大剧院通风空调系统的噪音控制技术.doc

大剧院通风空调系统的噪音控制技术第31卷第6期Vo1.31No.62010青岛理工大学JournalofQingdaoTechnologicalUniversity大剧院通风空调系统的噪音控制技术路思祥,管涛.,安国林.(1.青建集团股份公司,青岛26607i;2.海川建设集团,青岛266071;3.青岛泰能燃气集团有限公司,青岛266000)摘要:剧院,音乐厅等类型的建筑对声学要求较高,但是在此类建筑中机电设备较多,噪音源较多,因此对机电设备的噪音防治就成为保证声学效果的关键.不同的设备由于运行状况不一,所产生的震动和噪声也不同,要良好地防治各种设备产生的噪音和震动,需要对不同设备逐个进行分析,分别采取相应的措施才能达到预期的效果.以青岛大剧院通风空调工程为例,详细分析机电设备噪音产生的原因,并针对不同的原因采取相应的防治措施,以达到将设备噪音控制在设计范围内的目的.关键词:噪音控制;消声;减震器;流速中图分类号:TU83文献标志码:A文章编号:1673-4602(2010)06-0112O5TheNoiseControllingTechnologyinAirConditioningSystemoftheGrandTheatreIUSi(1.QingjianGroupCo.,Ltd.,Qingdao3.Qingdaoxiang,GUANTao,ANGuolin.266071?,China;2.HaichuanConstructionGroup,Qingdao266071,China;TainengGasGroup,Qingdao266000,China)Abstract:Ahighdemandofarchitecturalacousticsisnecessaryintheaters,concerthallsandtheirlike,againstwhichlotsofnoisesourcescausedbytheelectromechanicalequipmentgo,SOthekeytoensureacousticeffectiSthenoisecontrolofthemechanicalequipment.Astherunningstatesoftheequipmentaredifferent,thevibrationandnoisegeneratedbythemaredifferenttoo.Therefore,ananalysisofthevibrationandnoisebydifferentdevicesiSneededforthenoiseandvibrationcontrolSOastotakecorrespondingmeasures.TakingtheairconditioningsystemprojectofQingdaoGrandTheaterasanexample,thispaperanalysesthecausesofthenoisebytheelectricalequipmentandthecorrespondingpreventionandcontrolmeasuresareadoptedinordertocontrolthenoiseandvibration.Keywords:noisecontrol;noiseelimination;shockabsorber;velocityofflow青岛大剧院工程主要包括4个功能分区:大剧场区域,音乐厅和多功能厅区域,艺术交流中心区域,接待中心区域,其中以大剧场区域及音乐厅和多功能厅区域对噪声的标准要求最高,两个区域中又以舞台,观众席,排练厅等部位的要求更高一个层次.根据2001年文化部和原建设部颁布的行业标准,剧场观众席背景噪音应符合以下标准:甲等25NR噪声评价曲线,乙等3ONR噪声评价曲线,丙等35NR噪声评价曲线.根据1998年中国广播电影电视部和原建设部颁布的行业标准,在通风空调设备全部开启的收稿日期:201009一l8作者简介:路思祥(1982一),男,山东德州人.助理工程师,主要从事暖通施工研究.E-mail:.第6期路思祥,等:大剧院通风空调系统的噪音控制技术情况下,空场观众席不超过40dB(A),排练厅35dB,合唱排练厅35dB.如此高的噪声控制要求需要对通风空调系统的消声,减震做好充分的解决措施.大剧院通风空调系统噪声的产生分为两类:气流输送过程中与风管的摩擦产生的噪音;由于各种震动产生的噪音.噪音又分为两种:高频噪音,大多数人都能听知听觉的;低频噪音,很多不会被人感知但是会对人体产生危害和对特种设备产生较大影响.在暖通系统中,能够产生的噪音主要包括设备震动产生的噪音,设备进行电磁能量转换时产生的噪音和气流运输过程中产生的再生噪音,其中既有高频噪音也有低频噪音.1噪声源的分类1.1设备运行产生的震动和噪音设备在运行过程中,由于受到不平衡力或变化的力矩的影响会对设备本身产生激进,即设备本身的震动.设备的震动会产生设备本身的机械噪音,同时还会产生结构噪音,结构噪音在房间内的传播引发空气的振动,空气的振动也会产生可听闻的空气动力噪音,同时这种振动能够通过结构传递到相邻区域和层面进而产生进一步的噪声污染.此外,电动机,发电机等进行能量转换的设备在运转过程中因为电与磁的转换产生电磁噪音.能够产生噪音的机电设备主要有:1)空调机(箱),风机产生的噪音.空调机产生的噪音主要是内部风机的转动带动空调机外壳震动产生的机械噪音,电动机运行时的电磁噪音和设备震动通过结构向外传输的低频噪音.2)水泵产生的噪音.主要是机械噪音和电磁的能量转换产生的电磁噪音,此外还有部分设备震动产生的噪音.3)制冷机产生的噪音.制冷机产生的噪音主要是压缩机的快速运转产生的高频电磁噪音.4)屋面冷却塔产生的震动.冷却塔位于屋面,其产生的噪音对室内的影响不是很大,主要是其运行时的震动对室内会有较大影响.1.2气流输送过程中产生的噪音1)空气在风管中传送时与管壁,阀门,风口等的摩擦产生噪音,噪音的大小主要取决于风速的大小.2)空气在遇到管径变化等原因时空气流动由层流变为紊流,气流在镀锌钢板风管中流动时会导致管壁震动产生噪音.3)高空区域风口风速较高,空气由风口高速射入室内时,静止空气发生湍流产生噪音.此外,空气中的噪声声波以及设备产生的噪声声波能够在风管中通过不断的反射向前传输,将噪声污染带至风口部位.2噪音的控制途径噪声的控制途径根据控制原理不同共分3种:降低噪声源的噪音,在传播途径上降低噪音和掩蔽噪音2.针对不同噪声的产生机理,分别进行噪音的频谱分析,制定不同的噪音消除和减弱措施,在噪声的吸收,设备震动的横向和竖向传递阻断,空气再生噪音的减弱等方面进行了多次的试验研究,最终确定了较为有效的几项措施.2.1震动横向传输的控制措施风机,风机盘管,水泵等为防止震动的横向传输,均在设备出口处加减震措施.风机和风机盘管在出口处分别加设帆布软接头和保温软接头,同时起到保温节能功能,水泵出口处加设橡胶软接头,阻断了震动向管路系统的传导,切断了震源震动的向外传输.2.2震动纵向传播的削弱措施为保证设备震动的减弱效果,对重要区域的大型设备,进行专门的减震设计.本工程中根据设备的质量不同,运行时的转速不同分别采用了剪切型橡胶减震器和弹簧减震器两种减震器.当设备转速大于1500r/min时以采用橡胶减震器为主,当设备转速小于1500r/rain时以采用弹簧减震器为主3.对采用弹簧减震方式的设备,弹簧的刚度和整个隔振系统的有效质量决定隔振系统的固有频率,而设备的质量决I14青岛理工大学第31卷定选用何种刚度的弹簧,针对每个设备的型号,分别进行计算确定选用何种性能的减震器,以确保达到最佳效果(见图1),同时为保证减震器不受潮湿的影响而使性能减弱,设备的水泥基座高出地面15cm.减震器的设置位置均匀分布,设备两端及中间分别加设,每台设备所用的减震器数量46个不等.2.3对吊装的通风,空调设备的减震吊装的通风,空调设备主要有风机盘管,吊式空调箱及风机等,吊装的设备主要通过阻止设备的震动向结构上的传递.对吊装设备中,质量比较大的采用弹簧减震,弹簧的减震系数同样通过精确的计算选取.对于质量较轻的设备如风机盘管等采用普图I减震器的设置示意通的橡胶减震垫减震,对于该类设备除了防止设备震动的竖向传导之外,还要防止设备的震动传到吊杆上进而传给结构造成噪声污染,因此在吊杆与设备的底座之间加橡胶软管阻断,如图2所示.图2设备减震处理2.4风管隔震的特殊处理风管在运送气流的过程中由于气流的激荡会使风管产生震动,风管和结构墙体接触后会将震动传递给墙体并进一步往外传播,同时震动的风管和墙体接触时会产生分贝更高的二次噪音形成更大的噪声污染.在大剧院工程中为解决该问题,采取了将所有穿墙风管均加设镀锌钢板套管,在风管与套管问的空隙中填塞离心玻璃棉等柔性材料的做法(如图3所示).该做法既能避免风管与结构墙体的直接接触,又能降低风管的震动,取得了良好的效果.同时,风管的吊架下端,螺母与支架间加设弹簧减震垫,风管与支架问加设橡胶垫(如图4所示),这样能够避免风管的震动通过支架,吊筋传递给结构,降低了震动噪音的产生机率.套管图3风管穿墙隔震处理图4风管吊架处减震处理第6期路思祥,等:大剧院通风空调系统的噪音控制技术2.5风管中噪音的消声处理风管中的消声措施主要设置在噪声源附近和有可能产生再生噪音的部位,通风空调系统中的常用消声措施是在系统中加装消声器,消声弯头来消除风管中的高频噪音和低频噪音.大剧院的暖通设计采用的消声器为阻抗式消声器,但是消声器的选型要与设备紧密结合,若设备噪声以高频段为主,则应选阻式消声器;若以低频段为主,则应选择抗式消声器.设备噪声的频带较宽时,则应选择阻抗复合消声器.同时应注意消声器内部的风速不宜大于6.0m/s,否则消声器的风阻过大可能产生二次气流噪声.针对大剧院工程声学要求较高区域的通风空调系统,进行了专项的深化研究设计,通过查阅风机,空调机设备的运转参数,计算其运行频率和频率比,确定其噪音频段,从而确定消声器的类型;通过风管中通风量的计算,确定消声器的有效截面积从而确定消声器的规格;对易产生再生噪音的部位及噪音频率进行研究论证,对每个系统中不同部位的不同噪声源进行分析,对所设置的每个消声器的消声参数进一步确认.在每个消声器的消声参数确定后,随机挑选了5台消声器进行检测,全部满足设计参数要求后方可开始安装.消声器设置在通风系统中的位置见图5.名称:消声静压箱图5消声器的设置位置除2.6风口风速及风管风速的复核计算过大的风速会在弯头,三通,风口等配件处产生气流声,还可能对风管壁震动从而产生噪声,因此控制风管最高风速在设计中十分必要.现场施工时对各干,支管及风口的风速进行重新复核,一般主风管的风青岛理工大学第31卷速控制在6m/s左右,支管的风速控制在4m/s左右,普通送风口的风速控制在2m/s左右,回风口风速宜在1.5m/s以下,在这个风速下气流噪音较小又不影响送风功能.根据这个目标对重要区域的每一个风口及风管的风速进行设计值的复核,设计风速过快的重新确定风口和风管尺寸并提交设计认可,确保把空气流速降至合理的低速范围内.高空部位的风口因为要保证一定的出口风速,又要使出口部位不因风速过大引起空气激震从而产生噪音,采用旋流风口来解决此问题.旋流风口的特殊叶片设计可以使气流在远离风口一段距离后仍保持较高的风速,旋转的气流不会对周围空气产生扰动,又能将冷热源带至指定区域实现设计目的.2.7设备机房内的消声措施大剧院的设备机房遍布于各个功能分区的各个楼层,设备数量较多,设备的隔震和减震措施消除或减弱了设备自身震动的向外传导,但仅此还不够,设备运行产生的机械噪音和电磁噪音声波还会通过空气传输给结构墙体进而继续向室内传播.为了阻止机房内噪声的向外传输,大剧院的所有机房墙体均做成吸声墙体,如图6所示.吸声墙体将设备产生的噪声声波的能量吸附,减小了对相邻房间的影响,同时吸声墙体也减弱了噪声波对结构墙体的冲击,避免噪声通过结构向外的传输.3结论,r-j日H删似40mm厚隔音棉75轻钢龙骨空心砖墙体_.I,/xd/7/图6吸声墙体做法通过采取各种减震设备,并详细计算每种减震设备的参数,最大限度的削弱了设备震动向天花板及地面的竖向传递;通过加设各种减震软接,减弱了设备震动向管道的横向传递,从而减弱了震动噪音的分贝及二次噪音的产生,起到了良好的消声效果,大剧院的大型落地设备,吊装设备均采取该类措施进行减震.通过通风系统中的噪音源及再生噪音的研究分析,加设各种形式的消声器来吸收高低频噪音,阻止了噪音在风管中的传播扩大;同时通过变更风管管径,风口形式等措施有效的控制了风管风速,避免了风速过大产生噪音.通过以上一系列的控制措施,大剧院的声学环境得到了极大的改善,经测量,在夜间设备全部启动后:音乐厅噪声为34dB,剧院排练厅噪音为32dB,会议室噪音为28dB,各功能分区全部达到设计和标准要求.该项目的施工控制措施也为以后同类项目的施工积累了一定的经验.参考文献(References):1袁良忠.影剧院空调系统的噪声控制_J.艺术科技,2004(2):1317.YUANLiangzhong.NoiseControlTechnologyforAir-ConditionSysteminTheaterrJ.ArtScienceTechnology,2004(2):13172金招芬.朱颖心.建筑环境学M.北京:中国建筑工