高層住宅二次供水泵房噪聲控制方法與應(yīng)用實(shí)例

何建榮，周正協(xié)，徐 巧，劉志剛，水 永，柳葉瀟

(寧波市自來(lái)水有限公司，浙江寧波 315041)

隨著城市化進(jìn)程的加快以及房地產(chǎn)行業(yè)的興起，城市土地資源日漸緊張。高層住宅建設(shè)模式有效利用了城市的垂直空間，節(jié)省了城市用地的同時(shí)改善了人們的居住條件，因此，近年來(lái)城市高層住宅數(shù)量急劇增加，但同時(shí)也引起了一系列如光污染、噪聲污染等環(huán)境污染問(wèn)題。其中，二次供水泵房作為高層住宅的必備配套設(shè)施，其噪聲污染已成為目前諸多高層住宅面臨的突出問(wèn)題，與此同時(shí)，隨著人們維權(quán)意識(shí)的增強(qiáng)，二次供水泵房噪聲投訴問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮。因此，通過(guò)有效的技術(shù)措施降低二次供水泵房的噪聲污染是保障居民身心健康與日常生活的重要手段。

自2011年以來(lái)，寧波市自來(lái)水有限公司全面啟動(dòng)中心城區(qū)中高層住宅二次供水設(shè)施集中改造，并于2014年基本完成。面對(duì)諸多老舊小區(qū)水泵房噪聲影響問(wèn)題，如何根據(jù)實(shí)際情況編制噪聲整治方案則顯得尤為重要。因此，本文通過(guò)綜合分析二次供水泵房噪聲來(lái)源、特點(diǎn)以及噪聲整治工程的實(shí)踐心得，對(duì)二次供水泵房噪聲整治方案進(jìn)行探討，為改善高層住宅居住環(huán)境質(zhì)量提供相應(yīng)對(duì)策與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 泵房噪聲來(lái)源及特點(diǎn)

泵房噪聲主要包含：水泵工作噪聲、電機(jī)噪聲及其他噪聲。

(1)水泵工作噪聲主要為機(jī)械噪聲，由于水泵葉輪等旋轉(zhuǎn)部件不平衡而使水泵在工作中產(chǎn)生振動(dòng)，引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲[1]。振動(dòng)噪聲通常以彈性波的形式通過(guò)水泵傳遞到支撐結(jié)構(gòu)及相連的供水管線上，引起樓板或墻體微振動(dòng)而輻射噪聲。水泵工作噪聲還包含氣蝕噪聲和液壓噪聲等，其中，結(jié)構(gòu)噪聲具有頻率低、聲波長(zhǎng)、衰減緩慢等特點(diǎn)，不易吸收和隔離，是泵房噪聲問(wèn)題中較為普遍的噪聲。

(2)電機(jī)噪聲主要包含空氣動(dòng)力噪聲、電磁噪聲和機(jī)械噪聲。電磁噪聲為電機(jī)中定子、轉(zhuǎn)子和整個(gè)電機(jī)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)所產(chǎn)生的一種低頻噪聲；而機(jī)械噪聲則是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部分的摩擦、撞擊、不平衡以及結(jié)構(gòu)共振形成的噪聲。這部分噪聲通常通過(guò)空氣傳播，隨著傳播距離的增大會(huì)發(fā)生明顯衰減，在泵房噪聲中并不突出。

(3)其他噪聲主要包括泵房進(jìn)水系統(tǒng)噪聲、水錘噪聲等，進(jìn)水系統(tǒng)噪聲主要包含進(jìn)水口水流沖擊儲(chǔ)水界面形成的落水噪聲以及浮球閥形成的噴射噪聲及渦流噪聲[2]。水錘噪聲則是水泵啟閉時(shí)管道內(nèi)壓力波動(dòng)引起的水流撞擊噪聲。這幾類(lèi)噪聲均能通過(guò)設(shè)備結(jié)構(gòu)上的調(diào)整進(jìn)行消除。

2 泵房噪聲控制原理及方法

噪聲控制通常通過(guò)削減噪聲源、限制傳播途徑控制及控制噪聲接受點(diǎn)3方面進(jìn)行。泵房噪聲通常通過(guò)固體或者空氣傳播，因此，在泵房噪聲控制中普遍采用隔振減振、吸聲等措施[3]。

(1)隔振減振措施。隔振減振是通過(guò)在振源及固定結(jié)構(gòu)中設(shè)置隔振減振裝置，用柔性彈性連接替代剛性連接等方式，從而削減振源的振動(dòng)能量傳遞。泵房的隔振減振通常是從水泵及連接管道上入手，主要包含水泵機(jī)組的隔振減振及連接管道減振等。①水泵的隔振減振通常采用彈簧阻尼減振裝置或橡膠隔振墊等隔振元件將水泵與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)隔離。隔振元件具有聲阻抗明顯的特點(diǎn)，從而降低和消除由水泵傳遞到基礎(chǔ)的振動(dòng)力[4]。②連接管道減振通常在水泵與管道的連接部位采用柔性橡膠補(bǔ)償軟連接，從而減少了振動(dòng)從水泵到管道的傳遞。為了避免管道在安裝過(guò)程中通過(guò)吊架傳遞到墻體，通常采用彈性吊架，在泵房空間允許的條件下，盡可能采用落地管道支架并進(jìn)行減振處理，從而減少管道振動(dòng)向樓板的傳遞。在管道與墻體連接處采用橡膠墊、玻璃棉等柔性吸聲材料進(jìn)行減振處理。

(2)吸聲措施。吸聲是利用吸聲材料對(duì)聲波的黏滯阻力，降低噪聲聲能，從而到達(dá)控制噪聲傳播的目的。吸聲材料通常松軟且多孔，如聚氨酯泡沫塑料、巖棉、玻璃棉等是常見(jiàn)的吸聲材料。泵房吸聲措施通常是在頂棚及周邊墻體設(shè)置吸聲裝置，由于水泵運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的空氣噪聲通常不高于85 dB，而現(xiàn)澆120 mm的混凝土層對(duì)空氣噪聲的隔聲量基本在50 dB以上，因此，若用戶(hù)與水泵距離僅隔一層樓板時(shí)，必須要對(duì)泵房進(jìn)行吸聲處理。通常采用吸聲吊頂、吸音墻及吸聲屏等方式就能達(dá)到較好的噪聲消除效果[5-6]。

(3)其他措施。針對(duì)其他類(lèi)型的噪聲，如水錘噪聲通常在出水管上設(shè)置緩閉止回閥的方式降低水錘作用引起的振動(dòng)和噪聲。水箱進(jìn)水噪聲通常在進(jìn)水管上設(shè)置調(diào)節(jié)孔板，降低進(jìn)水高壓引起的管道振動(dòng)噪聲，在水箱進(jìn)水口設(shè)置布水器或落水消聲器等方式，降低水箱內(nèi)的落水噪聲，采用電磁閥代替浮球閥，消除浮球閥的噴射噪聲及渦流噪聲[7]。

3 泵房噪聲控制應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 隔振減振案例分析

(1)工程簡(jiǎn)介

寧波市某A小區(qū)為35幢高層住宅，水泵房設(shè)置在地下室一層，地上一層為用戶(hù)住宅。泵房?jī)?nèi)二次加壓供水系統(tǒng)分高、中、低3個(gè)區(qū)，供水方式為水箱加變頻供水，泵房?jī)?nèi)共設(shè)有4套加壓泵組12臺(tái)水泵。該幢二層用戶(hù)反映入住后一直受地下水泵房噪聲困擾，嚴(yán)重影響日常生活，要求對(duì)水泵房噪聲進(jìn)行治理。

(2)治理前噪聲測(cè)試

為掌握水泵房噪聲源特性及噪聲情況，在治理前針對(duì)用戶(hù)房間進(jìn)行夜間倍頻帶聲壓級(jí)和等效聲級(jí)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果可以看出，用戶(hù)住宅中臥室及客廳噪聲級(jí)存在不同程度超標(biāo)現(xiàn)象。

(3)治理措施

水泵的隔振減振。通過(guò)對(duì)水泵房現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查后，確定泵房噪聲主要來(lái)源于水泵機(jī)組振動(dòng)及相連管道的共振。水泵由于使用年限較長(zhǎng)，聯(lián)軸器磨損嚴(yán)重，因此，首先通過(guò)對(duì)水泵聯(lián)軸器的更換降低水泵的振動(dòng)。與此同時(shí)，在泵組與混凝土基礎(chǔ)間設(shè)置高性能阻尼彈簧隔振器(圖1)，頻率為2～5 Hz，隔振效率在90%以上，隔振器阻尼比為0.05，有效防止水泵運(yùn)行過(guò)程中固體噪聲向地面的傳遞。

表1 治理前泵房噪聲測(cè)試Tab.1 Noise Test of Pump House before Control

圖1 水泵基礎(chǔ)隔振改造Fig.1 Vibration Isolation of Pump Foundation

連接管道的隔振減振。治理前泵房?jī)?nèi)管道與梁板均采用剛性支架固定，管道與墻壁為剛性連接，未加裝任何隔振措施。因此，將給水管吊架更換為落地管道支架，并在支架底端加裝隔振器。同時(shí)，將管道穿墻位置進(jìn)行周邊鑿空處理，在管道與墻體間加裝填充玻璃棉，有效降低了管道振動(dòng)向墻體的傳遞(圖2)。

圖2 管道隔振改造Fig.2 Vibration Isolation of Pipeline

(4)治理后噪聲測(cè)試

對(duì)泵房進(jìn)行整體減噪處理后測(cè)試結(jié)果如表2所示。治理后用戶(hù)住宅中臥室等效A聲級(jí)下降7.3 dB，客廳下降6.6 dB，泵房噪聲削減明顯，倍頻帶聲壓級(jí)和等效聲級(jí)均達(dá)到環(huán)境噪聲相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。因此，通過(guò)對(duì)水泵房進(jìn)行整體減振降噪處理后，用戶(hù)住宅內(nèi)噪聲明顯改善。回訪后戶(hù)主也反映目前已基本消除泵房噪聲影響，對(duì)治理效果表示滿(mǎn)意。

表2 治理后泵房噪聲測(cè)試Tab.2 Noise Test of Pump House after Control

3.2 吸聲處理案例分析

(1)工程簡(jiǎn)介

寧波市某B小區(qū)為11幢高層住宅，水泵房設(shè)置在地上一層，與住宅樓相連但不共墻。住宅部分地上一層為架空層，地上二層為用戶(hù)住宅。泵房?jī)?nèi)二次加壓供水系統(tǒng)分低區(qū)和高區(qū)，供水方式采用無(wú)負(fù)壓供水，泵房?jī)?nèi)共設(shè)有2套加壓泵組6臺(tái)水泵。相鄰住宅二層用戶(hù)反映水泵房噪聲影響正常休息，尤其在夜間水泵運(yùn)行時(shí)有明顯蜂鳴聲，要求對(duì)水泵房噪聲進(jìn)行治理。

(2)治理前噪聲測(cè)試

在治理前針對(duì)用戶(hù)房間進(jìn)行噪聲測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表3所示。由表3可知，用戶(hù)住宅中噪聲均符合環(huán)境噪聲相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。但用戶(hù)反映仍受噪聲困擾，因此，通過(guò)對(duì)水泵房噪聲特點(diǎn)分析后，確定對(duì)泵房進(jìn)行吸聲降噪處理。

表3 治理前泵房噪聲測(cè)試Tab.3 Noise Test of Pump House before Control

(3)治理措施及效果

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，確定泵房噪聲主要為水泵運(yùn)行過(guò)程中的空氣噪聲。為了提高泵房的隔音效果，對(duì)泵房?jī)?nèi)墻及吊頂進(jìn)行吸聲處理。泵房?jī)?nèi)墻及吊頂采用厚度為50 mm、密度為35 kg的吸音棉板處理，表面以穿孔率≤5%穿孔板護(hù)面，盡可能降低水泵空氣噪聲的傳播。與此同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)泵房大門(mén)靠近用戶(hù)陽(yáng)臺(tái)側(cè)，為有效防止泵房噪聲通過(guò)門(mén)體向外輻射，將泵房大門(mén)改為內(nèi)部填充有100 mm厚超細(xì)玻璃棉的隔聲門(mén)。治理后對(duì)用戶(hù)進(jìn)行回訪，用戶(hù)表示基本聽(tīng)不到原先的泵房噪聲，對(duì)治理效果表示滿(mǎn)意。

3.3 進(jìn)水噪聲治理案例分析

(1)工程簡(jiǎn)介

寧波市某C小區(qū)為15幢高層住宅，水泵房設(shè)置在地下室一層，地上一層為架空層，地上二層為用戶(hù)住宅。泵房?jī)?nèi)二次加壓供水系統(tǒng)分高、中、低3個(gè)區(qū)，供水方式為水箱加變頻供水，泵房?jī)?nèi)共設(shè)有3套加壓泵組9臺(tái)水泵。二層用戶(hù)反映夜間臥室有明顯噪聲，影響休息。

(2)治理前噪聲測(cè)試

在治理前針對(duì)用戶(hù)房間進(jìn)行噪聲測(cè)試，測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)在用水高峰時(shí)段用戶(hù)家中噪聲明顯，實(shí)測(cè)等效噪聲級(jí)在35 dB(A)以上。通過(guò)對(duì)泵房勘查后發(fā)現(xiàn)，水箱進(jìn)水管位置正好處于住戶(hù)臥室投影面以下，判斷噪聲主要是由于進(jìn)水管道高壓高流速引起的管道振動(dòng)噪聲通過(guò)墻體傳遞至用戶(hù)端。

(3)治理措施及效果

治理過(guò)程中，首先對(duì)水箱進(jìn)水管進(jìn)行改造，將進(jìn)水管延伸至水箱液面下以降低水箱進(jìn)水時(shí)的落水噪聲。同時(shí)，在進(jìn)水管處安裝減壓閥，降低進(jìn)水壓力與流速?gòu)亩档瓦M(jìn)水管的振動(dòng)。改造后用戶(hù)反映噪聲減輕，但仍影響正常休息，于是對(duì)進(jìn)水總管進(jìn)行整體移位，并在進(jìn)水管穿墻處鑿空加裝泡沫填縫劑，降低了管道振動(dòng)噪聲傳遞。整治后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)噪聲測(cè)試，用戶(hù)室內(nèi)噪聲級(jí)已低于30 dB(A)，同時(shí)也得到了住戶(hù)的認(rèn)可。

4 結(jié)論

二次供水泵房噪聲治理是一項(xiàng)綜合性工作，與工程的設(shè)計(jì)、施工及后期的使用和維護(hù)等環(huán)節(jié)息息相關(guān)。因此，對(duì)于二次供水泵房噪聲治理，需要多方面綜合考慮，針對(duì)性地采取經(jīng)濟(jì)高效的治理措施，才能取得較好的效果。

(1)在設(shè)計(jì)初期，二次供水泵房選址應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離居民住宅，如與住宅毗鄰，則必須做好吸聲降噪措施；同時(shí)，應(yīng)充分考慮水泵的機(jī)械振動(dòng)、管道共振、水錘作用、氣蝕等可能引起噪聲的問(wèn)題，將噪聲隱患在設(shè)計(jì)初期削減到最低限度。

(2)在噪聲治理過(guò)程中，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)泵房噪聲源進(jìn)行科學(xué)分析，根據(jù)噪聲源特點(diǎn)針對(duì)性地選擇一種或多種噪聲防控手段進(jìn)行噪聲治理。泵房?jī)?nèi)的管道連接建議采用柔性連接，減少噪聲傳遞，在無(wú)法避免結(jié)構(gòu)傳播的前提下，采用減振墊、彈性支架等減震元件是降低泵房振動(dòng)噪聲傳播的有效手段。

(3)在后期運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)對(duì)水泵、電機(jī)和相關(guān)設(shè)施進(jìn)行定期巡檢及維護(hù)保養(yǎng)，從源頭上削減震動(dòng)及噪聲。