暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中噪聲與振動的通病分析

宋協(xié)磊

摘 ? ?要：伴隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的推陳出新，人民對居住環(huán)境的要求也越來越高。本文通過對空調(diào)系統(tǒng)的噪聲振動源的分析，概述空調(diào)系統(tǒng)的噪聲與振動控制途徑，分析空調(diào)系統(tǒng)噪聲、振動的控制措施。有助于工程師們在建筑設(shè)計時，采用先進(jìn)的設(shè)計理念以及方式，促進(jìn)我國建筑事業(yè)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計;噪聲;振動;控制

1 ?引言

隨著人們對建筑物的要求越來越高，必須要重視暖通設(shè)計中噪聲和振動所帶來的通病問題，積極的采取先進(jìn)技術(shù)和理念不斷的完善和創(chuàng)新設(shè)計工作，才能夠提高暖通系統(tǒng)的水平和效果，最終為人們提供更為舒適、健康的環(huán)境，有助于和諧社會的構(gòu)建。

2 ?中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲源

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、冷卻塔噪聲與振動等等?？照{(diào)噪聲的傳播方式包括空氣傳聲與固體傳聲，空氣聲傳播包括風(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)備振動的傳播。

3 ?空調(diào)系統(tǒng)噪聲振動控制的途徑

聲音來源于物體的振動，物體振動發(fā)出的擾動在彈性媒質(zhì)中沿空間把振動的能量傳播的過程中形成聲波，振動是噪聲產(chǎn)生的根源。振動噪聲影響的存在要有三個條件：振動噪聲源、傳播途徑、接收者，這同時也是控制的三個途徑。

（1）從聲源上控制噪聲 ?選用加工精度高、裝配質(zhì)量好的低能耗、低噪聲的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品;采取改變噪聲源的運(yùn)動方式;如用阻尼、隔振等措施降低固體發(fā)聲體的振動，使之與激振力主要頻率分開，防止共振;將大面積板件粘貼阻尼層，可降低聲輻射;完善設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)制度，杜絕由于設(shè)備運(yùn)動狀況不佳導(dǎo)致噪聲增大。

（2）動靜分離 合理分布噪聲源設(shè)施 在保證空調(diào)系統(tǒng)的工藝流程合理流向的前提下，動靜分離，合理布局設(shè)施功能區(qū)域、確定噪聲源設(shè)施的位置。對于各種噪聲源的設(shè)備或機(jī)房，在條件允許的情況下應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離要求安靜的房間。對于管路或其它噪聲源，避開噪聲敏感點，利用噪聲在空氣中的傳播衰減的特點，減少噪聲控制工程量。

（3）提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲，控制空氣噪聲傳播 從聲學(xué)角度說，同質(zhì)材料隔聲效果遵循“質(zhì)量定律”，即質(zhì)量越高、越厚重的材料隔聲效果越好，面密度與隔聲量成正比關(guān)系。在雙層薄板材料中間夾有阻尼層，阻尼層對薄板材料的隔聲性能有明顯的提升作用，特別是在抑制隔聲構(gòu)件因低頻共振和吻合效應(yīng)所形成的隔聲低谷上十分有效，這就突破了“質(zhì)量定律”的限制。厚度為16mm、質(zhì)量為16Kg/m2、隔聲量為36dB（A）的“阻尼隔聲板”已廣泛地應(yīng)用在噪聲控制工程上。

（4）配置隔振系統(tǒng)，阻隔固體結(jié)構(gòu)傳播 減弱振動設(shè)備傳給建筑結(jié)構(gòu)的振動是通過消除它們之間的剛性連接實現(xiàn)的。

4 ?設(shè)備振動噪聲控制

控制空調(diào)、制冷設(shè)備的噪聲，除了減低由通風(fēng)管道傳播的風(fēng)機(jī)噪聲和透過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)備噪聲外，還必須同時控制由空調(diào)、制冷設(shè)備振動傳播的固體聲，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)，空調(diào)、制冷設(shè)備的振動以彈性波的形式沿建筑結(jié)構(gòu)傳到所有與機(jī)房毗鄰的房間，并以空氣聲的形式被人所感受到，衰減振動的方法是消除振動源和接收者之間的剛性連接?？照{(diào)、制冷設(shè)備隔振涉及設(shè)備基礎(chǔ)隔振與管道隔振。

可以通過兩種途徑來控制;（1）降低振動源的振動，（2）降低振動傳遞效率。

在振源處控制進(jìn)行振動是最有效的辦法，但這可能需要對振源設(shè)備進(jìn)行重新設(shè)計或者改造，因而在很多工程中無法實現(xiàn)，在振動傳播途徑上控制振動，常用的辦法包括：（1）引入彈性減振元件以降低振動傳遞率。比如引入彈簧隔振器或者橡膠墊，（2）增加振動傳播途徑的阻尼，以吸收振動傳播的能量（轉(zhuǎn)化為熱量）。彈性減振元件可以在振動傳播途徑上的任何一處加入，但在振源處或者附近引入是最有效的。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，設(shè)備與管道之間配置軟管后，可衰減設(shè)備振動通過管道傳播，但管道內(nèi)介質(zhì)引起的振動仍可通過固定管道的構(gòu)件傳播到建筑結(jié)構(gòu)，因此必須隔離措施。常用的方法是使用彈簧的彈性吊件，或者在吊架上鋪設(shè)彈性隔振材料。

5 ?通風(fēng)系統(tǒng)振動噪聲控制

5.1 ?風(fēng)管及部件減噪設(shè)計

（1）空調(diào)系統(tǒng)管道截面積的確定：在系統(tǒng)設(shè)計中，提高氣流速度可以減小管道斷面，這不僅可以減少設(shè)備和建筑投資，同時，在有限的設(shè)備層空間內(nèi)便于配置管道系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)管道的風(fēng)量風(fēng)壓設(shè)計應(yīng)做到均衡穩(wěn)定，進(jìn)出風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)相應(yīng)的進(jìn)風(fēng)或排風(fēng)管道，使之相匹配。管道的有效截面積應(yīng)根據(jù)管道的額定風(fēng)速及各自承擔(dān)的有效風(fēng)量確定，保持風(fēng)壓均勻，防止產(chǎn)生氣流再生噪聲。計算風(fēng)道時，風(fēng)速不能太大，風(fēng)速太大會使風(fēng)道內(nèi)風(fēng)噪聲和振動加大。

（2）進(jìn)、出風(fēng)口的設(shè)計處理：與風(fēng)機(jī)連接的風(fēng)道彎頭設(shè)置的方向應(yīng)與風(fēng)機(jī)風(fēng)頁的旋轉(zhuǎn)方向順向，防止產(chǎn)生風(fēng)道渦流，影響風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口都應(yīng)做柔性接頭隔振。風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口處的管道不宜急劇轉(zhuǎn)彎，風(fēng)道應(yīng)杜絕直角彎頭。合理分配空調(diào)分系統(tǒng)，分系統(tǒng)風(fēng)量不要過大，作用半徑不能太長，以減少通風(fēng)系統(tǒng)長距離輸送導(dǎo)致壓降，既減少風(fēng)壓的損失，也避免產(chǎn)生氣流再生噪聲。

5.2 ?風(fēng)管的振動控制

（1）風(fēng)管支承架隔振 風(fēng)管的振動會通過支承架進(jìn)入建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生固體傳播。因此，排風(fēng)管應(yīng)使用隔振支承架，延伸的風(fēng)管，沿途均須使用彈性吊桿、彈性吊架。彈性吊桿的荷載應(yīng)與風(fēng)管的荷載相匹配。管道經(jīng)過墻體、樓板時，應(yīng)設(shè)置隔振阻尼墊，不能剛性接觸。

（2）風(fēng)管的管壁阻尼約束在截面積較大的方型風(fēng)管，應(yīng)增加管壁厚度或在管壁上設(shè)置楞筋、在管內(nèi)增設(shè)支撐，以增加管壁的剛性，以避免產(chǎn)生風(fēng)管激振力噪聲，在風(fēng)管外設(shè)置阻尼層及約束層，能增加振動沿風(fēng)管的衰減率，減少經(jīng)由風(fēng)管的振動傳播。

5.3 ?消聲器及靜壓箱

（1）消聲器是阻止聲音傳播而允許氣流通過的一種器件，是消除空氣動力性噪聲的重要措施。消聲器可直接安裝在通風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口，以降低通風(fēng)機(jī)噪聲;風(fēng)管的彎頭、三通可安裝在通風(fēng)管道上，以降低通風(fēng)機(jī)和管道上游的氣流再生噪聲;也可在機(jī)房或空調(diào)房間的進(jìn)、出風(fēng)口安裝風(fēng)口消聲器，以消除系統(tǒng)的噪聲對環(huán)境或空調(diào)房間的干擾。風(fēng)口設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)器送風(fēng)，可通過風(fēng)壓箱風(fēng)道送風(fēng)。

（2）靜壓箱 靜壓箱可以把部分動壓變?yōu)殪o壓，獲得均勻的靜壓出風(fēng)，減少動壓損失。而且還有萬能接頭的作用。把靜壓箱應(yīng)用到通風(fēng)系統(tǒng)中，可提高通風(fēng)系統(tǒng)的綜合性能。靜壓箱使用在風(fēng)管需要較大變徑，但現(xiàn)場安裝距離又無法滿足變徑所要求的長度時，在風(fēng)管與空調(diào)設(shè)備接口通?？快o壓箱連接。靜壓箱箱體內(nèi)安裝吸聲材料，可起消聲器的作用。

6 ?結(jié)語

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)，需要融合各個專業(yè)的知識進(jìn)行綜合考慮和設(shè)計，各專業(yè)密切配合才能進(jìn)行有效合理的控制，由于建筑師和暖通工程師在設(shè)計過程中往往只把精力集中于溫度、濕度、氣流組織和空氣品質(zhì)等方面的研究和設(shè)計，沒有意識到噪聲危害的嚴(yán)重性，而導(dǎo)致空調(diào)噪聲超過噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)，影響人們的生活和學(xué)習(xí)，而建筑學(xué)與聲學(xué)的專業(yè)人員往往對空調(diào)專業(yè)也不太了解，也難于獨立做好空調(diào)噪聲控制設(shè)計。因此，要做好中央空調(diào)噪聲控制，需要建筑師和暖通空調(diào)工程師對噪聲控制給以足夠的重視，從建筑設(shè)計的開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。

參考文獻(xiàn) ：

[1] ?GB 3096—2008.聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] ?GB 50118— 2010.民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 程燕.關(guān)于建筑暖通設(shè)計中噪聲與振動的通病分析[J].建材與裝飾，2018（17）：120～121.