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三木建筑聲學

高層住宅通風空調系統降噪技術

 

 

 

隨著人們生活水平的提高,越來越多的辦公樓、商場、住宅建筑安裝了通風空調系統。這對于改善人們的室內生活環境起到了很好的效果,但是與此同時也帶來了一些負面的因素:空調能耗巨大;一些制冷劑對環境構成威脅;很多的空調、風機產生的噪聲讓人難以忍受。我國發布和實施的《公共場所衛生標準》包括了室內環境品質方面的標準,其中關于噪聲的規定見表1。

1 室內噪聲標準

場所

飯店、賓館

圖書館、博物館

醫院、診室

商場、書店

A聲級噪dB

45

50

55

60

由于空調噪聲的頻率低,空氣、地面、障礙物等對噪聲的衰減很小,因此噪聲的影響很大,給人們帶來了較大的煩惱與干擾,甚至影響人體的健康。一般認為噪聲級為30~40 dB是人類正常環境聲音;高于這個值就會對人的健康造成一些危害;70 dB以上造成心煩意亂,影響工作效率,甚至發生事故;長期工作或生活在90 dB以上的噪聲環境,會嚴重影響聽力和導致其他疾病的發生。因此空調噪聲的研究及防治已經受到社會各界的廣泛關注。

高層住宅樓往往會在樓的中部設置設備層,主要用于安裝通風空調設備及各種管道等。設備層內空調設備所產生的噪音更是直接影響了上下樓層居民的生活,因此高層住宅樓的通風空調系統降噪就顯得尤為重要。

 

 .通風空調系統噪聲的來源分析

11 通風空調系統噪聲的來源

通風空調系統噪聲的來源主要包括以下兩個方面:設計缺陷引起的噪聲、安裝產生的噪聲。如某些通風空調系統在設計上存在著聲學結構不合理等缺陷,機房設計時沒有采取降低噪聲的措施,進風口、排風口截面設計尺寸偏小等都會造成運行噪聲增大。安裝通風空調設備及管道時,基礎的施工,設備的水平、垂直度,減震器、消音器、隔音罩的安裝,及管道穿墻、樓板等的施工也會影響噪音的產生及傳播。以上方面均會產生空氣動力性噪聲、固體傳聲、局部透聲以及管道串聲等一系列問題。這對空調系統的設計、施工提出了更高的要求。

12 運行噪聲來源的具體分析

1)制冷機產生的噪聲:主要是指空氣動力性噪聲、機械噪聲管道噪聲等。其中空氣動力性噪聲主要由機房的進排氣風機所引起,該噪聲主要有進氣噪聲和排氣噪聲。這部分噪聲直接向周圍的空氣中輻射,影響面較大。機械噪聲是由制冷機缸體及曲軸的高速往復運動和制冷機的振動引起的。管道噪聲是由制冷機組冷媒在管道內流動引起的脈動噪聲。另外,壓縮機和皮帶輪軸承處也可能產生較大的轟鳴聲 。

2)風機產生的噪聲:風機噪聲主要為空氣動力性噪聲,由旋轉噪聲和湍流噪聲等組成。研究表明旋轉噪聲的強度與風機葉片的數量、形狀、幾何尺寸、葉輪轉速、機內的風流速度以及流量等各因素有關。

3)水泵產生的噪聲主要有以下幾方面原因 當水泵葉片經過渦殼舌部或導向器邊緣時,由于壓力變化而輻射出空氣噪聲; 由于葉輪人口處流速在圓周方向分布不均勻而引起壓力變化所產生的噪聲; 渦流導致的噪聲;水泵殼體受激振動而輻射的噪聲以及機座振動所產生的噪聲。

 

二. 噪聲的傳播方式

空調通風系統噪聲的傳播方式主要有兩種:空氣傳播和固體傳聲。

 

三. 噪聲遏制方法探討

3.1 優先選用低噪聲的空調通風設備

通風空調設備是空調系統的主要噪聲源。在設計和使用中應優先選用低噪聲通風空調設備,這是降低噪聲最有效的辦法。設計人員在選用風機等設備時,不僅應了解風機的風量、風壓、功率等性能指標,還應詳細了解風機的轉速、聲壓級等聲學指標,以便在設計中予以考慮。另外,風機等設備在低效率下工作時的噪聲要遠比在額定功率范圍內工作時的噪聲大,因此應當使風機盡可能地在額定功率范圍內運行。

3.2 優化設計方案

在空調系統的設計階段,嚴格精確地計算風量和風壓。風壓的充裕量不能預留很多,否則不僅不節能,反而使噪聲增大。同時盡量避免直角彎頭和半徑很小的彎頭,必要時可以設置消聲彎頭。風管長度不宜過長,否則鋼板振動容易產生噪聲;相反也不能太短,否則成為噪聲的傳遞媒介。

3.3 設置消聲器

消聲器的型式很多,主要有阻性、抗性和阻抗復合型。阻性消聲器是利用吸聲材料的吸聲作用,使沿通道傳播的噪聲不斷被吸收而逐漸衰減的裝置??剐韵暺魇怯陕暱剐栽M成的消聲器,它不使用吸聲材料,而是在管道上連接截面突變的管段或旁接共振腔,利用聲阻抗失配,使某些頻率的聲波在阻抗突變的截面發生反射、干涉等現象,從而達到消聲的目的,對低中頻范圍的噪聲具有較好的消聲效果。阻抗性復合消聲器是將阻性消聲部分與抗性消聲部分串聯組合而形成,兼有阻性和抗性消聲器的特點,可以在寬泛的頻率范圍內取得較好的消聲效果。

3.4 設備管道安裝的減振降噪

安裝過程中,設備的減振措施,如加裝隔振器、采用減震支吊架等;噪聲過大的空調、水泵等設備加裝隔音罩。管道采用保溫措施降低管道傳聲及水流、風流等噪音;管道穿墻、穿樓板處做隔聲處理,避免形成聲橋,減弱噪聲傳播。

 

四. 通風空調系統安裝施工中的降噪技術

4.1設備安裝的減振隔聲

1)設備減振基礎施工技術

1)概述

空調制冷設備的減振,對降低機房本身的噪聲是很有限的,一般僅23dB,重要的是減低與機房毗鄰房間內的噪聲級。通過工程實例驗證,設備基礎減振后,毗鄰房間內的噪聲減低量20 dB25 dB范圍內。

 

設備基礎減振的方法一是采用設備基礎浮臺,適用于自身重量較大的設備,如下圖所示:

 

img1

 

            設備基礎浮臺構造示意圖

 

 

img2

設備基礎浮臺撞擊聲改善量的頻率特性

 

設備基礎減振的另一種方法是加裝隔振器,如下圖所示:

 

 

 

img4img3

 

 

 

 

 

 

 

單自由度隔振系統原理簡                 雙質量隔振系統隔振原理簡圖

        K-彈簧;C-阻尼器;M-                 K1/K2-彈簧;C1/C2-阻尼器;M1/M2-設備

 

img5

雙質量隔振系統的傳遞比

2)設備基礎浮臺的施工工序:

隔振浮臺框的制     排水管預     浮臺框防水層、保護層施           隔振塊的放置   周邊隔音板的敷設   鍍鋅鋼板、塑料布放置、排水管的安       鋼筋的綁      混凝土澆       基礎臺面找平。

img6

水泵基礎浮臺示意圖

3)基礎浮臺的施工方法及技術要求

根據隔振浮臺的基礎圖和大樣圖,進行基礎的定位放線。放線之前,一定先將地面清掃干凈,放完線通過建設單位、監理單位、施工單位一起到現場組織驗收,驗收合格后進行模板的搭設。模板搭設要考慮框的周圍和內部進行加固,防止基礎的變形,浮臺框內植筋的尺寸及型號按照設計所提供的尺寸和型號,模板搭設的同時,將浮臺基礎Φ25U-PVC排水管預埋進去,預U-PVC排水管考慮建筑地面和結構地面的高差,防止排水管底端在建筑完成面之下,不能排水?;炷恋膹姸葮颂栍山Y構設計師確定,混凝土的澆筑一定要采用振動棒將浮臺框內的空氣等排出,以達到加固的要求,混凝土澆筑強度滿足之后拆掉模板。接著將基礎浮臺框的四周、內外進行精抹一遍,平面平整度允許偏差控制3-5mm以內。在浮臺框的里面做好防水層,閉水試驗合格后,再做防水層的細砂漿保護層,保護層的厚度20mm,以達到保護防水層的目的。以上工作完畢后進行下一道工序。

img7     在浮臺框內的防水層和保護層做好凝固之后,按照設計圖的要求,放置橡膠隔振塊,在放橡膠隔振墊之前,先進行放線定位,保證每塊橡膠隔振塊的受力均勻,排布整齊,具體見下圖:隔振橡膠墊的放線圖

    放線完畢后,接著進行放置橡膠隔振塊,橡膠隔振塊采用萬能膠水在畫好線的防水保護層粘接,注意要用毛巾將砂漿保護層擦拭干凈。橡膠隔振塊放置要均勻整齊,粘接牢靠后,通知建設單位、監理單位等相關方,一同到現場進行檢查并做好隱蔽記錄。橡膠隔振塊放置之后的現場實際情況見下圖 

 

img8

橡膠墊放置圖

橡膠隔振塊放置粘接牢固檢查合格后,在浮臺框內壁周圍鋪設隔音墊,其作用是將混凝土隔振基礎與基礎浮臺框之間隔離,保障浮臺可以上下運動。隔音墊材料選用要求質地柔軟,隔音效果好的泡沫阻燃材料,厚10-20mm為佳。隔音墊沿浮臺內框四周敷設,在拐角和接縫處要采用卯榫式接口,并用膠水粘固牢靠。隔音墊的下料高度比基礎浮臺框內壁20mm,以保障其與鋼板布置的平整和排水的通暢。

接下來在橡膠減震塊上鋪δ=1.2mm的鍍鋅薄鋼板,鋪設鍍鋅薄鋼板時要輕拿輕放,注意保護橡膠隔振塊不能被破壞和移位。鍍鋅薄鋼板之間的連接可以采用搭接鉚釘加固方式,鉚釘加固連接之后,按照設計圖紙所提供的排水管位置,注意排水管的布置要均勻,排水管數量根據設備的尺寸和大小確定,特別注意的是排水管的位置要與橡膠隔振塊錯開。在鍍鋅薄鋼板上開孔,開孔尺寸Φ25,開孔之后,PVC管插入浮臺框內,PVC管與鍍鋅薄鋼板之間采用膠水粘接牢固,以免漏水,同時,PVC管的底端距離防水保護層要保20mm以上便于排水。

隔音墊與鍍鋅薄鋼板之間拼接嚴密,隔音墊鋪設之后上面放置一層塑料紙,具體做法見下圖:

img9img10                             鍍鋅薄鋼板及隔音墊施工                           排水管及塑料紙的安裝圖

    塑料紙鋪設之后,即可通知監理單位、建設單位現場檢查,檢查合格之后,和土建單位辦理施工工序交接單,土建單位先在塑料紙上澆20mm高的砂漿,以保護塑料紙不被破壞,混凝土保護層澆注強度滿足后,土建單位按照設計圖進行植筋,植筋之后,澆注混凝土,混凝土和配筋由結構設計師確定?;炷翝沧⑼戤吅?,采用振動棒振動混凝土,浮臺的澆注高度要稍微高于浮臺邊3-5mm(由設計計算確定,以便上方設備就位后浮臺下沉正好與其相平。

4)基礎加裝隔振器的施工程序

施工準預制槽鋼底埋設底座地腳螺安裝隔振吊裝設單機試運。

5)基礎加裝隔振器的施工方法及技術要求

施工準備

施工前將地面清理干,用墨斗彈出底座基礎邊線,檢查施工材料及機械的落實情況。

預制槽鋼底座

設備的隔振基礎選定后,根據設備底盤及現場實際情況,利用槽鋼及角鋼焊接基礎底座,按照設備固定螺栓的位置及固定方式,在基座的上表面留出相應的螺栓孔,用于設備的固定,并在基礎的下表面預留螺栓孔用于固定減震器。底座制作完成后,進行除銹,除銹完成后,在底座表面刷防繡漆兩道,面漆一道。

埋設地腳螺栓

按照制作完成的設備底座的固定位置及減震器的固定方式,在樓板的相應位置上畫出地腳螺栓的埋設位置,在樓板上打孔埋設地腳螺栓。

安裝隔振器

將槽鋼基礎底座用倒鏈吊起,安裝隔震器。隔震器安裝至底座后,設備基礎底座落下時,調整隔震器固定孔與預埋地腳螺栓的相對位置,使地腳螺栓穿入隔震器固定孔,固定好整個設備基礎。如采用橡膠隔振器,必須將基礎板水平吊起和下落,以免個別隔振器受壓超載損壞。

圖片2

   低頻橡膠隔振                                   低頻彈簧隔振器

 

⑤安裝設備,將設備吊起移向基礎上方,慢慢落在基礎板上,用各種厚度墊片將設備墊平、緊固固定螺栓。

2)通風/吊式空調機隔振

通風機噪聲主要包括空氣動力噪聲和機械噪聲,我們主要研究解決空氣動力噪聲,機械噪聲通過提高產品品質解決,即選用高效率低噪聲的通風空調設備。吊裝安裝時采用減振吊架隔振。

3)風機等設備的隔聲

1)固體傳聲的概念

一般而言,振動經固體媒質傳播時既能產生結構聲,也能使直接接觸固體構件表面的人產生振動感。結構聲與體感振動的綜合容許標準以振動加速度表示見下圖,其數值見2-1。

img11 

 

振動的綜合容許標準

1-醫院及其他敏感區域(白天和夜間);2-住宅(夜間);4-辦公室;8-操作間

 

 

曲線

頻率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

對于連續或間歇振動的評價標準dB

3)減小噪聲干擾最常見和有效方法是隔聲,將噪聲的傳播加以阻隔,使聲音在局部房間存在,為了改善運行維護人員的工作環境可以在局部房間增加吸聲措施以消除噪聲對維護人員的健康傷害。

img12

風機加裝隔聲罩工程實例

4.2管道安裝的減振隔聲

    1)管道隔聲施工技術

1)概述

輸送冷熱水和空氣的水管和風管的外壁都要進行保溫以達到隔聲要求。

2)施工程序

施工準清理管粘結保溫材安裝保護層。

3)施工方法及技術要求

該隔聲保溫施工技術與普通工程保溫施工程序相同,保溫完成后在管道外層纏繞一PVC布保護層。

施工操作中的注意事項:

A、所有的割縫、接頭都需用專用膠水粘接密封;

B、膠水粘接時不應用大力,所有材料間的接口應在輕微擠壓下粘合;

C、安裝時應先大管后小管,先彎頭、三通后直管,最后閥門、法蘭;

D、當安裝冷凍水管保溫層時,保溫管材的兩端口和鋼管之間的空隙都需刷上膠水粘接起來,粘接寬度應至少等于保溫材料厚度;兩條管材割隙口應相互錯開;

E、在涂粘合劑前,先將粉末污物合油污清除,同時將鋼管或設備表面銹蝕處理清除,保溫材料必須清潔,如不小心弄臟,用抹布清除干凈;

F、大管徑保溫材料由于包裝關系已變成橢圓形,剖開時應剖較扁平的那邊;

G、纏PVC布,下一道應壓繞住上一道的三分之一,保證密實;

纏繞高阻尼的不透氣材料可以減低低頻噪聲輻射強度。

     (2) 管道減振施工技術

1)概述

空調設備的振動,除了通過基礎沿建筑物地板、墻等結構傳遞外,還可以通過管道和管內介質以及固定管道的構件傳遞和輻射噪聲,它也是傳固體的橋梁。

管道隔振是通過設備與管道之間的軟連接(彈性連接)來實現的。管道隔振后,管內介質的振動仍然可以沿管道傳遞,在振動力和輻射面不變的條件下,其隔振減噪的效果遠不如基礎隔振顯著。

雖然如此,管道隔振仍不可忽視,因為它不僅僅有可能降低毗鄰房間的噪1.57 dB,同時還由于設備基礎隔振后,設備本身的振動增加了,在這種情況下管道如果不用軟連接而仍用剛性連接,則對機組的正常運行和使用年限都有不利影響。軟管可起到溫度、壓力和安裝的補償作用。

2) 施工方法及技術要求

安裝在管道層(設備夾層)內的風機、消音器等設備,其兩端的風管與支架之間應安裝橡皮墊塊,各種水管等與支架之間也應安裝橡皮墊塊,且厚度不小5mm。管道也可以采用減振吊架安裝。

 

 

 

img13

管道隔振吊架

 

 

 

 

 

 

圖片4

 

      管道與支架之間安裝橡皮墊塊

 

                                       風管安裝在隔振軟管實例

 

與浮筑聲學結構相連接的風管,應安裝在隔聲功能的隔振軟管上。

設有隔振基礎的設備,其保護接地線應采用多股編制軟線與接地母線連接,不得采用圓鋼、扁鋼硬性連接。如下圖所示:

img14

設有隔振基礎的設備,其電源線應預埋套管,套管不得穿過隔振基礎或硬連接,電源電纜由套管引出后,應穿撓性套管并留有足夠長度跨接到設備上。

隔振軟管安裝:

A、軟管盡可能配置在管道的垂直和水平的兩個方向上。

 

圖片5

 

                                  柴油發電機金屬軟管

低頻橡膠軟接頭                                                       

 

 

 

 

 

 

B、設備的進出口設置軟管。

 

圖片7。

            設備進出口軟接

 

C、軟管不能承受機械的碰傷和軸向外荷拉力。

D、防止軟管與其它器件摩擦。

E、金屬軟管不得作為彎頭使用,不能承受軸向扭曲。

圖片1

 

不銹鋼金屬波紋                     風機盤管連接件

 

F、管道上設置軟管后,吊置和架設管道仍然需要隔振處理。

 

img16

管道不同固定方式與減低噪聲的作用

1-管道與吊()剛性連接;2-管道與吊架間設有減振吊架;3-管道與吊架完全脫開

4.3管道穿隔聲/樓板施工

1)風管穿隔聲/樓板施工

1)概述

管道穿過隔聲墻、樓板時,很容易破壞墻和樓板的隔聲能力造成隔聲的薄弱環節,因此必須十分注意管道穿過圍護結構的隔聲處理。

2)施工程序

施工準配合土建預留洞鋼板套管預埋固安裝風塞實保溫材墻兩側硅酸鹽抹鋼絲網固纏繞玻璃絲水泥砂漿抹灰。

施工準備

配合土建專業預留洞口復核洞口標高,預留洞尺寸應比管道兩邊各200mm,檢查雙層隔聲墻之間有無硬性連接。

鋼板套管預埋固定

A、預制穿墻鋼板套管厚度一般1.2黑鐵鋼板,選1.0黑鐵鋼板中30#角鋼加固一道。

B、用玻璃絲布包裹巖,包扎纏實備用(不能漏,以免二次污染),按風管穿墻的位置及標高,將套管就位,把套管與墻洞間的孔洞用準備好的巖棉條塞實。                                                               

img17

 

 

巖棉外包玻璃絲

 

 

 

 

 

                                                                    巖棉外包玻璃絲布

C、施工時注意套管的金屬部分不能與兩層墻體有硬性連接。

風管安裝

將預制完成的風管穿過套管,兩端固定,保證風管上下左右間距一致。

塞實保溫材料

風管與套管之間用巖棉軟材料填實,用木方將保溫材料搗實,密實率控制60%左右,否則會產生固體傳聲。

硅酸鹽材料抹面

A、硅酸鹽材料攪拌均勻用手握住成團即可,水分不宜太大。

B、在距離墻面兩側500mm處用預制的保溫材料分層抹實。

玻璃絲布纏實、掛網

用玻璃絲布纏繞一周再用軟鋼絲網或塑料網(根據現場確定)將硅酸鹽材料纏繞兩層,接口控制在上方。

水泥砂漿抹面

A、墻面土建專業抹灰應與硅酸鹽材料層相接,風管上水泥砂漿抹灰厚度15mm,此部分工作可以由土建專業完成,但橫豎交叉抹灰應成為一體。

此種做法可以將管道共振頻率控制1525HZ,63HZ時的插入損失可68dB,固體傳聲可以得到根治。

img18風管穿過墻隔聲墻作法

img19風管局部加強隔聲作法

img20風管隔振軟管隔聲作法

2)水管穿過雙層隔聲墻施工

1)概述

管道穿過隔聲墻、樓板時,很容易破壞墻和樓板的隔聲能力造成隔聲的薄弱環節,因此必須十分注意管道穿過圍護結構的隔聲處理。

img21

水管穿過雙層隔聲墻作法

2)施工程序

施工準配合土建預留洞預制套管纏繞瀝青鋼板套管預埋固安裝水塞實保溫材膠泥封PVC

施工準備

配合土建專業預留洞口復核洞口標高,預留洞尺寸應比管道兩邊各200mm,檢查雙層隔聲墻之間有無硬性連接。

鋼板套管預制

A、預制穿墻鋼板套管厚度一般1.2黑鐵鋼板,選1.0黑鐵鋼板中30#角鋼加固一道。

B、用瀝青玻璃布在套管中部纏35道,寬度與雙層墻間距同。

鋼板套管預埋固定

A、將預制好的剛套管放入洞口。

B、用玻璃絲布包裹巖棉包扎纏實備用(不能漏棉,以免二次污染),按水管穿墻的位置及標高,將套管就位,將準備好的巖棉條塞實。

C、施工時注意套管的金屬部分不能與兩層墻體有硬性連接。

3)水管安裝

將預制完成的水管穿過套管,兩端固定,保證水管上下間距一致。

塞實保溫材料

水管與套管之間用軟材料填實(如果冷水采用濕阻因子大4500的材料),用木方將保溫材料搗實密實60%,否則會產生固體傳聲。

膠泥封堵

A、上下層膠泥封堵與墻面平即可,深50mm。

B、中間層膠泥封堵出墻面50mm即可,深80mm。

 

五. 通風空調工程降噪實例

本項目2930層之間設有設備層,各種排風機、送風機安裝在里面,設備運行時產生很大的振動,對設備層上下幾層的居民生活影響特別大。經與甲方協商,我方做降噪施工方案,由甲方批準后進行降噪施工。施工前實29層房間內噪音48 dB。我方首先采取基礎減震措施,將原來的基礎上加裝雙質量隔振器,降低風機振動引起的樓板振動,減弱固定傳音的強度;同時采用隔音、消音的措施,將噪音源(排風機)加裝隔音罩,減弱噪聲的空氣傳播,將風管加裝阻性消聲器,降低空氣動力性噪聲。通過上述三個方面的降噪措施處理后,29層房間實測噪聲降低37 dB,大大減小了噪音的污染,滿足了居民的居住要求,取得了很好的社會效益。

 

 

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