地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)消聲降噪分析與設(shè)備分析

焦慶文

摘 要：針對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的噪音問(wèn)題，文章結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的消聲降噪和應(yīng)用的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：地鐵工程；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；消音設(shè)備；阻性片式消聲器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.188

隨著交通運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，地鐵成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。然而，在地鐵運(yùn)行的過(guò)程中，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生影響范圍面積大且危害程度深的問(wèn)題?；诒Ｕ系罔F乘客的人身安全，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)將地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的消音噪聲作為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。比如，組成地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)備、降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備噪聲的措施、消音降噪設(shè)備的應(yīng)用特點(diǎn)以及消音降噪設(shè)備的應(yīng)用方法，這些都是發(fā)展地鐵這一基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)安全性、高效性、節(jié)能性的重要保障措施。

1 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)概述

根據(jù)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)不同的使用場(chǎng)所、使用標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)將其分為四部分內(nèi)容，分別是車(chē)站大系統(tǒng)、車(chē)站銷(xiāo)系統(tǒng)、隧道通風(fēng)系統(tǒng)以及空調(diào)水系統(tǒng)。其中車(chē)站大系統(tǒng)是指，作用于地鐵線路各個(gè)站臺(tái)公共區(qū)域的防煙排煙系統(tǒng)和通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。車(chē)站小系統(tǒng)是指，儲(chǔ)存或處理地鐵相關(guān)設(shè)備區(qū)域的防煙排煙系統(tǒng)和通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。地鐵在投入使用的過(guò)程中，由于其結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜且具有環(huán)境封閉、與地面連通的出口少以及出口距離人群所在區(qū)域路徑長(zhǎng)的特點(diǎn)，因而，必須要安裝地鐵的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，所產(chǎn)生的噪音不僅會(huì)對(duì)乘客和站內(nèi)工作人員造成影響，還會(huì)對(duì)生活在地鐵周邊的城市居民帶來(lái)一定影響?；诖藛?wèn)題，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)將降低地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的噪音作為重點(diǎn)研究對(duì)象[1]。

2 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的消聲降噪分析

2.1 組成地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)備

眾所周知，地鐵的運(yùn)行場(chǎng)所是位于地下一個(gè)大型狹長(zhǎng)的通道內(nèi)。而實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，密集的乘客、有限的空間以及高速行駛列車(chē)的各種照明設(shè)備、機(jī)電設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生大量的熱能。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是解決這一問(wèn)題的重要技術(shù)內(nèi)容，它能夠起到抑制地鐵運(yùn)行所導(dǎo)致熱量上升的作用。如果不對(duì)地鐵運(yùn)行所在空間進(jìn)行噪聲控制，那么地鐵內(nèi)部的各類(lèi)設(shè)備工作產(chǎn)生的有害氣體以及因環(huán)境潮濕而生成的霉?fàn)€氣味等，就會(huì)導(dǎo)致地鐵空間環(huán)境的不斷惡化。此外，在預(yù)防地鐵發(fā)生事故方面，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)也是排除煙氣和進(jìn)行人員安全疏導(dǎo)的重要設(shè)備內(nèi)容。具體來(lái)說(shuō)，列車(chē)在隧道內(nèi)運(yùn)行與風(fēng)產(chǎn)生噪聲通過(guò)相關(guān)途徑傳播到，運(yùn)行設(shè)備用房、地鐵站公共區(qū)以及地上生活空間。這一過(guò)程所帶來(lái)的噪聲污染如果不進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的控制，隨著地鐵的建設(shè)面積不斷擴(kuò)大，該問(wèn)題就會(huì)嚴(yán)重影響城市居民正常的生產(chǎn)生活。

2.2 降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備噪聲的措施

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的噪聲有三種，分別是空氣動(dòng)力性噪聲、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲以及機(jī)械設(shè)備振動(dòng)噪聲。要想控制地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的噪聲影響，可從兩方面內(nèi)容的研究來(lái)實(shí)現(xiàn)。一方面，是針對(duì)因氣體流動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，即空氣動(dòng)力性噪聲進(jìn)行控制?；诳諝鈩?dòng)力性噪聲的存在特點(diǎn)是不穩(wěn)定性，能夠分析出空氣與物體相互作用后聲音是由渦流噪聲和旋轉(zhuǎn)噪聲組成的。具體來(lái)說(shuō)，風(fēng)是從通風(fēng)機(jī)的兩個(gè)進(jìn)出口產(chǎn)生的，其噪聲的傳播是通過(guò)連接的風(fēng)管和風(fēng)道來(lái)進(jìn)行擴(kuò)散的。這種噪聲是影響地鐵內(nèi)容空間最大的，因而在消音降噪的控制措施中要將其作為重點(diǎn)[2]。

基于噪聲是在風(fēng)機(jī)設(shè)備上進(jìn)行傳播的，應(yīng)將消聲器設(shè)置在風(fēng)機(jī)的前后位置上，這是降低地鐵通風(fēng)空調(diào)設(shè)備噪聲的有效措施。值得注意的是，軸流通風(fēng)機(jī)是地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中常用的通風(fēng)設(shè)備，其具有噪聲自然衰減小、再生噪聲高以及風(fēng)量大的特點(diǎn)。而其他風(fēng)機(jī)設(shè)備所具備的性能則與軸流通風(fēng)機(jī)大不相同，所以在進(jìn)行消音降噪的設(shè)備選擇上要結(jié)合實(shí)際情況采取更具適用性的措施。

另一方面，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲和機(jī)械設(shè)備振動(dòng)的噪聲控制，則要從設(shè)備的本身出發(fā)。具體來(lái)說(shuō)，可通過(guò)集中設(shè)置地鐵通風(fēng)空調(diào)設(shè)備，將其安置在遠(yuǎn)離車(chē)站公共區(qū)域的位置，這就從傳播距離上降低了噪音的影響程度。此外，對(duì)于放置空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的建筑物，可通過(guò)砌筑實(shí)心磚以及澆筑混凝土結(jié)構(gòu)的方式來(lái)提高機(jī)房的隔聲指數(shù)。

3 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)消聲降噪設(shè)備分析

3.1 消音降噪設(shè)備的應(yīng)用特點(diǎn)

對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行消音降噪的設(shè)備主要分為兩類(lèi)，分別是消音設(shè)備和減振設(shè)備。其中消音設(shè)備的類(lèi)型主要有：消聲部件、消聲器等。相關(guān)部門(mén)對(duì)消音設(shè)備的應(yīng)用設(shè)有通用標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)產(chǎn)品樣本和圖集進(jìn)行選擇。其中消音器的應(yīng)用特點(diǎn)，是通過(guò)降低氣流中的噪聲來(lái)發(fā)揮作用。但在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，對(duì)聲學(xué)、加工方法以及結(jié)構(gòu)等有具體的要求。例如，消音器的應(yīng)用需要處在消聲頻率良好的環(huán)境；對(duì)消音器的加工應(yīng)盡可能的縮小體積；提高設(shè)備運(yùn)用的使用壽命和成本控制效果。此外，還要對(duì)消聲器的阻力進(jìn)行控制?，F(xiàn)階段，阻性消音器的應(yīng)用有效的降低了低頻噪聲。該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣流阻力小以及對(duì)中高頻的噪聲消音效果好的特點(diǎn)，這就意味著其適用的范圍有可以進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)大的空間。

目前，在地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，通常采用結(jié)構(gòu)片式消音器和金屬外殼片式消音器。其中結(jié)構(gòu)片式消音器大多用于土建進(jìn)出口風(fēng)口的風(fēng)道內(nèi)；而金屬外殼片式消音器則大多安裝于通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口的兩端，以直接作用于風(fēng)機(jī)的方式進(jìn)行地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的消音降噪。與此同時(shí)，由于地鐵工程對(duì)消音器使用的特殊要求，消聲片內(nèi)部結(jié)構(gòu)加工應(yīng)采用不燃的吸聲材料進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。而且要保證消聲片的成品應(yīng)滿足250e/h或150e/h的煙氣通過(guò)要求[3]。

3.2 消音降噪設(shè)備的應(yīng)用方法

據(jù)相關(guān)研究表明，在利用消音器對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行消音降噪處理的過(guò)程中，采用阻性片式消聲設(shè)備要滿足如下需求。消音設(shè)備的面板厚度要在0.5mm的穿孔鍍鋅鋼板，這樣在保證穿孔率的同時(shí)，還在一定程度上防止了銹蝕問(wèn)題的出現(xiàn)。地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的降噪對(duì)穿孔率的要求是：孔的直徑要在4-6mm之間，且穿孔率要在20%以上。對(duì)于消聲器的消聲片厚度應(yīng)與氣流通道的寬度保證一致，如果設(shè)備進(jìn)風(fēng)的面積是50%，那么消聲器片之間的風(fēng)速要控制在11m/s左右。此外，對(duì)于消聲片的內(nèi)部填充容重應(yīng)采用32 kg/m3或48kg/m3的超細(xì)玻璃棉材料進(jìn)行設(shè)置。

由于地鐵工程隧道內(nèi)的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備是可以進(jìn)行逆轉(zhuǎn)運(yùn)行的，因而隧道內(nèi)的氣流也是雙向流動(dòng)的，這就意味著消音設(shè)備的兩端都有可能是迎風(fēng)面。針對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)設(shè)計(jì)人員因?qū)⑾粼O(shè)備的兩端設(shè)置為圓弧型和尖劈型，從而降低消音設(shè)備的運(yùn)行阻力。在應(yīng)用阻性片式消聲器時(shí)，其進(jìn)風(fēng)的面積比為50%且設(shè)備兩側(cè)的壁面使用了1/2片體消聲片的厚度，這就意味著該設(shè)備的應(yīng)用阻力最小。

3.3 相關(guān)設(shè)備的消音降噪措施

對(duì)于地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)道設(shè)備間隙，是降低消音降噪措施效用的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，應(yīng)采用減少側(cè)向傳聲的空間來(lái)提升消音降噪措施。具體來(lái)說(shuō)，可在通風(fēng)機(jī)前端配置3m長(zhǎng)的金屬片消音器，由于其消音器的消聲量在35dB以上，這就使得風(fēng)機(jī)側(cè)邊所產(chǎn)生的噪聲實(shí)現(xiàn)了衰減。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，只有在充分認(rèn)識(shí)到地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備在地鐵運(yùn)行過(guò)程中存在的噪聲問(wèn)題，才能夠做好相關(guān)的技術(shù)調(diào)整。事實(shí)證明，消音降噪設(shè)備的應(yīng)用能夠有效降低地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪音。但在此之前，需要對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的存在情況、消音設(shè)備的使用特點(diǎn)和使用方法等進(jìn)行充分了解。只有在這一基礎(chǔ)之上才能以最小的成本造價(jià)，對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的噪音問(wèn)題進(jìn)行最有效的處理。此外，在具體安裝的過(guò)程中要嚴(yán)格按照相關(guān)的操作標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備特性，這是消音設(shè)備發(fā)揮作用的前提條件。

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