浅析民用建筑空调系统噪声的产生及控制措施

　　摘要：目前，空调系统的降噪问题应当引起暖通从业人员的足够重视。本文在分析民用建筑空调系统噪声的危害基础上，分析了空调系统存在的噪声源及发声机理，以期更好提出民用建筑空调系统噪声的控制措施
　　关键词：民用建筑空调；噪声；控制措施
　　
　　无论在工业还是在民用建筑中，为创造适合于工作和生活的舒适环境而建立人工气候，目前均采用空调系统。而较多工程的空调噪声超标以致影响使用，特别是近些年所建的音质要求较高的演艺建筑，出现这类问题的不胜枚举。所以，空调系统的降噪问题应当引起暖通从业人员的足够重视，在将来的设计中考虑空调系统的振动和噪声问题，创造出更加舒适的环境[1]。
　　1民用建筑空调系统噪声的危害
　　首先，应当明确的是在空调房间中进行工作的多为脑力劳动或复合型劳动。工作人员通常要求一个相对比较安静的环境，以便于集中精力，减轻脑疲劳，提高工作效率。而噪声的刺激会使人心情烦躁，注意力分散，容易疲劳，反应迟钝，因而会降低工作效率。更为严重的是，强噪声作用于人的中枢神经系统，使大脑皮层的兴奋和抑制平衡失调，导致条件反射异常、脑血管受到损害、神经细胞边缘出现染色体的溶解。因此，长期工作于具有中央空调系统的高档写字楼，如果其空调系统的噪声超标，常常会出现头痛、脑胀、昏晕、耳鸣、多梦、失眠、嗜睡、心慌、记忆力减退和全身乏力等症状。这些症状过去医学上统称为神经衰弱症候群，按照现在的说法，应当属于亚健康状态的一种表现形式[2]。对这些主意力要求高度集中的工作，不仅影响工作进度，降低工作质量，还容易出现差错甚至引发事故。
　　需要指出，噪声对人群健康的影响十分复杂，也有研究认为噪声对内分泌系统、视觉器官等也会产生影响。由于这些影响不是专属性影响，和环境中其它不利条件或因素的影响很难区分，需要通过流行病学研究来确定。所以，限制噪声不利影响主要仍从保护听力和保障人们正常生活两个方面出发。
　　2空调系统存在的噪声源及发声机理
　　对于一个典型的中央空调系统，从机房到末端存在的噪声源主要包括：制冷主机、水泵、通风机（送风机、回风机、排风机和空调机组）、风机盘管、室外冷却塔等。与空调系统相关的噪声问题包括机械噪声、机械振动、风机噪声、气流噪声以及管路交互传递噪声。
　　2.1通风机噪声
　　风机是空调系统中不可缺少的设备之一，同时也是空调系统主要的噪声源。风机噪声包括两部分：空气动力噪声和机械噪声。空气动力噪声又包括涡流噪声和旋转噪声。涡流噪声是叶片在空气中旋转，沿着叶片厚度方向形成压力梯度变化，引起涡流和气流紊乱，而产生宽频带噪声；旋转噪声是旋转叶片经过某点时，对空气产生周期性压力变化，引起空气压力和速度的脉动变化，而向周围气体辐射噪声。通风机的机械噪声有旋转轴及轴上零件不平衡产生的噪声，也有轴承产生的噪声。一般来说，对于正常运转的通风机，机械噪声与气流噪声相比占次要地位，除非设备非正常运转产生的噪声。
　　2.2冷却塔噪声
　　为了节约用水，在空调、制冷系统中广泛采用循环水系统。冷却塔的广泛应用，给城市带来了星罗棋布的噪声源。如不加以控制，必然恶化声环境，妨害人们正常的工作和生活，甚至危及人体的健康。冷却塔的噪声源不外乎有如下几方面：（1）风机噪声；（2）水落噪声，冷却塔的水落噪声通常是冷却塔噪声中次于风机噪声的成分；（3）其它噪声，通常包括减速机噪声（主要是齿轮啮合所发出的噪声）、电动机噪声、冷却塔配管及阀体噪声和冷却水泵的噪声。
　　2.3制冷机、水泵噪声
　　制冷机和水泵通常配置在制冷机房内。制冷机组和水泵工作时，运转部件的质量不平衡，在运动时产生惯性力，这是产生振动的主要原因。振动能量必定传到支撑结构上，这些能量会沿着支撑结构侧向传递到各楼层，然后再释放成为结构噪声。另外，还有制冷机和水泵机壳振动向周围辐射的噪声。
　　2.4风机盘管噪声
　　盘管系统由新风和风机盘管两部分构成。新风是给室内补充新鲜空气，多数采用集中或半集中系统，通过管道向各空调用房供给新风。唯独风机盘管本身，它作为室内调节室温的循环系统，直接配置在空调房间内，并且它不像全空气系统，从空气处理机组传出的噪声至空调房间的受声点有较长的距离，可以经过一定程度的自然衰减。因此，风机盘管对室内噪声干扰的程度完全取决于其本身的噪声状况和风机盘管的配置方式。
　　3噪声控制措施分析
　　空调、制冷设备的噪声控制主要包括消声和隔振两个方面。消声的任务是要降低沿通风管道传播的风机噪声；隔振的主要内容是隔离所有的空调、制冷设备沿设备基础和建筑结构传递的振动，以及由该振动辐射的噪声，即控制固体传声。另外,常采用的措施还有隔声和吸声[2]。消声、隔声和吸声是针对空气噪声的控制措施，而隔振设计则包括所有空调、制冷设备的基础隔振和管道隔振等。无论采用何种措施，其最终目的都是使空调用房或其它场所达到所确定的允许噪声标准。
　　3.1消声分析
　　消声包括空调系统的消声设计和毗邻房间之间的串音处理，以及控制气流噪声：(1)空调系统的消声设计。首先要测定或计算风机的声功率级，然后计算管道系统声功率级的自然衰减量，两者的差值即为空调用房出风口的声功率级；再以出风口为声源，计算离出风口某一距离（要求的工作平面）的声压级，将求得的室内声压级减去室内允许噪声级，其差值即为系统所必须的消声量，根据该消声量选择适当的消声器，并作合理的配置。(2)串音处理。通过同一管道，将风口引向毗邻房间，该管道即成为传播声音的通道，使房间相互间的隔声量降低。解决的措施是：增加相互毗邻出风口之间的距离并追加消声结构，对隔声要求较高的房间，可设计独立的管道系统。（3）控制气流噪声。气流在管道和消声器内激发的振动，产生附加噪声，它使系统的自然声衰减降低，使消声器不能充分发挥其消声性能。控制气流噪声的根本措施是限制管道内的气流速度，它包括限制主风道、支风道和风口（送、回风）的气流速度。根据空调用房允许噪声标准的要求，在空调系统方案设计时，就应确定气流的速度和相应的风口形式。
　　3.2隔声分析
　　用构件将噪声源与接收者分开，隔离空气对声的传播，从而降低噪声污染程度，是噪声控制的一项基本措施，应用范围也较广。适当的隔声措施，能降低噪声级20～50dB。这些设施包括采用隔声的墙、楼板、门、窗等构件、隔声罩、隔声屏障等。
　　3.3吸声分析
　　在室内，人听到的不仅仅是由声源发出的直达声，还会听到大量经各个界面多次反射形成的混响声。在直达声和混响声的共同作用下，当离开声源的距离大于混响半径时，接受点上的声压级要比自由声场中同一距离处高出10～20dB（A），当然，一般不会达到这么高的吸声效果。吸声降噪的效果一般为3～6dB（A），较好的为7～10dB（A）。如在室内天花板或墙面上布置吸声材料或吸声结构，可使混响声减弱，这时，人们主要听到的是直达声，那种被噪声“包围”的感觉将明显减弱。利用这种吸声原理降低噪声的方法称为“吸声降噪”。
　　3.4隔振分析
　　空调、制冷设备的隔振设计包括设备的基础隔振和管道隔振两部分。（1）设备基础隔振基础隔振是将设备配置在弹性基座上实现的。它首先要根据空调用房要求的噪声减低量求出绝对传递比（或称传递系数），由求得的绝对传递比和设备的扰动频率可求得隔振装置所必须的自振频率，再由要求的自振频率选用隔振装置，最后绘制基础隔振施工图。（2）管道隔振当设备基础作隔振处理后，管道必须做相应的隔振处理。管道隔振是通过在设备和管道间的软连接（即软接管）实现的。通风机与风管的软连接通常采用帆布接口，而水泵、冷动机和空压机的软接管则需根据管内介质的类别、压力、流速和温度分别进行选择，然后确定其合理长度和有效的配置方式。
　　
　　参考文献：
　　[1]宋奋求.空调系统噪声的形成及消声方法.青岛大学学报,2000(6)
　　[2]顾强,王昌田.噪声控制工程.煤炭工业出版社,2002