新型建筑排水低噪聲PVC-U管道系統(tǒng)噪聲研究

王士良 朱生高 鄧宇 張得勇 蔣荃 林文

新型建筑排水低噪聲PVC-U管道系統(tǒng)噪聲研究

王士良1朱生高2鄧宇2張得勇2蔣荃2林文2

目前，我國正大力發(fā)展綠色建筑。綠色建筑在優(yōu)先考慮使用者的要求，努力創(chuàng)造優(yōu)美、和諧的外部空間環(huán)境的同時，應提高建筑的室內(nèi)舒適度，改善室內(nèi)環(huán)境，這就包括室內(nèi)聲環(huán)境。人們對室內(nèi)聲環(huán)境的要求越來越高，相應的標準也從“可以接受的”安靜程度，提升為“安靜、愉悅的”舒適程度。

建筑排水管道系統(tǒng)噪聲是建筑室內(nèi)噪聲的主要來源之一。目前，國內(nèi)建筑內(nèi)排水管道系統(tǒng)以硬聚氯乙烯（PVC-U）為主。相對其優(yōu)異的抗腐蝕性能、質(zhì)輕、易于加工運輸、安裝方便等優(yōu)點，PVC-U管材缺點也較為突出，其隔音性能較差，造成排水噪聲大，尤其是夜間噪聲。國內(nèi)外研究人員開展了大量工作，選用低噪聲的排水管道系統(tǒng)可降低系統(tǒng)噪聲，以改善室內(nèi)聲環(huán)境。

在日常檢測的基礎(chǔ)上，我們選用兩種降噪效果較好的新型PVC-U排水管材，與其他管材以及不同管配件組成的系統(tǒng)，測試系統(tǒng)噪聲。

1.測試樣品

1.1 PVC-U實壁排水管材：規(guī)格，dn110；壁厚，3.2-3.5mm；密度，1520kg/m3；

1.2 厚壁型PVC-U排水管材：規(guī)格，dn110；壁厚，5.1-5.2mm；密度，1500kg/m3；

1.3 加重型PVC-U排水管材：規(guī)格，dn110；壁厚，3.2-3.5mm；密度，1640kg/m3；

1.4 鑄鐵管：規(guī)格，DN100；壁厚，3.5-3.8mm；密度，7050kg/m3；

1.5 PVC-U管配件：正三通、螺旋三通、直通、旋流降噪器等。

2.測試方法及設備

按照標準CJ/T 312-2009《建筑排水管道系統(tǒng)噪聲測試方法》進行測試。

圖1是CJ/T 312-2009要求的噪聲測試示意圖。排水系統(tǒng)主要配置如下：

2.1 一個進水口；

2.2 安裝在試驗墻上的直管、三通、彎頭、管卡接頭和進水口的任意組合；

2.3 立管底部兩個45°彎頭。

本文對不同系統(tǒng)分別進行獨立測試，記錄流量為：0.5L/s、1 L/s、2 L/s、2.5 L/s、4 L/s時的聲源室1的噪聲值。由國家建筑材料測試中心管道噪聲實驗室進行測試。

圖1 噪聲測試示意圖

主要試驗設備：MF03 M237-03型振動噪聲采集系統(tǒng)，德國米勒貝姆振動與聲學系統(tǒng)有限公司。

3.測試結(jié)果及分析

對不同管道系統(tǒng)分別測試系統(tǒng)噪聲，結(jié)果如下。

3.1 不同管材系統(tǒng)噪聲比較

日常檢測數(shù)據(jù)表明，目前PVC-U排水管材中降噪效果較好的是低噪聲PVC-U排水管材（滿足CJ/T 442-2013），分為PVC-U厚壁型管材和PVC-U加重型（高密度型）管材。圖2 是這兩種管材與普通PVC-U實壁管材和鑄鐵管系統(tǒng)噪聲測試結(jié)果圖。其中，PVC-U實壁管材和PVC-U加重型管材，連接普通正三通及其他管件；加厚型PVC-U管材連接相匹配的正三通及其他管件，要求管材和管件連接后，結(jié)合部位保持連續(xù)、平滑、無凸起；鑄鐵管采用柔性連接。

圖2 不同管材系統(tǒng)噪聲測試結(jié)果

考慮到國內(nèi)住宅排水系統(tǒng)噪聲主要來源于衛(wèi)生器具排水所產(chǎn)生的噪聲，根據(jù)建筑給水排水設計規(guī)范（GB 50015-2003）規(guī)定，一般排水流量小于2L/s，故國內(nèi)大部分產(chǎn)品標準，如CJ/T 273、CJ/T 442，噪聲要求的流量均為2L/s（dn110）。通過圖2可以看出，流量為2L/s時（下同），普通PVC-U實壁管材系統(tǒng)噪聲最大，鑄鐵管最小，厚壁型和加重型PVC-U管材均介于兩者之間。

鑄鐵管密度大，一般為7000kg/m3，遠大于PVC-U管材。密度越大，水流沖擊時產(chǎn)生的振動越小，同時隔聲性能也好，能減少噪聲由里及外的傳遞，因此鑄鐵管系統(tǒng)噪聲較小。然而，鑄鐵管及其配件價格較高，易銹蝕，影響美觀，使用壽命較短，安裝維修費用較高，故出于全生命周期考慮，新型PVC-U降噪管材具有一定優(yōu)勢。按照標準CJ/T 442-2013，現(xiàn)階段通過增加管材壁厚，或者加大管材密度，可以一定程度上降低噪聲，從圖2看出，在流量為2L/s時可降低1-2dB/A。

3.2 不同三通系統(tǒng)噪聲比較

采用普通PVC-U管材，連接普通PVC-U正三通、螺旋三通及新型旋流降噪器，分別測試系統(tǒng)噪聲。

研究表明，橫管與立管連接處的三通，對水流形態(tài)及測試結(jié)果影響較大。水流在三通的下端非常容易產(chǎn)生水躍現(xiàn)象，為減少水流對正三通的直接沖擊作用，國內(nèi)外研究者們開發(fā)出了大量的新型三通，如：螺旋三通（順水三通）和旋流降噪器（擴容旋流三通）等，目的是盡量減少水流從橫管進入立管時產(chǎn)生的水舌，改變水流形態(tài)。

從圖3可以看出，旋流降噪器能較大幅度降低系統(tǒng)噪聲，而螺旋三通在流量較小時，可以降低系統(tǒng)噪聲，但隨著流量的增大，其系統(tǒng)噪聲與普通正三通相近。在小流量時，螺旋三通可以改變水流形態(tài)，形成旋流，減少水流對立管壁的沖擊，但流量增大時，該結(jié)構(gòu)與正三通起到的作用相差不大，不能降低系統(tǒng)噪聲。而旋流降噪器則可以有效改變水流形態(tài)，減少橫立管處水流沖擊，降噪效果明顯，在流量為2L/s時，其系統(tǒng)噪聲可比鑄鐵管降低3-4dB/A。

圖3 不同三通系統(tǒng)噪聲測試結(jié)果

3.3 不同旋流降噪器系統(tǒng)噪聲比較

圖4是普通PVC-U排水管材，分別安裝四種不同旋流降噪器的系統(tǒng)噪聲測試結(jié)果。旋流降噪器之所以能起到降低噪聲的效果，主要取決于自身的特殊構(gòu)造：進水口處螺旋結(jié)構(gòu)、中間弧形擴容結(jié)構(gòu)、底部平穩(wěn)縮徑結(jié)構(gòu)。通過研究這四種旋流降噪器結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，1#和2#旋流降噪器存在共同點，內(nèi)部結(jié)構(gòu)設計較為合理，能有效減少水流沖擊，引導水流快速形成附壁螺旋水流，效果較好。而3#旋流降噪器雖然外形跟1#和2#非常相似，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)相差甚遠，無法使水流形成緩沖，存在多個沖擊點，不能減小水流沖擊，系統(tǒng)噪聲與普通三通相差不大；4#旋流降噪器中間擴容部分不是弧形，而是直管狀結(jié)構(gòu)，底部無縮徑段，形成一個較大臺階，水流既沒有太多的旋流，而且中間擴容處以及底部臺階處形成沖擊點，造成系統(tǒng)噪聲變大。

旋流降噪器出現(xiàn)的時間較短，目前國內(nèi)大部分廠家仍處于研發(fā)階段，其中相當一部分廠家只是在外型上模仿某些性能優(yōu)異的產(chǎn)品，而沒有對其內(nèi)在降噪原理加以研究，造成性能差異很大。所以，應該在該領(lǐng)域繼續(xù)加大研發(fā)力度，更為有效降低管道系統(tǒng)噪聲。

圖4 不同旋流降噪器系統(tǒng)噪聲測試結(jié)果

4.結(jié)論

4.1 通過增加壁厚，或者加大密度改進的新型PVC-U排水管材，降噪性能優(yōu)于普通PVC-U管材，接近鑄鐵管；

4.2 PVC-U螺旋三通不能有效降低PVC-U管道系統(tǒng)噪聲，新型PVC-U旋流降噪器能大幅度降低PVC-U管道系統(tǒng)噪聲，甚至可優(yōu)于鑄鐵管系統(tǒng)噪聲，但仍需加大其研發(fā)力度。

5.結(jié)束語

如何改善PVC-U排水管道系統(tǒng)噪聲較大的缺點，目前還有大量工作可做，這需要科研、生產(chǎn)和設計等單位齊心協(xié)力，加大研發(fā)力度，減小排水噪聲，滿足綠色建筑要求。

（作者單位：1.金德管業(yè)集團2.中國建材檢驗認證集團股份有限公司，國家建筑材料測試中心）

TU992.3

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1671-3362（2015）06-0079-02