淺談暖通空調(diào)系統(tǒng)噪聲的產(chǎn)生及控制

吳耀洲

（海德（杭州）工程技術(shù)研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲原因分析

暖通空調(diào)系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)供暖、制冷、除濕、潔凈空氣等，滿足室內(nèi)技術(shù)參數(shù)溫度、相對(duì)濕度、氣流組織、新風(fēng)量、排風(fēng)量、噪聲等要求。系統(tǒng)主要是由冷熱源機(jī)組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、末端裝置、盤(pán)管風(fēng)機(jī)、空調(diào)風(fēng)柜、空氣處理機(jī)組、新排風(fēng)系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)在運(yùn)行中，由于受設(shè)計(jì)容量、安裝精度、建筑環(huán)境及設(shè)備運(yùn)行特性、空間共振等諸因素的影響，產(chǎn)生不同的噪聲源，主要體現(xiàn)在：

（1）設(shè)備機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，安裝不牢固的振動(dòng)噪聲，管道流體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的湍流噪聲，空氣動(dòng)力流動(dòng)產(chǎn)生的摩擦噪聲，高溫高壓冷媒流動(dòng)節(jié)流噪聲，電氣設(shè)備的電磁噪聲，頻率噪聲以及安裝空間的共振噪聲等。

（2）其他原因產(chǎn)生的噪聲。如設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)思路及項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)預(yù)算、投資決策等原因，直接或間接影響，造成區(qū)間配置設(shè)計(jì)偏差過(guò)大、人為失誤等不良決策，導(dǎo)致安裝錯(cuò)誤產(chǎn)生噪聲。

（3）設(shè)備在日常使用中缺少規(guī)范維護(hù)，運(yùn)行性能狀態(tài)不佳，部件故障率高，產(chǎn)生運(yùn)行異常聲響。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制措施

2.1 強(qiáng)化設(shè)計(jì)意識(shí)

暖通空調(diào)系統(tǒng)噪聲源于設(shè)備固有聲源及設(shè)計(jì)、安裝、使用不當(dāng)，產(chǎn)生二次噪聲，故在方案設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)理念主導(dǎo)著空調(diào)系統(tǒng)的降噪方向。設(shè)計(jì)方案在符合專業(yè)設(shè)計(jì)的情況下，充分了解業(yè)主使用意圖及習(xí)慣，從設(shè)計(jì)、施工安裝、設(shè)備、材料、運(yùn)行使用等方面進(jìn)行全面籌劃，注重設(shè)計(jì)效果、施工方法、安裝技術(shù)等，并按規(guī)范要求嚴(yán)格執(zhí)行，施工技術(shù)成熟先進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)協(xié)調(diào)溝通，做好各環(huán)節(jié)技術(shù)交底。如功能區(qū)，對(duì)聲學(xué)有特別要求的，應(yīng)采取相應(yīng)的加固、減振、消聲、吸聲、隔聲、隔振等技術(shù)措施。

2.2 控制設(shè)計(jì)參數(shù)選擇

暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)是直接影響系統(tǒng)的能耗及運(yùn)行噪聲，其的合理性決定系統(tǒng)冷熱源機(jī)組、系統(tǒng)冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、系統(tǒng)設(shè)備、末端機(jī)組等運(yùn)行節(jié)能降噪。

（1）準(zhǔn)確計(jì)算系統(tǒng)冷負(fù)荷，合理備存安全裕量，如果留置系數(shù)太高或計(jì)算不準(zhǔn)確，設(shè)備配置過(guò)大，聲源就會(huì)增大。

（2）選擇合理的設(shè)計(jì)值。如冷凍水流速、風(fēng)管風(fēng)速，風(fēng)管風(fēng)量、出風(fēng)口風(fēng)速、回風(fēng)口風(fēng)速等參數(shù)值的合理性，可大幅度降低管道流體噪聲，管道內(nèi)流速越大，噪聲越大。根據(jù)噪聲標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)噪聲評(píng)價(jià)數(shù)30~45NR時(shí)，主風(fēng)管風(fēng)速控制在4~6 m/s，支風(fēng)管控制在2.0~3.0 m/s，出風(fēng)口風(fēng)速1.0~1.5 m/s；當(dāng)噪聲評(píng)價(jià)數(shù)45~60 NR時(shí)，主風(fēng)管風(fēng)速控制在6.0~8.0 m/s，支風(fēng)管控制在4.0 m/s，出風(fēng)口風(fēng)速1.5~2.5 m/s；通常冷凍水主管道流速控制在1.2 m/s~1.5 m/s之間。

（3）高大空間，空調(diào)面積大的場(chǎng)所，設(shè)計(jì)安裝位置合理、設(shè)置臺(tái)數(shù)合理，避免安裝大冷量室內(nèi)機(jī)，增大聲源，應(yīng)采用多臺(tái)冷量匹配的內(nèi)機(jī)替代，減小聲源。

2.3 冷熱源機(jī)組降噪

（1）選擇低噪型冷熱源機(jī)組。制冷機(jī)組是空調(diào)系統(tǒng)核心設(shè)備，其是冷熱源的動(dòng)力引擎，壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)通過(guò)吸氣、壓縮、排氣、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)完成每一個(gè)工作循環(huán)，不斷把介質(zhì)轉(zhuǎn)換、能量交換，它的設(shè)計(jì)構(gòu)造、制造工藝、加工精度、裝配精度及現(xiàn)場(chǎng)安裝精度等直接影響它的運(yùn)行質(zhì)量。方案設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)制冷機(jī)組的制造結(jié)構(gòu)、冷卻方式進(jìn)行選型，選擇低噪型空調(diào)冷熱源機(jī)組，如螺桿機(jī)組、渦旋式壓縮機(jī)模塊機(jī)組；根據(jù)安裝環(huán)境和機(jī)房情況選擇機(jī)型，如水冷式或風(fēng)冷式；優(yōu)先選擇技術(shù)先進(jìn)、信譽(yù)好、質(zhì)量可靠，運(yùn)行穩(wěn)定的廠家產(chǎn)品。

（2）制冷機(jī)組安裝、調(diào)試嚴(yán)格按廠家產(chǎn)品設(shè)計(jì)說(shuō)明、技術(shù)要求進(jìn)行安裝調(diào)試。對(duì)于機(jī)型體積大、重量大設(shè)備，做好安裝基礎(chǔ)減振及墊層減振措施，設(shè)置減振器或橡膠墊消減振動(dòng)能量，緊固地腳螺栓，減少劇烈震動(dòng)產(chǎn)生噪聲。

2.4 水系統(tǒng)降噪

水系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜，受閥門(mén)、末端設(shè)備配置數(shù)量、管道沿程阻力及水泵揚(yáng)程、必需汽蝕余量等影響，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)后產(chǎn)生機(jī)械噪聲、振動(dòng)噪聲、頻率噪聲等，其造成的原因有多方面：

（1）水泵安裝環(huán)境因素影響，機(jī)房面積小，空間小，聲源折射強(qiáng)，回音大。

（2）設(shè)計(jì)流速過(guò)高、流量大或設(shè)計(jì)寬裕量過(guò)高。

（3）連接閥門(mén)、彎頭多數(shù)量過(guò)多，變徑安裝比例不規(guī)范，造成管路阻力過(guò)大。

（4）管內(nèi)流體及空氣混合，高速流動(dòng)產(chǎn)湍流或紊流噪聲。

（5）泵體安裝減振基礎(chǔ)不符合設(shè)計(jì)要求，施工安裝不規(guī)范，產(chǎn)生異常噪聲。

系統(tǒng)通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn)降噪：

（1）對(duì)系統(tǒng)管路布局不斷優(yōu)化，簡(jiǎn)化路徑設(shè)置，準(zhǔn)確計(jì)算水路沿程阻力損失，選擇合適的水泵揚(yáng)程，避免功率過(guò)大增大聲源。水泵噪聲的頻率及強(qiáng)度與功率、轉(zhuǎn)速有關(guān)系，根據(jù)相關(guān)資料研究表明，噪聲功率級(jí)與電功率千瓦平方數(shù)成正比，每增加1 kW相應(yīng)增加噪聲4~6 dB（A）[1]。

（2）供冷網(wǎng)管壓力、流量均衡設(shè)計(jì),相應(yīng)位置增設(shè)必要的壓力平衡閥（水力平衡裝置），避免由于壓力不均，局部管道顫抖振動(dòng)產(chǎn)生噪聲；采用同程管網(wǎng)或與異程網(wǎng)結(jié)合，以達(dá)到管網(wǎng)壓力、流量均衡，降低噪聲。

（3）管道設(shè)置補(bǔ)償裝置，合理計(jì)算補(bǔ)償量，在系統(tǒng)高點(diǎn)設(shè)自動(dòng)排氣閥，防止空氣與水在管內(nèi)混合產(chǎn)水流噪聲；穿過(guò)伸縮縫管道設(shè)置波紋膨脹節(jié)，并安裝固定支架和導(dǎo)向支架，減小供冷管網(wǎng)的熱脹冷縮產(chǎn)生位移振動(dòng)噪聲。

（4）管道與水泵、制冷機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤(pán)管、空調(diào)風(fēng)柜等設(shè)備連接時(shí)采用柔性管，主管道設(shè)置承重、防晃支吊架。

（5）管道包扎及增加管道保溫保冷層厚度，降低噪聲分貝值，主要是通過(guò)材料吸取聲能，再者隔離聲源。測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果表明，玻璃棉厚度當(dāng)量值增加50 mm，隔聲量可降低4~5 dB（A），其主要原因是管道外表單位面積包扎材質(zhì)的密度增加，增強(qiáng)了隔聲效果。

（6）水泵類設(shè)備安裝方形百葉鋁合金罩隔聲，柵格條內(nèi)貼吸音棉，阻斷噪聲傳播。測(cè)試結(jié)果表明，該措施比原值減小5~8 dB（A），其主要原理是通過(guò)抑制噪聲發(fā)散性輻射，結(jié)合棉質(zhì)柔性疏松孔吸聲特點(diǎn)，從而達(dá)到隔聲效果；冷卻塔降噪采取頂部出風(fēng)口設(shè)消聲器，集水盆設(shè)消聲網(wǎng)，外圍增設(shè)隔聲屏障，測(cè)試結(jié)果表明，該方法降低噪聲比原值減小8~10 dB（A）。在滿足冷卻塔換熱的效果情況下，頂部出風(fēng)口設(shè)阻性消聲器，主要是讓聲波經(jīng)過(guò)消聲器后,受到阻止或減小聲音傳播，消聲片厚度不低于50 mm，內(nèi)置玻璃棉及玻璃纖維布，孔板穿孔率35%；集水盆設(shè)消聲塑料網(wǎng)，其作用是減小布水器噴水落差產(chǎn)生的水聲；冷卻塔外圍設(shè)聲屏障，屏體材料采用彩剛板或泡沫鋁，設(shè)置高度比塔體高1.5 m，具有較好的吸聲、隔聲效果。

2.5 風(fēng)管系統(tǒng)降噪

風(fēng)管系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲有中低頻、高頻噪聲，機(jī)械摩擦噪聲、振動(dòng)噪聲，故在設(shè)計(jì)制作風(fēng)管時(shí)，合理選擇風(fēng)管板材。如選擇金屬鍍鋅板或復(fù)合酚醛板，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，設(shè)置減振器、防晃支吊架、相應(yīng)類型消聲器等，支架與風(fēng)管之間設(shè)橡膠墊層。

（1）板材剛度、厚度滿足性能要求。測(cè)試驗(yàn)證，風(fēng)管長(zhǎng)度相同矩形鍍鋅板風(fēng)管截面800 mm*200 mm，若采用厚度0.75 mm鍍鋅板比厚度0.5 mm做的鍍鋅板風(fēng)管，噪聲降低5%左右。主要原因是厚鍍鋅板比薄鍍鋅板剛性大硬度高，受壓強(qiáng)度更大，在動(dòng)壓作用下穩(wěn)定性好，更利于抑制風(fēng)管顫抖，同時(shí)隔聲效果更好。

（2）合理設(shè)計(jì)風(fēng)管管徑尺寸及長(zhǎng)度。根據(jù)相關(guān)資料研究數(shù)據(jù)結(jié)果表明，直管道噪聲衰減量與管道周長(zhǎng)、長(zhǎng)度及管壁吸聲系成正比，與管道斷面積成反比[2]。管道的彎頭、變徑、閥門(mén)越多,沿程阻力越大，噪聲越大。

（3）風(fēng)管內(nèi)壁內(nèi)襯吸聲材料，彎頭設(shè)置導(dǎo)流片及內(nèi)襯吸聲材料。

（4）風(fēng)管內(nèi)、風(fēng)口設(shè)置消聲器。采用阻性消聲器消除管道的中高頻噪聲或采用抗性消聲器消除管道的中低頻噪聲，也可以根據(jù)測(cè)試現(xiàn)狀設(shè)復(fù)合型消聲器。

2.6 末端設(shè)備降噪

末端設(shè)備主要有風(fēng)機(jī)盤(pán)管、全空氣空調(diào)風(fēng)柜、全熱新風(fēng)機(jī)等設(shè)備，根據(jù)空調(diào)房間的性質(zhì)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)噪聲值要求，在滿足空調(diào)冷量、風(fēng)壓和風(fēng)量的情況下,選擇低噪高效率機(jī)型。

（1）根據(jù)風(fēng)機(jī)特性、產(chǎn)品特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)，合理選擇離心式或軸流式風(fēng)機(jī)，余壓量不宜過(guò)大,避免過(guò)大形成噪聲。

（2）設(shè)置風(fēng)機(jī)回風(fēng)方式，采用上回風(fēng)（后回風(fēng)）或下回風(fēng)需結(jié)合安裝現(xiàn)場(chǎng)，通常上回風(fēng)方式比下回風(fēng)方式有利于噪聲衰減及隔聲。風(fēng)柜機(jī)出風(fēng)口、回風(fēng)口與風(fēng)管連接處設(shè)置柔性軟接頭連接,并有足夠長(zhǎng)度，宜150~250 mm。對(duì)于大風(fēng)量系統(tǒng),可分為多個(gè)小風(fēng)量系統(tǒng)，降低噪聲源頭，必要時(shí)出回風(fēng)口設(shè)置靜壓箱，靜壓箱內(nèi)貼吸音材料，采取消聲處理。

（3）風(fēng)機(jī)盤(pán)管宜選擇非高靜壓型，客房或辦公室選擇FP-136以下機(jī)型，可滿足規(guī)范噪聲≤42 dB（A）的要求；FP-136以上高靜壓型風(fēng)機(jī)盤(pán)管其噪聲一般大于45 dB（A），適合商場(chǎng)、餐廳場(chǎng)所使用。

（4）風(fēng)機(jī)聲強(qiáng)與風(fēng)機(jī)靜壓、功率、轉(zhuǎn)速、葉片形狀、葉片數(shù)量、流速、風(fēng)口型式、風(fēng)口有效面積等諸因素有關(guān)，轉(zhuǎn)速越高，噪聲越大。

（5）風(fēng)機(jī)盤(pán)管、全空氣空調(diào)風(fēng)柜、全熱新風(fēng)機(jī)出入水口安裝柔性接頭；重大的設(shè)備，用阻尼彈簧減振器安裝，減小運(yùn)行振幅，質(zhì)量輕的風(fēng)機(jī)盤(pán)管可以直接采用吊桿吊裝；風(fēng)量大于5000 m3/h不宜吊裝，應(yīng)落地安裝，基礎(chǔ)地面做好減振墊層，防止水平振動(dòng)，或改變振動(dòng)源與其他剛性結(jié)構(gòu)的連接方式，降低機(jī)械振動(dòng)噪聲。

（6）與室內(nèi)設(shè)備連接的管道穿越房間的孔洞，管道加裝套管，管道與套管之間填塞不燃材料，防止噪聲傳播。

（7）根據(jù)設(shè)備安裝環(huán)境，采取吸聲、隔聲、消聲處理。如機(jī)房的墻做成雙重空心墻，墻內(nèi)填充玻璃棉，墻面、天花板貼波峰棉吸音板，然后再做圍護(hù)結(jié)構(gòu)；設(shè)備外殼鈑金件做聚氨脂發(fā)泡層，增強(qiáng)吸音、隔聲、消聲效果，阻斷噪聲輻射傳播。

2.7 應(yīng)用BIM技術(shù)降噪

采用建筑設(shè)計(jì)模型（BIM）技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì),更精準(zhǔn)計(jì)算暖通空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷參數(shù)，準(zhǔn)確配置區(qū)間設(shè)備功率大小，減小設(shè)計(jì)誤差，減小噪聲源。具體方法如下：

（1）計(jì)算管網(wǎng)水力損失、冷熱負(fù)荷，精準(zhǔn)選擇制冷空調(diào)設(shè)備型號(hào)及組合數(shù)量，降低經(jīng)濟(jì)投資及系統(tǒng)運(yùn)行噪聲。

（2）應(yīng)用BIM技術(shù)匯集各專業(yè)數(shù)據(jù)，搭建數(shù)字模型、三維技術(shù)把施工信息完整表達(dá)出來(lái)，其可視化和模擬性能有效提高方案設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工安裝技術(shù)水平。如對(duì)管線走向路徑、設(shè)備安裝定位、標(biāo)高、綜合排布仿真模擬，將二維施工設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體模型，把現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題清晰顯示出來(lái)。

（3）應(yīng)用BIM技術(shù)提前預(yù)知施工方案設(shè)計(jì)是否合理或所存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員、施工人員一目了然，有效防止管線間相互碰撞，合理處置與消防、電氣、給排水等專業(yè)設(shè)施、管道的空間位置或其他問(wèn)題，避免管路水循環(huán)系統(tǒng)坡度不夠、不暢通或形成氣囊，減小噪聲源。

（4）BIM技術(shù)不但具有視化性、模擬性、優(yōu)化性，也具有信息完備性，在時(shí)間和空間上推進(jìn)項(xiàng)目有很大優(yōu)勢(shì)，項(xiàng)目經(jīng)理及技術(shù)負(fù)責(zé)人根據(jù)動(dòng)態(tài)信息或業(yè)主要求隨時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)或設(shè)計(jì)變更，有效確保項(xiàng)目的進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本，大大提高工作效率，為系統(tǒng)運(yùn)行降低噪聲提供了可靠保證。

2.8 施工運(yùn)行管理降噪

暖通空調(diào)施工安裝是減小噪聲的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)從加強(qiáng)施工過(guò)程管理，從施工準(zhǔn)備、進(jìn)場(chǎng)施工、工序交驗(yàn)、竣工驗(yàn)收及技術(shù)、質(zhì)量、安全、設(shè)備、材料等全面進(jìn)行管理。

3 結(jié)語(yǔ)

暖通空調(diào)系統(tǒng)降噪工作貫穿系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行使用的全壽命周期。針對(duì)噪聲特性，控制方式需從系統(tǒng)設(shè)計(jì)源頭開(kāi)始至施工安裝階段及后期維護(hù)使用階段，全過(guò)程控制，持續(xù)優(yōu)化降噪技術(shù)，綜合吸聲、隔聲、消聲、減振、隔振等多種技術(shù)措施有效控制，不斷使用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料及吸取行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)降低噪聲的目的。