噪聲是室內環境品質的影響因素之一,是一種人們不需要的能引起某種生理或心理危害或影響人們日常生活的聲音。
噪聲對人的影響首先體現在工作效率上,尤其對精密加工或腦力勞動的人影響更為明顯,它能夠分散人的注意力,造成心情煩躁、反應遲鈍、疲勞,甚至發生事故。其次體現在人體健康上,對聽覺、神經、心臟、消化等都產生不良影響,造成聽力損傷、頭暈、頭脹、失眠、神經過敏、記憶力差、心跳過速、消化不良等。空調系統是用來創造良好室內空氣環境的工具,但若設計不當,室內
噪聲級超標,便成為室內環境品質的破壞者。針對一個空調系統(尤其是全空氣空調系統),實現室內溫度、濕度設計標準,有時并不難以做到,而
噪聲控制常常是令設計人員棘手的問題。
1 關于消聲器設置的問題
1.1 消聲器的設置位置
在某些工程中,將消聲器設于組合空調箱內,或將消聲器遠離空調機房,這些做法使消聲器的作用難以發揮出來。
組合式空調器產生的噪音主要是200~800HZ的中低頻噪聲,其噪聲源有兩項:一是風機運轉時噪聲;二是氣流在管道和設備內流動的再生噪聲。管道再生噪聲也分機房內和機房外,其中包括管道產生的、消聲器產生的、風口產生的。而噪聲的傳遞主要通過管道傳播。對于消音器后管道的再生噪聲,消聲器則無能為力。若將消聲器遠離機房,則一部分噪聲會從消聲器與機房之間的管道滲入房間,雖然管道有外保溫,起一定的隔聲作用,但仍會有噪聲滲透。空調管道保溫后的隔聲量近似為R=38dB。若將消聲段置于組合空調器內效果更差。
空調機房內噪聲會透射入回風管道,通過回風管道進入房間。所以消聲器設置最合適的位置是管道穿機房處。
再生噪聲不僅來自于氣流與管道,還來自于氣流與消聲器之間的磨擦及氣流激發管壁振動而發生,都與管道的幾何形狀及壁面的粗糙度有關,氣流的流速越大、再生噪聲越大。一般在空調設計中為了控制再生噪聲,通常將主風道流速控制在8m/s以內,接風口的管道控制在5m/s以內。而對管道再生噪聲,一部份是通過風口傳至室內的,同時氣流通過風口容易產生哨聲,所以一般常將風口風速控制在4m/s以內(對于辦公、旅館),對于演播室常控制在2.5m/s以內。當系統阻力不平衡時,個別風口風速超過規定的流速,出現哨聲現象。所以,風系統阻力不平衡也是噪聲產生的一個原因。
1.2 消聲器是否設置
當考慮噪聲再生因素,控制管道流速時,再生噪聲便可忽略。而噪聲在傳遞過程中存在著衰減,噪聲在直管道、彎頭、三通、變徑處都存在不同程度的衰減。若內襯吸聲材料,衰減量增大。聲波在直管段的衰減量與管道內壁吸聲系數或內襯材料吸聲系數有關,可按下式計算:
ΔL=Φ(a) l(dB)
式中:L—周長(米);l—管長(米);S—管道截面積(米2);
Φ(a)—管道傳聲損失系數;a—吸聲系數。
通過計算可得知:當流速低時,將管道彎管作成直角彎,可以消除一部份中頻噪聲。對于λ< (λ為聲波長,B為管高),彎頭有較大的消聲作用,但對于低頻聲,彎頭的吸聲作用有限。噪聲設計應根據廠家提供的設備噪聲數據,再計算管道的自然衰減量,參照室內允許噪聲標準,看是否需要設消聲器。有時,空調器的初始噪聲值基本已滿足室內允許噪聲標準,這時再設消聲器,增加了系統的阻力(消聲器阻力100~150Pa),也就增加風機的風壓和功率,即增加機組的初始噪聲。且如果流速太高,則消聲器不但不能消聲,反而變成了噪聲源。
1.3 回風管上是否設消聲器
氣流在管道內流動時,噪聲存在著衰減,當氣流方向與聲波傳播方向一致時,使聲波衰減系數變小,反之使聲波衰減系數加大。影響因素為馬赫數:
M= 。
式中:u——氣流速度m/s,
c——聲速,c=331.45+0.61θ;
θ——空氣溫度,波長大于兩倍管寬時,近似有ΔL′=ΔL,即有氣流時傳聲損失比不考慮氣流時增加一因子:1/(1+M)2,馬赫數越大,傳聲損失越小。
氣流方向相反時M取負值。由于空調管道風速為低速風, ≈1,所以氣流方向及速度對噪聲的衰減影響不大。所以,氣流方向對回風管道是否設消聲器影響不大,且全空氣系統空調設計中常采用集中回風方式,回風口離機房較近,管道自然衰減量相對較少,則回風管上設消聲器的必要性增大。
2 關于空調機房直接傳聲量的控制
一般空調機房的噪聲在60~80dBA,以80dBA為例,機房外墻一般采用240磚墻,兩面抹灰。若考慮機房尺寸8.2m×4.5m×4.5m,空調機房門尺寸:1.5m×2.4m。240磚墻隔聲量R1=50(dB),門隔聲量取R2=20(dB)。則F1=110.7m2F2=3.6m2。(F1為墻面積,F2為窗面積)。機房維護結構隔聲量計算為:
R=R1-10lg
=50-10lg
=35(dB)
即機房傳聲量為80-35=45(dB)。
從該數據可看出一般空調機房的外墻能滿足隔聲要求。很多工程在機房內作內襯隔聲材料是沒有必要的。
3 關于空調噪聲的疊加特性分析
噪聲的聲強級LI=10lg , =10 ,I為聲強(W/m2)。
當有n個噪聲源疊加時LI1LI2……LIn,其聲強等于他們的代數和
即:I=I1+I2+I3+…In則
LI=10lg = 10Ig=10Ig(10 )
當n個噪聲源相同時LI1=LI2=……=LIn
則LI=LI1+10lgn。假如有兩個相同的噪聲源疊加LI1=LI2=100(dB)。
則LI=100+3=103(dB)
若有LI1=100(dB)LI2=80(dB)
則LI=10lg(100.1×100+100.1×80)=100.043(dB)
由此可以得出以下結論:有多個噪聲源時的噪聲疊加量不明顯;噪聲大小主要取決噪聲量最大的那個噪聲源。利用噪聲疊加的這一特性,我們在進行空調設計時,若考慮噪聲對室內環境的影響時應考慮下列方法:一是多設空調機房降低單臺設備聲功率,可降低總體噪音;二是采用送風機和回風機兩級風機能比單風機形式降低噪聲。
通風與空調系統在工業及民用建筑中起著改善生產,生活環境,保護健康,提高工作效率的作用。隨著生活水平的提高,人們對環境的要求越來越高,空調不再是少數人的奢侈品.除了調節冷暖,人們對空調有了更多的要求,如符合衛生要求的空氣,合適的溫度和濕度以及聲音等,都是使人們滿意的必要條件。令人厭煩的噪聲或不符合聲學要求的聲音會影響空調系統的使用效果,甚至導致部分或全部不能正常運行。如何控制好空調系統的噪聲,給人們提供一個安靜舒適的環境值得我們深入的研究。
空調系統噪聲主要來源于聲源及二次噪聲。其產生原因很多,涉及的因素也很廣,但大體上可歸納為以下幾方面:設計方面、施工方面、設備材料方面及運行管理方面。從設計角度,對空調系統噪聲的控制進行簡單的分析,提出適當的措施加以控制。
噪聲控制,噪聲治理
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