三木建筑声学

高层住宅通风空调系统降噪技术

 

 

 

随着人们生活水平的提高,越来越多的办公楼、商场、住宅建筑安装了通风空调系统。这对于改善人们的室内生活环境起到了很好的效果,但是与此同时也带来了一些负面的因素:空调能耗巨大;一些制冷剂对环境构成威胁;很多的空调、风机产生的噪声让人难以忍受。我国发布和实施的《公共场所卫生标准》包括了室内环境品质方面的标准,其中关于噪声的规定见表1

1 室内噪声标准

场所

饭店、宾馆

图书馆、博物馆

医院、诊室

商场、书店

A声级噪dB

45

50

55

60

由于空调噪声的频率低,空气、地面、障碍物等对噪声的衰减很小,因此噪声的影响很大,给人们带来了较大的烦恼与干扰,甚至影响人体的健康。一般认为噪声级为30~40 dB是人类正常环境声音;高于这个值就会对人的健康造成一些危害;70 dB以上造成心烦意乱,影响工作效率,甚至发生事故;长期工作或生活在90 dB以上的噪声环境,会严重影响听力和导致其他疾病的发生。因此空调噪声的研究及防治已经受到社会各界的广泛关注。

高层住宅楼往往会在楼的中部设置设备层,主要用于安装通风空调设备及各种管道等。设备层内空调设备所产生的噪音更是直接影响了上下楼层居民的生活,因此高层住宅楼的通风空调系统降噪就显得尤为重要。

 

 .通风空调系统噪声的来源分析

11 通风空调系统噪声的来源

通风空调系统噪声的来源主要包括以下两个方面:设计缺陷引起的噪声、安装产生的噪声。如某些通风空调系统在设计上存在着声学结构不合理等缺陷,机房设计时没有采取降低噪声的措施,进风口、排风口截面设计尺寸偏小等都会造成运行噪声增大。安装通风空调设备及管道时,基础的施工,设备的水平、垂直度,减震器、消音器、隔音罩的安装,及管道穿墙、楼板等的施工也会影响噪音的产生及传播。以上方面均会产生空气动力性噪声、固体传声、局部透声以及管道串声等一系列问题。这对空调系统的设计、施工提出了更高的要求。

12 运行噪声来源的具体分析

1)制冷机产生的噪声:主要是指空气动力性噪声、机械噪声管道噪声等。其中空气动力性噪声主要由机房的进排气风机所引起,该噪声主要有进气噪声和排气噪声。这部分噪声直接向周围的空气中辐射,影响面较大。机械噪声是由制冷机缸体及曲轴的高速往复运动和制冷机的振动引起的。管道噪声是由制冷机组冷媒在管道内流动引起的脉动噪声。另外,压缩机和皮带轮轴承处也可能产生较大的轰鸣声 

2)风机产生的噪声:风机噪声主要为空气动力性噪声,由旋转噪声和湍流噪声等组成。研究表明旋转噪声的强度与风机叶片的数量、形状、几何尺寸、叶轮转速、机内的风流速度以及流量等各因素有关。

3)水泵产生的噪声主要有以下几方面原因 当水泵叶片经过涡壳舌部或导向器边缘时,由于压力变化而辐射出空气噪声 由于叶轮人口处流速在圆周方向分布不均匀而引起压力变化所产生的噪声 涡流导致的噪声水泵壳体受激振动而辐射的噪声以及机座振动所产生的噪声。

 

二. 噪声的传播方式

空调通风系统噪声的传播方式主要有两种:空气传播和固体传声。

 

三. 噪声遏制方法探讨

3.1 优先选用低噪声的空调通风设备

通风空调设备是空调系统的主要噪声源。在设计和使用中应优先选用低噪声通风空调设备,这是降低噪声最有效的办法。设计人员在选用风机等设备时,不仅应了解风机的风量、风压、功率等性能指标,还应详细了解风机的转速、声压级等声学指标,以便在设计中予以考虑。另外,风机等设备在低效率下工作时的噪声要远比在额定功率范围内工作时的噪声大,因此应当使风机尽可能地在额定功率范围内运行。

3.2 优化设计方案

在空调系统的设计阶段,严格精确地计算风量和风压。风压的充裕量不能预留很多,否则不仅不节能,反而使噪声增大。同时尽量避免直角弯头和半径很小的弯头,必要时可以设置消声弯头。风管长度不宜过长,否则钢板振动容易产生噪声;相反也不能太短,否则成为噪声的传递媒介。

3.3 设置消声器

消声器的型式很多,主要有阻性、抗性和阻抗复合型。阻性消声器是利用吸声材料的吸声作用,使沿通道传播的噪声不断被吸收而逐渐衰减的装置。抗性消声器是由声抗性原件组成的消声器,它不使用吸声材料,而是在管道上连接截面突变的管段或旁接共振腔,利用声阻抗失配,使某些频率的声波在阻抗突变的截面发生反射、干涉等现象,从而达到消声的目的,对低中频范围的噪声具有较好的消声效果。阻抗性复合消声器是将阻性消声部分与抗性消声部分串联组合而形成,兼有阻性和抗性消声器的特点,可以在宽泛的频率范围内取得较好的消声效果。

3.4 设备管道安装的减振降噪

安装过程中,设备的减振措施,如加装隔振器、采用减震支吊架等;噪声过大的空调、水泵等设备加装隔音罩。管道采用保温措施降低管道传声及水流、风流等噪音;管道穿墙、穿楼板处做隔声处理,避免形成声桥,减弱噪声传播。

 

四. 通风空调系统安装施工中的降噪技术

4.1设备安装的减振隔声

1)设备减振基础施工技术

1)概述

空调制冷设备的减振,对降低机房本身的噪声是很有限的,一般仅23dB,重要的是减低与机房毗邻房间内的噪声级。通过工程实例验证,设备基础减振后,毗邻房间内的噪声减低量20 dB25 dB范围内。

 

设备基础减振的方法一是采用设备基础浮台,适用于自身重量较大的设备,如下图所示:

 

img1

 

            设备基础浮台构造示意图

 

 

img2

设备基础浮台撞击声改善量的频率特性

 

设备基础减振的另一种方法是加装隔振器,如下图所示:

 

 

 

img4img3

 

 

 

 

 

 

 

单自由度隔振系统原理简                 双质量隔振系统隔振原理简图

        K-弹簧C-阻尼器M-                 K1/K2-弹簧C1/C2-阻尼器M1/M2-设备

 

img5

双质量隔振系统的传递比

2)设备基础浮台的施工工序:

隔振浮台框的制     排水管预     浮台框防水层、保护层施           隔振块的放置   周边隔音板的敷设   镀锌钢板、塑料布放置、排水管的安       钢筋的绑      混凝土浇       基础台面找平。

img6

水泵基础浮台示意图

3)基础浮台的施工方法及技术要求

根据隔振浮台的基础图和大样图,进行基础的定位放线。放线之前,一定先将地面清扫干净,放完线通过建设单位、监理单位、施工单位一起到现场组织验收,验收合格后进行模板的搭设。模板搭设要考虑框的周围和内部进行加固,防止基础的变形,浮台框内植筋的尺寸及型号按照设计所提供的尺寸和型号,模板搭设的同时,将浮台基础Φ25U-PVC排水管预埋进去,预U-PVC排水管考虑建筑地面和结构地面的高差,防止排水管底端在建筑完成面之下,不能排水。混凝土的强度标号由结构设计师确定,混凝土的浇筑一定要采用振动棒将浮台框内的空气等排出,以达到加固的要求,混凝土浇筑强度满足之后拆掉模板。接着将基础浮台框的四周、内外进行精抹一遍,平面平整度允许偏差控制3-5mm以内。在浮台框的里面做好防水层,闭水试验合格后,再做防水层的细砂浆保护层,保护层的厚度20mm,以达到保护防水层的目的。以上工作完毕后进行下一道工序。

img7     在浮台框内的防水层和保护层做好凝固之后,按照设计图的要求,放置橡胶隔振块,在放橡胶隔振垫之前,先进行放线定位,保证每块橡胶隔振块的受力均匀,排布整齐,具体见下图:隔振橡胶垫的放线图

    放线完毕后,接着进行放置橡胶隔振块,橡胶隔振块采用万能胶水在画好线的防水保护层粘接,注意要用毛巾将砂浆保护层擦拭干净。橡胶隔振块放置要均匀整齐,粘接牢靠后,通知建设单位、监理单位等相关方,一同到现场进行检查并做好隐蔽记录。橡胶隔振块放置之后的现场实际情况见下图 

 

img8

橡胶垫放置图

橡胶隔振块放置粘接牢固检查合格后,在浮台框内壁周围铺设隔音垫,其作用是将混凝土隔振基础与基础浮台框之间隔离,保障浮台可以上下运动。隔音垫材料选用要求质地柔软,隔音效果好的泡沫阻燃材料,厚10-20mm为佳。隔音垫沿浮台内框四周敷设,在拐角和接缝处要采用卯榫式接口,并用胶水粘固牢靠。隔音垫的下料高度比基础浮台框内壁20mm,以保障其与钢板布置的平整和排水的通畅。

接下来在橡胶减震块上铺δ=1.2mm的镀锌薄钢板,铺设镀锌薄钢板时要轻拿轻放,注意保护橡胶隔振块不能被破坏和移位。镀锌薄钢板之间的连接可以采用搭接铆钉加固方式,铆钉加固连接之后,按照设计图纸所提供的排水管位置,注意排水管的布置要均匀,排水管数量根据设备的尺寸和大小确定,特别注意的是排水管的位置要与橡胶隔振块错开。在镀锌薄钢板上开孔,开孔尺寸Φ25,开孔之后,PVC管插入浮台框内PVC管与镀锌薄钢板之间采用胶水粘接牢固,以免漏水,同时,PVC管的底端距离防水保护层要保20mm以上便于排水。

隔音垫与镀锌薄钢板之间拼接严密,隔音垫铺设之后上面放置一层塑料纸,具体做法见下图:

img9img10                             镀锌薄钢板及隔音垫施工                           排水管及塑料纸的安装图

    塑料纸铺设之后,即可通知监理单位、建设单位现场检查,检查合格之后,和土建单位办理施工工序交接单,土建单位先在塑料纸上浇20mm高的砂浆,以保护塑料纸不被破坏,混凝土保护层浇注强度满足后,土建单位按照设计图进行植筋,植筋之后,浇注混凝土,混凝土和配筋由结构设计师确定。混凝土浇注完毕后,采用振动棒振动混凝土,浮台的浇注高度要稍微高于浮台边3-5mm(由设计计算确定,以便上方设备就位后浮台下沉正好与其相平。

4)基础加装隔振器的施工程序

施工准预制槽钢底埋设底座地脚螺安装隔振吊装设单机试运。

5)基础加装隔振器的施工方法及技术要求

施工准备

施工前将地面清理干,用墨斗弹出底座基础边线,检查施工材料及机械的落实情况。

预制槽钢底座

设备的隔振基础选定后,根据设备底盘及现场实际情况,利用槽钢及角钢焊接基础底座,按照设备固定螺栓的位置及固定方式,在基座的上表面留出相应的螺栓孔,用于设备的固定,并在基础的下表面预留螺栓孔用于固定减震器。底座制作完成后,进行除锈,除锈完成后,在底座表面刷防绣漆两道,面漆一道。

埋设地脚螺栓

按照制作完成的设备底座的固定位置及减震器的固定方式,在楼板的相应位置上画出地脚螺栓的埋设位置,在楼板上打孔埋设地脚螺栓。

安装隔振器

将槽钢基础底座用倒链吊起,安装隔震器。隔震器安装至底座后,设备基础底座落下时,调整隔震器固定孔与预埋地脚螺栓的相对位置,使地脚螺栓穿入隔震器固定孔,固定好整个设备基础。如采用橡胶隔振器,必须将基础板水平吊起和下落,以免个别隔振器受压超载损坏。

图片2

   低频橡胶隔振                                   低频弹簧隔振器

 

⑤安装设备,将设备吊起移向基础上方,慢慢落在基础板上,用各种厚度垫片将设备垫平、紧固固定螺栓。

2)通风/吊式空调机隔振

通风机噪声主要包括空气动力噪声和机械噪声,我们主要研究解决空气动力噪声,机械噪声通过提高产品品质解决,即选用高效率低噪声的通风空调设备。吊装安装时采用减振吊架隔振。

3)风机等设备的隔声

1)固体传声的概念

一般而言,振动经固体媒质传播时既能产生结构声,也能使直接接触固体构件表面的人产生振动感。结构声与体感振动的综合容许标准以振动加速度表示见下图,其数值见2-1

img11 

 

振动的综合容许标准

1-医院及其他敏感区域(白天和夜间)2-住宅(夜间)4-办公室8-操作间

 

 

曲线

频率Hz

1

2

4

8

16

32

63

125

250

500

1

71

71

72.5

74

80

86

92

 

 

 

2

77

77

78.5

80

86

92

98

 

 

 

4

83

89

84.5

86

92

98

104

 

 

 

8

89

89

90.5

92

98

104

110

 

 

 

NR30

 

 

 

 

 

89.8

79.2

74

71.9

72

NR25

 

 

 

 

 

86.4

75.2

69.6

67.2

67.2

NR20

 

 

 

 

 

83

71.3

65.3

62.6

62.3

NR15

 

 

 

 

 

79.6

67.3

60.9

57.9

57.4

NR10

 

 

 

 

 

76.2

63.4

56.6

52.3

52.5

对于连续或间歇振动的评价标准dB

3)减小噪声干扰最常见和有效方法是隔声,将噪声的传播加以阻隔,使声音在局部房间存在,为了改善运行维护人员的工作环境可以在局部房间增加吸声措施以消除噪声对维护人员的健康伤害。

img12

风机加装隔声罩工程实例

4.2管道安装的减振隔声

    1)管道隔声施工技术

1)概述

输送冷热水和空气的水管和风管的外壁都要进行保温以达到隔声要求。

2)施工程序

施工准清理管粘结保温材安装保护层。

3)施工方法及技术要求

该隔声保温施工技术与普通工程保温施工程序相同,保温完成后在管道外层缠绕一PVC布保护层。

施工操作中的注意事项:

A、所有的割缝、接头都需用专用胶水粘接密封;

B、胶水粘接时不应用大力,所有材料间的接口应在轻微挤压下粘合;

C、安装时应先大管后小管,先弯头、三通后直管,最后阀门、法兰;

D、当安装冷冻水管保温层时,保温管材的两端口和钢管之间的空隙都需刷上胶水粘接起来,粘接宽度应至少等于保温材料厚度;两条管材割隙口应相互错开;

E、在涂粘合剂前,先将粉末污物合油污清除,同时将钢管或设备表面锈蚀处理清除,保温材料必须清洁,如不小心弄脏,用抹布清除干净;

F、大管径保温材料由于包装关系已变成椭圆形,剖开时应剖较扁平的那边;

G、缠PVC布,下一道应压绕住上一道的三分之一,保证密实;

缠绕高阻尼的不透气材料可以减低低频噪声辐射强度。

     (2) 管道减振施工技术

1)概述

空调设备的振动,除了通过基础沿建筑物地板、墙等结构传递外,还可以通过管道和管内介质以及固定管道的构件传递和辐射噪声,它也是传固体的桥梁。

管道隔振是通过设备与管道之间的软连接(弹性连接)来实现的。管道隔振后,管内介质的振动仍然可以沿管道传递,在振动力和辐射面不变的条件下,其隔振减噪的效果远不如基础隔振显著。

虽然如此,管道隔振仍不可忽视,因为它不仅仅有可能降低毗邻房间的噪1.57 dB,同时还由于设备基础隔振后,设备本身的振动增加了,在这种情况下管道如果不用软连接而仍用刚性连接,则对机组的正常运行和使用年限都有不利影响。软管可起到温度、压力和安装的补偿作用。

2) 施工方法及技术要求

安装在管道层(设备夹层)内的风机、消音器等设备,其两端的风管与支架之间应安装橡皮垫块,各种水管等与支架之间也应安装橡皮垫块,且厚度不小5mm。管道也可以采用减振吊架安装。

 

 

 

img13

管道隔振吊架

 

 

 

 

 

 

图片4

 

      管道与支架之间安装橡皮垫块

 

                                       风管安装在隔振软管实例

 

与浮筑声学结构相连接的风管,应安装在隔声功能的隔振软管上。

设有隔振基础的设备,其保护接地线应采用多股编制软线与接地母线连接,不得采用圆钢、扁钢硬性连接。如下图所示:

img14

设有隔振基础的设备,其电源线应预埋套管,套管不得穿过隔振基础或硬连接,电源电缆由套管引出后,应穿挠性套管并留有足够长度跨接到设备上。

隔振软管安装:

A、软管尽可能配置在管道的垂直和水平的两个方向上。

 

图片5

 

                                  柴油发电机金属软管

低频橡胶软接头                                                       

 

 

 

 

 

 

B、设备的进出口设置软管

 

图片7

            设备进出口软接

 

C、软管不能承受机械的碰伤和轴向外荷拉力。

D、防止软管与其它器件摩擦。

E、金属软管不得作为弯头使用,不能承受轴向扭曲。

图片1

 

不锈钢金属波纹                     风机盘管连接件

 

F、管道上设置软管后,吊置和架设管道仍然需要隔振处理。

 

img16

管道不同固定方式与减低噪声的作用

1-管道与吊()刚性连接2-管道与吊架间设有减振吊架3-管道与吊架完全脱开

4.3管道穿隔声/楼板施工

1)风管穿隔声/楼板施工

1)概述

管道穿过隔声墙、楼板时,很容易破坏墙和楼板的隔声能力造成隔声的薄弱环节,因此必须十分注意管道穿过围护结构的隔声处理。

2)施工程序

施工准配合土建预留洞钢板套管预埋固安装风塞实保温材墙两侧硅酸盐抹钢丝网固缠绕玻璃丝水泥砂浆抹灰。

施工准备

配合土建专业预留洞口复核洞口标高,预留洞尺寸应比管道两边各200mm,检查双层隔声墙之间有无硬性连接。

钢板套管预埋固定

A、预制穿墙钢板套管厚度一般1.2黑铁钢板,选1.0黑铁钢板中30#角钢加固一道。

B、用玻璃丝布包裹岩,包扎缠实备用(不能漏,以免二次污染),按风管穿墙的位置及标高,将套管就位,把套管与墙洞间的孔洞用准备好的岩棉条塞实                                                               

img17

 

 

岩棉外包玻璃丝

 

 

 

 

 

                                                                    岩棉外包玻璃丝布

C、施工时注意套管的金属部分不能与两层墙体有硬性连接。

风管安装

将预制完成的风管穿过套管,两端固定,保证风管上下左右间距一致。

塞实保温材料

风管与套管之间用岩棉软材料填实,用木方将保温材料捣实,密实率控制60%左右,否则会产生固体传声。

硅酸盐材料抹面

A、硅酸盐材料搅拌均匀用手握住成团即可,水分不宜太大。

B、在距离墙面两侧500mm处用预制的保温材料分层抹实。

玻璃丝布缠实、挂网

用玻璃丝布缠绕一周再用软钢丝网或塑料网(根据现场确定)将硅酸盐材料缠绕两层,接口控制在上方。

水泥砂浆抹面

A、墙面土建专业抹灰应与硅酸盐材料层相接,风管上水泥砂浆抹灰厚度15mm,此部分工作可以由土建专业完成,但横竖交叉抹灰应成为一体。

此种做法可以将管道共振频率控制1525HZ63HZ时的插入损失可68dB,固体传声可以得到根治。

img18风管穿过墙隔声墙作法

img19风管局部加强隔声作法

img20风管隔振软管隔声作法

2)水管穿过双层隔声墙施工

1)概述

管道穿过隔声墙、楼板时,很容易破坏墙和楼板的隔声能力造成隔声的薄弱环节,因此必须十分注意管道穿过围护结构的隔声处理。

img21

水管穿过双层隔声墙作法

2)施工程序

施工准配合土建预留洞预制套管缠绕沥青钢板套管预埋固安装水塞实保温材胶泥封PVC

施工准备

配合土建专业预留洞口复核洞口标高,预留洞尺寸应比管道两边各200mm,检查双层隔声墙之间有无硬性连接。

钢板套管预制

A、预制穿墙钢板套管厚度一般1.2黑铁钢板,选1.0黑铁钢板中30#角钢加固一道。

B、用沥青玻璃布在套管中部缠35道,宽度与双层墙间距同。

钢板套管预埋固定

A、将预制好的刚套管放入洞口。

B、用玻璃丝布包裹岩棉包扎缠实备用(不能漏棉,以免二次污染),按水管穿墙的位置及标高,将套管就位,将准备好的岩棉条塞实。

C、施工时注意套管的金属部分不能与两层墙体有硬性连接。

3)水管安装

将预制完成的水管穿过套管,两端固定,保证水管上下间距一致。

塞实保温材料

水管与套管之间用软材料填实(如果冷水采用湿阻因子大4500的材料),用木方将保温材料捣实密实60%,否则会产生固体传声。

胶泥封堵

A、上下层胶泥封堵与墙面平即可,深50mm

B、中间层胶泥封堵出墙面50mm即可,深80mm

 

五. 通风空调工程降噪实例

本项目2930层之间设有设备层,各种排风机、送风机安装在里面,设备运行时产生很大的振动,对设备层上下几层的居民生活影响特别大。经与甲方协商,我方做降噪施工方案,由甲方批准后进行降噪施工。施工前实29层房间内噪音48 dB。我方首先采取基础减震措施,将原来的基础上加装双质量隔振器,降低风机振动引起的楼板振动,减弱固定传音的强度;同时采用隔音、消音的措施,将噪音源(排风机)加装隔音罩,减弱噪声的空气传播,将风管加装阻性消声器,降低空气动力性噪声。通过上述三个方面的降噪措施处理后29层房间实测噪声降低37 dB,大大减小了噪音的污染,满足了居民的居住要求,取得了很好的社会效益。

 

 

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