熱泵機組其具有節能、環保及冷暖聯供等優點,目前國內廣泛應用,通常用于寫字樓、酒店、公寓、商鋪、會所。熱泵機組的噪聲控制屬較常見的治理工程,但治理難度卻很大。主要難度在于如何用最少最合理的噪控、減振產品和工程量達到降噪目標,同時由保證不影響熱泵機組的正常工作。本文就單臺或多臺熱泵機組實況中的噪聲問題,分析風冷熱泵機組噪聲傳播特性,結合熱泵機組噪聲治理工程實例,介紹了封閉式隔聲消聲裝置設計方法、設計要點和治理效果。了解單臺或多臺熱泵噪聲傳播特性,探討熱泵機組群噪聲防治方法,具有一定普遍現實意義。
熱泵機組是中央空調系統的主要噪聲源之一,其噪聲級在70至90db(a)左右。主機結構緊湊,體積小、重量輕、節能高效,可于走道、陽臺、機房處任意放置,安裝靈活方便的同時也帶來了熱泵機組噪聲問題突出,熱泵機組的噪聲源主要包括:熱泵上部的軸流風機;熱泵下部的壓縮機;還有其配套的送水泵。根據噪聲傳播方式的不同,一般會采取隔振、消聲器、隔聲等方式處理熱泵機組的噪聲。
一般情況下,對熱泵機組的降噪處理都是采取以下幾項措施:在軸流風機上安裝排風消聲器;在進風口安裝進風消聲器和消聲百葉窗;對機組進行隔振處理;安裝隔聲屏障或隔聲罩。做到降噪與散熱量的完美結合。
一、熱泵機組設計中應注意噪聲問題思考
熱泵機組的噪聲控制屬于比較常見的噪聲治理工程,但治理難度卻非常大。主要難度在于:
1.1 如何用最合理的噪控、減振產品和最少的工程量達到我們的噪聲控制目標;
地下室熱泵機房降噪的難點是機組的隔振處理。由于機組安裝時基本未作隔振處理,如果進行隔振改造會非常麻煩并且投資巨大;新風機房為間歇性噪聲源,每天僅在非工作時間運轉一小時,對工作環境影響較小。鑒于目前噪聲源尚未導致客戶投訴并且尚未對大環境(城市環境)造成負面影響,因此,從經濟性方面考慮,可從改善噪聲源現場工作人員工作環境角度出發,先對機房內部進行吸音降噪處理。
1.2 如何保證所安裝的噪控設備不影響熱泵機組的正常工作。
1.3 熱泵機組本體的噪聲控制問題:由于機組的噪聲源除風機之外,還有制冷壓縮機的噪聲,所以噪聲一般很大。此外,不適當的送、回風管路設計也會產生噪聲問題。分體式機組就是把機組分為內機和外機兩部分。內、外機有工質管道連接;內機由風機和蒸發器(夏季工況)組成,外機由壓縮機和冷凝器(夏季工況)組成。
選用分體式機組時,內機置于空調房間內,外機置于空調房間外的走道、過道等位置的吊頂內,這樣空調房間的噪聲可以大大下降。采用整體式時,應把機組吊裝在衛生間或廚房內。
水源熱泵的噪聲問題是一個重要的問題,在設計和安裝過程中一定要加以認真考慮并按要求施工。
1.4 熱泵機組的安裝問題:水源熱泵的安裝也是較重要的問題之一,很多水源熱泵系統產生問題都是和不當安裝相關的。水源熱泵機組在許多情況下是采用吊裝的型式。與常規的空調機組相比,在相同的冷熱負荷條件下,整體式水源熱泵機組的外形尺寸大,尤其是機組的高度較高,安裝在吊頂內的機組,必須考慮此因素。此外機組的重量較重,整體式機組的重心也不一樣,這就要求吊裝時,必須注意機組的重心,使各吊架受力較均勻,且必須采用彈簧吊架。
1.5 風冷熱泵機組選用:目前設計選用風冷熱泵冷熱水機組,常計算到冷熱負荷,考慮同時使用系數及冷(熱)量損耗系數后,按機組銘牌標定值選擇機組臺數。空氣源熱泵機組產冷(熱)量隨室外參數改變而變化,這種選擇方法可能造成機組選過大,造成浪費;選過小,使供冷(熱)量不足,達不到使用要求。為此建議采用空調逐時冷熱負荷和熱泵機組供熱供冷能力逐時變化曲線對照選擇,會到比較滿意結果。
二、熱泵機組噪聲治理設計原則
2.1 熱泵機組的噪聲治理可能用到的噪聲控制產品包括消聲器、消聲百葉窗、聲屏障、隔聲罩、隔振器等。這些產品的具體應用,需要考慮到工程現場的實際聲學情況而定:
2.2 消聲器主要是對熱泵頂部的風機噪聲進行治理,是主要的治理手段,可以在每個風機上安裝圓形消聲器,也可以安裝一個整體形式的矩形消聲器;
2.3 消聲百葉窗是控制熱泵下的壓縮機聲源,為了不影響熱泵的正常工作,往往不宜對下部壓縮機采用隔聲處理(某些型號熱泵例外),而是安裝進風消聲器也就是消聲百葉窗;
這是整個設計方面的重點和難點。足夠的消聲量和因此產生的壓力損失是設計的關鍵。好的設計是一方面,但最終的效果還是取決于生產單位產品自身的性能,即消聲器產品自身的損失系數。好的產品結構才能在最低壓損的條件下求得最好的消聲量。
2.4 隔聲罩、聲屏障等主要對熱泵的整體噪聲影響進行治理,當噪聲污染較嚴重時,聲屏障和局部的隔聲罩等形式均有可能應用;
除單獨的隔聲屏障外,一般的隔聲結構大多采取隔聲屏障與進、出風消聲器組合安裝。隔聲屏障與熱泵機組必須保持一定的距離(約1-2米),根據隔聲量要求的不同,隔聲屏障一般采用50mm、75mm、80mm、100mm等厚度。材料上多以金屬屏障為主,也會采用fc板+玻璃棉+輕鋼龍骨的類似隔聲墻的隔聲結構,超向熱泵機組一側的fc板需采取沖孔處理。
2.5 隔振工程最為復雜,主要是指施工方面。當聲源主要通過結構傳聲時,這是一種必需而且有效的治理方法。對熱泵箱體的隔振主要會采用雙層隔振的方式進行治理。
通常情況下采用低頻阻尼彈簧隔振器支承在鋼梁上,鋼梁再用橡膠隔振墊支承在混凝土梁上。也就是我們所說的雙層隔振處理。鋼梁起到了隔振臺座的作用,增加隔振體系的質量和質量慣性矩,使機組的振動平穩,減少偶合振動。
三、熱泵機組噪聲治理
3.1 熱泵機組技術應用遍及城市生活各處
風冷式熱泵操作、管理及維修比較方使,具有制冷制熱雙重功能,機組散熱又不需要冷卻塔,應用越來越多。但熱泵機組噪聲易對周圍環境產生一定影響,近幾年各大省市一級城市等發生熱泵噪聲擾民事件增多,已成為近期城市中一類帶有普遍性固定源噪聲污染問題。
熱泵機組噪聲源一般分別為位于地下室的地能熱泵機組或位于臨近風機房的風機。安裝于地下室的地能熱泵機組工作時間運轉,屬持續性噪聲源;風機房的風機是樓內新風系統的組成部分,有時設備每天早晨6點至7點運行一個小時,屬間歇性噪聲。
地下室熱泵機房除機組基座加裝一層很薄的橡膠墊之外未作任何吸音或隔音降噪處理。
周邊機房內除送風管道采用玻纖風管使管道內壁具有一定的吸音功能外,也未作任何吸音或隔音降噪處理。經現場測量,機房內噪聲在風機開啟時最大達到82dB(A),噪聲主要來自風機運轉時的風聲和風機箱體的振動。
從熱泵機組噪聲源、噪聲特性、熱泵機組噪聲治理實例、噪聲控制及治理技術角度看,熱泵機組噪聲治理工程實例有一定推廣價值和意義,較好解決了熱泵機組通風散熱、進排風問題、確保熱泵正常運行前提下,采用全封閉隔聲消聲裝置,把熱泵A聲級噪聲降低20dB左右,為某些特殊場合把熱泵噪聲降低至需要程度噪聲治理工程設計提供了一個可以借鑒成功實例,尤其是熱泵排風余壓較低或不了解具體余壓時,設計隔聲消聲裝置進風排風系統時可以有一個具體計算依據。
3.2 熱泵噪聲治理的技術手段
熱泵的噪聲治理與冷卻塔的噪聲治理相類似,主要是采用消聲、隔聲、隔振的方式對風機、壓縮機、水泵等聲源點進行噪聲控制。當噪聲源以空氣傳播為主時:
1、治理目標小于10db(a)時,多會用到消聲器、聲屏障;
2、治理目標大于10db(a)小于20db(a)時,需要采用出風消聲器、進行消聲器、聲屏障等措施;
3、治理目標大于20db(a)以上時,就需要隔聲、消聲、隔振或浮動地臺等多種治理手段綜合治理了。
4、機房內部的吸音降噪處理是指根據噪聲源現場情況及噪聲頻率特點,選取最適合的吸音材料通過合理的聲學和裝飾設計對墻壁和頂棚進行吸音處理,考慮到環境的協調美觀的同時,降低機房內噪聲。可提供以下兩個吸音降噪方案供選擇:
方案一:穿孔鋁板吸音玻璃棉復合吸音模塊方案。此方案施工步驟比較復雜,外觀美觀性較好,吸音頻段范圍較廣。不足之處是不太適合潮濕環境;降噪效果可達到10dB;
方案二:采用美國淘氏化學Quash系列聲學材料吸音模塊方案。基本構造為(由內到外):龍骨+空腔+Quash聲學材料+固定件。施工步驟較簡單,對低頻噪聲的吸收較好,防水防潮,聲學性能不受潮濕環境影響,壽命長,造價相對較高,降噪效果可達到13dB。
可根據現場情況看,地下室熱泵機房降噪的難點是機組的隔振處理。由于機組安裝時基本未作隔振處理,如果進行隔振改造會非常麻煩并且投資巨大;周邊的輔助機房為間歇性噪聲源,每天僅在非工作時間運轉一小時,對工作環境影響較小。鑒于目前噪聲源尚未導致客戶投訴并且尚未對大環境(城市環境)造成負面影響,因此,從經濟性方面考慮,可從改善噪聲源現場工作人員工作環境角度出發,先對機房內部進行吸音降噪處理。
此兩種建議方案可根據參觀現場后確定。
當噪聲源以結構傳聲時: 需進行隔振處理,對熱泵整機、水泵、管道等進行隔振治理。
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