中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲分析及控制研究甄萬(wàn)順

1、中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲分析及控制研究 甄萬(wàn)順( 浙江工業(yè)大學(xué) 生物與環(huán)境工程學(xué)院, 浙江 杭州)摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中央空調(diào)系統(tǒng)的使用也越來(lái)越普遍，但中央空調(diào)給人們帶來(lái)方便的同時(shí)，也給人們帶來(lái)了噪聲，給人們的生活和工作造成影響。本文就是針對(duì)這一情況，提出對(duì)中央空調(diào)噪聲的分析以及如何控制其運(yùn)行噪聲。關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng);噪聲分析;噪聲控制; 消聲Analysis and control of noise in central air conditioning system Zhen Wanshun(College of Biological & Environmental Engineering

2、,Zhejiang University of Technology, Hangzhou, China)Abstract: With the development of economy, the use of central air conditioning system is become more and more popular,the central air conditioning bring convenience to people,but it also make a loud noise at the same time, affect people's life

3、and work. This article is in view of this situation, put forward the analysis of central air conditioning noise and how to control its running noise.Key words: air conditioning system; analysis; noise control; noise control隨著物質(zhì)生活水平的提高, 寫字樓、商場(chǎng)和賓館等樓堂館所都配備了集中式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。但由于機(jī)房設(shè)置和空調(diào)房間排風(fēng)口布局不合理, 風(fēng)機(jī)選型及其安裝和系統(tǒng)管路設(shè)

4、計(jì)存在缺陷, 管路氣流速度調(diào)節(jié)不均衡等原因, 造成設(shè)備的不良運(yùn)行, 帶來(lái)管路串聲、固體傳聲、局部透聲、空氣動(dòng)力性噪聲超標(biāo)等問(wèn)題1。接下來(lái)本文將對(duì)此類噪聲源的組成與控制進(jìn)行分析。1 中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲源分析 空調(diào)系統(tǒng)噪聲源包括空調(diào)箱的風(fēng)機(jī)噪聲、送回風(fēng)管道的氣流噪聲、末端風(fēng)口噪聲、制冷機(jī)組及其輔助設(shè)備( 包括水泵、水處理設(shè)備等) 的噪聲與振動(dòng)、冷卻塔噪聲與振動(dòng)等等。空調(diào)噪聲的傳播方式包括空氣傳聲與固體傳聲?？諝饴晜鞑グL(fēng)管的噪聲傳播與末端噪聲直接輻射等, 固體聲傳播主要包括制冷機(jī)組、冷卻塔、管道等設(shè)備振動(dòng)的傳播?？照{(diào)噪聲控制涉及消聲、隔聲、吸聲以及隔振等內(nèi)容,主要空調(diào)設(shè)備噪聲控制常用措施如表1所示

5、2。 表一 中央空調(diào)主要設(shè)備噪聲影響及常用降噪措施空調(diào)設(shè)備噪聲傳播及影響常用降噪措施風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)管傳入室內(nèi)或影響室外及鄰室機(jī)房?jī)?nèi)隔聲、吸聲、機(jī)組隔振、管道軟接頭、彈性吊鉤、管道設(shè)置消聲器等冷卻塔噪聲影響室外, 振動(dòng)影響到鄰近建筑進(jìn)出風(fēng)口消聲、塔內(nèi)降低淋水噪聲、設(shè)隔聲屏障、基礎(chǔ)隔障冷凍機(jī)組、水泵噪聲影響機(jī)房、振動(dòng)傳播到建筑內(nèi)機(jī)房隔聲、吸聲、機(jī)組隔振、管道減振及彈性吊鉤等2 中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲的控制方法 2.1 空調(diào)系統(tǒng)消聲 為了控制風(fēng)機(jī)等空調(diào)設(shè)備的噪聲通過(guò)通風(fēng)管道傳入到空調(diào)服務(wù)區(qū)以及風(fēng)道內(nèi)氣流噪聲, 通常需要在通風(fēng)管道內(nèi)安裝消聲器來(lái)降低噪聲聲壓級(jí)。消聲器是一種既可以使氣流順利通過(guò)又能有效地降低噪聲的

6、設(shè)備, 或者說(shuō), 消聲器是一種具有吸聲內(nèi)襯或特殊結(jié)構(gòu)形式能有效降低噪聲的氣流管道。在噪聲控制技術(shù)中, 消聲器是應(yīng)用最多最廣泛的降噪設(shè)備。在空調(diào)系統(tǒng)中, 消聲器被應(yīng)用于空調(diào)機(jī)房、鍋爐房、冷凍機(jī)房等設(shè)備機(jī)房進(jìn)出風(fēng)口的消聲, 空調(diào)系統(tǒng)送回風(fēng)管道的消聲, 以及冷卻塔進(jìn)出風(fēng)口的消聲等。而在實(shí)際工程中發(fā)現(xiàn), 消聲器消聲性能會(huì)因風(fēng)速的增大而顯著下降, 有時(shí)候甚至出現(xiàn)消聲量為負(fù)值的現(xiàn)象, 主要的原因是氣流的再生噪聲。在管道內(nèi), 氣流噪聲的機(jī)制主要有兩點(diǎn): 一是氣流激發(fā)管壁等構(gòu)建所產(chǎn)生的振動(dòng), 這種固體噪聲以中低頻為主, 一般服從流速四次方規(guī)律。另一種是氣流渦流脫離附面層時(shí)直接發(fā)聲, 這種由于氣流湍流產(chǎn)生的噪聲

7、本質(zhì)上是一種偶極子輻射, 呈中高頻特征, 大致按流速的六次方規(guī)律變化。這兩種噪聲同時(shí)存在, 流速低時(shí)以前者為主, 流速提高時(shí)逐漸以后者為主3。2.2 空調(diào)設(shè)備隔振衰減振動(dòng)的方法是消除振動(dòng)源和接收者之間的剛性連接。控制空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的噪聲，必須控制由空調(diào)機(jī)組、制冷設(shè)備振動(dòng)傳播的固體聲，同時(shí)減低由通風(fēng)管道傳播的風(fēng)機(jī)噪聲和透過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)備噪聲。只有這樣，才能使空調(diào)用房達(dá)到預(yù)定的允許噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備隔振可以通過(guò)兩種途徑來(lái)控制：一是降低振動(dòng)傳遞效率，二是降低振動(dòng)源的振動(dòng)，在振源處控制振動(dòng)是最有效的辦法，但這種方法往往在現(xiàn)實(shí)工程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗枰獙?duì)振源設(shè)備進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或者改造。在振動(dòng)傳播途徑上控制振

8、動(dòng)，常用的辦法包括：增加振動(dòng)傳播途徑的阻尼（如增加隔振軟管等），增加彈簧隔振器或者橡膠墊。目前常用的隔振軟管有各種橡膠軟連接和不銹鋼波紋軟管。橡膠軟管具有很好的隔振降噪效果，缺點(diǎn)是其使用受到介質(zhì)溫度、壓力的限制，同時(shí)耐腐蝕性較差。不銹鋼波紋管由于能耐高溫、高壓和腐蝕性介質(zhì)，經(jīng)久耐用和具有良好的隔振效果，因此應(yīng)用較廣。但它造價(jià)較高，在空調(diào)管道隔振控制中，對(duì)于低溫、低壓的水管可以采用各種橡膠軟管，而對(duì)冷凍機(jī)、空壓機(jī)和高壓水泵則需選用不銹鋼波紋管4。2.3 隔聲墻隔聲(1) 采用單層勻質(zhì)實(shí)墻。單層勻質(zhì)實(shí)墻的隔聲性能與入射聲波的頻率有關(guān), 其頻率特性取決于墻本身的單位面積質(zhì)量、剛度、材料的內(nèi)阻尼以及墻

9、的邊界條件等因素。在主要聲頻范圍內(nèi),單層勻質(zhì)實(shí)墻隔聲性能主要受質(zhì)量控制,符合質(zhì)量定律,即墻的單位面積質(zhì)量越大, 隔聲效果越好,單位面積質(zhì)量每增加1倍,隔聲量增加6dB2。由此可見(jiàn),要提高墻體隔聲量, 應(yīng)盡量用厚重的墻體。(2) 采用組合墻。通過(guò)增加墻體的厚度,可以增大其隔聲量。但單純依靠增加墻體厚度來(lái)提高隔聲量, 顯然是不經(jīng)濟(jì)的;增加墻體厚度增加了結(jié)構(gòu)的重量, 也限制了它的使用范圍。多層組合隔墻利用聲波穿透不同介質(zhì)時(shí)的反射和衰減吸收來(lái)增加隔聲量,這種方法可以有效地提高隔聲量,并且墻體可以做得很輕組合墻可以通過(guò)中間留空氣層提高隔聲量?？諝忾g層可以看作是連接墻板的彈簧,聲波入射到第一層墻板時(shí),使墻

10、板發(fā)生振動(dòng),此振動(dòng)通過(guò)空氣層傳至第二層墻板。由于空氣間層的彈性變形具有減振作用,因此傳遞到第二層墻體的振動(dòng)大為減少,從而提高墻體總的隔聲量。雙層墻的隔聲量可以用單位質(zhì)量等于雙層墻單位質(zhì)量之和的單層墻的隔聲量再加上一個(gè)空氣間層的附加隔聲量來(lái)估算?？諝忾g層的附加隔聲量與空氣間層的厚度有關(guān),如果在空氣間層內(nèi)放置吸聲材料一,但不填滿空氣間層,可以進(jìn)一步提高隔聲量。通過(guò)這些措施, 可以很容易使得輕質(zhì)墻的隔聲量達(dá)到重墻的水平,具有很好的隔聲效果。雙面雙層12mm紙面石膏板、輕鋼龍骨、內(nèi)填玻璃面的輕型墻隔聲量可與24cm 磚墻相當(dāng),而重量?jī)H為磚墻的1/ l003。輕質(zhì)組合墻綜合隔聲量雖然可以達(dá)到重型實(shí)墻的水

11、平, 但低頻的隔聲量一般比重墻低。因此在以低頻噪聲隔絕為主的空間, 如承重結(jié)構(gòu)允許, 應(yīng)盡可能使用重墻。2.4 吸聲降噪空調(diào)系統(tǒng)噪聲通過(guò)空調(diào)末端或建筑結(jié)構(gòu)傳播到空調(diào)使用房間內(nèi)，一部分聲能直接傳播到入耳，稱為直達(dá)聲，大部分的聲能通過(guò)室內(nèi)的各個(gè)界面多次反射后傳播到達(dá)人耳。稱為混響聲。人耳聽(tīng)到的聲音為直達(dá)聲與混響聲的疊加，如果在室內(nèi)天花、墻壁或地板等界面布置吸聲材料或吸聲構(gòu)造，吸收掉部分反射聲能，可使得混響聲減弱，這就是吸聲降噪的原理。目前，國(guó)內(nèi)外采用“吸聲降噪”的方法進(jìn)行噪聲控制已經(jīng)非常普遍，一般降噪量可達(dá)6-10dB4，需要注意的是，吸聲降噪只能降低混響聲，不能降低直達(dá)聲，不能把房間內(nèi)的噪聲都吸

12、掉。如果原來(lái)房間吸聲很少，采用吸聲降噪效果明顯；如果原來(lái)房間已有一定的吸聲，則增加同樣的吸聲量，得到的降噪量就較小，因此，要想只依靠吸聲措施降低噪聲級(jí)10dB 以上，通常是不可能的。2.5 空調(diào)噪聲控制與建筑防噪規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與噪聲控制如何互相配合相互協(xié)作,是一個(gè)很值得研究和注意的問(wèn)題。如果在建筑設(shè)計(jì)階段就把空調(diào)設(shè)計(jì)與噪聲控制考慮到位,往往能獲得事半功倍、相得益彰的效果;反之,如果在建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候如果考慮欠缺而使得空調(diào)系統(tǒng)難以設(shè)計(jì)和布置, 造成不利于噪聲控制的局面, 再進(jìn)行彌補(bǔ)往往事倍功半。同樣,空調(diào)設(shè)計(jì)也應(yīng)該結(jié)合建筑的實(shí)際情況和噪聲控制要求進(jìn)行,盡可能選取低噪聲的方案,或者選取能

13、較方便進(jìn)行噪聲控制的方案。建筑設(shè)計(jì)、空調(diào)設(shè)計(jì)與噪聲控制的協(xié)作主要涉及建筑內(nèi)的防噪規(guī)劃、建筑空間的分配和建筑構(gòu)造等內(nèi)容。具體來(lái)說(shuō)分為以下三點(diǎn)：（1）從控制噪聲的角度看, 空調(diào)設(shè)備的機(jī)房應(yīng)遠(yuǎn)離空調(diào)用房和對(duì)噪聲控制要求高的房間, 這樣可以增大噪聲的自然衰減, 減少空調(diào)噪聲對(duì)空調(diào)房間的影響。為降低風(fēng)管的氣流噪聲,建筑設(shè)計(jì)方應(yīng)盡可能預(yù)留足夠多空間給空調(diào)系統(tǒng), 包括豎井和吊頂空間。（2）在空調(diào)用房的布局上, 對(duì)噪聲控制要求高的房間, 應(yīng)集中布置在建筑內(nèi)區(qū), 用對(duì)噪聲控制要求低的輔助用房或辦公用房作為隔聲屏障, 以隔絕外界噪聲的干擾。（3）在建筑構(gòu)造上, 對(duì)于產(chǎn)生噪聲的房間和需要安靜的房間, 它們的圍護(hù)結(jié)構(gòu)

14、需要具有足夠的隔聲量, 一般要做成厚重密實(shí)的結(jié)構(gòu)。如果在建筑設(shè)計(jì)階段沒(méi)有處理好, 則在噪聲控制時(shí)可能需要花費(fèi)很高的代價(jià)才能彌補(bǔ)3。2.6 中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制設(shè)計(jì)程序進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)首先對(duì)該工作的內(nèi)容、專業(yè)關(guān)系和設(shè)計(jì)程序有明確的了解,使得各專業(yè)在方案設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮到消聲與隔振要求。這樣也有利于分工協(xié)作,順利推進(jìn)工作,提高工作效率?？照{(diào)系統(tǒng)噪聲控制主要包括消聲與隔振兩方面:消聲設(shè)計(jì)是針對(duì)風(fēng)機(jī)的噪聲控制,隔振設(shè)計(jì)則包括所與空調(diào)、制冷設(shè)備的噪聲控制。但無(wú)論是消聲還是隔振,目的都是為了使空調(diào)用房達(dá)到所確定的允許噪聲標(biāo)準(zhǔn)。一般的消聲與隔振設(shè)計(jì)程序如圖1 所示。 圖1 空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制設(shè)

15、計(jì)程序圖 2.7 合理的施工方法降低噪聲為使風(fēng)機(jī)盤管的送風(fēng)噪聲得到較好的控制，要增大出風(fēng)口面積，降低風(fēng)速。冷凍水管主管支架安裝：為使噪音及振動(dòng)得到有效消除，應(yīng)在剛性支架上加彈簧減振器，對(duì)管徑較大且有輕微振動(dòng)的冷凍水主管道常采用這種方法，為的是使噪音在樓板與剛性支架之間的彈簧減振器得到有效控制。風(fēng)管安裝：風(fēng)管制作安裝要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家規(guī)范進(jìn)行施工，空調(diào)和新風(fēng)消聲器與靜壓箱一樣，內(nèi)貼優(yōu)質(zhì)吸音材料，外部采用優(yōu)質(zhì)保溫材料保溫，風(fēng)管彎頭部位設(shè)置消聲彎頭，風(fēng)管適當(dāng)部位設(shè)置消聲器，風(fēng)管制作安裝要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家規(guī)范進(jìn)行施工，新風(fēng)進(jìn)口采用消聲百葉，在風(fēng)機(jī)進(jìn)出口安裝阻抗消聲器。對(duì)于截面積較大風(fēng)管，風(fēng)管吊架盡可能采用橡膠

16、減振墊，確保風(fēng)管不產(chǎn)生振動(dòng)噪聲，如果風(fēng)管安裝強(qiáng)度及整體剛度不夠，就會(huì)產(chǎn)生摩擦及振動(dòng)噪聲。水管安裝：水管安裝要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家規(guī)范，吊架不能固定在樓板上，應(yīng)盡量固定在梁上，冷凍水主干管及冷卻水管吊架要采用彈簧減振吊架，水管穿過(guò)樓板或過(guò)墻必須采用套管，且要用不燃材料填封。設(shè)備安裝：新風(fēng)、空調(diào)機(jī)采用阻尼彈簧減振器安裝，風(fēng)機(jī)盤管采用彈簧吊鉤，風(fēng)機(jī)盤管與水管連接采用軟管，風(fēng)機(jī)與風(fēng)管連接采用軟連接，新風(fēng)機(jī)與水管連接采用軟接頭。在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行吸音處理，以防止設(shè)備噪聲的外傳，比如空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)采用隔聲材料做成圍護(hù)結(jié)構(gòu)，為了增強(qiáng)吸聲效果，也可以采用凹凸形立體吸聲板，做機(jī)房的墻面或吊頂板，在機(jī)房?jī)?nèi)貼吸聲材料，機(jī)房也盡量

17、減少門窗，以盡量減少設(shè)備噪聲的外傳，使用的門窗也應(yīng)采用吸聲窗或吸聲百葉窗4。3 結(jié)語(yǔ)中央空調(diào)噪聲治理是一個(gè)系統(tǒng)工程, 不僅與機(jī)組本身質(zhì)量有關(guān),還包括機(jī)組選型,機(jī)組安裝,風(fēng)管水管設(shè)計(jì)等諸多工程問(wèn)題5,中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制涉及暖通空調(diào)、聲學(xué)、建筑、結(jié)構(gòu)等專業(yè), 需要融合各個(gè)專業(yè)的知識(shí)進(jìn)行綜合考慮和設(shè)計(jì),各專業(yè)密切配合才能進(jìn)行有效合理的控制6。因此, 要做好中央空調(diào)噪聲控制,從建筑設(shè)計(jì)的開(kāi)始階段就要考慮如何進(jìn)行噪聲控制, 綜合考慮聲環(huán)境與室內(nèi)微氣候環(huán)境、室內(nèi)空氣品質(zhì)等因素進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。在施工階段重視空調(diào)安裝的各種細(xì)節(jié)，是完全能夠減少噪聲的產(chǎn)生。參考文獻(xiàn):1 張弛. 中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲測(cè)評(píng)與控制對(duì)策J. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,