電梯井道氣動(dòng)噪聲問題的分析與研究

邱成東

（日立電梯（中國）有限公司，廣州 511430）

0 引言

現(xiàn)代工業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑業(yè)的飛速發(fā)展，使噪聲問題已成為目前影響最廣的污染源和環(huán)境公害。伴隨著城鎮(zhèn)化不斷建設(shè)，地價(jià)也越來越高漲、建筑物越來越高層化，所安裝的電梯速度也越來越快；同時(shí)，為使土地有效利用，建筑物電梯井道尺寸不斷減小，電梯轎廂與井道壁間隙隨之變小；并且從減低建筑成本方面考慮，樓層板、墻壁的輕量化和壁厚的薄化，導(dǎo)致噪聲在建筑物內(nèi)部更容易傳播，穿透地板、墻壁的噪聲損失也有所降低。但生活水平和質(zhì)素的提高，人們對生活、工作環(huán)境要求卻越來越高，由此，除電梯在井道中運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲外，電梯井道氣動(dòng)噪聲問題也逐漸凸顯出來，有必要對電梯井道氣動(dòng)噪聲問題進(jìn)行分析與研究，并采取相應(yīng)的措施予以控制。

噪聲作為一種物理現(xiàn)象存在，不僅以波的型式傳播，還通過人們聽覺器官聆聽和感受，即：通過噪聲發(fā)生源→傳播途徑→聽者（受影響的人）這樣的途徑進(jìn)行，噪聲問題不能僅僅看作是單純的物理現(xiàn)象，還會(huì)因?yàn)槁犝叩臓顟B(tài)而產(chǎn)生很大不同，對噪聲問題的研究，應(yīng)明確噪聲控制需要達(dá)成的目標(biāo)和控制水平。按照聲學(xué)測試的統(tǒng)計(jì)情況，對噪聲的接受水平尺度如表1。

乘坐電梯與臨近電梯井道通常是人們的短期行為，且人們對可接受的短期噪聲環(huán)境均具備一定的容忍度，結(jié)合表1，對電梯井道氣動(dòng)噪聲一般建議控制在50～60dB較為合適，如條件允許則可以再進(jìn)一步控制降低。按照電梯井道氣動(dòng)噪聲控制目標(biāo)，就要對電梯井道產(chǎn)生的超過該噪聲水平的氣動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行分析，以便采取控制措施。

表1 噪聲水平尺度表

電梯井道空氣氣動(dòng)噪聲現(xiàn)象可以分為兩類：一類是電梯在井道內(nèi)高速運(yùn)行，迫使空氣流動(dòng)，形成噪聲；另一類是電梯在井道內(nèi)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電梯井道內(nèi)外空氣自然流動(dòng)，配合電梯設(shè)備結(jié)構(gòu)，從而形成噪聲。以下就分別對這兩類氣動(dòng)噪聲現(xiàn)象進(jìn)行分析。

1 電梯運(yùn)行產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲

圖1

1）電梯運(yùn)行風(fēng)聲。電梯在狹窄的井道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，會(huì)因壓迫周圍空氣產(chǎn)生帶風(fēng)聲的氣流，使轎廂內(nèi)、井道廳門、傳遞到井道外的噪聲都會(huì)增大，這是電梯井道氣動(dòng)噪聲方面普遍存在的現(xiàn)象。低速電梯不明顯，很容易被忽略，但高速電梯，尤其超高速電梯就十分明顯，該問題一旦產(chǎn)生就很不容易處理，因此，需要在建筑設(shè)計(jì)階段，結(jié)合電梯設(shè)備進(jìn)行分析和控制，也可以通過理論計(jì)算進(jìn)行判斷，其計(jì)算模型如圖1。

電梯運(yùn)行壓迫空氣，轎廂與井道壁間隙空氣流速為：

其中，S為井道截面積，S1為轎廂水平面積，S0為井道通風(fēng)孔面積，β為井道通風(fēng)孔效果等價(jià)系數(shù)，V1為電梯運(yùn)行速度。

則電梯運(yùn)行風(fēng)噪聲為：L1＝10×log（V+V1）6。

其中，V為轎廂與井道壁間隙空氣流速，V1為電梯運(yùn)行速度。

考慮與實(shí)際測量修正值關(guān)系，則電梯運(yùn)行噪聲值為：

式中，L1為電梯運(yùn)行風(fēng)噪聲，TL為測試位置噪聲損失值，KL為設(shè)計(jì)噪聲誤差修正值。

通過以上公式運(yùn)算，即可評(píng)估電梯井道氣動(dòng)噪聲水平，反之，根據(jù)對電梯氣動(dòng)噪聲要求，也可以運(yùn)算電梯井道轎廂與井道間隙要求和井道通風(fēng)面積要求等。

為避免電梯安裝后存在氣動(dòng)噪聲問題，在確定建筑電梯井道設(shè)計(jì)前，需進(jìn)行核算和評(píng)估井道尺寸與選定電梯的匹配情況，確保轎廂與井道壁間留有合適的間隙距離，以及根據(jù)井道通風(fēng)面積要求，預(yù)留好井道通風(fēng)孔。

2）電梯轎廂運(yùn)行經(jīng)井道凹凸處的風(fēng)嘯聲。由于電梯井道壁并不是全程平整的，如在廳門地坎位置，會(huì)向井道內(nèi)伸出一定尺寸，使廳門地坎與轎廂間隙縮小，便于乘客安全進(jìn)出；因建筑結(jié)構(gòu)需要，井道內(nèi)部存在凹凸的建筑橫梁等等。就是這些凹凸部分，使電梯運(yùn)行經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生局部風(fēng)壓變化，出現(xiàn)“嗖、呼”的聲音，且此類噪聲比較容易被感受到。

對此類由建筑結(jié)構(gòu)引發(fā)的噪聲，應(yīng)從結(jié)構(gòu)方面著手：設(shè)計(jì)井道之初盡可能保持井道壁平滑，減少井道內(nèi)的凹凸部分；從改善井道結(jié)構(gòu)角度，在已建成的井道橫梁、廳門地坎等位置補(bǔ)充配置過渡板，使凸凹部位平滑過渡，減少電梯運(yùn)行經(jīng)過時(shí)氣流的滯、竄現(xiàn)象，避免局部風(fēng)壓劇烈變化，從而降低或消除凹凸處的風(fēng)嘯聲，從實(shí)際應(yīng)用情況來看，這種后續(xù)彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)缺陷的方法對消除此類風(fēng)嘯聲也較為有效。

2 電梯靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)井道內(nèi)外空氣自然流動(dòng)的氣流噪聲

在建筑室外氣溫比建筑物內(nèi)溫度低的季節(jié)，會(huì)在電梯井道最底層電梯的廳門間隙處流入空氣，經(jīng)井道在建筑物上層減壓層站井道候梯廳的廳門間隙，和電梯井道機(jī)房間的鋼絲繩孔開口部到達(dá)機(jī)房換氣口處流出，產(chǎn)生電梯井道特有的氣流現(xiàn)象——“煙囪效應(yīng)”，此類現(xiàn)象在建筑物井道提升高度大于60 m 和秋冬較為寒冷的高緯度地區(qū)（北緯30°以上）較為常見。

井道氣流產(chǎn)生的噪聲主要有兩種：一是通過底層電梯的廳門的間隙，空氣流入而產(chǎn)生風(fēng)嘯音；另一個(gè)是電梯轎廂在建筑底層關(guān)閉門時(shí)，門與門之間的縫隙變小時(shí)，隨著井道內(nèi)上升氣流的灌入速度加劇產(chǎn)生的噪聲。此類噪聲較前兩點(diǎn)介紹的噪聲不同，不是因電梯運(yùn)行產(chǎn)生的，而是空氣自然流動(dòng)形成的。

應(yīng)對此類電梯井道氣流產(chǎn)生的噪聲，可以從建筑物、井道、電梯幾個(gè)方面采取措施：

1）在建筑物內(nèi)配備增加合適氣量的換氣設(shè)備，抵消室內(nèi)外溫差造成的氣流影響；或者在建筑物出入口前增設(shè)隔擋設(shè)施，如多層門、除風(fēng)室等，避免室外氣流直吹廳門，形成“煙囪效應(yīng)”。

2）在低層井道廳門處，在不影響廳門動(dòng)作前提下，利用針織物或薄板，封堵廳門間隙，讓間隙減至最小限度，從而抑制空氣流入形成“煙囪效應(yīng)”。

3）在電梯轎門、廳門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，可采用梯級(jí)式設(shè)計(jì)，改善門與門關(guān)閉時(shí)的廳門、轎門縫隙形成先后次序和形式，來避免形成風(fēng)嘯聲。

3 結(jié)語

通過對電梯井道氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生因素的分析，可以對電梯井道氣動(dòng)噪聲問題有一定的認(rèn)識(shí)和理解，但處理噪聲問題一向是系統(tǒng)性工程，需根據(jù)實(shí)際情況來分析判斷其產(chǎn)生的具體因素，只有借鑒和運(yùn)用導(dǎo)流、抑流、消聲、隔聲等技術(shù)原理，結(jié)合電梯井道、電梯設(shè)備實(shí)際使用情況，采取針對性措施，才能將電梯井道氣動(dòng)噪聲進(jìn)行有效抑制和減低，達(dá)到噪聲允許范圍之內(nèi)。

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