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摘要：剧院是声乐艺术的殿堂，必须有效控制噪音。广州歌剧院建设项目进行消声设计，因地制宜采取各种消声隔振措施，严控各环节质量，确保剧院噪声值达到设计与业主要求。
关键词：噪声、振动、消声、控制、消声器、减振器、风机、水泵
1、概述
剧院是声乐艺术的殿堂，为了完美地表现艺术的原声，必须有效控制噪音。广州歌剧院建设目标定为国际一流的歌舞殿堂，其噪声指标要求非常高，其设计指标具体要求见下表。
空间 噪声允许值 空间 噪声允许值 空间 噪声允许值
观众厅 NR20 多功能厅 NR20 录音室 NR20
舞台 NR25 排练厅 NR25 控制室 NR25
琴房 NR30 私人办公室 NR30 会议室 NR30
就通风与空调系统噪声控制而言，只限于管道消声和设备隔振等措施。空调房间内噪声要求较高时(例如达到NR-25限值以上时)，控制送风风速、风口的风速、防止在管道内与风口处的再生噪声。
除了做好通风与空调系统的声学设计外，还需要特别加强机房的隔声、隔振与消声处理，以消除设备机壳振动产生的噪声与固体传声。
2、噪声控制需考虑的因素
在噪声控制中，应首先考虑防止各项噪声源对观众厅等噪声控制要求高的区域的干扰，这些噪声源包括下列方面：
①建筑物内设备噪声。包括观众厅的空调系统、送排风系统和电器系统噪声，以及出入口门开关碰撞声和座椅翻动声等噪声。
②外界传入观众厅的噪声。既包括来自建筑物内其他部分的噪声，如来自休息厅的喧哗，放映机房、舞台设施、办公室和厕所设备等处的噪声，也包括户外交通噪声(车辆、铁路、航空等噪声)以及其他社会噪声。
③与本建筑物相关设施机房的其他噪声源，如制冷杋房、水泵房、锅炉房。
3、通风与空调专业的噪声控制设计
3.1噪声控制设计前期准备工作
在进行噪声控制设计前，需先掌握并检验设备的声学上的性能参数，如设备的转速、八倍频噪声值、设备的重量分布图与重心分布、设备的静压与风量、设备外壳额定情况的振动情况等。
3.2空调系统的消声设计
①消除机组运行噪声通过通风管道传播噪声，根据机组的噪声参数，对机组的进出风管道进行消声设计，设置消声设备，为了使气流更稳定地传输，减少再生气流噪声，在机组的进出口方向设置消声静压箱，在转弯处，设置带导流片的消声弯头。另外，多个消声器排列设置时，消声器之间的距离为2倍的管道直径，并计算出各个消声设备的消声参数允许值，例如插入损失、压力损失、再生噪声的数据、面风速与片间风速等性能参数。
②空调管道系统材质选用方面，防止噪声直接从空调管道、消声设备的外壳辐射到末端房间及周围环境，平时需要运行的设备所接的风管需要有良好的隔声效果，采用无机玻璃钢复合风管，消声设备采用1.5mm厚的镀锌钢板进行制作。该类型风管及1.5mm厚的镀锌钢板制作的消声设备外壁，具有很好的整体强度与刚度，能有效杜绝气流扰动使风管及消声设备外壁产生振动，消除向外辐射声波，而产生噪声。
在噪声要求高的功能房内，为了进一步消除机组噪声与气流流动时产生的再生噪声，采用直接风管，该风管对全频率的噪声具有很好的吸音效果。
③管道布置方面，空调风管系统的送风与回风系统设计必须满足低流速和气流自然平衡的要求。在一个气流平衡的管道系统中，从一个主管道分叉开的支管数量不能太多，为了气流自然平衡，使阻力分布均匀，设计这些支管应该有类似的尺寸和长度，使得气流压力均匀在分布。
④允许管道风速最大值方面，由于高速气流之间的摩擦，必然产生噪聲，影响最终的消声效果。设计送风和回风管道时，管内风速不得超过下表中的极限值。
允许的NR 主立管 主管道 分管道 输出管道 声学柔性管道
40 13 8.5 6.5 5 3.5
35 11 7.5 5.5 4 3
30 9.5 6 4.5 3.5 2.8
25 8 5 4 2.5 N
20 7 4 3 2 N
主立管：不在关键空间内的管道。机房内的管道或主管道之前的管井。
输出管道：所有与终端装置直接相连的管道，或者距终端装置5个管道直径之内的管道。
分管道：所有直接与输出管道相连的管道。
主管道：关键空间内的管道，连接一根以上弯管头和输出管道，或至少是分管道或输出管道3倍直径的管道。
3.3运行机械设备隔振技术
安装所有的机械设备时必须考虑到振动的传播，确保机械设备运行时的振不会被传播到邻近的对噪声敏感的区域。传播途径包括地面以及与设备相连接的管道系统或电缆。为了使运行机械设备与建筑结构隔绝，防止固体传声，需在机械设备与建筑结构上安装隔振器。隔振器需有效地吸收运行机械设备振动能量，隔振器的数量、分布与静位移根据设备振动情况确实。
对于隔绝振动传播到管道系统与电缆，在机组进出风口处安装软接头，电缆接设备处使用软管，一定程度上隔绝振动传播到管道系统及电缆桥架。
3.3.1座地安装风柜的隔振技术
不带内部隔振器的风柜应该安装在钢弹簧隔振器上，其静位移为45mm。除非电动机的功率超过30KW，安装在地面上的风柜不需要混凝土惯性基座。对于安装在钢弹簧隔振器上的整机机组，需要钢框架基座。
带有内部隔振器的风柜应该安装在蜂窝垫片或橡胶减振器上，并直接安装在混凝土基础上，即不需要惯性基座。
风柜的排水管的未端与地漏之间应该维持至少为50mm的空隙，防止风柜入水运行时排水管碰撞地漏。
具体隔振器型号和数量由机组基座尺寸、运行重量、转速和位置确定。
砼基础要求水平，为防止积水，砼基础应抬高至少50mm。砼基础尺寸按基座四周各放100mm，如遇空间尺寸限制，可根据实际情况进行调整确定。
组合式空调机组下需设计整体的槽钢圈梁，以平衡隔振器受力。
位于4个角的隔振器需要与地面固定安装，位于中间的隔振器不需与地面固定，安装时应跟机组实际重心分布情况进行调节，以使得隔振器受力尽量均匀压缩量相等，见图1。
图1组合式空调机组减振做法示意图
对于风机转速较低的机组，采用2个橡胶隔振器对扣安装的做法或者采用钢弹簧减振器上下加装δ=10mm减振垫的做法，以降低系统固有频率，见图2。
图2
3.3.2座地安装轴流式和离心式风机的隔振技术
功率不超过30KW的落地式风机应该通过钢弹簧隔振器安装在混凝土惯性基座上，其静位移为20mm。功率超过30KW的落地式风机需要通过钢弹簧隔振器安装在混凝土基座上，其静位移为45mm。
隔振器型号和数量由机组基座尺寸、运行重量、转速和位置确定。
位于4个角的隔振器需要与地面固定安装，位于中间的隔振器不需与地面固定，安装时应跟机组实际重心分布情况进行调节，现场调整至各隔振器压缩量相等为止，见图3。
图3座地风机减振做法示意图
3.3.3悬吊式的风机与风柜的隔振技术
悬吊式风机应悬挂在弹簧橡胶吊架隔振器之上。隔振器的静位移应为45mm。如果风机不带有适当刚性和强度的装配支架，或悬吊条件极其恶劣，此时应使用结构钢基座上，见图4。
悬吊式风柜应悬挂在弹簧橡胶吊架隔振器之上，隔振器的静位移应有20mm。
图4
3.3.4制冷机房隔振技术
隔振为主，吸声为辅，这是制冷机房隔振的一项原则，因此设计的重点在于隔振。本项目不设置冷源，通过板换获得冷量，因此隔振设计对象是水泵。水泵机组的噪音主要是通过固体传播，水泵震动的固体传播主要有三条途径：1．水泵基础混凝土块；2．水泵进出水管道；3．管道支架。控制噪音的空气传播，是辅助措施。
制冷机房的设备振动危害很大，必须进行处理，通常有以下方法：
①采用隔振器进行减振，水泵隔振技术有橡胶隔振垫、弹簧减振器、橡胶隔振器等，由设备的性能进行确定。
安装在地面上的6KW以上的水泵需要用螺栓固定在预先做好的加固混凝土惯性基座上，基座的重量应该是装满液体的水泵和电动机的总重量的2到3倍以上。对于功率为20KW或以上的水泵，混凝土基座的厚度至少要300mm，对于功率不到20KW的水泵，基座的厚度至少要200mm。惯性基座则应安装在钢弹簧隔振器上，其最小的静位移为45mm，见图5。
图5卧式水泵减振做法示意图
小于6KW且安装在楼板上的水泵应该安装在混凝土基座上，应至少有4个钢弹簧隔振器，隔振器的静位移为20mm。
位于地面上的小于6KW的水泵，可以通过至少4个氯丁橡胶隔振器直接安装在混凝土基垫上，隔振器的静位移为6mm。
与水泵连接的直径大于50mm的管道应该在泵的入口与出口处安装合适尺寸的氯丁橡胶柔性管道连接器进行连接。
②为了防止水泵沿管道传振，在水泵的吸水管和出水管上加可挠曲橡胶接头、可挠曲弯头、可挠曲异径管等；管道支架采用弹性支架、弹性吊架、弹性托架等，以防止水泵的噪音通过管道的这些固定装置传播出去。
③為防止固体传声，穿泵房顶板和侧墙的管道都应安装套管，套管与管道之间填充不燃烧的柔性材料。
④采取防水锤措施，水压过大，易产生水锤，加剧管道振动，应安装防水锤装置，如缓闭止回阀、隔膜式水锤消除器、溢流阀等。
4、隔振器施工注意要点
对于通风与空调专业进行消声隔振内容施工时，主要采用的材料性能参数需满足设计要求，避免采用不合格或不符合设计要求的材料、产品。
对于隔振器安装，主要防止隔振器出现隔振‘短路’的现象。对于需要安装紧固螺栓的隔振器，螺栓的紧固程度严格按设计要求或产品安装指导书进行，紧固过头了，会降低隔振效果，或出现隔振‘短路’的现象。紧固不够时，会出现设备与隔振器脱离，隔振效果达不到要求，效果不明显。
隔振器的布置，根据各设备隔振器分布图进行布置。
5、结论
通过以上消声隔振控制措施，并按要求进行材料采购与施工，从根本上将噪声消除在通风管道内与设备房内，避免了噪声传播到周围环境，使剧院成为声乐艺术的殿堂，达到了完美地表现艺术的原声，使原声发挥极致，使各个功能间达到原有的声学设计效果，满足业主要求。
参考文献
[1] 项端祈. 空调系统消声与隔振设计.北京：机械工业出版社 出版： 2005
[2] 项端祈. 空调制冷设备消声与隔振实用设计手册 北京：中国建筑工业出版社 出版： 1990
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：噪声、振动、消声、控制、消声器、减振器、风机、水泵
1、概述
剧院是声乐艺术的殿堂，为了完美地表现艺术的原声，必须有效控制噪音。广州歌剧院建设目标定为国际一流的歌舞殿堂，其噪声指标要求非常高，其设计指标具体要求见下表。
空间 噪声允许值 空间 噪声允许值 空间 噪声允许值
观众厅 NR20 多功能厅 NR20 录音室 NR20
舞台 NR25 排练厅 NR25 控制室 NR25
琴房 NR30 私人办公室 NR30 会议室 NR30
就通风与空调系统噪声控制而言，只限于管道消声和设备隔振等措施。空调房间内噪声要求较高时(例如达到NR-25限值以上时)，控制送风风速、风口的风速、防止在管道内与风口处的再生噪声。
除了做好通风与空调系统的声学设计外，还需要特别加强机房的隔声、隔振与消声处理，以消除设备机壳振动产生的噪声与固体传声。
2、噪声控制需考虑的因素
在噪声控制中，应首先考虑防止各项噪声源对观众厅等噪声控制要求高的区域的干扰，这些噪声源包括下列方面：
①建筑物内设备噪声。包括观众厅的空调系统、送排风系统和电器系统噪声，以及出入口门开关碰撞声和座椅翻动声等噪声。
②外界传入观众厅的噪声。既包括来自建筑物内其他部分的噪声，如来自休息厅的喧哗，放映机房、舞台设施、办公室和厕所设备等处的噪声，也包括户外交通噪声(车辆、铁路、航空等噪声)以及其他社会噪声。
③与本建筑物相关设施机房的其他噪声源，如制冷杋房、水泵房、锅炉房。
3、通风与空调专业的噪声控制设计
3.1噪声控制设计前期准备工作
在进行噪声控制设计前，需先掌握并检验设备的声学上的性能参数，如设备的转速、八倍频噪声值、设备的重量分布图与重心分布、设备的静压与风量、设备外壳额定情况的振动情况等。
3.2空调系统的消声设计
①消除机组运行噪声通过通风管道传播噪声，根据机组的噪声参数，对机组的进出风管道进行消声设计，设置消声设备，为了使气流更稳定地传输，减少再生气流噪声，在机组的进出口方向设置消声静压箱，在转弯处，设置带导流片的消声弯头。另外，多个消声器排列设置时，消声器之间的距离为2倍的管道直径，并计算出各个消声设备的消声参数允许值，例如插入损失、压力损失、再生噪声的数据、面风速与片间风速等性能参数。
②空调管道系统材质选用方面，防止噪声直接从空调管道、消声设备的外壳辐射到末端房间及周围环境，平时需要运行的设备所接的风管需要有良好的隔声效果，采用无机玻璃钢复合风管，消声设备采用1.5mm厚的镀锌钢板进行制作。该类型风管及1.5mm厚的镀锌钢板制作的消声设备外壁，具有很好的整体强度与刚度，能有效杜绝气流扰动使风管及消声设备外壁产生振动，消除向外辐射声波，而产生噪声。
在噪声要求高的功能房内，为了进一步消除机组噪声与气流流动时产生的再生噪声，采用直接风管，该风管对全频率的噪声具有很好的吸音效果。
③管道布置方面，空调风管系统的送风与回风系统设计必须满足低流速和气流自然平衡的要求。在一个气流平衡的管道系统中，从一个主管道分叉开的支管数量不能太多，为了气流自然平衡，使阻力分布均匀，设计这些支管应该有类似的尺寸和长度，使得气流压力均匀在分布。
④允许管道风速最大值方面，由于高速气流之间的摩擦，必然产生噪聲，影响最终的消声效果。设计送风和回风管道时，管内风速不得超过下表中的极限值。
允许的NR 主立管 主管道 分管道 输出管道 声学柔性管道
40 13 8.5 6.5 5 3.5
35 11 7.5 5.5 4 3
30 9.5 6 4.5 3.5 2.8
25 8 5 4 2.5 N
20 7 4 3 2 N
主立管：不在关键空间内的管道。机房内的管道或主管道之前的管井。
输出管道：所有与终端装置直接相连的管道，或者距终端装置5个管道直径之内的管道。
分管道：所有直接与输出管道相连的管道。
主管道：关键空间内的管道，连接一根以上弯管头和输出管道，或至少是分管道或输出管道3倍直径的管道。
3.3运行机械设备隔振技术
安装所有的机械设备时必须考虑到振动的传播，确保机械设备运行时的振不会被传播到邻近的对噪声敏感的区域。传播途径包括地面以及与设备相连接的管道系统或电缆。为了使运行机械设备与建筑结构隔绝，防止固体传声，需在机械设备与建筑结构上安装隔振器。隔振器需有效地吸收运行机械设备振动能量，隔振器的数量、分布与静位移根据设备振动情况确实。
对于隔绝振动传播到管道系统与电缆，在机组进出风口处安装软接头，电缆接设备处使用软管，一定程度上隔绝振动传播到管道系统及电缆桥架。
3.3.1座地安装风柜的隔振技术
不带内部隔振器的风柜应该安装在钢弹簧隔振器上，其静位移为45mm。除非电动机的功率超过30KW，安装在地面上的风柜不需要混凝土惯性基座。对于安装在钢弹簧隔振器上的整机机组，需要钢框架基座。
带有内部隔振器的风柜应该安装在蜂窝垫片或橡胶减振器上，并直接安装在混凝土基础上，即不需要惯性基座。
风柜的排水管的未端与地漏之间应该维持至少为50mm的空隙，防止风柜入水运行时排水管碰撞地漏。
具体隔振器型号和数量由机组基座尺寸、运行重量、转速和位置确定。
砼基础要求水平，为防止积水，砼基础应抬高至少50mm。砼基础尺寸按基座四周各放100mm，如遇空间尺寸限制，可根据实际情况进行调整确定。
组合式空调机组下需设计整体的槽钢圈梁，以平衡隔振器受力。
位于4个角的隔振器需要与地面固定安装，位于中间的隔振器不需与地面固定，安装时应跟机组实际重心分布情况进行调节，以使得隔振器受力尽量均匀压缩量相等，见图1。
图1组合式空调机组减振做法示意图
对于风机转速较低的机组，采用2个橡胶隔振器对扣安装的做法或者采用钢弹簧减振器上下加装δ=10mm减振垫的做法，以降低系统固有频率，见图2。
图2
3.3.2座地安装轴流式和离心式风机的隔振技术
功率不超过30KW的落地式风机应该通过钢弹簧隔振器安装在混凝土惯性基座上，其静位移为20mm。功率超过30KW的落地式风机需要通过钢弹簧隔振器安装在混凝土基座上，其静位移为45mm。
隔振器型号和数量由机组基座尺寸、运行重量、转速和位置确定。
位于4个角的隔振器需要与地面固定安装，位于中间的隔振器不需与地面固定，安装时应跟机组实际重心分布情况进行调节，现场调整至各隔振器压缩量相等为止，见图3。
图3座地风机减振做法示意图
3.3.3悬吊式的风机与风柜的隔振技术
悬吊式风机应悬挂在弹簧橡胶吊架隔振器之上。隔振器的静位移应为45mm。如果风机不带有适当刚性和强度的装配支架，或悬吊条件极其恶劣，此时应使用结构钢基座上，见图4。
悬吊式风柜应悬挂在弹簧橡胶吊架隔振器之上，隔振器的静位移应有20mm。
图4
3.3.4制冷机房隔振技术
隔振为主，吸声为辅，这是制冷机房隔振的一项原则，因此设计的重点在于隔振。本项目不设置冷源，通过板换获得冷量，因此隔振设计对象是水泵。水泵机组的噪音主要是通过固体传播，水泵震动的固体传播主要有三条途径：1．水泵基础混凝土块；2．水泵进出水管道；3．管道支架。控制噪音的空气传播，是辅助措施。
制冷机房的设备振动危害很大，必须进行处理，通常有以下方法：
①采用隔振器进行减振，水泵隔振技术有橡胶隔振垫、弹簧减振器、橡胶隔振器等，由设备的性能进行确定。
安装在地面上的6KW以上的水泵需要用螺栓固定在预先做好的加固混凝土惯性基座上，基座的重量应该是装满液体的水泵和电动机的总重量的2到3倍以上。对于功率为20KW或以上的水泵，混凝土基座的厚度至少要300mm，对于功率不到20KW的水泵，基座的厚度至少要200mm。惯性基座则应安装在钢弹簧隔振器上，其最小的静位移为45mm，见图5。
图5卧式水泵减振做法示意图
小于6KW且安装在楼板上的水泵应该安装在混凝土基座上，应至少有4个钢弹簧隔振器，隔振器的静位移为20mm。
位于地面上的小于6KW的水泵，可以通过至少4个氯丁橡胶隔振器直接安装在混凝土基垫上，隔振器的静位移为6mm。
与水泵连接的直径大于50mm的管道应该在泵的入口与出口处安装合适尺寸的氯丁橡胶柔性管道连接器进行连接。
②为了防止水泵沿管道传振，在水泵的吸水管和出水管上加可挠曲橡胶接头、可挠曲弯头、可挠曲异径管等；管道支架采用弹性支架、弹性吊架、弹性托架等，以防止水泵的噪音通过管道的这些固定装置传播出去。
③為防止固体传声，穿泵房顶板和侧墙的管道都应安装套管，套管与管道之间填充不燃烧的柔性材料。
④采取防水锤措施，水压过大，易产生水锤，加剧管道振动，应安装防水锤装置，如缓闭止回阀、隔膜式水锤消除器、溢流阀等。
4、隔振器施工注意要点
对于通风与空调专业进行消声隔振内容施工时，主要采用的材料性能参数需满足设计要求，避免采用不合格或不符合设计要求的材料、产品。
对于隔振器安装，主要防止隔振器出现隔振‘短路’的现象。对于需要安装紧固螺栓的隔振器，螺栓的紧固程度严格按设计要求或产品安装指导书进行，紧固过头了，会降低隔振效果，或出现隔振‘短路’的现象。紧固不够时，会出现设备与隔振器脱离，隔振效果达不到要求，效果不明显。
隔振器的布置，根据各设备隔振器分布图进行布置。
5、结论
通过以上消声隔振控制措施，并按要求进行材料采购与施工，从根本上将噪声消除在通风管道内与设备房内，避免了噪声传播到周围环境，使剧院成为声乐艺术的殿堂，达到了完美地表现艺术的原声，使原声发挥极致，使各个功能间达到原有的声学设计效果，满足业主要求。
参考文献
[1] 项端祈. 空调系统消声与隔振设计.北京：机械工业出版社 出版： 2005
[2] 项端祈. 空调制冷设备消声与隔振实用设计手册 北京：中国建筑工业出版社 出版： 1990
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。