新型建筑排水低噪聲PVC-U管道系統噪聲研究

王士良 朱生高 鄧宇 張得勇 蔣荃 林文

新型建筑排水低噪聲PVC-U管道系統噪聲研究

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目前，我國正大力發展綠色建筑。綠色建筑在優先考慮使用者的要求，努力創造優美、和諧的外部空間環境的同時，應提高建筑的室內舒適度，改善室內環境，這就包括室內聲環境。人們對室內聲環境的要求越來越高，相應的標準也從“可以接受的”安靜程度，提升為“安靜、愉悅的”舒適程度。

建筑排水管道系統噪聲是建筑室內噪聲的主要來源之一。目前，國內建筑內排水管道系統以硬聚氯乙烯（PVC-U）為主。相對其優異的抗腐蝕性能、質輕、易于加工運輸、安裝方便等優點，PVC-U管材缺點也較為突出，其隔音性能較差，造成排水噪聲大，尤其是夜間噪聲。國內外研究人員開展了大量工作，選用低噪聲的排水管道系統可降低系統噪聲，以改善室內聲環境。

在日常檢測的基礎上，我們選用兩種降噪效果較好的新型PVC-U排水管材，與其他管材以及不同管配件組成的系統，測試系統噪聲。

1.測試樣品

1.1 PVC-U實壁排水管材：規格，dn110；壁厚，3.2-3.5mm；密度，1520kg/m3；

1.2 厚壁型PVC-U排水管材：規格，dn110；壁厚，5.1-5.2mm；密度，1500kg/m3；

1.3 加重型PVC-U排水管材：規格，dn110；壁厚，3.2-3.5mm；密度，1640kg/m3；

1.4 鑄鐵管：規格，DN100；壁厚，3.5-3.8mm；密度，7050kg/m3；

1.5 PVC-U管配件：正三通、螺旋三通、直通、旋流降噪器等。

2.測試方法及設備

按照標準CJ/T 312-2009《建筑排水管道系統噪聲測試方法》進行測試。

圖1是CJ/T 312-2009要求的噪聲測試示意圖。排水系統主要配置如下：

2.1 一個進水口；

2.2 安裝在試驗墻上的直管、三通、彎頭、管卡接頭和進水口的任意組合；

2.3 立管底部兩個45°彎頭。

本文對不同系統分別進行獨立測試，記錄流量為：0.5L/s、1 L/s、2 L/s、2.5 L/s、4 L/s時的聲源室1的噪聲值。由國家建筑材料測試中心管道噪聲實驗室進行測試。

圖1 噪聲測試示意圖

主要試驗設備：MF03 M237-03型振動噪聲采集系統，德國米勒貝姆振動與聲學系統有限公司。

3.測試結果及分析

對不同管道系統分別測試系統噪聲，結果如下。

3.1 不同管材系統噪聲比較

日常檢測數據表明，目前PVC-U排水管材中降噪效果較好的是低噪聲PVC-U排水管材（滿足CJ/T 442-2013），分為PVC-U厚壁型管材和PVC-U加重型（高密度型）管材。圖2 是這兩種管材與普通PVC-U實壁管材和鑄鐵管系統噪聲測試結果圖。其中，PVC-U實壁管材和PVC-U加重型管材，連接普通正三通及其他管件；加厚型PVC-U管材連接相匹配的正三通及其他管件，要求管材和管件連接后，結合部位保持連續、平滑、無凸起；鑄鐵管采用柔性連接。

圖2 不同管材系統噪聲測試結果

考慮到國內住宅排水系統噪聲主要來源于衛生器具排水所產生的噪聲，根據建筑給水排水設計規范（GB 50015-2003）規定，一般排水流量小于2L/s，故國內大部分產品標準，如CJ/T 273、CJ/T 442，噪聲要求的流量均為2L/s（dn110）。通過圖2可以看出，流量為2L/s時（下同），普通PVC-U實壁管材系統噪聲最大，鑄鐵管最小，厚壁型和加重型PVC-U管材均介于兩者之間。

鑄鐵管密度大，一般為7000kg/m3，遠大于PVC-U管材。密度越大，水流沖擊時產生的振動越小，同時隔聲性能也好，能減少噪聲由里及外的傳遞，因此鑄鐵管系統噪聲較小。然而，鑄鐵管及其配件價格較高，易銹蝕，影響美觀，使用壽命較短，安裝維修費用較高，故出于全生命周期考慮，新型PVC-U降噪管材具有一定優勢。按照標準CJ/T 442-2013，現階段通過增加管材壁厚，或者加大管材密度，可以一定程度上降低噪聲，從圖2看出，在流量為2L/s時可降低1-2dB/A。

3.2 不同三通系統噪聲比較

采用普通PVC-U管材，連接普通PVC-U正三通、螺旋三通及新型旋流降噪器，分別測試系統噪聲。

研究表明，橫管與立管連接處的三通，對水流形態及測試結果影響較大。水流在三通的下端非常容易產生水躍現象，為減少水流對正三通的直接沖擊作用，國內外研究者們開發出了大量的新型三通，如：螺旋三通（順水三通）和旋流降噪器（擴容旋流三通）等，目的是盡量減少水流從橫管進入立管時產生的水舌，改變水流形態。

從圖3可以看出，旋流降噪器能較大幅度降低系統噪聲，而螺旋三通在流量較小時，可以降低系統噪聲，但隨著流量的增大，其系統噪聲與普通正三通相近。在小流量時，螺旋三通可以改變水流形態，形成旋流，減少水流對立管壁的沖擊，但流量增大時，該結構與正三通起到的作用相差不大，不能降低系統噪聲。而旋流降噪器則可以有效改變水流形態，減少橫立管處水流沖擊，降噪效果明顯，在流量為2L/s時，其系統噪聲可比鑄鐵管降低3-4dB/A。

圖3 不同三通系統噪聲測試結果

3.3 不同旋流降噪器系統噪聲比較

圖4是普通PVC-U排水管材，分別安裝四種不同旋流降噪器的系統噪聲測試結果。旋流降噪器之所以能起到降低噪聲的效果，主要取決于自身的特殊構造：進水口處螺旋結構、中間弧形擴容結構、底部平穩縮徑結構。通過研究這四種旋流降噪器結構發現，1#和2#旋流降噪器存在共同點，內部結構設計較為合理，能有效減少水流沖擊，引導水流快速形成附壁螺旋水流，效果較好。而3#旋流降噪器雖然外形跟1#和2#非常相似，但內部結構相差甚遠，無法使水流形成緩沖，存在多個沖擊點，不能減小水流沖擊，系統噪聲與普通三通相差不大；4#旋流降噪器中間擴容部分不是弧形，而是直管狀結構，底部無縮徑段，形成一個較大臺階，水流既沒有太多的旋流，而且中間擴容處以及底部臺階處形成沖擊點，造成系統噪聲變大。

旋流降噪器出現的時間較短，目前國內大部分廠家仍處于研發階段，其中相當一部分廠家只是在外型上模仿某些性能優異的產品，而沒有對其內在降噪原理加以研究，造成性能差異很大。所以，應該在該領域繼續加大研發力度，更為有效降低管道系統噪聲。

圖4 不同旋流降噪器系統噪聲測試結果

4.結論

4.1 通過增加壁厚，或者加大密度改進的新型PVC-U排水管材，降噪性能優于普通PVC-U管材，接近鑄鐵管；

4.2 PVC-U螺旋三通不能有效降低PVC-U管道系統噪聲，新型PVC-U旋流降噪器能大幅度降低PVC-U管道系統噪聲，甚至可優于鑄鐵管系統噪聲，但仍需加大其研發力度。

5.結束語

如何改善PVC-U排水管道系統噪聲較大的缺點，目前還有大量工作可做，這需要科研、生產和設計等單位齊心協力，加大研發力度，減小排水噪聲，滿足綠色建筑要求。

（作者單位：1.金德管業集團2.中國建材檢驗認證集團股份有限公司，國家建筑材料測試中心）

TU992.3

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1671-3362（2015）06-0079-02