設(shè)計(jì)安裝過程吊頂式空調(diào)機(jī)組噪聲與振動(dòng)問題及對(duì)策淺析

 

    吊式空調(diào)機(jī)是一種常用的空調(diào)設(shè)備，特別在商業(yè)建筑中，可以不占用寶貴的使用面積和建筑高度，并有利于系統(tǒng)的靈活布置，可按區(qū)域控制，便于計(jì)費(fèi)和節(jié)能。但是吊式空調(diào)器的使用也產(chǎn)生了一些問題，主要是噪聲和振動(dòng)問題，如果處理不好，就會(huì)產(chǎn)生令人煩躁的噪聲。本文以國產(chǎn)的吊式空調(diào)機(jī)為研究對(duì)象，分析了吊式空調(diào)機(jī)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，定量地給出了噪聲的強(qiáng)度和對(duì)室內(nèi)的影響程度，從而提出了該類型空調(diào)機(jī)的適用范圍和應(yīng)采取的技術(shù)措施，可供設(shè)計(jì)人員和建設(shè)單位在具體工程中參考。

 

    對(duì)于一般公共建筑而言，盡管有很多空調(diào)方式可供選擇，但是采用全空氣的空調(diào)系統(tǒng)無疑是最佳的選擇，其空氣處理過程、氣流組織形式、保持室內(nèi)空氣品質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是其它系統(tǒng)形式無法取代的。但是全空氣空調(diào)系統(tǒng)最主要的是要采用空氣處理機(jī)和與之配套的空調(diào)機(jī)房，要占用一定的建筑面積，風(fēng)管系統(tǒng)也會(huì)占用一定的建筑空間。為解決這一令人困擾的問題，人們開始使用吊式空調(diào)機(jī)。這種空調(diào)機(jī)和系統(tǒng)使用靈活，不需要機(jī)房，很受業(yè)主歡迎和設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可，目前在大中型工程中吊式空調(diào)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。但是由此也帶來了問題，吊式空調(diào)機(jī)組直接吊裝在室內(nèi)，其產(chǎn)生的噪聲會(huì)對(duì)室內(nèi)的環(huán)境造成一定的影響，如果不做適當(dāng)?shù)臏p振消聲處理，產(chǎn)生的噪聲會(huì)對(duì)在室人員的工作和生活帶來負(fù)面影響。所以在使用和設(shè)計(jì)吊式空調(diào)機(jī)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)分析重視其噪聲和振動(dòng)問題，并采取一定的技術(shù)措施消除其不利影響，使其能達(dá)到最佳的使用狀態(tài)。本文研究了典型的吊式空調(diào)機(jī)組的特性，分析了其產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)的機(jī)理，指出了吊式空調(diào)機(jī)的使用范圍和適用條件，并提出了在一些重要場(chǎng)合使用吊式空調(diào)機(jī)時(shí)應(yīng)采取的技術(shù)措施，可供設(shè)計(jì)人員在具體工程中參考。

 

    在不同的建筑物內(nèi)，人們從事的生活和工作的內(nèi)容不同，對(duì)環(huán)境的要求也不同。腦力勞動(dòng)要求較低的噪聲，體力勞動(dòng)可放寬噪聲標(biāo)準(zhǔn)，但也有一定的限度。特殊的場(chǎng)所，如音樂廳、錄音棚等要求很高的噪聲標(biāo)準(zhǔn)。顯然對(duì)不同的對(duì)象，不同的要求，對(duì)噪聲和振動(dòng)的控制是不同的。典型公共建筑的室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)見圖(1)。

圖(1)  典型公共建筑室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)

 

    某國產(chǎn)吊式空調(diào)機(jī)主要性能參數(shù)見表（1）：

    吊式空調(diào)機(jī)安裝在室內(nèi)，等于在室內(nèi)多了一些噪聲源和振動(dòng)源，會(huì)發(fā)出不同頻率的噪聲和振動(dòng)，主要有以下三個(gè)方面：

1、風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的氣流噪聲；

2、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)，由振動(dòng)產(chǎn)生的附加噪聲；

3、回風(fēng)口輻射出的噪聲。

 

    吊式空調(diào)器一般采用前彎葉片的離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)噪聲隨風(fēng)量增加而加大。離心風(fēng)機(jī)的聲功率級(jí)由下式計(jì)算：

    從表中可以看出，作為噪聲源的吊式空調(diào)機(jī)，隨著風(fēng)量的增加，其產(chǎn)生的噪聲也隨之增加，在63~500Hz的低頻段噪聲值比較高，所以傳入室內(nèi)的主要危害是低頻噪聲。這些噪聲會(huì)通過送風(fēng)管、回風(fēng)管和機(jī)箱散布到室內(nèi)。

 

3.2送風(fēng)管傳遞的噪聲

 

    研究發(fā)現(xiàn)，吊式空調(diào)機(jī)組成的空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管的長(zhǎng)度一般在20~30米，系統(tǒng)上的彎頭、變徑、三通等部件很少，如果控制風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速小于6米/秒，系統(tǒng)的自然衰減可以忽略不計(jì)；只有出風(fēng)口對(duì)風(fēng)機(jī)噪聲會(huì)有一定的衰減。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)空調(diào)器出風(fēng)口到第一個(gè)送風(fēng)口的距離為4m，并且風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速控制在4～6m/s，出風(fēng)口風(fēng)速為2.5 m/s，計(jì)算出風(fēng)口3m半徑內(nèi)的聲壓級(jí)如表（3）。

    從表中結(jié)果可以看到，送風(fēng)量5000m3/h以下的吊式空調(diào)機(jī)發(fā)出的噪聲在經(jīng)過風(fēng)管和風(fēng)口的衰減，各頻段的噪聲值就基本可以達(dá)到大多數(shù)使用場(chǎng)合對(duì)噪聲的基本要求，既滿足NR45曲線。但是由于低頻噪聲比較高，加上風(fēng)口本身還會(huì)有一定的再生噪聲，實(shí)際噪聲值比表中會(huì)大一些，所以采取相應(yīng)的消聲措施是不可少的。

    對(duì)照建筑物允許噪聲標(biāo)準(zhǔn)，可以明顯看到吊式空調(diào)機(jī)不適合直接安裝在高標(biāo)準(zhǔn)的場(chǎng)合使用，其各頻段噪聲值均超過NR30曲線的要求。

 

3.3回風(fēng)口傳遞的噪聲

 

    由于吊式空調(diào)機(jī)采用集中回風(fēng)方式，通常不接風(fēng)管，或采用短管與回風(fēng)口直接相連接。空調(diào)機(jī)產(chǎn)生的噪聲幾乎直接傳入室內(nèi)，因此回風(fēng)側(cè)的消聲應(yīng)該得到足夠的重視。

 

3.4吊式空調(diào)機(jī)的箱體除了轉(zhuǎn)播氣流噪聲外，其中的電機(jī)和風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)還會(huì)通過樓板等結(jié)構(gòu)傳入鄰室，再產(chǎn)生二次噪聲，經(jīng)計(jì)算會(huì)產(chǎn)生危害也比較大。

 

 

4.1對(duì)于送風(fēng)管來說，最簡(jiǎn)單和實(shí)用的方法是風(fēng)管內(nèi)襯吸聲材料。理論上講聲波在直管段的衰減量ΔL 與管道內(nèi)壁吸收因數(shù)或內(nèi)襯材料吸收因數(shù)有關(guān),可按下式計(jì)算

式中　Φ(α) 為管道傳聲損失因數(shù);

α為吸收因數(shù);

L為周長(zhǎng),m ;

S 為管道截面積,m2 ;

l 為管長(zhǎng),m。

Φ(α) 與α經(jīng)驗(yàn)關(guān)系見下表：

    做風(fēng)管內(nèi)襯的吸聲材料有許多，例如超細(xì)玻璃棉、發(fā)泡橡塑等，一般可減少噪聲8～12dB(A)。 

4.2風(fēng)管內(nèi)襯吸聲材料的做法其消聲量是有限的，對(duì)于臥室、辦公室、劇院和會(huì)議廳等場(chǎng)所，僅靠風(fēng)管內(nèi)襯吸聲材料是不能滿足要求的，必須在空調(diào)風(fēng)管上加裝消聲器。常用的消聲器有ZKS型折板式系列消聲器。

4.3對(duì)于箱體的輻射噪聲，可以做吸聲吊頂來到吸聲和隔聲的目的，必要時(shí)可對(duì)機(jī)組箱體做隔聲罩。工程中，吊頂材料采用紙面石膏板，厚度為12mm，其平均隔聲量可以達(dá)到20dB。由于在吊頂內(nèi)，有經(jīng)各界面反射形成的混響聲，由于直達(dá)聲和混響聲的疊加，聲壓級(jí)提高量取5.0～7.0，所以在紙面石膏棉板上部還要做局部吸聲處理。由于吸聲處理只能降低混響聲，不能降低直達(dá)聲，所以做太多的吸聲處理沒有必要，當(dāng)然吸聲層也會(huì)產(chǎn)生一定的隔聲量，一般能滿足噪聲的要求。對(duì)要求更高的場(chǎng)所，為了進(jìn)一步減小吊式空調(diào)機(jī)組的輻射噪聲，可在機(jī)組外面貼附吸聲材料，或設(shè)隔聲罩。

4.4回風(fēng)口

    回風(fēng)口與送風(fēng)口的不同在于氣流方向與聲音轉(zhuǎn)播的方向相反，這是否對(duì)噪聲的傳遞有影響呢？我們知道氣流在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),噪聲存在著衰減，當(dāng)氣流方向與聲波傳播方向一致時(shí)，聲波衰減系數(shù)變小，反之聲波衰減系數(shù)變大。影響因素馬赫數(shù)為Ma =v/c。式中v為氣流速度,m/s ；c為聲速，m/ s。當(dāng)波長(zhǎng)大于兩倍管寬時(shí)，近似有ΔL′=ΔL/ (1 + Ma) 2 ，即有氣流時(shí)傳聲損失比沒有氣流時(shí)增加一因子1/(1 + Ma) 2 ，馬赫數(shù)越大，傳聲損失越小。氣流方向相反時(shí)Ma 取負(fù)值。由于空調(diào)管道風(fēng)速很小，1/(1 + Ma) 2 ≈1 ,所以氣流方向及速度對(duì)噪聲的衰減影響不大,即氣流方向?qū)仫L(fēng)噪聲影響不大。回風(fēng)口就距離而言，離噪聲源最近，其散發(fā)到室內(nèi)的聲功率最強(qiáng)。就吊式空調(diào)機(jī)而言，由于其特點(diǎn)，決定了其安裝空間有限，進(jìn)行消聲處理比較困難。但是筆者認(rèn)為對(duì)任何型號(hào)的吊式空調(diào)機(jī)在回風(fēng)口處均應(yīng)采取一定的消聲措施。常用的方法有設(shè)回風(fēng)消聲靜壓箱、加裝一段回風(fēng)管并串接兩個(gè)消聲彎頭。同時(shí)應(yīng)將回風(fēng)口設(shè)在避靜處或遠(yuǎn)離使用場(chǎng)所的地方。