办公楼地下室冷冻机房噪声治理

杭州某高校办公楼地下一层为冷冻机房，因办公室紧缺，需将该冷冻机房上方位于一层的教材库调整为教师办公室、行政办公室和研究所等功能用房。由于改造单位缺乏环保意识，仅按常规办公用房进行了改造，改造完工后的第一个空调运行期，即发现冷冻机组运行对办公用房有严重的噪声干扰。通过现场调研和测试分析，发现办公室主要为低频噪声干扰，虽然A计权噪声级不很大，但实际干扰很大，办公室低频噪声主要由冷冻机、水泵振动通过管道和建筑结构传播所致；此外，冷冻机组噪声也很大，空气声隔声也需加强。针对上述情况，改造设计对设备采取隔声措施，对管线进行隔振处理，噪声控制措施实施后，降噪效果十分显著，办公室A计权声级降低10 dB左右，低频噪声在100频率处最大降低约14 dB。1、前期调查概况冷冻机房长约50.4 m，宽约21.6 m，高约5.4 m。机房内安装的设备有2台YORK-YSFCFAS55CMES型冷水机组（供办公楼）、2台YORK-YSRZFZS55CNE型冷水机组（供体育馆偶尔使用）、1台YORK-YSRZFZS55CNE型备用冷水机组；冷冻水泵与冷却水泵共16台，冷冻机房平面如图1所示。为使治理措施更合理且更具针对性，先对机房及周边功能房间的噪声和振动进行现场实测调查。图1 冷冻机房平面示意1.1 测量房间为全面了解和掌握目前机房上方各功能房间的声环境情况，前期测量选取机房正上方受干扰最为严重且最具有代表性155号教师办公室和122号行政办公室作为测试对象。1.2 测量仪器测试仪器为AW6291型声级计、AW6291型实时信号分析仪（振动测试），测量前均已进行声学校准。1.3 测量工况分两种工况进行现场测量，一种采用声学测量专用的点声源（12面体球声源）作测试声源，用于测量楼板的空气声隔声性能；另一种采用处于正常运行工况下的两台冷冻机组及水泵作测试声源，分别测量冷冻机组和水泵机组的运行噪声、代表性办公室的室内噪声级、楼板铅垂向振动加速度级。测试时开启的冷冻机组及水泵如图1中框选的设备。2、结果与分析2.1 测量结果2.1.1 机房及办公室室内噪声级经测量，2台YORK-YSFCFAS55CMES型冷水机组及联动的8台水泵正常运行时（图1中框选设备），2台冷冻机组间距楼板底部1 m处的噪声级为100.6 dB(A)；2台水泵之间距楼板底部1 m处的噪声级为85 dB(A)；155号教师办公室和122号行政办公室距地板1.5 m处室内噪声级分别为43.0 dB(A)和49.1 dB(A)。设备运行时各功能房间噪声频率特性曲线如图2所示。图2 功能房间室内噪声频率特性曲线由图2可知，冷冻机组和水泵运行噪声以125~1 000 Hz的中低频噪声为主；155号教师办公室和122号行政办公室的室内噪声以200 Hz以下的低频声为主。由于低频声压级较高，对教师干扰严重。2.1.2 机房及办公室地面铅直向振动加速度级两台冷冻机组正常运行时，分别测量冷冻机房、155号教师办公室、122号行政办公室地面的铅直向振动加速度级，其加速度级分别为61.8，79.1，84.1（dB）。上部办公室地面单频铅直方向的振动加速度级基本比机房地面高10 dB以上。各功能区域地面的铅直向振动加速度级特性曲线如图3所示。图3 改造前各区域地面铅直振动加速度级频率特性曲线由图3可知，上部办公室地面振动与冷冻机房地面振动的频率特性曲线变化规律相似度较高，地面铅直向振动加速度级主要集中在12.5~250 Hz频段。机房地面铅直向振动加速度级存在3个明显的峰值，分别为50，100，200（Hz）。因冷冻机房位于地下一层，底板厚200 mm且下部为素土夯实，测量时机房地面有细微振感但不明显；一层办公室地面为120 mm厚的普通现浇钢筋混凝土楼板，测量时明显感觉到地面振动，可观察到办公桌上水杯内有明显的振动波纹。2.1.3 楼板隔声性能为排查办公室地面楼板是否存在孔洞、缝隙等空气声传声薄弱部位，对楼板空气声隔声进行测试，楼板的上下侧空气声声压级差和冷冻机运行情况下声压级差特性曲线如图4所示。图4 楼板上下侧声压级差频率特性曲线根据测量数据可算出，当采用12面球体做测试声源时，办公室与机房之间的楼板（120 mm厚现浇钢筋混凝土楼板）空气声计权隔声量约为50 dB,属120 mm厚混凝土楼板隔声指标正常范围，基本可排除其存在空气声隔声薄弱缺陷的可能。另外，由图4可知，当两台冷冻机组及水泵运行时，楼板上下侧声压级差虽然也随频率增加而增强，但在低于500 Hz频率段比用扬声器作声源测得的楼板上下侧空气声声压级差有明显降低，降幅在10 dB以上，且有随频率降低隔声性能衰减增大的趋势。2.2 测量结果分析因冷冻机房内布置有冷冻机组、循环泵、扬程泵等动力机电设备，运行时都会产生较大的噪声和机械振动，并通过空气声或固体声形式向外传播。固体声传播主要是由于旋转部件的惯性力和偏心不平衡产生的扰力引起的设备部件强迫振动，并通过设备底座、管道与建筑物的刚性连接部位产生振动，其能量以固体声的形式传播，并向周围空间辐射噪声。冷冻机房内的冷冻机组及水泵底座均参照国标图集的标准做法处理，设备与基座之间安装由厂家配套的隔振器，管道也安装有隔振软接，隔振处理基本到位。从实测数据及图3可知，设备基座隔振效果良好。另外，综合图1~图4分析并结合设备安装等情况，可基本判定机房噪声以结构传声为主、空气声传声为辅，并可确定主要传播路径以机房上部楼板及梁为主，主要判断依据为：（1）机组管道吊架与设备管道及梁或楼板之间均为刚性连接，使设备与上部功能房间形成声桥，导致楼板隔声性能特别是在低频段明显降低；（2）设备机组本身运行的噪声明显偏大且以中低频为主，使上部楼板被击振，导致设备噪声通过击振楼板传至上部各功能房间。3、噪声治理措施由于机房内的大型冷冻机组、水泵设备在项目建设时就已固定安装到位，其内空间小、设备多、管线复杂，且上部功能房间装修改造已完工，局部调整或拆除会造成较大的浪费；并考虑到学校已开学，需确保噪声治理期间冷冻机组可正常使用。上述因素增加了冷冻机房噪声治理的难度，为此，根据对实测数据的分析和研究，采取以下噪声治理措施。3.1 隔振措施（1）在原刚性吊挂在冷冻机房结构梁上的大管径冷冻水管托架下部增设管托橡胶隔振座，吊杆增设匹配最佳荷载的吊架弹簧橡胶复合隔振器。（2）将原刚性吊挂在冷冻机房上部楼板的刚性连接全部脱开，调整为落地管道减振支架，在管道与支撑梁之间增设阻尼弹簧复合减振支座。（3）在管道穿墙部位设置隔振套管，确保管道与套管和墙体之间无刚性连接；管道与套管之间的缝隙采用离心玻璃棉填实，外部用防火封堵材料进行密封处理。（4）冷冻机房内与冷冻机组有刚性连接的机电管线桥架及母线槽均设置弹性吊挂。3.2 隔声措施（1）冷冻机组分别设置吸隔声罩。隔声罩内侧设置低频吸声性能良好的吸声结构，其由外到内为：10 mm厚硅酸钙板→阻尼隔声毡→8 mm厚硅酸钙板→100 mm厚玻璃丝布包防潮岩棉板（密度为100kg/m³）→镀锌钢丝网一层。为避免冷冻机组因通风散热不畅影响机组性能，隔声罩南北两侧敞开，在东西侧壁下侧设500 mm高的进气口。（2）在冷冻水泵与冷却水泵上方1.8 m高度位置设一道轻质吸隔声屏障，其构造与冷冻机组吸隔声罩吊顶相同。4、噪声治理效果所有噪声治理措施实施后，进行了第二次现场测量，测量结果见表1、表2和图5、图6。表1 治理前后各功能区域噪声级表2 治理前后各功能区域铅直方向振动加速度级图5 治理后各区域地面铅直振动加速度级频率特性曲线图6 治理后办公室内噪声频率特性曲线由改造后的测量数据可知隔振降噪效果明显，达到了设计的预期效果。教师们也反映治理后办公室内的噪声与振动较改造前有很大改善，并对治理效果表