空调系统的消声与减振

空调系统的消声与减振毋庸置疑，民用建筑中的中央空调系统给人们的生活、工作带来了极大的舒适和便利。但是伴随着生活水平的日益提高，特别是职业健康安全管理体系(GB／T28001—2001)的逐步贯彻实施，人们对工作环境的健康要求也越来越高，于是众多高级宾馆、写字楼、公寓中空调系统的运行问题便愈加凸现出来，如噪声、异味、结露、滴水等，在一定程度上影响着人们的工作情绪、工作效率和身体健康，空调系统噪声问题尤为突出，已在局部形成噪声污染。噪声的发生源很多，就工业噪声来说，主要有空气动力噪声、机械噪声、电磁噪声等，空气动力噪声是由空气振动而产生的，如当空气流动产生涡流或者发生压力突变时引起气流扰动而产生的噪声；机械噪声是由固体振动而产生的；电磁噪声是由于电动机的空隙中交变力的相互作用而产生的。建筑内部的噪声主要是由于设置空调、给排水、电气设备后产生的，其中以空调设备产生的噪声影响最大。空调工程中的主要噪声源是通风机、制冷机、机械通风冷却塔等。通风机噪声主要是通风机运转时的空气动力噪声（包括气流、涡流噪声、撞击噪声和叶片回转噪声）和机械噪声。通风机噪声的大小与叶片的大小和形式、叶片数量、风量、风压等因素有关，同系列同型号的通风机其噪声随着转速的增高而加大。电机噪声以电动机冷却风扇引起的空气动力噪声为最强，机械噪声次之，电磁噪声最小。除此之外，还有一些其他的气流噪声，如风管内气流引起的管壁振动，气流遇到障碍物（管道变径、弯头、阀门等）产生的涡流以及出风口风速过高等都会产生噪声。下图是空调系统的噪声传播情况。从图中可以看出，通风机噪声由风道传入室内外，设备的振动和噪声也可能通过建筑结构传入室内。因此，通风空调系统在对建筑内热湿环境和空气品质进行控制的同时，也对建筑的声环境产生不同程度的影响。当空调系统运行产生的噪声超过一定允许值后，将影响人员的正常工作、学习、休息或影响房间的功能（如演播室、录音室），甚至影响人体健康。因此，在进行通风空调系统设计时，除了要考虑温、湿度的要求以外，还要考虑噪声的控制。空调通风系统主要噪声源：1平时通风：排风机、送风机。2空调系统：制冷机组、循环水泵、冷却塔、空调末端（风机盘管、空气处理机组）。3火灾时：排烟风机、正压送风机。4人防通风系统：人防风机。风机噪声：主要为空气动力噪声和机械噪声，以空气动力性噪声为主空气动力噪声：涡流噪声旋转噪声机械噪声：轴承噪音旋转部件不平衡产生的噪声附加噪声：风道管件因风速过大而产生附加的噪声，也叫气流噪声。风速越大，其噪声也越大。故集中空调系统：采用低风速系统，风速控制在8m/s以下。空调系统噪声的来源空调系统噪声从产生形式上分为空气动力性噪声和机械性噪声，按噪声发生部位也可分为两大类：设备噪声、风管及部件噪声。空调设备包括冷水机组、水泵、风机(包括空调机组、风机盘管机组)、冷却塔等，在运行中均可能因为设备振动、压缩机、电机、风叶运转而产生机械性噪声，属于噪声源。风管和风管部件(主要是送风口)的噪声分为涡流噪声(空气涡流产生的气流噪声)和振动噪声(风管及部件振动产生的噪声)，是在运行工况不良或与建筑物连接不当时产生的，属于附加噪声。从民用建筑空调系统的实际运行情况来看，设备噪声(尤其是风机噪声)是空调系统中的主要噪声源。因为大多数空调系统都是低速系统，风管及部件的噪声与风机噪声相比较小，而且由于噪声的迭加是对数迭加，附加噪声值一般不会对风机噪声值的提高产生显著影响。空调系统噪声污染的人为因素固然，空调系统噪声的产生是不可避免的，但设计和安装这两方面的人为因素却是造成空调系统噪声污染的外因。(1)设计方面：1)空调设备选型不当，如所选风机噪声值超标；2)设计风速过大，造成风管内空气涡流严重、出风口处风噪大；3)设备设计位置不妥，如空调机房位置距办公、生活区域较近；4)未进行有效的消声设计，如并联设备间无防共振设计、风管未采用隔振吊架。(2)安装方面：1)未按设计施工，如管道与空调器没有采用软连接、设备基础未采用隔振垫；2)不符合施工规范要求，如设备安装时没调平找正、大型风管弯头导流片漏装；3)未严格进行系统检测，如风管漏光检测、漏风量测试抽检率不足、室内噪声检测点少。空调系统噪声的控制措施从源头上完全消除空调系统噪声是不现实的，但是可以在设计和安装这两个外因上采取有效措施来降低空调系统的噪声污染。1.设计方面控制措施1.1风机减噪设计(1)选用低噪声或低转速的前向型叶片式风机；风量和风压的安全系数不宜过大；风机正常运行工况点应在高效区内，最好接近最高效率点。(2)风量较大的空调机组应设置机房，利用封闭的墙体进行隔声(普通120砖墙的隔声效果即可达到45dB)，机房位置应尽量远离要求安静的房间。(3)空调机组设减振基座，减振基座的振动传递率T必须小于5％。(4)空调机房采用消声百叶回风口，回风风速宜控制在2m/s以下。(5)风量较小的通风设备(如风机盘管)吊装时，吊架应采用减振吊架，同时采用隔声效果好的天花板材料。(6)风机与管道采用柔性连接，进出风干管处设置消声器。1.2冷水机组减噪设计(1)选择高效型声功率低的制冷机组，各种机组的噪声值一般排序为：热泵机组活塞式冷水机组螺杆式冷水机组≥离心式冷水机组≥溴化锂吸收式冷水机组，具体可根据工程特点合理选择。(2)优选内置水泵型冷水机组。水泵密闭在冷水机组内，可有效地降低水泵噪声。(3)制冷机房宜设在建筑物地下室或单独建设，机房结构采用比重大的建筑材料，必要时可在墙体内表面粘贴吸声材料。(4)选用橡胶隔振垫或弹簧隔振器进行冷水机组、水泵基础隔振。(5)进出冷水机组、水泵的管道设置橡胶柔性接管。(6)穿越制冷机房的管道设置柔性套管，避免与墙体刚性连接。1.3冷却塔（风冷机组）减噪设计(1)优选低噪音型或带变频调速装置的冷却塔。逆流式冷却塔噪声最大，横流式冷却塔次之，喷射无风机式塔噪声最小，但其占地面积正好相反，具体可根据工程场地情况合理选择。(2)冷却塔设置在对周边建筑影响最小处，并避开建筑物的主立面和主出人口。(3)塔基和混凝土基础间设减振垫、减振器，冷却塔的支点与减振器之间应设整体底座。(4)在进水、出水和补给水管上加防振软管。(5)冷却塔增配消声附件，如出风口装消音风筒、在入风口装隔声墙。(6)必要时在冷却塔和周边建筑物间设置隔声屏。1．4风管及部件减噪设计(1)风管设计风速不宜过高，以减小空气涡流产生的噪声。一般干管内风速控制在10m／s以内，有特殊消声要求的空调系统的干管风速控制在5m／s，支管风速不高于3m／s，送风口风速控制在2m／s内。(2)在管路布置时人为地增加风管走向变化以便合理利用噪声的自然衰减。(3)各支路风管的设计风量尽量达到自然平衡。(4)当同一系统的不同房间噪声要求不同时，风管按照噪声要求由低到高的顺序进行布置，有特殊消声要求的房间加设支管消声器。(5)送风量与回风量应尽量接近平衡，避免室内外形成明显的压力差。(6)风管变径要采用渐扩或渐缩管，不能巨变。(7)分支管与主风管采用非90°顺接。(8)矩形弯管的曲率半径为一个平面边长的内外同心弧，其他形式的弯管当平面边长大于500mm时，必须设置导流片。(9)风管弯头与弯头的间距不宜过小，避免涡流严重。(10)风管与墙体、楼板不能刚性接触，要做隔振处理。2.安装方面控制措施2.1设备安装减噪控制(1)安装隔振器的设备基础必须平整，偏差≤2mm。(2)每个隔振器位置要准确，压缩量应均匀一致，偏差≤2mm。(3)设备就位后严格进行调平找正。(4)固定设备的地脚螺栓必须拧紧，并有防松动措施。(5)吊装设备的隔振钢支、吊架其结构形式和尺寸必须符合设计或设备技术文件规定，焊接要牢固。(6)与设备相连接的风管、水管必须连接紧密、牢固。(7)在设备单机试运转和系统无负荷联合试运转时，严格进行噪声测定，对有异常振动和声响的设备采取纠正措施。2.2风管及部件安装减噪控制(1)风管制作的接缝和接管连接处必须牢固、严密。(2)风管制作的接缝和接管连接处采取密封措施，密封面在风管的正压侧。(3)风管内导流片和消声器的制作必须符合设计或规范要求。(4)严格按照设计要求对风管进行加固(加固形式有横筋、立筋、内外角钢、扁钢、加固筋、管内支撑等)。(5)风管配件、风管部件与风管必须牢固连接，开关要灵活。(6)风管的隔振钢支、吊架的结构形式、尺寸、间距必须符合设计或设备技术文件规定，焊接要牢固。(7)风管系统安装完毕，必须进行严密性检验和噪声测定。3.其它消声、减振措施通风与空调系统的减振设计应包括设备和管道两方面。设备包括制冷机组、空调机组、水泵、风机以及其他可能产生较大振动的设备。管道减振主要是防止设备的振动通过管道进行传播。设计中对消声和减振的具体措施可具体归纳为：（1）.在空调系统中，除了对风机、水泵等产生振动的设备设置弹性减振支座外，还应在风机与管路之间采用软管链接，软管宜采用人造材料或帆布材料制作。6号以下风机，软管的合理长度为200mm；8号以上的风机，软管合理长度为400mm。（2）.水泵、冷水机组、风机盘管、空调机组等设备与水管之间用软管连接，不使振动传递给管路。软管有两类：橡胶软接管和不锈钢波纹管。橡胶软接管隔振减噪的效果很好，缺点是不能耐高温和高压，耐腐蚀性也差。在空调与采暖的水系统中多用橡胶接管。不锈钢波纹管能耐高温、高压和耐腐蚀，但价格较贵，一般用于制冷剂管路的隔振。（3）.在管路的支吊架、穿墙处使用非燃软性材料填充做减振处理。（4）.空调机组可直接采用橡胶隔振垫隔振。（5）.振动较大的设备（如风机）吊装时，采用减振吊钩。（6）.选用高效、低噪声水泵、风机，并使水泵、风机在最高效率点附近运行。（7）.按噪声标准控制风管、风口风速,以满足房间噪声要求。（8）.空调机房内壁表面贴附吸声材料及吸声孔板，（9）.机房门采用消声密闭门，使墙体有吸声能力，等等。旅馆室内允许噪声标准住宅室内允许噪声标准医院室内允许噪声标准特殊建筑室内允许噪声标准噪声评价曲线号数N与声级计A档读数LA间的关系为N=LA－5。风机噪声控制技术FIG1-7风机噪声产生的原因：①空气动力性噪声：叶轮高速旋转→冲击压力波↑、涡流→噪声压力↑、转速↑→Lw↑②机械振动性噪声：回转体不平衡、轴承磨损、叶片刚性不够→振动→噪声③电磁噪声：电动机内发出的噪声管道风机噪声源出口噪声源进口噪声※管道辐射噪声源风机噪声源特点：多声源——与安装方式等有关指向性——当声源比波长大得多,指向性较强/反之可作为点源，各向相同，无方向性。※※※※通风空调设备噪声风机噪声空调系统的噪声源建筑声学设计FIG-61①风机噪声④固体噪声②环境噪声③再生噪声空调通风系统设备噪声产生及传播途径在通风空调所用的风机中，按照风机大小和构造不同，噪声频率大约在200～800Hz（即主要噪声处于低频范围内）。在缺乏实测数据时，某一风机的声功率级可按下式估算式中：L―通风机的风量，m3/h;H―通风机的风压（全压）,Pa。空调系统中的主要噪声源是通风机。通风机的噪声主要与叶片形式、片数、风量，风压等参数有关。风机噪声是由叶片上紊流而引起的宽频带的气流噪声以及相应的旋转噪声，后者可由转数和叶片数确定其噪声的频率。如果已知风机功率N（kW）和风压H（Pa），则可用下式估算：在求出通风机的声功率级后，可按下式计算通风机各频带声功率级（Lw）Hz:风机声功率的计算都是指风机在额定效率范围内工作时的情况。如果风机在低效率下工作，则产生的噪声远比计算的要大。通风机各频带声功率级修正值空调系统中噪声的自然衰减噪声的自然衰减：噪声通过风管系统后，由于摩擦、风管截面的突然扩大或缩小以及声波反射等原因，会产生衰减，这种衰减称为噪声的自然衰减。1）由于流动空气对管壁的摩擦，使部分声能转换成热能；2）由于在系统部件（风道变截面、支路、弯头等）处有部分声能被反射；机理：吸收、反射、透射到管外一、噪声在风管内的自然衰减（1）直管的噪声衰减当风管粘贴有保温材料时低频噪声的减声量可增加一倍。（2）弯头的噪声衰减（3）三通的噪声衰减―当管道分支时，声能基本上按