1、第六章 空調系統的 消聲與減震【知識點】噪聲的物理量度及空調系統中噪聲的自然衰減；消聲器分類及減振器分類；消聲器消音量的確定；消聲器選擇方法和布置原則。【學習目標】了解有關噪聲的物理量度及空調系統中噪聲的自然衰減；了解消聲器分類及減振器分類；了解消聲器消音量的確定；掌握消聲器選擇方法和布置原則。目 錄6.16.26.3噪聲的物理量度 空調消聲器 空調裝置的減振 6.1 噪聲的物理量度 6.1.1 噪聲的來源和危害 噪聲是指聲音大而嘈雜刺耳或者對于某項工作來說是不需要或有妨礙的聲音。 從物理學的角度講，當不同強度和頻率的聲音無規律地混雜在一起時，就形成了噪聲。噪聲來源于物體的振動，如固體的機械運

2、動、流體振動（水的波濤、空氣的流動聲）、電磁振動等。在聲源的作用下，使周圍的物質點（如空氣）獲得能量，產生相應的振動，在其平衡位置附近產生了疏、密波，這樣質點的振動能量就以疏、密波的形式向外傳播，這種疏、密波就稱為聲波。 聲波可以在氣體、液體和固體中傳播。噪聲也是一種聲波，它具有聲波的一切特性。各種不同頻率和聲強的聲音無規律地組合在一起就成為噪聲。6.1 噪聲的物理量度 噪聲的發生源很多，就工業噪聲來說，主要有空氣動力噪聲、機械噪聲、電磁噪聲等，空氣動力噪聲是由空氣振動而產生的，如當空氣流動產生渦流或者發生壓力突變時引起氣流擾動而產生的噪聲；機械噪聲是由固體振動而產生的；電磁噪聲是由于電動機的

3、空隙中交變力的相互作用而產生的。 建筑內部的噪聲主要是由于設置空調、給排水、電氣設備后產生的，其中以空調設備產生的噪聲影響最大。空調工程中的主要噪聲源是通風機、制冷機、機械通風冷卻塔等。 通風機噪聲主要是通風機運轉時的空氣動力噪聲（包括氣流、渦流噪聲、撞擊噪聲和葉片回轉噪聲）和機械噪聲。通風機噪聲的大小與葉片的大小和形式、葉片數量、風量、風壓等因素有關，同系列同型號的通風機其噪聲隨著轉速的增高而加大。6.1 噪聲的物理量度 電機噪聲以電動機冷卻風扇引起的空氣動力噪聲為最強，機械噪聲次之，電磁噪聲最小。除此之外，還有一些其他的氣流噪聲，如風管內氣流引起的管壁振動，氣流遇到障礙物（管道變徑、彎頭、

4、閥門等）產生的渦流以及出風口風速過高等都會產生噪聲。 圖6.1是空調系統的噪聲傳播情況。 從圖中可以看出，通風機噪聲由風道傳入室內外，設備的振動和噪聲也可能通過建筑結構傳入室內。因此，通風空調系統在對建筑內熱濕環境和空氣品質進行控制的同時，也對建筑的聲環境產生不同程度的影響。 當空調系統運行產生的噪聲超過一定允許值后，將影響人員的正常工作、學習、休息或影響房間的功能（如演播室、錄音室），甚至影響人體健康。因此，在進行通風空調系統設計時，除了要考慮溫、濕度的要求以外，還要考慮噪聲的控制。6.1 噪聲的物理量度圖6.1 噪聲的傳播途徑6.1 噪聲的物理量度6.1.2 噪聲的物理量度 （一）聲音的物

5、理量度1聲強與聲壓 描述聲音強弱的物理量稱為聲強，通常用I表示。某一點的聲強是指該點在垂直于聲音傳播方向上單位面積、單位時間內所通過的聲能，單位為W/m2。 使人耳可以產生聽覺的聲強最低限稱為“可聞閾”，聲強值約為1012 W/m2，而人耳所能忍受的最大聲強約為1 W/m2，大于這個聲強值時，人耳就會產生疼痛的感覺，人耳所能忍受的最大聲強值稱為“痛閾”。 聲音傳播時，空氣受到振動時產生的疏密變化，會在原有的大氣壓強上再疊加一個變化的壓強，這個疊加的壓強稱為聲壓，用P 表示，單位為微巴（bar）。6.1 噪聲的物理量度在實際應用中，聲強的測定較困難，因而，通常采用測定出聲壓，利用聲強和聲壓的聯系

6、確定聲強，兩者的關系為： 式中 c 聲速，m/s； 空氣的密度，kg/m3。2聲強級和聲壓級 由于人耳所能感受到的聲強的最低值和最高值之間相差很大，達1012倍，說明人耳的可聽范圍很寬。 由于聲強的強弱只有相對意義，為了計算方便，通常用對數標度。實際計算中是選擇某個聲強I0作為相比較的聲強標準，將聲強的大小用聲強級表示，定義為：式（6.1） 式（6.2） 6.1 噪聲的物理量度式中 L1聲強級，單位為分貝（dB）； I0基準聲強，國際上規定I0 =10-12W/m2。利用聲強與聲壓的關系，聲壓級可表示為： 式中 Lp聲強級，單位為分貝（dB）； Po基準聲強，Po=0.0002bar=210-

7、5Pa。 測量聲強較困難，實際上往往是測量出聲壓，利用聲壓與聲強的平方成正比關系，改用聲壓表示聲音的強弱。3聲功率和聲功率級 聲源發聲量的大小，通常用聲功率反映。聲功率是指聲源在單位時間內以聲波的形式輻射出的總的聲能，用W表示，單位為瓦（W）。 同聲壓一樣，聲功率也是采用聲功率級進行計算，其表達式為：式（6.3）6.1 噪聲的物理量度式（6.4）式中 Lw 聲功率級，單位為分貝(dB）； Wo基準聲功率，Wo=10-12W。6.2 空調消聲器 在空調機房和制冷機房中，某些設備如風機、水泵、壓縮機等在運行中會產生噪音和振動。同時會通過管道或其它結構傳入空調房間。因此，對于要求控制噪聲和防止振動的

8、空調工程應采取消聲減振措施。6.2.1 空調消聲器的原理和種類 空調系統的噪聲控制，應首先在系統設計時考慮降低系統噪聲，合理選擇風機類型，使風機的正常工作點接近其最高效率；風道內的流速控制；轉動設備的防振隔聲；風管管件的合理布置等。經計算后證明自然衰減不能達到允許的噪聲時，則應在管路中或空調箱內設置消聲器，對噪聲加以控制。 消聲器是利用聲的吸收、反射、干涉等原理，降低通風與空調系統中氣流噪聲的裝置。根據消聲原理的不同可以分為阻性、抗性、共振型和復合型等。6.2 空調消聲器一、阻性消聲器 阻性消聲器利用吸聲材料的吸聲作用而消聲的。其構造是把吸聲材料固定在氣流流動的管道內壁，或按一定方式排列在管道

9、或殼體內構成阻性消聲器， 吸聲材料能夠把入射在其上的聲能部分地吸收掉。聲能之所以能被吸收，是由于吸聲材料的多孔性和松散性。當聲波進入孔隙，引起孔隙中的空氣和材料產生微小的振動，由于摩擦和粘滯阻力。使相當一部分聲能化為熱能而被吸收掉。它對于高頻和中頻噪聲效果較好，但對低頻噪聲消聲性能較差。1.管式消聲器 管式消聲器是一種最簡單的消聲器，它僅在管壁內周貼上一層吸聲材料，故又稱“管襯”。特點是制作方便，阻力小，但只適用于較小的風道，直徑一般不大于400mm風管。管式消聲器僅對中、高頻率吸聲有一定的消聲作用。對低頻性能很差。6.2 空調消聲器2片式和格式消聲器 管式消聲器對低頻性能很差，對中、高額率噪

10、聲又易直通，并且當管道段面積較大時，會影響對高頻噪聲的消聲效果，這是由于高頻聲波（波長短）在管內以窄束傳播，當管道面積較大時，聲波與管壁吸聲材料接觸減少，從而使高頻聲的消聲量減少，因此對斷面較大的風管可將斷面分成幾個格子，這就是片式及格式消聲器。片式消聲器應用廣泛，構造簡單，格式消聲器要保證有效斷面積不小于風道斷面，因而體積較大，每格的尺寸宜控制在200mm200mm左右。片式消聲器的片間距一般在100200mm的范圍內，片間距增大時，消聲量會相應地下降。見圖6.2(a)6.2 空調消聲器圖6.2 消聲器構造示意 （a）阻性消聲器6.2 空調消聲器二、共振型消聲器 吸聲材料通常對低頻噪聲的吸收

11、能力很低，單靠增加吸聲材料的厚度來提高吸聲效果并不經濟，為了改善低頻噪聲的吸聲效果，通常采用共振型消聲器。共振型消聲器的形式是利用管道開孔與共振腔相連接，利用小孔處的空氣柱和空腔內的空氣構成了彈性共振系統，當外界噪聲頻率和此共振系統的固有頻率相同時，小孔中的空氣柱發生共振并與孔壁發生劇烈摩擦，摩擦可以消耗聲能，從而達到消聲的目的。 這種消聲器具有較強的頻率選擇性，即有效的頻率范圍很窄，一般對于低頻消聲可以產生較大的衰減。其氣流阻力小，但因有共振腔而使結構偏大。見圖6.2（b）6.2 空調消聲器 圖6.4 消聲器構造示意 （b）共振型消聲器6.2 空調消聲器三、抗性消聲器 抗性消聲器由管和小室相

12、連而成，該消聲器使利用風管截面的突然改變而使聲波向聲源方向反射回去而起到消聲作用。見圖6.2（c） 該消聲器對中、低噪聲有較好的消聲效果，結構簡單，由于不使用吸聲材料，因而不受高溫和腐蝕性氣體的影響。消除低頻噪聲有一定效果。 為了保證一定的消聲效果，消聲器的膨脹比（大、小斷面積之比）應大于4。因此，在機房的建筑空間較小的場合應用受限。6.2 空調消聲器 圖6.4 消聲器構造示意 （c）抗性消聲器6.2 空調消聲器四、復合型消聲器 復合型消聲器集中了阻性和膨脹型消聲器的優點，對低頻到高頻區噪聲均具有良好的消聲效果。其結構形式如圖6.3所示。如1.2m長的復合型消聲器的低頻消聲量可達1020dB，

13、此外對于不能使用纖維吸聲材料的空調系統(如凈化空調工程)，用金屬(鋁等)結構的微穿孔板消聲器可獲得良好的效果。五、其他類型的消聲器 除了上面所討論的消聲器的類型外，在實際工程中，把一些風管構件進行適當處理，也可以起到消除噪聲的作用。此外，它們還具有節省建筑空間的優點。常用的這類消聲器構件有：6.2 空調消聲器圖6.3復合型消聲器構造示意圖6.2 空調消聲器1.消聲彎頭 當因機房面積狹小或需對原有建筑改善消聲效果時，可采用消聲彎頭。消聲彎頭有兩種，如圖6.4所示。普通消聲彎頭是利用貼在內側的吸聲材料消聲。通常是把彎頭內緣做成圓弧，外緣粘貼吸聲材料，吸聲材料的長度應不小于彎頭寬度的4倍。另一種消聲

14、彎頭稱為共振型消聲彎頭，其外緣采用穿孔板、吸聲材料和空腔，利用共振吸聲結構來改善普通消聲彎頭對低頻噪聲消聲效果較差的問題。 2.消聲靜壓箱 在風機出口或空氣分布器前設置內貼有吸聲材料的靜壓箱，既可以穩定氣流，又可以消聲。消聲靜壓箱的消聲量與吸聲材料的性能、箱內貼吸聲材料的面積、以及出口側風管的面積等因素有關。消聲靜壓箱還可以兼作分風靜壓箱。6.2 空調消聲器6.4 消聲彎頭6.2 空調消聲器6.2.2 消聲器的應用 消聲器的應用注意事項：1.當空調系統所需消聲量確定后，可根據具體情況選擇消聲器的形式。選擇時除考慮消聲量之外，還要從其他方面進行比較和評價，如系統允許的阻力損失；安裝條件；造價的高

15、低；消聲器的防火、防塵、防霉、防蛀性能等。2. .消聲器一般設置在通風機房和空調機房之間的管道中。消聲器宜放在機房外，如必須經過機房時，消聲器的外殼及連接部分應做好隔聲處理。3消聲器不宜設置在室外，以免外面的噪聲穿入消聲后的管段，對可能有外部噪聲穿透的管段，應對風管的隔聲能力進行驗證。4.消聲器應設于風管系統中氣流平穩的管段上，當風管內風速小于8m/s時，消聲器應接近通風機的主風管上；當大于8m/s時，宜分別裝在各分支管上。6.2 空調消聲器5.當一個風系統帶多個房間，如對噪聲要求較高時，宜在每個房間的送、回風支管上進行消聲處理，以防房間串聲。聲學要求較高的房間宜獨立設置空調系統。當一根風管輸

16、送空氣到多個房間時，為防止房間之間的“串聲”可按圖6.5中(b) (e)所示方案防治。6.空調通過消聲器時的流速不宜超過下列數值： 阻性消聲器 510m/s；共振型消聲器 5 m/s； 消聲彎頭 68m/s 。 消聲器主要用于降低空氣動力噪聲，對于機器產生的振動而引起的噪聲則應用減振措施來解決。6.2 空調消聲器圖6.5 防止兩室串聲的多種措施(a)穿聲現象；(b)擴大二室送風口距離；(c)粘貼吸聲材料；(d)B室送風支管增加彎頭；(e)分兩路送風6.3 空調裝置的減振 通風空調系統中的風機、水泵、制冷壓縮機等設備運轉時，會因轉動部件的質量中心偏離軸中心而產生振動。該振動傳給支撐結構（基礎或樓

17、板），并以彈性波的形式從運轉設備的基礎沿建筑結構傳遞到其它房間，再以噪聲的形式出現，稱為固體聲。振動噪聲會影響人的身體健康、工作效率和產品質量，甚至危及建筑物的安全，所以，對通風空調中的一些運轉設備，需要采取減振措施。 空調裝置的減振措施就是在振源和它的基礎之間安裝彈性構件，即在振源和支承結構之間安裝彈性避振構件(如彈簧減振器、軟木、橡皮等)，在振源和管道間采用柔性連接，這種方法稱為積極減振法，見圖6.6。對怕振的精密設備、儀表等采取減振措施，以防止外界振動對他們的影響，這種方法稱為消極減振法。6.3 空調裝置的減振圖6.6 積極減振示意圖第七節 空調裝置的防振第七節 空調裝置的防振第七節 空

18、調裝置的防振(a)風管吊卡的防振方法(b)水管的防振支架1-防振吊卡;4-防振支座；5包裹彈性材料第七節 空調裝置的防振(c)風管穿墻隔振方法(d)懸掛風機的消聲防振方法(e)防止噪聲向吊頂外擴散1-防振吊卡;2軟接頭；3吸聲材料；6玻璃纖維棉6.3 空調裝置的減振一、振動傳遞率 通常用振動傳遞率（又稱隔振系數）T表示隔振效果，它表示振動作用于機組的總力中有多少經過隔振系統傳遞給支撐結構，即 式 （6.7）式中 通過減振系統傳給支撐結構的傳遞力； 振源振動的干擾力； 振源的振動頻率，HZ； 彈性減振支座的固有頻率（自然頻率），HZ。 T與/0關系見圖6.11，從圖6.11和式6.7可以看出：1.當/01，這時干擾力全部通過減振器傳給支撐結構，減振系統不起減振作用。6.3 空調裝置的減振2.當/01時，T 趨于無窮大，表示系統發生共振，這時，隔振系統不僅沒有減振作用，反而使振動干擾力增加，加劇了系統的振動，這是減振設計必須避免的。3.當/0時，振動傳遞率T 1200r/min時，宜采用橡膠減振器。有關產品目錄和設計手冊提供了必要的參數，當已知機組重量和靜態壓縮量后便可選定減振器。3.彈簧減振器 由單個或數