暖通空调系统设备噪声的特性分析与治理研究.doc

湖南大学硕士学位论文暖通空调系统设备噪声的特性分析与治理研究姓名：杨菊菊申请学位级别：硕士专业：建筑与土木工程指导教师：杨昌智；袁建新20120526 暖通 空 调 系 统设 备 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究摘要本 文分 析 了 环 境 噪 声 对 空 调 设 备 噪 声 的 掩 蔽 效应 ， 总 结出 在 不 同 的 环 境 噪 声下 ， 空 调 设 备 噪 声 的 影响 是 不 一 样 的 。 这个 理 论 可 以 运 用 于 噪 声 治理 的 判断 以 及空 调 设 备 的 选 用 ， 所 以 在 分 析 空 调 设 备 噪 声 的 过程 中 要考 虑 环 境 噪 声 的 影响 。本 文针 对 空 调 设 备 的 发声 机 理 ， 提 出 了 各 种 空 调 设 备 噪 声 治理 的 方 法 。 空 调系 统常 用 的 噪 声 控制 措施有： 消 声 、吸声 、隔 声 和 隔 振。 对 于 不 同 的 空 调 系 统设备 将 这几 个 措施组 合 运 用 ， 通 常 可 以 达 到 较 好 的 治理 效果 。 本 文提 出 具 体问 题 要具 体分 析 ， 不 能 照 搬 一 般 的 治理 方 法 ， 而 是 要根 据 空 调 设 备 噪 声 产 生 的 具 体原因因 地 制 宜的 选 择合 理 的 治理 方 法 ， 只 有这样 ， 才能 在 达 到 理 想 治理 效果 的 同 时又经济 合 理 琣 琣 簄 本 人郑 重 声明：所呈 交 的论 文 是 本 人在 导 师的指 导 下独立 进行 研究 所取得 的研 究 成果。除 了 文 中 特 别 加 以 标 注引 用 的内容外 ，本 论 文 不包含任 何其他 个 人或 集 体 已 经 发 表或 撰 写 的成果作 品 。对 本 文 的研 究 做出 重 要贡 献的个 人和 集 体 ，均 已 在 文 中 以 明确方 式标 明。本 人完全意识到本 声明的法律后 果由 本 人承担 。本 学 位 论 文 作 者 完全了 解 学 校有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的规 定，同 意学校保 留 并 向国 家 有 关 部 门 或 机构送交 论 文 的复 印件和 电 子 版，允 许 论 文 被查 阅 和 借阅 。本 人授 权湖 南 大学 可 以 将 本 学 位 论 文 的全部 或 部 分 内容编入有 关 数 据库 进行 检索 ，可 以 采用 影印、 缩 印或 扫 描 等复 制 手 段保 存和 汇编本 学 位 论 文 。作 者 签名 ： 阥耹 弓 日 图 冷 却塔 噪 声频 谱 特 性 图 滋 旆 缢 傥 档时 的总 噪 声 暖通 窄 调系统 设 备 噪 声的特 性 分 析 治理 研 究 附 表索 引 表 小 办公 室空 调 设 备 噪 声 和 背 景噪 声 数 据 表 表 快 捷酒 店 客 房设 备 噪 声 和 背 景噪 声 表 肯 德基 店 空 调 及背 景噪 声 数 据 表 噪 声 对 人 的 影响 主 要从两个 方 面 来 考 虑， 一方 面 是对 建 筑 室 外 环境的 影响 ，另一方 面 则 是对 室 内人 员 的 影响 。空调 设 备 对 室 外 产 生 影响 的 噪 声 一般 来 源 于 冷却 塔 ， 室 外 放 置 的 机 组 和 空调 室 外 机 等 。空调 设 备 对 室 内产 生 影响 的 噪 声 ， 一方面 来 源 于 室 内的 空调 末端设 备 ， 另一方 面 来 源 于 室 外 机 组 和 冷却 塔 等 震动 传 声 或者是风 机 噪 声 通 过 门窗 传 入 室 内部 分 。本文 主 要研 究的 是暖通 空调 系 统设 备 噪 声对 室 内人 员 的 影响 。特 别是居 住 建 筑 和 办 公 楼对 噪 声 的 要求 更加 高 一些 ， 因 为 在这 些 建 筑 中 ， 噪 声 会 直接 影响 人 们的 睡 眠 状况 和 工 作效 率 。但 是空调 设 备 噪 声 对人 们的 影响 并不 是仅 由 设 备 噪 声 值 的 大 小 决定 的 ， 还 与 建 筑 所 处 的 环境和 设 备 运行 的 时 段息 息 相 关 。在 不 同 的 地方 和 运 行 时 段的 不 同 ， 环境噪 声 也就 不 同 ， 设 备产 生 的 噪 声 对 人 的 影响 也会 不 同 ， 治理方 式 也会 存 在 差 异 。 暖通 空 调 系 统设 备 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究会 进 ；厅 不 必 要 的 治理 ， 产生不 必 要 的 浪 费。 冷却 塔 中 央 空 调系统中 很 重 要 的 一 部 分 ，而且其 安 装 位 置多 在建 筑附近或 者楼顶 上 ，体 型 大 ，使 用 台数 多 ，其 产生的 噪 声对 人 的 影 响 更 加 直 接和 严 重 。所 以我 们要 安 装 前 期 就 要 做 好降 噪 的 各种 措施 ，防 止 或 减小 其 噪 声对 人 们生活和 工 作产生的 影 响 。冷却 塔 产生的 噪 声主 要 包括 三 个 方 面 ： 通 风机 空 气 流动 涡流声、 滴水 噪 声以 及 传 动 部 件 振 动 噪 声。通 风机 空 气 流动 涡流噪 声是由于 冷却 塔 在运行 过程 中 ，采用 的 是风机 带动 塔 内的 空 气 流动 使 得 冷却 水 冷却 ，从 廊起 剑换热 冷却 的效果 。如 前 所 述 ，风机 噪 声也 是冷却 塔 噪 声的 主 要 噪 声污染 源 。冷却 塔 在运行 时 ，水 经过分 水 盘 ，流经播水 喷 嘴 ，将水 均匀 溅 散 在填料中 ，经过淋 水 填料进 行 热 交换，直 接流入 蓄水 盘 中 ，滴水 噪 声的 产生主 要 来源 于 水 滴溅 散 发 出 。传 动 部 件 振动 噪 声主 要 包括 阀 体 、 电 动 机 及 冷却 水 泵 的 噪 声。 暖通 空 调 系 统设 备 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究管 的 出 口至 房 间 送风口之 间 的 风管 内 做 消 声 处理 。立柱 式 风机 盘 管 应在远离 床 和国 内 外专家 学 者 对 声 学 做 了 大量 而 细致 的 研 究 ， 研 究 范 围 也是比 较 广 阔 的 。下 ， 设 备 噪 声 虽 然 超标， 但 是由于环境 的 噪 声 很大， 本 章 总 结 暖通 空 调 系 统设 备 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究在 通 常 的 建 筑 声 学测量 中， 为了 了 解 声 源 的 特 性 ， 需 要了 解 噪 声 在 整 个 频 谱 、 、 、 声 源 辐射 声 波 对 外 做 功 。声 功 率 是 指 声 源 在 单 位 时 间 内 向 外 辐射 的 声 能， 记， 躣 溃 在 自由 场 中若 无 无 反射 声 波 ， 点 声 源 发 出 均 匀 地 向 四 周 辐射 声 能的 球 面波 。声 压 是 指 介 质中有 声 波 传 播 时 ， 介 质中的 压 强相 对 于 无 声 波 时 介 质静 止压 强 。 灰 豢掌 慕 橹 侍匦宰 杩 梗 时 ，其值为 式中：厶 一 一 声 强 级， ； 对 于 两个 不同 频 率 的 纯 音，如 两个 音叉 ，被同 时 敲 击 时 只 要频 率 分 离 的 足 够大 ，人 耳 就 可以 听到 不同 的 两个 单 音。 人 类 这种 对 复 音的 频 率 具 有 分 辨的 能 力 叫做频 率 选 择性 。 人 类 听觉 系统 的 频 率 选 择性 通 常通 过 特 征 频 带 和 尺度来描述 。 在 人 的 听觉 系统 对 声 音的 感 知 中，特 征 频 带 起 着非 常重要的 作 用 。 为 此 ，形成 了以 特 征 频 带 为 基 础 的 频 率 尺度一 尺度。 很多心 理 声 学 评 价 参 量 的 计算 中一一一临 界 频 带 图 为 激 励 级为 时 各 个 中心 频 率 的 掩蔽 曲 线，虚 线为 绝 对 听阈 。 从 图 中 暖通 空 调 系 统设 备 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究可 以 看出每 一 个 中 心频 率不 仅 在 原频 率产生了 激励 ， 在 附近 频 率也产生了 激励 。、至、图 掩 蔽 曲线 随激励 级 变 化 曲线 ， 声 级 式 中三。 。 是 第 鯝 声级 测 量 值， 相 应 问隔 时 间为 丁 。频谱 特性 。 可以采用 噪 声评 价曲线 ， 常采用 的 有 ： 评 价曲线 、 评 价曲线 和 兰 矍 摺 俊 图 噪 声评 价曲线 测试 目 的治 理，在 什么 情况下 治 理又 是浪 费 的 。 叠 加 的 公 式 ：设 备 噪 声 的 实际 值 ， 所 以都 是 采 用 公 式 一 的 变 形形式 ： 一 一 为 在 环境背景 噪 声 条 件下 的 测 得的 声 压 值 ， 三茈 一 一 为 单一 环境噪 声 的 测 试 值 ， 图 甀 办 公 楼与 周 围 建 筑 位 置概 况图 办 公 室 及 机 组 测 点示意 图 中 心频 率 风盘开 ， 机 组 开风盘开 ， 机 绢 停风盘停 ， 机 组 开风盘停 ， 机 组 停中 心频 率 表 小 办 公 室 各风档噪 声 测 试 数据 表 从 表 梢 钥闯 鏊闹 植 煌 姆 绲迪拢 表 替 加 后 机 组 噪 声 彝 庀 喽 允 6 。图 冷却塔 各测 试 点示意 图 表 冷却塔 噪 声 测 试 数据 测 试 结果 如 下 表 所 示。中 心频 率 无遮挡 快 捷 式 酒 店 白 天 和 夜 问 环境背景 噪 声 相差 也比 较大。 酒 店采 用 的 机 组 的 性 能 参 数如 下 表 根 据 数据 测 试 表 可 以看 出， 在 空 调 系 统开 启和 关闭 状态 下 测 试 的 声 压 级 相差 暖通 空 调 系 统设 备 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究 本章 小结表 性 ：的 建 筑 ：某高 校 办公 楼 、 某五 星 级 酒店 、 快 捷 式 酒店 和肯 德基 快 餐 店 。 在 这 ，一中心频 率图 空调 机 组 噪 声 频 谱 特 性五 星 级酒 店的 特 灵螺 杆 冷 水机 组 呈现 中高频 特 性 ， 特 别是 在 左 右 ， 声压级很高。 办公 楼 的 麦 克 维 尔 空气源 热 泵呈现 的 是 低 频 特 性 ， 随着频 率的 增 高，声 压级逐 渐下 降。 快捷 式 酒店的 空气源 热 泵呈现 中低 频 特 性 ， 在 和附近声 压级都比 较高。 低 频 噪 声 一 般 是 设 备振 动 或是 风机 的 空气动 力 性 噪 声 。 中高频 特 性 可能是 因 为 压缩机 的 运转 或是 机 组 的 机 械 噪 声 。大 办公 室 和小 办公 室 的 风机 盘 管 噪 声 呈现 的 是 中高频 特 性 ， 但 是 频 谱 特 性 并 暖通 空 调 系 统设 备 噪 声 的 特 件 分 析 与 治理 研 究图 风 机盘 管 噪 声 频谱特 性漆出扭图 冷却 塔 噪 声 频谱特 性 是 由叶片 驱动 空气 ，引 起 气 流 紊流 而 产 生 的宽 频带 气 流 噪声 。图 新 风机 组噪芦 频谱 特 性 暖通 空 调 系 统设 备 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究 大办 公 室 需 要 对设 备 进行 噪 声 治理 。、 、 、 、 、 、 、 、心 忒 弋 、 、 、 、 、 、 、 、 沁 心 、 、 蕊 心 添 心 义 、 、号、 、 心 迨 迨、心 心 心 心 、 、 小办 公 室小 办 公 室的 面 积较小 ， 而 风 机 盘 管的 噪 声 大， 在 小 办 公 室中 人 感觉噪 声 非常 不 愿 意开 启风 机 盘 管， 使得 空 调 仅 成 一 摆设 ， 并 无实 用 。下 面 采 用 噪 声 评价 曲 线 对机 组 噪 声 、 风 机 盘 管噪 声 以 及 综合 噪 声 进行 评价 ， 如 、 、心 心 蕊 义、忒 心 、沁 沁 义 、 、 、 、 、图 图 、一、 、 、 、 风 机 盘管 噪声 评价根 据 民用 建 筑设 计隔 声 设 计规 范 旅馆客房室 内 噪声 允许噪声 级 ， 特 级 几 个 级 别做了 规 定 ， 特 级 是 特 殊标 准 ， 一级 是 较 高标 准 ， 二 级 是 一般 标 准 ， 三级昼夜 时 间 不 同 ， 室 内 允许噪声 级 也 需要 进行修 正， 根 据 规 范 晚上 的 室 内 噪声 限 值下 面采用 曲线 进行噪声 评价， 宾馆房间 内 允许的 噪声 评价数 。 暖通 空调 系 统设 备 噪声 的 特 性 分析 与 治理 研 究、 、 、 、 、心、 、 心 义 。 、 忒 心 、 、 、 、 、心 心 、 、 、 、 、 、 心 慕 、 、 、 图 、 、 、 、 、心 心 孓 、 、 、 、 、 、 、沁、 、 、 、忒 心 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、心、 、 、机 组 噪声 评价 噪声 值 都 小于 ，是符 合 噪声 标 准的。 标 准中 也有 明 确 规 定，机 房 在 客 房上 层 ，而 楼 板 撞 击 隔声 达 不 到 要 求时 ，必 须 对 机 械 设 备 采 取隔振 措施 。 心 。 心 心 心 一 频 率 快餐 店 心、一 、蕊 。 、 忒 心“ 憋 、 、 、 、 、 暖通 空 涮 系 统设 备 噪 声 的 特 忡 分 析 与 治理 研 究 ， ，当 以 直 达 声 为 主 时 ， 即 刀 疪 ， 则 。 。当 以 混 响 声 为 主 时 ， 即 鲁 圳 等 鲁 ，趓 鲁圳丘、 彳 ， 一一处理 前 后 房间 的 总 吸声 量， ；吸声 材 料和 吸声 结 构 的 种 类 有 很 多， 主 要 有 多孔吸 声 材 料、 共 振吸 声 结 构 、空 间 吸声 体 和 强吸 声 结 构 。 多孔吸 声 材 料包括 各种 纤 维 材 料： 玻 璃 棉 、 超 细 玻 璃棉 、 岩 棉 、 矿棉 等 无 机 纤 维 ， 以 及 棉 、 毛 、 麻 、 草 质或 木 质纤 维 等 有 机 纤 维 。 这些材 料被粘着 剂 制 成毡 片 或 板材 ， 如 玻 璃 棉 毡 、 岩 棉 板等 。 共 振吸 声 结 构 一般 有 空 腔共 振吸 声 结 构 和 薄 板吸 声 结 构 两 种 。 共 振吸 声 是一个把 声 能转化为 机 械能， 最 终 转变 为 热能的 过 程 ， 其 动 力 源来 自 于声 能， 能量的 量级 远 远 小 于前 者 。空 间 吸声 体 可 以 根 据 使 用 的 场合， 设 计成各种 形 状， 既能作 为 装 饰 又 能收 到良好的 声 学 效 果 。 强吸 声 结 构 在 消声 室 、 强噪 声 的 设 备 用 房等 特 殊 场合， 吸声 尖劈 是常 用 的 吸声 结 构 。 痡缪 二 二 ， 缪 、 头 葙 一嗄蓄滔 鸵障屹 簔男 殄图 隔 声 罩 采用 不 同 处理 方 式 时 的 效 果 图 暖通 空 调 系 统设 备 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究 ， 灰 凰 嫫德 识煌 南凳齂 值 的 常 数 项 ， 它的 统计 值 如表 暖通 空 涮 系 统发 备 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究， ，】抗 性 消 声 器不 需 要 使用吸声 材 料 ， 是 通 过控制声 抗 的 大 小 来 消 声 的 。抗 性 消一一抗 性消 声 器的 声 衰 减 量；灰 慌 蛘捅 然 蚶 疟 龋 琺； 空 调 系 统 设 备 噪 声 控 制 风机盘 管噪 声 控 制 方法 暖通 窄 调 系统 设 备 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究图 卧 式 风 机盘管 追加 消 声 器 装的 房问 就 会 产 生管 道 串音 的 问 题 。 其中 新风 的 串音 特 备 突 出 。 解 决 相 邻房间管 道串音 的 有 效 措施是增大 相 邻新风 口 之问 管 道 的 传 输 距离和 追加 消 声 器 。 在增加 管道 的 长 度还 不 能 达 到 理 想 效 果时， 就 需 追加 消 声 器 。 不 过 不 是每 个 房间都 要追加消 声 器 ， 因 为 是为 了解 决 相 邻房间的 串音 问 题 ， 所 以 只 需 每 隔 一 个 房问 追加 一 个消 声 器 即 可。空 调 机房是一 个 重 要的 噪 声 源 ， 其位置 的 选 择非常的 重 要。 从 控 制噪 声 出 发，机房应 该 选 在远 离较安 静的 房间。 一 般情 况 下 ， 机组 都 是选 在建 筑 的 地下 室 ， 这样可以 将 机房噪 声 对 外 界 的 影响 降 到 最 低， 也 可以 增加 系统 的 自 然衰 减 。 一 般情况 下 围 护结 构 的 隔 声 一 般都 不 成问 题 ， 因 为 对 各 设 备 进行 消 声 和 隔 振 设 计 后 一 般都 能 满足要求 。 但 是如 果机房与 电 梯 井 没有 隔 声 处理 ， 机房噪 声 可通 过 电 梯 井 传至各 层 。 此 外 ， 新风 入 口 处应 根 据所 在区 域 周 围 环境 噪 声 标 准 的 要求 ， 作 消 声 处理 。 寿 暖通 窄 调 系 统 设备 噪声 的 特 性 分 析 与 治理研 究 设置 隔 声 屏 障五 如 果 上 式 用 频 率 表示，则司 改 写 为 ：图 逆 流式 冷却 塔采 用 声 屏障 治 理 实 例 图 实 地 所 测 试 空调 设 备 噪 声 治 理 分析根 掘 以上 提出的 噪 声 治 理 方 法 ，结合 自 订 面章 节的 内 容， 暖通 空 调 系 统设 餐 噪 声 的 特 性 分 析 与 治理 研 究一 率 辜段 行钠德 声 压 级 为 、中 心频 率 声压级 为 、中 心频 率 声 压级 为 的 噪 声 的 掩 蔽 曲 线 可用 下 图表 示 ：根据 掩 蔽 叠 加时 取 几个 掩 蔽 曲 线 中 的 最 高数 值 作 为 总 的 掩 蔽 曲 线 的 原理 ，掩蔽 曲 线 叠 加时 可如 上图实 线 所 示 部 分 。大办 公室 噪 声 图 大办 公室 设 备 与