刍议中央空调系统安装过程中的噪声控制

刍议中央空调系统安装过程中的噪声控制
费明高
摘要：
关键词：高层建筑；中央空调；控制；噪声

随着经济的发展，中央空调系统在我国建筑行业中被普遍采用，极大改善了室内微气候的舒适性，但同时也带来了噪声，给人们的生活和工作造成影响。
一、噪声的定义
凡是人们不愿听的各种声音都是噪声。环境噪声污染是指被测试环境的噪声级超过国家或地方规定的噪声标准限值，并影响人们的正常生活、工作或学习。
二、中央空调系统噪声源
空调系统中产生的噪声可以分为机械噪声（也称设备噪声）和气流噪声。
1、机械噪声
机械噪声可以分成两部分：第一，热泵、冷水机组、风机、水泵及冷却塔等设备在正常运转过程中产生振动，而振动产生高频噪声；第二，设备振动通过设备底座、管道与构筑物的连接部分引起建筑结构的振动，在建筑结构中，这部分振动能量以声的形式向空间辐射产生固体噪声。
2、气流噪声
气流噪声可以分为三部分：第一，空调系统风机叶片上空气紊流引起宽频带的气流噪声以及相应的旋转噪声，在通风空调所用的风机中，按风机大小和构造不同，噪声频率大约在200~800Hz，也就是说主要噪声处于低频范围内；第二，空调风管内气流压力变化引起风管的振动而产生噪声，尤其当气流遇到阀门等障碍物时，产生的噪声较大；第三，出风口、回风口风速过高时也会有噪声产生。
三、中央空调噪声的控制办法
1、空调系统消声
为了控制风机等空调设备的噪声通过通风管道传入到空调服务区以及风道内气流噪声，通常需要在通风管道内安装消声器来降低噪声声压级。消声器是一种具有吸声内衬或特殊结构形式能有效降低噪声的气流管道。在噪声控制技术中，消声器是应用最多最广泛的降噪设备。在空调系统中，消声器被应用于空调机房、锅炉房、冷冻机房等设备机房进出风口的消声，空调系统送回风管道的消声，以及冷却塔进出风口的消声等。在实际工程中，消声器消声性能因风速的增大而显著下降，有时候甚至出现消声量为负值的现象，主要的原因是气流的再生噪声。在管道内，气流噪声的机制主要有：一是气流激发管壁等构建所产生的振动，这种固体噪声以中低频为主，一般服从流速四次方规律。另一种是气流涡流脱离附面层时直接发声，这种由于气流湍流产生的噪声本质上是一种偶极子辐射，呈中高频特征，大致按流速的六次方规律变化。这两种噪声同时存在，流速低时以前者为主，流速提高时逐渐以后者为主。
2、空调系统隔振
控制空调、制冷设备的噪声，除了减低由通风管道传播的风机噪声和透过围护结构的设备噪声外，还必须同时控制由空调、制冷设备振动传播的固体声，才能使空调用房达到预定的允许噪声控制标准。空调、制冷设备的振动以弹性波的形式沿建筑结构传到所有与机房毗邻的房间，并以空气声的形式被人所感受到。衰减振动的方法是消除振动源和接收者之间的刚性连接。空调、制冷设备隔振涉及设备基础隔振与管道隔振。可以通过两种途径来控制：第一，降低振动源的振动；第二，降低振动传递效率。在振源处控制进行振动是最有效的办法，但这可能需要对振源设备进行重新设计或者改造，因而在很多工程中无法实现。在振动传播途径上控制振动，常用的办法包括：第一，引入弹性减振元件以降低振动传递率，比如引入弹簧隔振器或者橡胶垫；第二，增加振动传播途径的阻尼，以吸收振动传播的能量(转化为热量)。弹性减振元件可以在振动传播途径上的任何一处加入，但在振源处或者附近引入是最有效的。
目前常用的隔振软管有各种橡胶软连接和不锈钢波纹软管。橡胶软管具有很好的隔振降噪效果，缺点是其使用受到介质温度、压力的限制，同时耐腐蚀性闭较差。不锈钢波纹管由于能耐高温、高压和腐蚀性介质，经久耐用和具有良好的隔振效果，因此应用较广。但它造价较高。在空调管道隔振控制中，对于低温、低压的水管可以采用各种橡胶软管，而对冷冻机、空压机和高压水泵则需选用不锈钢波纹管。软管的隔振效果与软管本身的材料和构造，软管的合理长度，管内介质压力，可以计管道的固定方式等有关。设备与管道之间配置软管后，可衰减设备振动通过管道传播，但管道内介质引起的振动仍可通过固定管道的构件传播到建筑结构，因此必须隔离措施。常用的方法是使用弹簧的弹性吊件，或者在吊架上铺设弹性隔振材料。
3、吸声降噪
空调系统噪声通过空调末端或建筑结构传播到空调使用房间内，一部分声能直接传播到人耳，称为直达声；大部分的声能通过室内的各个界面多次反射后传播到达人耳，称为混响声。人耳听到的声音为直达声与混响声的叠加。如果在室内天花、墙壁或地板等界面布置吸声材料或吸声构造，吸收掉部分反射声能，可使得混响声减弱，这就是吸声降噪的原理。
目前，国内外采用“吸声降噪”的方法进行噪声控制已经非常普遍，一般降噪量可达6~10dB。需要注意的是，吸声降噪只能降低混响声，不能降低直达声，不能把房间内的噪声都吸掉。如果原来房间吸声很少，采用吸声降噪效果明显；如果原来房间已有一定的吸声，则增加同样的吸声量，得到的降噪量就较小。因此，企图只依靠吸声降低噪声级10dB以上，通常是不可能的。
4、隔声墙隔声
(1)单层匀质实墙隔声性能。单层匀质实墙的隔声性能与入射声波的频率有关，其频率特性取决于墙本身的单位面积质量、刚度、材料的内阻尼以及墙的边界条件等因素。在主要声频范围内，单层匀质实墙隔声性能主要受质量控制，符合“质量定律”，即墙的单位面积质量越大，隔声效果越好，单位面积质量每增加1倍，隔声量增加6dB。由此可见，要提高墙体隔声量，应尽量用厚重的墙体。
(2)组合墙。通过增加墙体的厚度，可以增大其隔声量。但单纯依靠增加墙体厚度来提高隔声量，显然是不经济的；增加墙体厚度增加了结构的重量，也限制了它的使用范围。多层组合隔墙利用声波穿透不同介质时的反射和衰减吸收来增加隔声量，这种方法可以有效地提高隔声量，并且墙体可以做得很轻。
组合墙可以通过中间留空气层提高隔声量。空气间层可以看作是连接墙板的“弹簧”，声波入射到第一层墙板时，使墙板发生振动，此振动通过空气层传至第二层墙板。由于空气间层的弹性变形具有减振作用，因此传递到第二层墙体的振动大为减少，从而提高墙体总的隔声量。双层墙的隔声量可以用单位质量等于双层墙单位质量之和的单层墙的隔声量再加上一个空气间层的附加隔声量来估算。空气间层的附加隔声量与空气间层的厚度有关，如果在空气间层内放置吸声材料一，但不填满空气间层，可以进一步提高隔声量。通过这些措施，可以很容易使得轻质墙的隔声量达到重墙的水平，具有很好的隔声效果。双面双层12mm纸面石膏板、轻钢龙骨、内填玻璃面的轻型墙隔声量可与24cm砖墙相当，而重量仅为砖墙的1/l00。轻质组合墙综合隔声量虽然可以达到重型实墙的水平，但低频的隔声量一般比重墙低。因此在以低频噪声隔绝为主的空间，如承重结构允许，应尽可能使用重墙。
四、结束语
总之，令人厌烦的噪声或不符合声学要求的声音会影响空调系统的使用效果，甚至导致部分或全部不能正常运行。如何控制好空调系统的噪声，给人们提供一个安静舒适的环境值得我们深入的研究。

参考文献：
[1]杜力,赵鹏云.中央空调噪声分析及控制研究[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2009.3.
[2]张弛.中央空调系统噪声测评与控制对策[J].环境污染治理技术与设备,2005.7.