中央空調(diào)噪聲分析及控制研究

孫超

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會的進(jìn)步，中央空調(diào)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于我國的民用建筑中。中央空調(diào)在給予人們良好舒適的環(huán)境的同時，也為人們帶來了噪聲，影響了人們的日常工作與生活。文章從中央空調(diào)系統(tǒng)的噪聲來源和產(chǎn)生說起，分析并總結(jié)中央空調(diào)噪聲的控制方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：噪聲；中央空調(diào)；控制

中圖分類號：TB535 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）12-0074-02

Abstract： With the development of economy and the progress of society， the central air conditioning system is widely used in the civil buildings of our country. Central air conditioning gives people a good and comfortable environment， but also brings noise to people， affecting people's daily work and life. This paper starts with the noise source and generation of central air conditioning system， analyzes and summarizes the control methods of central air conditioning noise for reference.

Keywords： noise； central air conditioning； control

民用建筑中中央空調(diào)的設(shè)置是為了營造一個安靜、舒適的環(huán)境；其暖通專業(yè)的功能是為了保證建筑物的冬暖夏涼，營造舒適合宜的氣候條件；在某些大型且需求高的民用建筑中安裝大型空調(diào)系統(tǒng)是必不能少的專業(yè)之一，但由于中央空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜和設(shè)備需求較多，若設(shè)計不正確，將會產(chǎn)生室內(nèi)噪音超標(biāo)的情況，因此，控制中央空調(diào)系統(tǒng)的噪音并營造一個舒適良好的環(huán)境，是目前需要研究的重點(diǎn)之一[1]。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲來源

中央空調(diào)系統(tǒng)的主要噪聲源有以下幾種：（1）制冷機(jī)組的振動與運(yùn)行噪聲、冷卻塔的振動與運(yùn)行噪聲，除此以外還包括輔助設(shè)備水處理、水泵等；（2）空氣從送出口發(fā)出形成的風(fēng)聲；（3）空氣在水管中流動形成的水流聲以及水管振動噪聲[2]；（4）空調(diào)器及風(fēng)機(jī)盤管等設(shè)備運(yùn)行時產(chǎn)生的機(jī)械噪聲；（5）外界其他噪聲源與其發(fā)生共鳴等。根據(jù)噪聲來源，可將空調(diào)系統(tǒng)的噪聲分為設(shè)備噪聲、氣流噪聲、振動噪聲。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲的產(chǎn)生

2.1 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲

設(shè)備噪聲又稱機(jī)械噪聲，其為中央空調(diào)系統(tǒng)本身運(yùn)行時產(chǎn)生的噪聲。電磁噪聲的產(chǎn)生原因多為空調(diào)內(nèi)部使用的交流電機(jī)產(chǎn)生的交流噪聲。設(shè)備噪聲是空調(diào)系統(tǒng)固有的，與其結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造、實際裝配精度有關(guān)[3]。

2.2 氣流產(chǎn)生的噪聲

空調(diào)系統(tǒng)的管道內(nèi)氣流產(chǎn)生噪聲的機(jī)理主要為：氣流流動引發(fā)管壁的振動，這類固體噪聲主要為中低頻，服從流速四次方定律；另一種則是由于氣流脫硫附面層發(fā)出聲音，該類噪聲從本質(zhì)上來說是一種偶極子輻射，為高頻，一般為流速的六次方規(guī)則變化，這兩種噪聲是同時存在的，氣流流速較低時為前者，流速提高后主要為后者。而氣流產(chǎn)生噪聲的主要原因為以下五點(diǎn)：（1）通風(fēng)機(jī)風(fēng)扇葉片運(yùn)行轉(zhuǎn)動帶動的湍流；（2）空氣在氣管中流動時遇到彎頭、三通、支管這些配件時產(chǎn)生的湍流；（3）高速送風(fēng)氣流進(jìn)入室內(nèi)靜止空氣時產(chǎn)生的湍流；（4）管道中空氣流動引起的管壁振動；（5）氣流將外界噪聲送至室內(nèi)。

2.3 振動產(chǎn)生的噪聲

在中央空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)系統(tǒng)及水系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，如風(fēng)機(jī)、水泵、冷水機(jī)組等會產(chǎn)生振動，并通過建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳播[4]。這類振動會以彈性波的方式通過建筑物的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)傳至所有與機(jī)房相鄰的房間，并作為空氣聲的方式存在。

3 中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲的控制方法

3.1 設(shè)備噪聲的控制

控制設(shè)備噪聲的主要措施有以下四種：（1）在進(jìn)行空調(diào)設(shè)備的購置時，應(yīng)當(dāng)選取低噪聲、低轉(zhuǎn)速且型號較小的設(shè)備；（2）在安裝設(shè)備時應(yīng)選擇將其集中安裝在據(jù)空調(diào)房間的地下室或者設(shè)備層，將其作為空調(diào)機(jī)房；（3）對于空間較大的空調(diào)空間，應(yīng)使用多臺匹數(shù)小的室內(nèi)機(jī)，而不應(yīng)只選用一臺匹數(shù)大的室內(nèi)機(jī)；（4）風(fēng)管機(jī)式室內(nèi)機(jī)應(yīng)當(dāng)采用后回風(fēng)而不應(yīng)用下回風(fēng)，一定情況下可采用吊頂回風(fēng)的方式來處理噪聲，滿足消聲需求[5]。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)的消聲

盡管降低氣流噪聲的主要方式是安裝消聲器類消聲組件，但這會提高工程成本。一般的舒適空調(diào)實際上并不會安裝消聲器[6]。這樣氣流在流過風(fēng)管并與其產(chǎn)生摩擦，氣流轉(zhuǎn)彎、擴(kuò)張或者收縮以及聲波的折射等引起噪聲的自然衰減之外，在系統(tǒng)施工過程中進(jìn)行有效的工藝控制也可以降低氣流噪聲。主要方法有：（1）合理選擇風(fēng)管鋼板的厚度。由于氣流流過時會引起壓力變化導(dǎo)致鋼板發(fā)生噪聲。若使用的主干風(fēng)管鋼板厚度低一級，會明顯增加氣流噪聲。經(jīng)過實際實踐可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)矩形風(fēng)管的截面為630x160mm，若采取0.5mm的鋼板會比使用0.75mm的鋼板產(chǎn)生的氣流噪聲高出3%到5%左右。（2）在風(fēng)管彎頭、三通等處安裝導(dǎo)流葉片，可以有效減少湍流的出現(xiàn)并降低氣流噪聲。（3）避免在風(fēng)管彎頭、三通處安裝封口以減少氣流噪聲。（4）在施工時，風(fēng)管應(yīng)確保平直且內(nèi)表面平整，盡量減少拼接的情況，在拼接處應(yīng)確保其牢固，折角處應(yīng)平直，減少彎頭、三通等組件的應(yīng)用，保證氣流的通暢。（5）在安裝風(fēng)管時應(yīng)避免錯位及扭曲，應(yīng)連接平直，風(fēng)口的開口處不得有毛刺。（6）風(fēng)管支吊架之間的距離應(yīng)當(dāng)合理、穩(wěn)定并且牢固，這樣也可在一定程度上減小氣流噪聲。

3.3 隔聲墻的隔聲

（1）單層勻質(zhì)實墻隔聲效能。單層勻質(zhì)實墻的隔聲效能與實際的入社聲波的頻率有關(guān)。并且其頻率的特點(diǎn)與墻本身的單位面積質(zhì)量、材料的內(nèi)阻、墻的剛度以及邊界等條件有關(guān)[7]。在聲頻的范圍內(nèi)，單層勻質(zhì)實墻的隔音效果主要與質(zhì)量有關(guān)，并且符合“質(zhì)量定律”中的墻的單位面積質(zhì)量越高，其隔聲的效果越好，并且單位面積質(zhì)量每增加一倍，其隔聲量將會增加六倍。因此，若想提高隔聲墻的隔聲量，應(yīng)當(dāng)適量選用較厚重的墻體。（2）組合墻。通過增加墻的厚度可以有效增加隔聲量。但是若僅僅依靠增加墻體的厚度來保證隔音效果實際是不經(jīng)濟(jì)的，并且墻體的厚度增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，會限制其實際使用。而多層組合墻可以利用不同聲波在穿透介質(zhì)時通過其發(fā)生反射來進(jìn)行自然衰減從而增加隔聲量，這樣就可以在既保證墻體質(zhì)量輕的同時有效提高隔聲量?？諝鈱拥母袈曅Чc其厚度有關(guān)，若再在其中設(shè)置吸聲材料且并不填滿，可以進(jìn)一步提高隔聲效果。

3.4 空調(diào)系統(tǒng)的吸聲

空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲會通過空調(diào)末端以及建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)傳播至空調(diào)使用的房間內(nèi)，而這些聲能會有一部分直接傳播至耳內(nèi)，大部分會在室內(nèi)的各個界面經(jīng)過多次反射再傳至耳內(nèi)，第一種為直達(dá)聲，第二種則為混響聲。人耳接受到的一般是兩種聲音的集合，若在室內(nèi)設(shè)計有吸聲用的構(gòu)件，可以吸收傳播過來的反射聲能，從而有效減弱混響聲。國內(nèi)外的吸聲降噪方式已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，一般可以降噪6-10dB。目前使用較普遍的吸聲材料為超細(xì)玻璃棉，由于其為不燃材料，且吸聲系數(shù)大、吸聲效果好。但是需要注意的是，吸聲降噪只能用于減弱混響聲，不能降低直達(dá)聲，因此不能將室內(nèi)的噪聲完全吸掉，不可能降低噪聲級10dB以上。

3.5 空調(diào)系統(tǒng)的隔振

減弱空調(diào)系統(tǒng)振動的方式主要是在設(shè)備基礎(chǔ)處安裝一些用以隔開基礎(chǔ)的彈性組件，用以消除振動源與接收部分之間的剛性連接。主要可以采用的彈性構(gòu)件為彈簧或者橡膠等。而根據(jù)隔振原理，在隔振系統(tǒng)中，頻率比設(shè)備的振動頻率與隔振系統(tǒng)的固有頻率之間的頻率比大，則振動傳遞會比振動傳遞率小，隔振效果將越好。因此，在設(shè)備的隔振施工中，需要力求達(dá)到最好的隔振效果。

（1）通風(fēng)機(jī)：通風(fēng)機(jī)的振動頻率一般在10-20HZ范圍內(nèi)，一般的民用建筑選用的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分左右，因此，需要選擇固有頻率較低的隔振設(shè)施，例如采取金屬彈簧可以達(dá)到較好的隔聲效果。（2）冷水機(jī)組：由于壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速很高，因此其擾動頻率也會很高，在選用隔振設(shè)備就可以采用彈性隔振墊。但在實際施工中，需合理選擇支撐面積。若選擇的面積過小，會無法起到隔振效果，過大則會使得材料變硬而失去隔振效果。（3）水泵：水泵的擾動頻率一般在24-48Hz內(nèi)，因此，采取隔振器或者隔振墊都可以達(dá)到較理想的隔振效果。（4）冷卻塔：冷卻塔一般風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，振動頻率低，可不作隔振處理。（5）管道：空調(diào)的制冷設(shè)備不僅僅是依靠于某個單獨(dú)設(shè)備，而是通過管道的連接將其構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。因此，設(shè)備的振動會連同其管道、支吊架等傳播至支撐該結(jié)構(gòu)的各個界面。為避免此傳播，在設(shè)備與管道之間應(yīng)當(dāng)避免剛性連接，使用橡膠軟接頭、不銹鋼波紋軟管等構(gòu)件，支吊管也應(yīng)當(dāng)設(shè)置減振裝置等。

4 空調(diào)噪聲控制與建筑防噪規(guī)劃

建筑及空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計需要與噪聲控制相互配合，這也是相關(guān)領(lǐng)域需要研究并注意的問題之一，若在建筑設(shè)計階段就考慮如何進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計與其噪聲的控制，會得到極佳的效果；反之，若在進(jìn)行設(shè)計的過程中考慮欠缺會使得整個空調(diào)系統(tǒng)難以調(diào)置，不利于有效控制噪聲，最后進(jìn)行彌補(bǔ)則會事倍功半。同樣，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計也需要結(jié)合建筑的實際情況以及噪聲控制需求，盡量尋找低噪聲的設(shè)計方案，或者選擇容易進(jìn)行噪聲控制的設(shè)計方案。建筑設(shè)計、空調(diào)設(shè)計以及噪聲的控制之間的協(xié)調(diào)主要與建筑的防噪規(guī)劃、空間的分配以及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等內(nèi)容有關(guān)。從控制噪聲的需求出發(fā)，空調(diào)機(jī)房應(yīng)當(dāng)原理空調(diào)用房以及對噪聲控制需求高的房間，這樣可以有效增加噪聲的自然衰減效果，減少噪聲的影響。進(jìn)行建筑的設(shè)計時應(yīng)考慮到空調(diào)系統(tǒng)的空間，包括有豎井以及吊頂?shù)目臻g。

5 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會的進(jìn)步，人們對生活環(huán)境的需求不斷提高，需要一個溫濕度適宜、無噪聲的生活環(huán)境來進(jìn)行日?；顒樱虼?，需要采取合理有效的中央空調(diào)噪聲控制方法，并在施工時就對此問題加以重視，確?？梢杂行p少噪聲，甚至完全避免噪聲的產(chǎn)生。

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