高層建筑中央空調(diào)噪聲控制方法探析
1中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲源
空調(diào)系統(tǒng)噪聲源包括空調(diào)箱的風(fēng)機(jī)噪聲、送回風(fēng)管道的氣流噪聲、末端風(fēng)口噪聲、制冷機(jī)組及其輔助設(shè)備(包括水泵、水處理設(shè)備等)的噪聲與振動(dòng)、冷卻塔噪聲與振動(dòng)等等。空調(diào)噪聲的傳播方式包括空氣傳聲與固體傳聲，空氣聲傳播包括風(fēng)管的噪聲傳播與末端噪聲直接輻射等，固體聲傳播主要包括制冷機(jī)組、冷卻塔、管道等設(shè)備振動(dòng)的傳播，空調(diào)噪聲控制涉及消聲、隔聲、吸聲以及隔振等內(nèi)容。
2 中央空調(diào)噪聲控制方法
2．1 空調(diào)系統(tǒng)消聲
為了控制風(fēng)機(jī)等空調(diào)設(shè)備的噪聲通過通風(fēng)管道傳人到空調(diào)服務(wù)區(qū)以及風(fēng)道內(nèi)氣流噪聲，通常需要在通風(fēng)管道內(nèi)安裝消聲器來降低噪聲聲壓級(jí)，消聲器是一種既可以使氣流順利通過又能有效地降低噪聲的設(shè)備，或者說，消聲器是一種具有吸聲內(nèi)襯或特殊結(jié)構(gòu)形式能有效降低噪聲的氣流管道，在噪聲控制技術(shù)中，消聲器是應(yīng)用最多最廣泛的降噪設(shè)備，在空調(diào)系統(tǒng)中，消聲器被應(yīng)用于空調(diào)機(jī)房、鍋爐房、冷凍機(jī)房等設(shè)備機(jī)房進(jìn)出風(fēng)口的消聲，空調(diào)系統(tǒng)送回風(fēng)管道的消聲，以及冷卻塔進(jìn)出風(fēng)口的消聲等，在實(shí)際工程中，消聲器消聲性能因風(fēng)速的增大而顯著下降，有時(shí)候甚至出現(xiàn)消聲量為負(fù)值的現(xiàn)象，主要的原因是氣流的再生噪聲，在管道內(nèi)，氣流噪聲的機(jī)制主要有：一是氣流激發(fā)管壁等構(gòu)建所產(chǎn)生的振動(dòng)，這種固體噪聲以中低頻為主，一般服從流速四次方規(guī)律。另一種是氣流渦流脫離附面層時(shí)直接發(fā)聲，這種由于氣流湍流產(chǎn)生的噪聲本質(zhì)上是一種偶極子輻射，呈中高頻特征，大致按流速的六次方規(guī)律變化，這兩種噪聲同時(shí)存在，流速低時(shí)以前者為主，流速提高時(shí)逐漸以后者為主。
2．2 空調(diào)系統(tǒng)隔振
控制空調(diào)、制冷設(shè)備的噪聲，除了減低由通風(fēng)管道傳播的風(fēng)機(jī)噪聲和透過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)備噪聲外，還必須同時(shí)控制由空調(diào)、制冷設(shè)備振動(dòng)傳播的固體聲，才能使空調(diào)用房達(dá)到預(yù)定的允許噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)，空調(diào)、制冷設(shè)備的振動(dòng)以彈性波的形式沿建筑結(jié)構(gòu)傳到所有與機(jī)房毗鄰的房間，并以空氣聲的形式被人所感受到，衰減振動(dòng)的方法是消除振動(dòng)源和接收者之間的剛性連接。空調(diào)、制冷設(shè)備隔振涉及設(shè)備基礎(chǔ)隔振與管道隔振。
可以通過兩種途徑來控制；(1)降低振動(dòng)源的振動(dòng)，(2)降低振動(dòng)傳遞效率。在振源處控制進(jìn)行振動(dòng)是最有效的辦法，但這可能需要對(duì)振源設(shè)備進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或者改造，因而在很多工程中無法實(shí)現(xiàn)，在振動(dòng)傳播途徑上控制振動(dòng)，常用的辦法包括：(1)引入彈性減振元件以降低振動(dòng)傳遞率。比如引入彈簧隔振器或者橡膠墊，(2)增加振動(dòng)傳播途徑的阻尼，以吸收振動(dòng)傳播的能量(轉(zhuǎn)化為熱量)。彈性減振元件可以在振動(dòng)傳播途徑上的任何一處加入，但在振源處或者附近引入是最有效的。
目前常用的隔振軟管有各種橡膠軟連接和不銹鋼波紋軟管，橡膠軟管具有很好的隔振降噪效果，缺點(diǎn)是其使用受到介質(zhì)溫度、壓力的限制。同時(shí)耐腐蝕性閉較差。不銹鋼波紋管由于能耐高溫，高壓和腐蝕性介質(zhì)，經(jīng)久耐用和具有良好的隔振效果，因此應(yīng)用較廣。但它造價(jià)較高，在空調(diào)管道隔振控制中，對(duì)于低溫、低壓的水管可以采用各種橡膠軟管，而對(duì)冷凍機(jī)、空壓機(jī)和高壓水泵則需選用不銹鋼波紋管。軟管的隔振效果與軟管本身的材料和構(gòu)造。軟管的合理長(zhǎng)度，管內(nèi)介質(zhì)壓力，可以計(jì)管道的固定方式等有關(guān)。
設(shè)備與管道之間配置軟管后，可衰減設(shè)備振動(dòng)通過管道傳播，但管道內(nèi)介質(zhì)引起的振動(dòng)仍可通過固定管道的構(gòu)件傳播到建筑結(jié)構(gòu)，因此必須隔離措施。常用的方法是使用彈簧的彈性吊件，或者在吊架上鋪設(shè)彈性隔振材料。
2．3 吸聲降噪
空調(diào)系統(tǒng)噪聲通過空調(diào)末端或建筑結(jié)構(gòu)傳播到空調(diào)使用房間內(nèi)，一部分聲能直接傳播到入耳，稱為直達(dá)聲，大部分的聲能通過室內(nèi)的各個(gè)界面多次反射后傳播到達(dá)人耳。稱為混響聲。人耳聽到的聲音為直達(dá)聲與混響聲的疊加，如果在室內(nèi)天花、墻壁或地板等界面布置吸聲材料或吸聲構(gòu)造，吸收掉部分反射聲能，可使得混響聲減弱，這就是吸聲降噪的原理。
目前，國內(nèi)外采用“吸聲降噪”的方法進(jìn)行噪聲控制已經(jīng)非常普遍，一般降噪量可達(dá)6-10dB，需要注意的是，吸聲降噪只能降低混響聲，不能降低直達(dá)聲，不能把房間內(nèi)的噪聲都吸掉。如果原來房間吸聲很少，采用吸聲降噪效果明顯；如果原來房間已有一定的吸聲，則增加同樣的吸聲量，得到的降噪量就較小，因此，企圖只依靠吸聲降低噪聲級(jí)10dB以上，通常是不可能的。
2．4 隔聲墻隔聲
(1)單層勻質(zhì)實(shí)墻隔聲性能。單層勻質(zhì)實(shí)墻的隔聲性能與人射聲波的頻率有關(guān)，其頻率特性取決于墻本身的單位面積質(zhì)量、剛度、材料的內(nèi)阻尼以及墻的邊界條件等因素，在主要聲頻范圍內(nèi)，單層勻質(zhì)實(shí)墻隔聲性能主要受質(zhì)量控制，符合“質(zhì)量定律”，即墻的單位面積質(zhì)量越大，隔聲效果越好，單位面積質(zhì)量每增加1倍，隔聲量增加6dB。由此可見，要提高墻體隔聲量，應(yīng)盡量用厚重的墻體。
(2)組合墻。通過增加墻體的厚度，可以增大其隔聲量。但單純依靠增加墻體厚度來提高隔聲量，顯然是不經(jīng)濟(jì)的；增加墻體厚度增加了結(jié)構(gòu)的重量，也限制了它的使用范圍。多層組合隔墻利用聲波穿透不同介質(zhì)時(shí)的反射和衰減吸收來增加隔聲量，這種方法可以有效地提高隔聲量，并且墻體可以做得很輕。
組合墻可以通過中間留空氣層提高隔聲量。空氣間層可以看作是連接墻板的“彈簧”，聲波入射到第一層墻板時(shí)，使墻板發(fā)生振動(dòng)，此振動(dòng)通過空氣層傳至第二層墻板。由于空氣間層的彈性變形具有減振作用，因此傳遞到第二層墻體的振動(dòng)大為減少，從而提高墻體總的隔聲量，雙層墻的隔聲量可以用單位質(zhì)量等于雙層墻單位質(zhì)量之和的單層墻的隔聲量再加上一個(gè)空氣間層的附加隔聲量來估算。空氣間層的附加隔聲量與空氣間層的厚度有關(guān)，如果在空氣間層內(nèi)放置吸聲材料一，但不填滿空氣間層，可以進(jìn)一步提高隔聲量。通過這些措施，可以很容易使得輕質(zhì)墻的隔聲量達(dá)到重墻的水平，具有很好的隔聲效果，雙面雙層12mm紙面石膏板、輕鋼龍骨、內(nèi)填玻璃面的輕型墻隔聲量可與24cm磚墻相當(dāng)，而重量?jī)H為磚墻的1/100。
輕質(zhì)組合墻綜合隔聲量雖然可以達(dá)到重型實(shí)墻的水平，但低頻的隔聲量一般比重墻低，因此在以低頻噪聲隔絕為主的空間，如承重結(jié)構(gòu)允許，應(yīng)盡可能使用重墻。
2．5 空調(diào)噪聲控制與建筑防噪規(guī)劃
建筑設(shè)計(jì)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與噪聲控制如何互相配合相互協(xié)作，是一個(gè)很值得研究和注意的問題，如果在建筑設(shè)計(jì)階段就把空調(diào)設(shè)計(jì)與噪聲控制考慮到位，往往能獲得事半功倍、相得益彰的效果；反之，如果在建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候如果考慮欠缺而使得空調(diào)系統(tǒng)難以設(shè)計(jì)和布置，造成不利于噪聲控制的局面，再進(jìn)行彌補(bǔ)往往事倍功半，同樣，空調(diào)設(shè)計(jì)也應(yīng)該結(jié)合建筑的實(shí)際情況和噪聲控制要求進(jìn)行，盡可能選取低噪聲的方案，或者選取能較方便進(jìn)行噪聲控制的方案。
建筑設(shè)計(jì)、空調(diào)設(shè)計(jì)與噪聲控制的協(xié)作主要涉及建筑內(nèi)的防噪規(guī)劃、建筑空間的分配和建筑構(gòu)造等內(nèi)容，從控制噪聲的觀點(diǎn)出發(fā)，空調(diào)設(shè)備的機(jī)房應(yīng)遠(yuǎn)離空調(diào)用房和對(duì)噪聲控制要求高的房間，這樣可以增大噪聲的自然衰減，減少空調(diào)噪聲對(duì)空調(diào)房間的影響，為降低風(fēng)管的氣流噪聲，建筑設(shè)計(jì)方應(yīng)盡可能預(yù)留足夠多空間給空調(diào)系統(tǒng)，包括豎井和吊頂空間，在空調(diào)用房的布局上，對(duì)噪聲控制要求高的房間，應(yīng)集中布置在建筑內(nèi)區(qū)，用對(duì)噪聲控制要求低的輔助用房或辦公用房作為隔聲屏障，以隔絕外界噪聲的干擾，在建筑構(gòu)造上，對(duì)于產(chǎn)生噪聲的房間和需要安靜的房間，它們的圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要具有足夠的隔聲量，一般要做成厚重密實(shí)的結(jié)構(gòu)。如果在建筑設(shè)計(jì)階段沒有處理好，則在噪聲控制時(shí)可能需要花費(fèi)很高的代價(jià)才能彌補(bǔ)。
3 中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制設(shè)計(jì)程序
進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先對(duì)該工作的內(nèi)容、專業(yè)關(guān)系和設(shè)計(jì)程序有明確的了解，使得各專業(yè)在方案設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮到消聲與隔振要求，這樣也有利于分工協(xié)作，順利推進(jìn)工作，提高工作效率。
空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制主要包括消聲與隔振兩方面：消聲設(shè)計(jì)是針對(duì)風(fēng)機(jī)的噪聲控制，隔振設(shè)計(jì)則包括所與空調(diào)、制冷設(shè)備的噪聲控制。但無論是消聲還是隔振，目的都是為了使空調(diào)用房達(dá)到所確定的允許噪聲標(biāo)準(zhǔn)。
4 結(jié)語
中央空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制涉及暖通空調(diào)、聲學(xué)、建筑、結(jié)構(gòu)等專業(yè)，需要融合各個(gè)專業(yè)的知識(shí)進(jìn)行綜合考慮和設(shè)計(jì)，各專業(yè)密切配合才能進(jìn)行有效合理的控制，但目前很多工程中，由于建筑師和暖通工程師在設(shè)計(jì)過程中往往只把精力集中于溫度、濕度、氣流組織和空氣品質(zhì)等方面的研究和設(shè)計(jì)，沒有意識(shí)到噪聲危害的嚴(yán)重性，忽視噪聲控制設(shè)計(jì)，而導(dǎo)致空調(diào)噪聲超過噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)，影響人們的生活和學(xué)習(xí)，同時(shí)，目前一般空調(diào)專業(yè)人員也不熟悉聲學(xué)專業(yè)。難于做好空調(diào)噪聲控制設(shè)計(jì)，而建筑學(xué)與聲學(xué)的專業(yè)人員往往對(duì)空調(diào)專業(yè)也不太了解，也難于獨(dú)立做好空調(diào)噪聲控制設(shè)計(jì)。因此，要做好中央空調(diào)噪聲控制，需要建筑師和暖通空調(diào)工程師對(duì)噪聲控制給以足夠的重視，從建筑設(shè)計(jì)的開始階段就要考慮如何進(jìn)行噪聲控制，綜合考慮聲環(huán)境與室內(nèi)微氣候環(huán)境、室內(nèi)空氣品質(zhì)等因素進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。
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