by WALDNER Laboreinrichtungen 

5 Measuring Equipment Used 

 

Parameter Description of measuring device 

Device Class 

Serial Number  

Sound power 

Realtime Third‐octave/Octave Analyzer 2144 

C  06002 

8‐Channel Multiplexer Type 2811  C  06003 

Type 4204, Standardized sound source PTB calibrated, 100 Hz to 20 kHz 

A  06013 

Flow rate 

Orifice section of measurements DN 315 with orifice plates 103 mm and 163 mm 

   

Betz Manometer   B  04005 

Pressure 

SI Digima LPU Micromanometer (Initial pressure‐connected duct versus ambient pressure) 

B  04003