電梯井道氣動噪聲問題的分析與研究

邱成東

（日立電梯（中國）有限公司，廣州 511430）

0 引言

現代工業、交通運輸、建筑業的飛速發展，使噪聲問題已成為目前影響最廣的污染源和環境公害。伴隨著城鎮化不斷建設，地價也越來越高漲、建筑物越來越高層化，所安裝的電梯速度也越來越快；同時，為使土地有效利用，建筑物電梯井道尺寸不斷減小，電梯轎廂與井道壁間隙隨之變小；并且從減低建筑成本方面考慮，樓層板、墻壁的輕量化和壁厚的薄化，導致噪聲在建筑物內部更容易傳播，穿透地板、墻壁的噪聲損失也有所降低。但生活水平和質素的提高，人們對生活、工作環境要求卻越來越高，由此，除電梯在井道中運行產生的振動噪聲外，電梯井道氣動噪聲問題也逐漸凸顯出來，有必要對電梯井道氣動噪聲問題進行分析與研究，并采取相應的措施予以控制。

噪聲作為一種物理現象存在，不僅以波的型式傳播，還通過人們聽覺器官聆聽和感受，即：通過噪聲發生源→傳播途徑→聽者（受影響的人）這樣的途徑進行，噪聲問題不能僅僅看作是單純的物理現象，還會因為聽者的狀態而產生很大不同，對噪聲問題的研究，應明確噪聲控制需要達成的目標和控制水平。按照聲學測試的統計情況，對噪聲的接受水平尺度如表1。

乘坐電梯與臨近電梯井道通常是人們的短期行為，且人們對可接受的短期噪聲環境均具備一定的容忍度，結合表1，對電梯井道氣動噪聲一般建議控制在50～60dB較為合適，如條件允許則可以再進一步控制降低。按照電梯井道氣動噪聲控制目標，就要對電梯井道產生的超過該噪聲水平的氣動現象進行分析，以便采取控制措施。

表1 噪聲水平尺度表

電梯井道空氣氣動噪聲現象可以分為兩類：一類是電梯在井道內高速運行，迫使空氣流動，形成噪聲；另一類是電梯在井道內靜止狀態時，電梯井道內外空氣自然流動，配合電梯設備結構，從而形成噪聲。以下就分別對這兩類氣動噪聲現象進行分析。

1 電梯運行產生氣動噪聲

圖1

1）電梯運行風聲。電梯在狹窄的井道內運行時，會因壓迫周圍空氣產生帶風聲的氣流，使轎廂內、井道廳門、傳遞到井道外的噪聲都會增大，這是電梯井道氣動噪聲方面普遍存在的現象。低速電梯不明顯，很容易被忽略，但高速電梯，尤其超高速電梯就十分明顯，該問題一旦產生就很不容易處理，因此，需要在建筑設計階段，結合電梯設備進行分析和控制，也可以通過理論計算進行判斷，其計算模型如圖1。

電梯運行壓迫空氣，轎廂與井道壁間隙空氣流速為：

其中，S為井道截面積，S1為轎廂水平面積，S0為井道通風孔面積，β為井道通風孔效果等價系數，V1為電梯運行速度。

則電梯運行風噪聲為：L1＝10×log（V+V1）6。

其中，V為轎廂與井道壁間隙空氣流速，V1為電梯運行速度。

考慮與實際測量修正值關系，則電梯運行噪聲值為：

式中，L1為電梯運行風噪聲，TL為測試位置噪聲損失值，KL為設計噪聲誤差修正值。

通過以上公式運算，即可評估電梯井道氣動噪聲水平，反之，根據對電梯氣動噪聲要求，也可以運算電梯井道轎廂與井道間隙要求和井道通風面積要求等。

為避免電梯安裝后存在氣動噪聲問題，在確定建筑電梯井道設計前，需進行核算和評估井道尺寸與選定電梯的匹配情況，確保轎廂與井道壁間留有合適的間隙距離，以及根據井道通風面積要求，預留好井道通風孔。

2）電梯轎廂運行經井道凹凸處的風嘯聲。由于電梯井道壁并不是全程平整的，如在廳門地坎位置，會向井道內伸出一定尺寸，使廳門地坎與轎廂間隙縮小，便于乘客安全進出；因建筑結構需要，井道內部存在凹凸的建筑橫梁等等。就是這些凹凸部分，使電梯運行經過時產生局部風壓變化，出現“嗖、呼”的聲音，且此類噪聲比較容易被感受到。

對此類由建筑結構引發的噪聲，應從結構方面著手：設計井道之初盡可能保持井道壁平滑，減少井道內的凹凸部分；從改善井道結構角度，在已建成的井道橫梁、廳門地坎等位置補充配置過渡板，使凸凹部位平滑過渡，減少電梯運行經過時氣流的滯、竄現象，避免局部風壓劇烈變化，從而降低或消除凹凸處的風嘯聲，從實際應用情況來看，這種后續彌補結構缺陷的方法對消除此類風嘯聲也較為有效。

2 電梯靜止狀態時井道內外空氣自然流動的氣流噪聲

在建筑室外氣溫比建筑物內溫度低的季節，會在電梯井道最底層電梯的廳門間隙處流入空氣，經井道在建筑物上層減壓層站井道候梯廳的廳門間隙，和電梯井道機房間的鋼絲繩孔開口部到達機房換氣口處流出，產生電梯井道特有的氣流現象——“煙囪效應”，此類現象在建筑物井道提升高度大于60 m 和秋冬較為寒冷的高緯度地區（北緯30°以上）較為常見。

井道氣流產生的噪聲主要有兩種：一是通過底層電梯的廳門的間隙，空氣流入而產生風嘯音；另一個是電梯轎廂在建筑底層關閉門時，門與門之間的縫隙變小時，隨著井道內上升氣流的灌入速度加劇產生的噪聲。此類噪聲較前兩點介紹的噪聲不同，不是因電梯運行產生的，而是空氣自然流動形成的。

應對此類電梯井道氣流產生的噪聲，可以從建筑物、井道、電梯幾個方面采取措施：

1）在建筑物內配備增加合適氣量的換氣設備，抵消室內外溫差造成的氣流影響；或者在建筑物出入口前增設隔擋設施，如多層門、除風室等，避免室外氣流直吹廳門，形成“煙囪效應”。

2）在低層井道廳門處，在不影響廳門動作前提下，利用針織物或薄板，封堵廳門間隙，讓間隙減至最小限度，從而抑制空氣流入形成“煙囪效應”。

3）在電梯轎門、廳門結構設計方面，可采用梯級式設計，改善門與門關閉時的廳門、轎門縫隙形成先后次序和形式，來避免形成風嘯聲。

3 結語

通過對電梯井道氣動噪聲產生因素的分析，可以對電梯井道氣動噪聲問題有一定的認識和理解，但處理噪聲問題一向是系統性工程，需根據實際情況來分析判斷其產生的具體因素，只有借鑒和運用導流、抑流、消聲、隔聲等技術原理，結合電梯井道、電梯設備實際使用情況，采取針對性措施，才能將電梯井道氣動噪聲進行有效抑制和減低，達到噪聲允許范圍之內。

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