1、揚州職業大學Yangzhou Vocational College圖書館中央空調噪聲控制設計 編制單位：資源與環境工程學院班級：環評1401學號：140603111姓名：馬歡影聯系電話-mail：1433970972摘 要：在公用建筑和商業建筑中，中央空調系統被廣泛應用。但中央空調在給人們帶來適宜的溫濕度的同時，往往同時也帶來了噪聲，這些噪聲不僅影響到建筑內的人，還會影響到周邊的環境，給人們的生活和工作造成一定的干擾。圖書館空調系統給同學們帶來了舒適的閱讀環境，但也給高層的教師辦公帶來了影響。空調系統噪聲與振動具有自己的特點，其內容涉及建筑、結構、空調和聲學等專業，需

2、要各專業協作配合才能進行有效合理的控制。但目前一般空調專業人員并不熟悉聲學專業，同時建筑與聲學的專業人員對空調專業也缺乏解，在實際工程中經常出現空調噪聲擾民的現象。本文針對空調系統噪聲的特點，研究如何綜合應用各專業的知識更有效合理地進行空調噪聲控制。關鍵詞 :中央空調 ;控制 ;噪聲1 .中央空調系統噪聲源空調系統噪聲源包括空調箱的風機噪聲、送回風管道 的氣流噪聲、末端風口噪聲、制冷機組及其輔助設備(包括 水泵、水處理設備等)的噪聲與振動、冷卻塔噪聲與振動等 等。空調噪聲的傳播方式包括空氣傳聲與固體傳聲, 空氣聲傳播包括風管的噪聲傳播與末端噪聲直接輻射等, 固體 聲傳播主要包括制冷機組、冷卻塔

3、、管道等設備振動的傳 播。空調噪聲控制涉及消聲、隔聲、吸聲以及隔振等內容, 主要空調設備噪聲控制常用措施如表1 所示。表 1 主要空調設備噪聲影響及常用控制措施空調設備噪聲傳播及影響常用降噪措施風機通過風管傳入室內或機房內隔聲、吸聲、機組隔振、管道軟影響室外及鄰室接頭、彈性吊鉤、管道設置消聲器等冷卻塔噪聲影響室外, 振動影進出風口消聲、塔內降低淋水噪聲、設響到鄰近建筑隔聲屏障、基礎隔障冷凍機組、水泵噪聲影響機房、振動傳機房隔聲、吸聲、機組隔振、管道減振播到建筑內及彈性吊鉤等 1.2制冷機噪聲制冷機及其輔助設備產生嚴重的寬頻噪聲和離散頻率噪聲，制冷劑和水流產生寬頻噪聲，壓縮機、電動機的轉動產生離

4、散頻率噪聲。制冷機的噪聲通常在250一 1000Hz頻帶內最嚴重。對于大部分的室內的水冷制冷機，壓縮機是主要噪聲源。常見的壓縮機包括離心式、往復式、吸收式、渦旋式和螺桿式等類型。除了吸附式壓縮機，其他壓縮機都有明顯的離散頻率噪聲。 離心壓縮機的離散頻率噪聲主要是由于葉輪和電機的轉動產生的，離散頻率噪聲成分不是很強。如果壓縮機使用閥門來調節其制冷量，則在部分負荷下由于閥門節流產生更大的湍流，噪聲聲壓級反而增大;如果通過改變電機轉速。來調節制冷量，則噪聲聲壓級隨負荷的減少而降低。往復式壓縮機由于活塞的往復運行產生嚴重的低頻噪聲。部分負荷運行時，往復式壓縮機的離散頻率噪聲和噪聲總聲壓噪聲只比全負荷運

5、行減少一點。吸附式壓縮機相對于其他壓縮機產生較少的噪聲，但它的蒸汽流會產生顯著的高頻噪聲。相對于其他壓縮機，渦旋式壓縮機產生較小的噪聲，但制冷量一般較小。螺桿式壓縮機在2502000Hz頻帶內產生非常強烈的噪聲，相對于其他的壓縮機產生更大的噪聲。1.3風機的噪聲風機噪聲是通風空調系統中最主要的噪聲源之一，風機在運轉時產生的噪聲主要包括空氣動力噪聲、機械噪聲及氣體和固體彈性系統相互作用產生的氣固禍合噪聲。圖1 離心風機與軸流風機典型頻譜曲線而在這些噪聲中，以空氣動力性噪聲為主，一般空氣動力噪聲可比機械噪聲大lOdB左右。風機噪聲的大小和特性因風機的形式、型號及規格的不同而不同。從構造上風機可分為

6、離心風機和軸流風機兩種類型，兩種類型風機的典型噪聲頻譜曲線如圖2.1-1所示。離心風機噪聲以低頻為主，隨著頻率的提高，噪聲逐漸下降;而軸流風機則以中頻噪聲為主。但在工程上，往往不是以風機的聲學性能作為選擇風機的首要標準，而是根據所需要的風量與風壓來確定風機的型號、大小和轉速。風機的空氣動力噪聲主要包括旋轉噪聲和氣流旋渦噪聲。其中旋轉噪聲又稱離散頻率噪聲或通過頻率噪聲(Blade Passage Frequency ,BPF)。當風機旋轉時，旋轉葉輪上的葉片通道出口處，沿周向的氣流壓力與氣流速度都有頗大的變化。由于葉片旋轉而產生周期性的壓力和速度脈動，此種脈動所產生的噪聲被稱為旋轉噪聲。更形象地

7、說，旋轉噪聲是由旋轉的葉片周期性地打擊空氣質點引起空氣脈動所產生的。其頻率就是葉片每秒鐘打擊空氣質點的次數，因此它與葉片數和轉速有關。其基本頻率，也稱為葉片通過頻率，以符號表示。風機的風量、風壓越大，則風機的噪聲也越大。因此在風機選型時安個系數不宜考慮過大。圖2 離心風機的三種基本類型按照葉片類型劃分，離心風機可分為前向、后向和輻射三種類型，如圖2所示。后向型離心風機具有最高的效率，產生最低的噪聲，在空調系統低、中、高三種風壓下均可適用。此類風機一般有8到16片葉片，相對于其他類型的風機，后向型風機的旋轉頻率噪聲不是很嚴重。為了得到更高的風壓，對后向型風機葉片進行改進，把葉片靠里部分葉片做一個

8、向前的傾角，靠外部分做成輻射型，如圖3所示。但改進的后向型風機具有強烈的旋轉頻率噪聲。輻射型離心風機結構最簡單，一般有6到12片葉片，其葉片可以做的寬而短，適用于大流量而低風壓的場合;葉片也可以做成細而長，適用于高風壓小流量的場合。這類型的風機的噪聲具有強烈的旋轉頻率噪聲成分。圖3 改進的后向型風機前向型離心風機主要是應用在空調系統中，如風機盤管系統，此類風機具有大流量和低風壓的特點。此類風機比后項型風機具有更大的噪聲，但其旋轉頻率噪聲成分比較低。此類風機一般有36到64片葉片。2.空調系統噪聲污染的人為因素 固然，空調系統噪聲的產生是不可避免的，但設計和安裝這兩方面的人為因素卻是造成空調系統

9、噪聲污染的外因。(1)設計方面:空調設備選型不當，如所選風機噪聲值超標;設計風速過大，造成風管內空氣渦流嚴重、出風口處風噪大;設備設計位置不妥，如空調機房位置距辦公、生活區域較近;未進行有效的消聲設計，如并聯設備間無防共振設計、風管未采用隔振吊架。(2)安裝方面:未按設計施工，如管道與空調器沒有采用軟連接、設備基礎未采用隔振墊;不符合施工規范要求，如設備安裝時沒調平找正、大型風管彎頭導流片漏裝;未嚴格進行系統檢測，如風管漏光檢測、漏風量測試抽檢率不足、室內噪聲檢測點少。3.中央空調噪聲控制方法3.1 空調系統消聲 在空調系統中，消聲器被應用于空調機房、鍋爐房、冷凍機房等設各機房進出風口的消聲，

10、空調系統送回風管道的消聲，以及冷卻塔進出風口的消聲等，在實際工程中，消聲器消聲性能因風速的增大而顯著下降，有時候甚至出現消聲量為負值的現象，主要的原因是氣流的再生噪聲，在管道內，氣流噪聲的機制主要有:一是氣流激發管壁等構建所產生的振動，這種固體噪聲以中低頻為主，一般服從流速四次力規律另一種是氣流渦流脫離附而層時直接發聲，這種由于氣流湍流產生的噪聲本質上是一種偶極r輻射，呈中高頻特征，大致按流速的六次力規律變化，這兩種噪聲同時存在，流速低時以前者為主，流速提高時逐漸以后者為主。 3.2 空調系統隔振控制空調、制冷設備的噪聲, 除了減低由通風管道傳的風機噪聲和透過圍護結構的設備噪聲外 ，還必須同時

11、控制由空調、制冷設備振動傳播的固體聲, 才能使空調用房達 到預定的允許噪聲控制標準。 空調、制冷設備的振動以彈 性波的形式沿建筑結構傳到所有與機房毗鄰的房間, 并以空氣聲的形式被人所感受到。 衰減振動的方法是消除振動 源和接收者之間的剛性連接。 空調、制冷設備隔振涉及設 備基礎隔振與管道隔振。可以通過兩種途徑來控制:(1)降低振動源的振動;(2) 降低振動傳遞效率。在振源處控制進行振動是最有效的辦 法,但這可能需要對振源設備進行重新設計或者改造, 因而在很多工程中無法實現。在振動傳播途徑上控制振動, 常 用的辦法包括:(1)引入彈性減振元件以降低振動傳遞率, 比如引入彈簧隔振器或者橡膠墊;(2

12、)增加振動傳播途徑的阻尼, 以吸收振動傳播的能量(轉化為熱量)。彈性減振元 件可以在振動傳播途徑上的任何一處加入 , 但在振源處或 者附近引入是最有效的。目前常用的隔振軟管有各種橡膠軟連接和不銹鋼波紋 軟管。橡膠軟管具有很好的隔振降噪效果 , 缺點是其使用 受到介質溫度、壓力的限制 , 同時耐腐蝕性閉較差。不銹鋼波紋管由于能耐高溫、高壓和腐蝕性介質, 經久耐用和具有 良好的隔振效果, 因此應用較廣。 但它造價較高。 在空調 管道隔振控制中, 對于低溫、低壓的水管可以采用各種橡膠軟管, 而對冷凍機、空壓機和高壓水泵則需選用不銹鋼波紋 管。軟管的隔振效果與軟管本身的材料和構造, 軟管的合 理長度,

13、 管內介質壓力, 可以計管道的固定方式等有關。設備與管道之間配置軟管后, 可衰減設備振動通過管 道傳播, 但管道內介質引起的振動仍可通過固定管道的構 件傳播到建筑結構, 因此必須隔離措施。常用的方法是使 用彈簧的彈性吊件, 或者在吊架上鋪設彈性隔振材料。3 .3 吸聲降噪空調系統噪聲通過空調末端或建筑結構傳播到空調使用房間內,一部分聲能直接傳播到入耳,稱為直達聲,大部分的聲能通過室內的各個界面多次反射后傳播到達人耳。稱為混響聲。人耳聽到的聲音為直達聲與混響聲的疊加,如果在室內天花、墻壁或地板等界面布置吸聲材料或吸聲構造,吸收掉部分反射聲能,可使得混響聲減弱,這就是吸聲降噪的原理。日前，國內外采

14、用吸聲降噪”的力法進行噪聲控制已經非常普遍，一般降噪量可達6-l0dB，需要注意的是，吸聲降噪只能降低混響聲，小能降低直達聲，小能把房間內的噪聲都吸掉如果原來房間吸聲很少，采用吸聲降噪效果明顯;如果原來房間已有一定的吸聲，則增加同樣的吸聲量，得到的降噪量就較小，因此圖只依靠吸聲降低噪聲級l0dB以上，通常是小可能的。3.3隔聲墻隔聲a.單層勻質實墻隔聲性能單層勻質實墻的隔聲性能與人射聲波1h頻率有關，其頻率特性取決于墻本身的單位而積質量、剛度、材料的內阻尼以及墻的邊界條件等因素，在主要聲頻范內，單層勻質實墻隔聲性能主要受質量控制，符合“質量定律”，即墻的單位而積質量越人，隔聲效果越好，單位而積

15、質量每增加1倍，隔聲量增加6dB由此可見，要提高墻體隔聲量，應盡量用厚重的墻體1、組合墻通過增加墻體的厚度_可以增大其隔聲量但單純依靠增加墻體厚度來提高隔聲量，顯然是不經濟的；增加墻體厚度增加了結構的重量，也限制了它的使用范圍。多層組合隔墻利用聲波穿透不同介質時的反射和衰減吸收來增加隔聲量，這種方法可以有效地提高隔聲量，并且墻體可以做得很輕。組合墻可以通過中間留空氣層提高隔聲量。空氣間層可以看作是連接墻板的“彈簧”，聲波入射到第一層墻板時，使墻板發生振動，此振動通過空氣層傳至第二層墻板。由于空氣間層的彈性變形具有減振作用，因此傳遞到第二層墻體的振動大為減少，從而提高墻體總的隔聲量，雙層墻的隔聲

16、量可以用單位質量等于雙層墻單位質量之和的單層墻的隔聲量再加上一個空氣間層的附加隔聲量來估算。空氣間層的附加隔聲量與空氣間層的厚度有關，如果在空氣間層內放置吸聲材料一，但不填滿空氣間層，可以進一步提高隔聲量。通過這些措施，可以很容易使得輕質墻的隔聲量達到重墻的水平，具有很好的隔聲效果，雙面雙層12mm紙面石膏板、輕鋼龍骨、內填玻璃面的輕型墻隔聲量可與24cm磚墻相當，而重量僅為磚墻的1/100。輕質組合墻綜合隔聲量雖然可以達到重型實墻的水平，但低頻的隔聲量一般比重墻低，因此在以低頻噪聲隔絕為主的空間，如承重結構允許，應盡可能使用重墻。4.空調噪聲控制方法4. 1空調系統消聲為了控制風機等空調設備

17、的噪聲通過通風管道傳入到空調服務區以及風道內氣流噪聲，通常需要在通風管道內安裝消聲器來降低噪聲聲壓級。消聲器是一種既可以使氣流順利通過又能有效地降低噪聲的設備，或者說，消聲器是一種具有吸聲內襯或特殊結構形式能有效降低噪聲的氣流管道。在噪聲控制技術中，消聲器是應用最多最廣泛的降噪設備。在空調系統中，消聲器被應用于空調機房、鍋爐房、冷凍機房等設備機房進出風口的消聲，空調系統送回風管道的消聲，以及冷卻塔進出風口的消聲等。4.2消聲器的分類隨著消聲器的研究和應用技術的不斷發展，消聲器的種類也日益繁多，其原理、形式、規格、材料、性能以及用途等各不相同，按照消聲特性來分可分為阻性消聲器、抗性消聲器、復合式

18、消聲器、有源消聲器等。圖4列舉了常見消聲器基本類型和各自性能特點。圖4 常見消聲器基本類型和性能4.2.1阻性消聲器阻性消聲器是利用氣流管道內的多孔材料吸收聲能來降低噪聲。阻性消聲器是各類消聲器中形式最多、應用最廣泛的一種消聲器，特別是在風機類消聲器中應用最多。阻性消聲器具有較寬的消聲頻率范圍，在中、高頻段消聲性尤為明顯。阻性消聲器的消聲性能主要取決于消聲器的結構形式、吸聲材料特性、通過消聲器的氣流速度及消聲器的有效長度等。常見的阻性消聲器有管式、片式、蜂窩式(列管式)、折板式、聲流式、彎頭式(消聲彎頭)、小室式、百葉式等等，如圖5所示。圖5常見阻型消聲器形式示意圖a)矩形管式 b)圓形管式

19、c)片式 d)蜂窩式 e)列管式 f)折板式 g)聲流式 h)彎頭式 i)多室式 J)圓盤式 k)百葉式4.2.2抗性消聲器抗性消聲器是通過管道內聲學性能的突變處將部分聲波反射回聲源方向，或者通過產生共振來吸收部分省能，以達到消聲目的的消聲器，主要適用于降低低頻及中低頻段的噪聲。抗性消聲器的最大優點是不需要使用多孔吸聲材料，因此在耐高溫、抗潮濕、流速較大、潔凈程度要求較高的條件下必阻性消聲器具有明顯優勢。抗性消聲器又可分為擴張式(或膨脹式)、共振式、微穿孔板式、干涉式等不同類型，以適用于不同的使用條件。常見的幾種抗性消聲器如圖6所示。圖6常見阻型消聲器形式示意圖a) 單節膨脹式b)改良型單節膨

20、脹式c)單節迷宮式d)多節共振式e)雙節雙層微穿孔板式f)共振性管式4.2.3復合式消聲器復合式消聲器是將阻性和抗性消聲原理進行組合設計的消聲器。由于阻性消聲器雖然具有良好的中高頻消聲性能，而低頻消聲性能則較差，且難以提高;而抗性消聲器則正好相反。因此，如果把阻性和抗性兩種消聲原理合成到一個消聲器，就可以在較寬的頻率范圍內都得到滿意的消聲效果。相應的，復合式消聲器的結構也比單獨的阻性消聲器和抗性消聲器復雜，加大了設計和制作的難度。幾種常見的復合式消聲器形式如圖7所示。圖74.4.4.有源消聲器低頻噪聲和振動的控制歷來比較困難，原因是涉及的波長很長，如果用無源控制，吸聲材料必須很厚，消聲器要做得

21、很大，隔振時需要彈性材料很軟很厚。控吸聲材料必須很厚，消聲器要做得很大，隔振時需要彈性材料很軟很厚。有源噪聲控制(Active Noise Control，ANC)是有別于利用吸收、隔離、阻尼等被動手段的無源消聲技術的一種噪聲控制技術，它基于聲波的干涉原理，利用人為附加的聲源(次級聲源)與噪聲源(初級聲源)形成相消干涉來達到消聲的目的，特別適合于采用無源方法難以控制的低頻噪聲。20世紀80年代后，計算機、微電子技術的成熟與控制理論的發展使得有源噪聲控制得以實現和迅速發展，取得了不少重要成果。有源噪聲控制機理有如下三種:首先是抵消。次級噪聲源產生與原有噪聲反相的噪聲將其抵消，通常的有源噪聲常以此

22、解釋。這一法在有源降噪耳機和管道噪聲控制中可得到很好的效果。第二種是改變原始噪聲的輻射特性。在原始聲源旁放一個噪聲功率相同的反相次級聲源，整個發射噪聲功率大為減少。這是因為次級聲源與原始聲源組成偶極聲源，次級聲源使得原始聲源的阻抗變成主要是聲抗，而聲阻很小。第三種機理是吸收，原始噪聲驅動次級聲源振動，從而把能量消耗掉。以上三種機理在實際有源控制中或單獨使用，或共同使用，依具體控制系統而定。實際應用中的系統主要有兩種，即前饋式有源控制系統和反饋式有源控制系統。5. 噪聲源的實地勘察圖8揚州職大圖書館圖9職大圖書館中央空調冷卻塔6.中央空調系統噪聲控制設計程序進行空調系統噪聲控制設計時，應首先對該工作的內容、專業關系和設計程序有明確的了解