建筑給排水管道噪聲分析及控制探討

王順江

北京住總第一開發(fā)建設(shè)有限公司 北京 100029

引言

目前行業(yè)內(nèi)對(duì)給排水管道噪聲提出了嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，各企業(yè)在建筑給排水施工中必須將管道噪聲控制作為關(guān)鍵任務(wù)，嚴(yán)格參考行業(yè)規(guī)范并考慮實(shí)際情況，采取專業(yè)化管道降噪處理。當(dāng)前工程市場(chǎng)上給排水管道噪聲控制受到了人們的廣泛關(guān)注，陸續(xù)出現(xiàn)了很多新材料、新方法，實(shí)際的工作中相關(guān)人員需持續(xù)創(chuàng)新，將給排水管道噪聲控制在正常標(biāo)準(zhǔn)。

1 建筑給排水管道噪聲來源

1.1 增壓設(shè)備產(chǎn)生的噪聲

建筑給排水管網(wǎng)的構(gòu)成復(fù)雜，其中不僅包含各類型管道，還涉及很多專業(yè)化設(shè)備，如水泵機(jī)組、空氣壓縮機(jī)等增壓設(shè)備，這類型設(shè)備在整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)承擔(dān)著重要的任務(wù)，能保障給水與排水的便捷性、高效性。但由于這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)行原理，運(yùn)行中的機(jī)械振動(dòng)是造成管道噪聲的一大因素，特別是水泵機(jī)組的噪聲對(duì)人們的影響較大，其噪聲來源具體為：水泵運(yùn)行、水泵振動(dòng)引發(fā)管道諧振、電氣設(shè)備運(yùn)行、水泵運(yùn)行時(shí)水流運(yùn)動(dòng)。

1.2 給水管道系統(tǒng)噪聲來源

1.2.1 水流噪聲。水流噪聲指的是水體流動(dòng)下形成的噪聲，這一噪聲來源決定了水流速度大小關(guān)乎噪聲的大小及危害程度。建筑給水系統(tǒng)運(yùn)行中的水流噪聲有多種表現(xiàn)：水流沿管壁流動(dòng)，在流動(dòng)的同時(shí)與管壁存在摩擦作用，而此作用有噪聲；水流并不固定，當(dāng)流經(jīng)特殊配件時(shí)速度異常波動(dòng)，當(dāng)流速增大時(shí)噪聲也同步增大；水龍頭等給水部件啟動(dòng)的情況下，水流沖擊受水器具或者水流與空氣摩擦所引起的噪聲。

1.2.2 水錘噪聲。在給水管網(wǎng)中水錘噪聲的出現(xiàn)頻次較高，這一現(xiàn)象就是水泵或衛(wèi)生器具給水配件開啟或者關(guān)閉情況下瞬時(shí)水流速度、管道壓力波動(dòng)引發(fā)的管道共振，這種噪聲不僅會(huì)影響人們的生活，也會(huì)損壞相關(guān)部件。

1.2.3 氣蝕噪聲。給水管道中的水一旦受熱，將逐步從低溫轉(zhuǎn)為高溫，高溫狀態(tài)下水中溶解的空氣逐步被釋放出來并產(chǎn)生無數(shù)氣泡。這些氣泡并非固定于某一特定位置，在持續(xù)的位置移動(dòng)中往往會(huì)達(dá)到高氣壓處，導(dǎo)致氣泡破裂產(chǎn)生噪聲。與此同時(shí)，氣泡破裂時(shí)液體質(zhì)點(diǎn)高速填充破裂空穴，在瞬間將存在較大的水擊作用力，在高沖擊頻率打擊金屬表面時(shí)噪聲較大。

1.3 排水管道的噪聲來源

建筑給排水管網(wǎng)中排水管道承擔(dān)著較大的排水任務(wù)，結(jié)合其管網(wǎng)特征，一般以重力非滿管流設(shè)計(jì)，污水管道內(nèi)包含不同形式的介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，管內(nèi)自由水面、氣壓持續(xù)波動(dòng)，管道噪聲無法避免。首先，排水立管中的噪聲，多產(chǎn)生于排水橫管與立管的交接處，因?yàn)樵撐恢玫乃鬟\(yùn)動(dòng)形式特殊，急速變小的水流速度使該部位有旋轉(zhuǎn)水膜、氣塞流，誘發(fā)立管氣體的膨脹、壓縮；水流與管壁、管內(nèi)氣流有相互之間的接觸與碰撞，也有噪聲產(chǎn)生[1]。其次，排水橫干管噪聲，排水管網(wǎng)中的污水經(jīng)由立管進(jìn)入橫管時(shí)，水流方向變化明顯，因?yàn)樗鲗?duì)管壁的沖擊也會(huì)形成噪聲。

2 建筑給排水管道噪聲控制策略

2.1 泵房噪聲的控制

建筑給排水管道噪聲的一大來源為水泵機(jī)房中的設(shè)備運(yùn)行噪聲，根據(jù)其噪聲產(chǎn)生特點(diǎn)，一般可采取以下控制方式。

2.1.1 聲源控制。針對(duì)管道噪聲的控制，聲源控制為源頭上的控制方法，也最為有效。泵房噪聲的聲源控制主要可采用以下方法：①結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將泵房布置在一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的空間，如不具備獨(dú)立布置泵房的條件，可將其布置在地下室最底層，以通過這一布置方式來減小噪聲對(duì)低層住戶的干擾。國(guó)家現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中明確指出，如有必要在布置泵房時(shí)可增設(shè)多孔吸音板[2]。②注意選擇符合降噪規(guī)范的水泵，如可選用低轉(zhuǎn)速水泵，電機(jī)轉(zhuǎn)速盡量不超1450r/min。當(dāng)然，在條件允許的情況下可配備變頻泵，以使自動(dòng)控制模塊可根據(jù)水泵運(yùn)行情況來調(diào)整有關(guān)參數(shù)，減小噪聲。

2.1.2 傳播途徑控制。針對(duì)給排水管道噪聲的控制，如從傳播途徑角度分析，主要可采取以下控制方式：①選擇恰當(dāng)?shù)母粽裨?，為保障隔振元件與水泵的高度匹配性，有關(guān)人員必須考慮水泵本身的工作情況、運(yùn)行原理。②在水泵吸水管、出水管上分別安裝隔振元件，但需保障安裝位置的正確性。③特殊部位采取特殊處理方式，因?yàn)橐恍┕艿涝肼曈晒腆w傳聲引起，就需要消除這一傳聲條件，如選用彈性吊架、彈性托架或者隔振支架等管道支吊架，水泵出水管穿墻與樓板處、棟樓與管外壁之間可填充彈性材料阻斷聲音傳播途徑。

2.2 給水管道的噪聲控制

2.2.1 嚴(yán)格控制水流速度與壓力。給水管道要減少噪聲，可適當(dāng)降低水流流速與壓力。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，如果管道中的水流速度較大，超出正常設(shè)計(jì)值，就具備水錘噪聲的行程條件，與此同時(shí)，較大的水流速度也使水流對(duì)有關(guān)部件有較大沖擊，且水流還與空氣有巨大摩擦，這些都是引發(fā)噪聲的直接因素。相關(guān)人員在給水管道施工中需嚴(yán)格參考行業(yè)內(nèi)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將水壓與水流流速控制在合理范圍內(nèi)，如各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)靜水壓應(yīng)在0.45以下，一旦入戶管或者配水橫管的靜水壓超過0.35MPa，需增設(shè)減壓閥，不僅需保障減壓閥型號(hào)的正確性，還需將其安裝在合適的位置，以發(fā)揮其應(yīng)有的作用[3]。

2.2.2 水錘噪聲控制。水錘為管道中一種相對(duì)常見的現(xiàn)象，結(jié)合其產(chǎn)生原因，水的動(dòng)量為主要因素，存在沖量定理的關(guān)系。為控制水錘噪聲，就需要減弱水錘作用，水錘能引起管道共振形成噪聲，就需要采取減小管道振動(dòng)的處理方式，具體可采取控制水流速度、延長(zhǎng)作用時(shí)間的方式。因此，實(shí)際工作中有關(guān)人員不僅需根據(jù)具體情況來確定水流速度，也需要在特殊位置，如閥門、水嘴等出水口的給水配件注意控制啟閉速度。

2.2.3 給水管道的布局設(shè)置。給水管道的噪聲控制中，相關(guān)人員也需保障管道布局的合理性，以減弱管道對(duì)人們生活的影響。如有關(guān)人員在布置給水管道時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，將管道布局在與臥室、辦公室、錄播室等距離較遠(yuǎn)的區(qū)域。當(dāng)然，在布局給水管道時(shí)施工人員也需要分析建筑物的整體布局，應(yīng)確保給水管道既能滿足基本的用水需求，又能降低噪聲。

2.2.4 嚴(yán)格控制給水管道及其配件的選材。目前市場(chǎng)上的管材類型相對(duì)較多，相關(guān)人員在實(shí)際的工作中需結(jié)合具體需求來選用管材，從控制噪聲的角度施工人員可選用高密度給水管道、衛(wèi)生器具，以從根本上減小水流的振動(dòng)。此外，在給水系統(tǒng)中的管道支吊架起著支撐作用，為發(fā)揮其應(yīng)有的作用，相關(guān)人員需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的管道情況來配置，確保管道支吊架的相關(guān)參數(shù)符合要求。

2.2.5 設(shè)置排氣閥。管道中空氣也會(huì)引起噪聲，為此就需要在給水管道施工中做好排氣處理，施工人員需靈活應(yīng)用排氣閥。目前市場(chǎng)上的自動(dòng)排氣閥具有優(yōu)越的性能，在排氣方面非常便捷，將其布設(shè)于上行或下行管道間，能及時(shí)排氣，避免氣體過多、氣壓過大。但排水管網(wǎng)的規(guī)模龐大，并非僅有一個(gè)排氣閥就能達(dá)到排氣目標(biāo)，一般需布設(shè)多個(gè)，為達(dá)到良好的排氣效果，有關(guān)人員需做好排氣閥布置位置、數(shù)量的管理。上行管道與下行管道的水流方向等各有特點(diǎn)，在布置排氣閥時(shí)需視具體情況而定。

2.2.6 管道與管卡間設(shè)立絕緣材料。建筑給水施工中為滿足用水需求，相關(guān)人員在鋪設(shè)給水管網(wǎng)時(shí)必須嚴(yán)格參考行業(yè)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定。結(jié)合建筑給水施工經(jīng)驗(yàn)，給水管道常遇到穿過墻板、地板的情況，在這些位置要符合管道降噪要求，應(yīng)做好特殊處理，如穿越墻壁時(shí)需在墻壁孔洞周圍使用絕緣材料，如可選用質(zhì)地相對(duì)松軟的毛皮或者氈墊，用這些材料起到隔聲和減聲。如施工過程中管道鋪設(shè)于地板以下，應(yīng)選用隔音較好的地板材料。

2.3 排水管道的噪聲控制

2.3.1 排水系統(tǒng)類型的選擇。建筑內(nèi)排水管網(wǎng)的管線、配件數(shù)量龐大，為滿足高效排水的目標(biāo)，系統(tǒng)內(nèi)一般有單立管排水、雙立管排水、三立管排水幾種，三種方式相比較，雙立管排水和三立管排水系統(tǒng)中均有布設(shè)的專用通氣立管，在調(diào)整補(bǔ)氣體方式后，負(fù)壓區(qū)補(bǔ)充的空氣能在不經(jīng)過的水舌的情況下流動(dòng)，對(duì)抑制氣塞、減小噪聲非常有效，這一方式在高層建筑中應(yīng)用較多。

2.3.2 排水橫干管中噪聲控制。針對(duì)這一方面的管道噪聲，有關(guān)人員在實(shí)際的工作中需在原有基礎(chǔ)上增大排水橫管的直徑，減小其長(zhǎng)度，以從根本上減弱橫管噪聲。當(dāng)然，也需采取其他處理方式，如排水橫管與立管的連接方面可優(yōu)先選用大曲率彎頭，并設(shè)置器具或者環(huán)形通氣管。

2.3.3 配件的選用。橫管與立管連接部位的水流噪聲可通過調(diào)整排水水流的工況條件來控制，選擇恰當(dāng)?shù)呐浼頊p弱噪聲：①排水橫支管、排水立管的連接部位安裝蘇維托制配件，使立管水流與橫支管水流均可在各自的隔間流動(dòng)，保持獨(dú)立性，減小水流對(duì)管道的沖擊，并增大立管中的空氣流通性。②在排水立管與排水橫干管之間安裝下部特制配件，也減小立管水流速度。③為保持排水管道中壓力的穩(wěn)定性，系統(tǒng)內(nèi)的水封尤其是地漏水封應(yīng)保障其高度在5cm之上。

2.3.4 排水管道的布局。同給水管道一樣，在控制排水管道噪聲時(shí)同樣也需考慮管道布局因素，如在實(shí)際的工作中未嚴(yán)格參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來布設(shè)排水管道，管道噪聲較大將嚴(yán)重影響人們的生活。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，建筑排水管道應(yīng)盡可能布設(shè)于衛(wèi)生間、廚房等對(duì)噪聲要求相對(duì)寬松的區(qū)域，嚴(yán)禁將排水管道布設(shè)在臥室、辦公室等附近。當(dāng)然，從室內(nèi)空間規(guī)劃的角度，衛(wèi)生間、廚房應(yīng)布局在與臥室、辦公室距離較遠(yuǎn)的位置，或者無法保持遠(yuǎn)距離布局，衛(wèi)生間、廚房與臥室、辦公室等區(qū)域之間應(yīng)設(shè)置隔音屏障。衛(wèi)生間、廚房的用水量相對(duì)較大，一般可將其排水管道布置在與門口相近的位置，以控制排水管道長(zhǎng)度，減小噪聲。

2.3.5 管道始端設(shè)置過濾裝置。排水管道噪聲大于給水管道的原因就是廢水中包含各種廢棄物，為此，從控制排水管道噪聲的角度，相關(guān)人員也可在排水管道的開始端增設(shè)過濾裝置，用該裝置過濾到水質(zhì)中的各種廢棄物。過濾裝置一般包含兩種：裝置整體結(jié)構(gòu)、功能相對(duì)簡(jiǎn)單，用于過濾固體雜質(zhì)；用于過濾廢水中的氣體雜質(zhì)。

2.3.6 注意排水管道用材。排水管道的管材類型也是影響噪聲的重要因素，相關(guān)施工人員在具體的管道施工中應(yīng)從降噪角度選用良好的管材。一般情況下，內(nèi)壁光滑、耐彎性好、不易生銹的管材更能保障排水速率，且能減小水流與管道的摩擦。普通金屬管道很容易生銹，水流不暢，為此可選用高密度、內(nèi)壁光滑的納米材料，減小摩擦、吸收聲波。在排水管道中也可選用鑄鐵管材，因?yàn)殍T鐵中的石墨能減緩振動(dòng)，避免晶粒間振動(dòng)能的傳遞，也就能起到減振降噪的效果。一些排水管道工程中選用了PVC-U螺旋管，這類型管材通過改變立管內(nèi)壁表面形狀，不僅嚴(yán)格控制了污水的豎向流速，也將立管內(nèi)的壓力保持在穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)控制排水噪聲非常有效。

3 結(jié)束語

目前城市化進(jìn)程加快的過程中，人們對(duì)建筑給排水管道的降噪處理提出了全新的要求，各企業(yè)在給排水管道施工中應(yīng)綜合分析管道噪聲類型及原因，采取有效的控制措施減弱管道噪聲，提高給排水系統(tǒng)的運(yùn)行水平。