论文部分内容阅读
摘要：暖通空调系统在建筑中起着改善生产生活环境,保护健康,提高工作效率的作用。控制好暖通空调系统的噪声是我们迫切需要解决的问题。设计安装消声器是控制气流噪声通过管道等介质障碍向外传播的重要措施。一个性能好的消声器，可使气流噪声降低20～40dB。本文就暖通空调系统的降噪措施进行初步探讨,以一个噪声改造实例详细地分析了噪声产生的原因，给出了改善噪声的改造方案，并通过实测值验证了上述解决方案的可行性。
关键词：暖通空调；降噪；分析；措施
一 暖通空调系统的降噪措施
1.1电机噪声
對于电机的电磁噪声及机械噪声，可以通过提高零件加工精度，提高动平衡，采用优质轴承以及刚性较好的轴系统进行改善。当然，对于电机的电磁噪声及机械噪声，作为电机使用者的空调生产厂家是无法改变的，只能通过收货单位的品质部门按标准要求进行控制把关，选择信誉好品质优良的厂家作为供应商及合作伙伴。
1.2风轮噪声
影响风轮噪声的因素非常多，也很复杂，除了与风轮的几何参数，如叶片数量、叶片形状、叶片角度、成形直径、轮毂比有关，还与风轮叶片材料柔性、转速，以及风轮的使用环境，如蜗舌间隙、风道截面流线形状、表面粗糙度、翅片片距、滤网目数(密度)有很大关系。对于空调设计生产厂家，通常是在风轮的空气动力性能(流量、静压头)、产品整体装配、风轮价格、噪声等方面获得最佳的折中。在进行具体的产品设计时，空气流量应在满足冷却要求的前提下尽可能减小，过量的冷却意味着过量的噪声。通过多次的匹配对比试验，选择高效率、低噪声、最合适的风轮，以求在较小的功率和噪声满足空气流量的要求，获得较高效率和最高性价比。
1.3减振隔振
暖通空调系统中各种有运动部件的设备,如风机、水泵、制冷压缩机等都会产生振动,它直接传给基础和连接的管件,并以弹性波传到其他房间中去,又以噪声的形式出现。在设备和基础间配置弹性的材料或器件,可有效地控制震动,减少固体噪声的传递。在设备和管道间采用软连接实行隔振,以不使设备的振动传递给管路。水管、风管安装时,在管道支吊架、穿墙处也应作隔振处理。常见的隔振器主要有金属隔振器、橡胶隔振器、空气橡胶弹簧隔振器、各种隔振垫等。风机、冷水机组的隔振,通常选用金属弹簧隔振器。
1.4设备房噪声
选择机房位置时应尽量不靠近空调房间,对机房本身应采取吸声和隔声处理,以降低机房内噪声和隔断向外传播的途径。墙、顶棚所用的吸声材料应根据噪声源的频谱来选择。风机房的噪声以低频为主,因此宜选用珍珠岩吸声板、石膏穿孔板、聚酯纤维吸声板等低频吸声性能强的吸声材料。制冷机房、水泵房等噪声频谱较宽,应选用超细玻璃棉毡、玻璃棉板、矿渣棉板、聚氨酯泡沫塑料等重、高频吸声性能好的材料。机房的墙体、楼板应具有隔声作用,机房门隔声效果与门的隔声能力和门缝的严密程度有关。通常采用内夹吸声材料(如矿棉毡、玻璃棉毡等)的复合门,门缝采用企口挤压式的密封措施。最有效的隔声是采用双道门,并在门洞内贴吸声材料。
1.5消声器选择
阻性消声用具有良好的中高频消声性能。按气畅通道几何形状差别，可分为直管式、片式、折板式、迷宫式、蜂窝式、声流式、障板式、弯头式等。抗性消声器适用于消弭中低频噪声或窄带噪声。按其作用原理差别，可分为扩张式、共振腔式和干预干与式等多种型式。阻抗复合式消声器，有共振腔、扩张室、穿孔屏等声学滤波器件，综合了阻性消声器良好的中高频消声特性和阻抗性消声器较好的低频消声特性，因此其消声频带宽，它是最常用的标准消声器系列之一。适宜风速为6～8 米/秒，最高可到达8～12 米，可单独使用，也可串联使用。消声效果：低频10～15dB/m，中频15～25dB/m，高频25～30dB/m，平均阻力系数为0.4。消声器包括一刚性壳体，其两端分别设置一与暖通空调管路连接的进、出口法兰，与所述刚性壳体的周向外壁相隔一间距设置有至少一圈由骨架支撑的穿孔金属板，其特征在于：所述穿孔金属板为超微孔板，所述超微孔板的厚度为0.3～0.5mm，孔径≤0.3mm，开孔率＜3%。采用超微孔板制作的消声器，孔径细而密，比普通微孔板的声阻大得多，而声质量要小得多，声阻与声质量之比大为提高。具有不怕水、油、高温，高效宽频带吸声等特点。与金属结构微孔板消声器相比同流量参数情况下，设备体积小，不会产生有害的飘尘和可吸入颗粒物，是一种安全、高效、环保型的噪声控制设备，广泛用于各种暖通空调通风系统中。
二 空调工程降噪实例
2.1 工程概况
某展览场馆位于北京市，其办公区和展览区分开，办公房间采用空气盘管加新风系统，展览区采用全空气系统，回风口集中设置在走廊或开敞空间。展览场馆共分为8 个展区，空调系统部分区域存在着噪声偏大的问题。采用HS6288 噪声频谱分析仪测试了各机组房间
及其回风口处的噪声（噪声不大的机组噪声未测试）。根据《城市区域环境噪声测量方法》（GB/T14623-93）的有关规定，“测量点应选在居住或工作建筑物外，离任一建筑物的距离不小于1 m。传声器距地面的垂直距离不小于1. 2 m”[6]，因此选择的测试地点为机房外距回风口处噪声为测试对象。测点的分布图见图一所示，A、B、C 三点位于展厅内部，距离机房回风口距离分别为1 m、1.5 m 和2 m。具体测试结果如表2 所示。
图2 噪声测点位置示意图
由测试结果可见17 号机组噪声污染比较严重，为更好地寻找噪声源，特进行了噪声分频测试，具体结果见表3。
2.2 噪声源分析
展览区部分机房紧邻展厅，送风管道有良好的隔振降噪措施。由于展厅层高较高，送风采用喷口形式，达到距地面2 m 范围内时，无明显吹风感，送风均匀且远离机房的展厅空间噪声达到设计标准。距离机房较近地区噪声偏大，可以推断噪声过大的主要原因是机房及回风口处存在弊端。由表2 的测试结果可见，机房外距离回风口1 m 处噪声普遍偏大，有的甚至高达83.1dB，严重超过设计标准。3#，6#，9# 机组外距回风口1m 处噪声都在70 dB 以上，其他机房回风口1m 处噪声也都在60 dB 以上，不能满足展区要求。经过详细的系统诊断，得出噪声超标的的主要原因是：回风口防雨百叶有效面积系数过小，导致回风风速过大，产生较大的气流噪音；回风口处防雨百叶安装不牢发生振动而产生噪声；机房面积过小，且内部只简单贴有部分吸声材料，其吸声性能不佳；回风风道过短，使得机组运行噪声通过回风管道或回风口传到机房外展厅，造成展厅局部噪音过高；在加装全热交换器的回风管道，由于全热交换器开启噪声很大，回风风道过短，而将噪音传至机房外展厅。
2.3 降低噪声的措施
充分考虑改造的可行性，在此基础上尽量降低改造费用。针对主要噪声源，采取以下改造方案：在机房内部墙壁上粘贴一层吸声材料以吸收机组产生的噪声，同时在机房屋顶粘贴矿棉装饰吸声板；在回风管处空间允许的条件下加装消声器；加固百叶窗，减小其振动噪声；在机组正常运转的前提下，尽量减小风机风速以降低噪声；增加百叶窗的开孔系数或者其面积。由表3 的测试结果可见，问题较严重的17# 机组主要噪声频率集中在250 Hz 到2000 Hz 之间，为减轻此频段的噪声，不仅加装消声器消除中频噪声，同时在机房内壁粘贴50 mm 厚的超细玻璃棉，在此多孔材料后留50 mm 厚的空气层。关于消声器噪声衰减量的估算公式很多，且计算值远大于实际的消声值。近年来，多采用以下修正的计算式：NR 式中：n为随频率而不同的消声系数的常数项；α 为吸声系数；L 为消声器有效长度，m。
2.4 降噪结果
经过改造，抽检第三展区的部分机房，机房外部的噪声明显减小，测得外部回风口处的噪声值均小于55 dB，达到了设计的要求。具体的测试数据见表4。对于抽检的第三展区一层机房加装的消声器噪声消减值如表5 所示。
从表中数据可见，随着频率从125 Hz 增大到2000 Hz，噪声消减值从0.91 dB 增大到14.2 dB，噪声消减值出现增加的趋势。而4000 Hz 的噪声消减值小于2000 Hz 的噪声消减值。可见随着频率的增加，噪声消减值不是单调增加的趋势。消声器对高频噪声衰减大于对低频噪声的衰减[7]。由于改造的综合性，加装消声器对于噪声减小的单独作用大小还无法确定，这方面的问题解决有待进一步探讨。对于噪声问题较严重的17# 机组采取上述改造措施之后，抽检一层回风口处，对噪声频率变化做了测试，具体测试数据见表6。
从表中数据可见，除了频率在125 Hz 时噪声超过50 dB 之外，其余频率下噪声都在50 dB 之下，降噪效果显著。
参考文献
[1] 胡益雄, 姚晔. 风机盘管空调系统风侧冷量计量方法研究[J].流体机械, 2003, 31(11): 39-44
[2] 倪美琴, 左滨. 风机盘管机组变工况特性的实验研究[J]. 节能,2006, (12): 15-17
[3] 吕忠荣.浅议广西建筑中暖通空调设计要点[J].广西城镇建设.2010.09.
[4]葛风华，邹东雷，赵小平.空调系统噪声控制若干问题分析[J].吉林建筑工程学院学报.2004（2）.
[5]解国珍，高原.空调系统噪声分析及降噪措施探讨[J].建筑热能通风空调.2008（6）.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：暖通空调；降噪；分析；措施
一 暖通空调系统的降噪措施
1.1电机噪声
對于电机的电磁噪声及机械噪声，可以通过提高零件加工精度，提高动平衡，采用优质轴承以及刚性较好的轴系统进行改善。当然，对于电机的电磁噪声及机械噪声，作为电机使用者的空调生产厂家是无法改变的，只能通过收货单位的品质部门按标准要求进行控制把关，选择信誉好品质优良的厂家作为供应商及合作伙伴。
1.2风轮噪声
影响风轮噪声的因素非常多，也很复杂，除了与风轮的几何参数，如叶片数量、叶片形状、叶片角度、成形直径、轮毂比有关，还与风轮叶片材料柔性、转速，以及风轮的使用环境，如蜗舌间隙、风道截面流线形状、表面粗糙度、翅片片距、滤网目数(密度)有很大关系。对于空调设计生产厂家，通常是在风轮的空气动力性能(流量、静压头)、产品整体装配、风轮价格、噪声等方面获得最佳的折中。在进行具体的产品设计时，空气流量应在满足冷却要求的前提下尽可能减小，过量的冷却意味着过量的噪声。通过多次的匹配对比试验，选择高效率、低噪声、最合适的风轮，以求在较小的功率和噪声满足空气流量的要求，获得较高效率和最高性价比。
1.3减振隔振
暖通空调系统中各种有运动部件的设备,如风机、水泵、制冷压缩机等都会产生振动,它直接传给基础和连接的管件,并以弹性波传到其他房间中去,又以噪声的形式出现。在设备和基础间配置弹性的材料或器件,可有效地控制震动,减少固体噪声的传递。在设备和管道间采用软连接实行隔振,以不使设备的振动传递给管路。水管、风管安装时,在管道支吊架、穿墙处也应作隔振处理。常见的隔振器主要有金属隔振器、橡胶隔振器、空气橡胶弹簧隔振器、各种隔振垫等。风机、冷水机组的隔振,通常选用金属弹簧隔振器。
1.4设备房噪声
选择机房位置时应尽量不靠近空调房间,对机房本身应采取吸声和隔声处理,以降低机房内噪声和隔断向外传播的途径。墙、顶棚所用的吸声材料应根据噪声源的频谱来选择。风机房的噪声以低频为主,因此宜选用珍珠岩吸声板、石膏穿孔板、聚酯纤维吸声板等低频吸声性能强的吸声材料。制冷机房、水泵房等噪声频谱较宽,应选用超细玻璃棉毡、玻璃棉板、矿渣棉板、聚氨酯泡沫塑料等重、高频吸声性能好的材料。机房的墙体、楼板应具有隔声作用,机房门隔声效果与门的隔声能力和门缝的严密程度有关。通常采用内夹吸声材料(如矿棉毡、玻璃棉毡等)的复合门,门缝采用企口挤压式的密封措施。最有效的隔声是采用双道门,并在门洞内贴吸声材料。
1.5消声器选择
阻性消声用具有良好的中高频消声性能。按气畅通道几何形状差别，可分为直管式、片式、折板式、迷宫式、蜂窝式、声流式、障板式、弯头式等。抗性消声器适用于消弭中低频噪声或窄带噪声。按其作用原理差别，可分为扩张式、共振腔式和干预干与式等多种型式。阻抗复合式消声器，有共振腔、扩张室、穿孔屏等声学滤波器件，综合了阻性消声器良好的中高频消声特性和阻抗性消声器较好的低频消声特性，因此其消声频带宽，它是最常用的标准消声器系列之一。适宜风速为6～8 米/秒，最高可到达8～12 米，可单独使用，也可串联使用。消声效果：低频10～15dB/m，中频15～25dB/m，高频25～30dB/m，平均阻力系数为0.4。消声器包括一刚性壳体，其两端分别设置一与暖通空调管路连接的进、出口法兰，与所述刚性壳体的周向外壁相隔一间距设置有至少一圈由骨架支撑的穿孔金属板，其特征在于：所述穿孔金属板为超微孔板，所述超微孔板的厚度为0.3～0.5mm，孔径≤0.3mm，开孔率＜3%。采用超微孔板制作的消声器，孔径细而密，比普通微孔板的声阻大得多，而声质量要小得多，声阻与声质量之比大为提高。具有不怕水、油、高温，高效宽频带吸声等特点。与金属结构微孔板消声器相比同流量参数情况下，设备体积小，不会产生有害的飘尘和可吸入颗粒物，是一种安全、高效、环保型的噪声控制设备，广泛用于各种暖通空调通风系统中。
二 空调工程降噪实例
2.1 工程概况
某展览场馆位于北京市，其办公区和展览区分开，办公房间采用空气盘管加新风系统，展览区采用全空气系统，回风口集中设置在走廊或开敞空间。展览场馆共分为8 个展区，空调系统部分区域存在着噪声偏大的问题。采用HS6288 噪声频谱分析仪测试了各机组房间
及其回风口处的噪声（噪声不大的机组噪声未测试）。根据《城市区域环境噪声测量方法》（GB/T14623-93）的有关规定，“测量点应选在居住或工作建筑物外，离任一建筑物的距离不小于1 m。传声器距地面的垂直距离不小于1. 2 m”[6]，因此选择的测试地点为机房外距回风口处噪声为测试对象。测点的分布图见图一所示，A、B、C 三点位于展厅内部，距离机房回风口距离分别为1 m、1.5 m 和2 m。具体测试结果如表2 所示。
图2 噪声测点位置示意图
由测试结果可见17 号机组噪声污染比较严重，为更好地寻找噪声源，特进行了噪声分频测试，具体结果见表3。
2.2 噪声源分析
展览区部分机房紧邻展厅，送风管道有良好的隔振降噪措施。由于展厅层高较高，送风采用喷口形式，达到距地面2 m 范围内时，无明显吹风感，送风均匀且远离机房的展厅空间噪声达到设计标准。距离机房较近地区噪声偏大，可以推断噪声过大的主要原因是机房及回风口处存在弊端。由表2 的测试结果可见，机房外距离回风口1 m 处噪声普遍偏大，有的甚至高达83.1dB，严重超过设计标准。3#，6#，9# 机组外距回风口1m 处噪声都在70 dB 以上，其他机房回风口1m 处噪声也都在60 dB 以上，不能满足展区要求。经过详细的系统诊断，得出噪声超标的的主要原因是：回风口防雨百叶有效面积系数过小，导致回风风速过大，产生较大的气流噪音；回风口处防雨百叶安装不牢发生振动而产生噪声；机房面积过小，且内部只简单贴有部分吸声材料，其吸声性能不佳；回风风道过短，使得机组运行噪声通过回风管道或回风口传到机房外展厅，造成展厅局部噪音过高；在加装全热交换器的回风管道，由于全热交换器开启噪声很大，回风风道过短，而将噪音传至机房外展厅。
2.3 降低噪声的措施
充分考虑改造的可行性，在此基础上尽量降低改造费用。针对主要噪声源，采取以下改造方案：在机房内部墙壁上粘贴一层吸声材料以吸收机组产生的噪声，同时在机房屋顶粘贴矿棉装饰吸声板；在回风管处空间允许的条件下加装消声器；加固百叶窗，减小其振动噪声；在机组正常运转的前提下，尽量减小风机风速以降低噪声；增加百叶窗的开孔系数或者其面积。由表3 的测试结果可见，问题较严重的17# 机组主要噪声频率集中在250 Hz 到2000 Hz 之间，为减轻此频段的噪声，不仅加装消声器消除中频噪声，同时在机房内壁粘贴50 mm 厚的超细玻璃棉，在此多孔材料后留50 mm 厚的空气层。关于消声器噪声衰减量的估算公式很多，且计算值远大于实际的消声值。近年来，多采用以下修正的计算式：NR 式中：n为随频率而不同的消声系数的常数项；α 为吸声系数；L 为消声器有效长度，m。
2.4 降噪结果
经过改造，抽检第三展区的部分机房，机房外部的噪声明显减小，测得外部回风口处的噪声值均小于55 dB，达到了设计的要求。具体的测试数据见表4。对于抽检的第三展区一层机房加装的消声器噪声消减值如表5 所示。
从表中数据可见，随着频率从125 Hz 增大到2000 Hz，噪声消减值从0.91 dB 增大到14.2 dB，噪声消减值出现增加的趋势。而4000 Hz 的噪声消减值小于2000 Hz 的噪声消减值。可见随着频率的增加，噪声消减值不是单调增加的趋势。消声器对高频噪声衰减大于对低频噪声的衰减[7]。由于改造的综合性，加装消声器对于噪声减小的单独作用大小还无法确定，这方面的问题解决有待进一步探讨。对于噪声问题较严重的17# 机组采取上述改造措施之后，抽检一层回风口处，对噪声频率变化做了测试，具体测试数据见表6。
从表中数据可见，除了频率在125 Hz 时噪声超过50 dB 之外，其余频率下噪声都在50 dB 之下，降噪效果显著。
参考文献
[1] 胡益雄, 姚晔. 风机盘管空调系统风侧冷量计量方法研究[J].流体机械, 2003, 31(11): 39-44
[2] 倪美琴, 左滨. 风机盘管机组变工况特性的实验研究[J]. 节能,2006, (12): 15-17
[3] 吕忠荣.浅议广西建筑中暖通空调设计要点[J].广西城镇建设.2010.09.
[4]葛风华，邹东雷，赵小平.空调系统噪声控制若干问题分析[J].吉林建筑工程学院学报.2004（2）.
[5]解国珍，高原.空调系统噪声分析及降噪措施探讨[J].建筑热能通风空调.2008（6）.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。