中央空調(diào)冷凍機房低頻噪聲及振動的來源測量和綜合治理實例分析

　　1 低頻噪聲的來源及測量

　　低頻噪聲是指頻率在500Hz(倍頻程)以下的聲音。辦公樓的低頻噪聲源主要有電梯、變壓器、高樓中的水泵、中央空調(diào)(包括冷卻塔)及交通噪聲等5大類。低頻噪聲與高頻噪聲不同，高頻噪聲隨著距離越遠或遭遇障礙物時，能迅速衰減，如高頻噪聲的點聲源，每10m距離就能下降6dB。而低頻噪聲卻遞減得很慢，聲波又較長，能輕易穿越障礙物。振動、低頻噪聲和一般噪聲的性質(zhì)相同，都是一種振動的波,是能量傳播的一種方式。

　　低頻噪聲按傳播途徑主要分為結(jié)構(gòu)傳聲、空氣傳聲及駐波，其中駐波危害最重。結(jié)構(gòu)傳聲是指安裝在大樓內(nèi)的變壓器、水泵、中央空調(diào)主機通過大樓的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大梁、承重梁將低頻振動的聲波傳導(dǎo)到其它樓層?？諝鈧髀暿侵傅皖l噪聲通過空氣直接傳播到其它樓層或鄰近辦公樓。駐波是指低頻噪聲在傳播過程中經(jīng)過多次反射形成駐波，低頻噪聲在波腹中的振幅最強，對人的健康危害最重。

　　目前我國現(xiàn)行的環(huán)境噪聲標準中還沒有針對低頻噪聲的標準，所以在對城市辦公區(qū)和居住區(qū)的低頻噪聲進行測量時，都是以現(xiàn)行的有關(guān)噪聲標準為標準，聲級計的分貝數(shù)往往顯示沒有超標?！冻鞘袇^(qū)域環(huán)境噪聲標準的測量方法》(GB/T 14623-93)、《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲測量方法》(GB/T 12349-90)中的測量方法都是用聲級計的A聲級來測量和評價環(huán)境噪聲。由于A聲級的頻率特性曲線是對噪聲的低頻段和高頻段大幅度衰減，對中頻段沒有衰減。它的頻率特性曲線像一個反蓋的鍋底，中間高兩頭低。因此，用A聲級對低頻噪聲測量時，低頻噪聲的聲級都已大幅度被衰減了，儀表卻顯示不出來。所以只有采用線性檔或用C聲級檔來測量，才能真實客觀地反映出低頻噪聲的存在。但目前國家環(huán)境噪聲測量方法中并沒有用線性檔或用C聲級檔來測量環(huán)境噪聲，這是目前國內(nèi)環(huán)境噪聲標準和測量方法存在的不足。據(jù)了解，國家現(xiàn)已在醞釀制定針對低頻噪聲的環(huán)境標準和測量方法。

　　2 治理案例分析

　　隨著城市辦公區(qū)域和住宅小區(qū)居民對環(huán)境噪聲中低頻噪聲的投訴越來越多，低頻噪聲及振動的治理對于減輕低頻噪聲對人的危害尤顯迫切。本文對治理中央空調(diào)主機低頻噪聲及振動的一個案例進行了分析。

　　2.1 項目概況

　　廣州某大廈位于廣州珠江新城南段，西靠廣州大道中路，南靠珠江邊，是一幢甲級綜合辦公樓。大廈樓高三十二層，空調(diào)主機房坐落在十八層(連通十九層)，機房面積607m2(48m×12.65m)，空調(diào)主機采用約克螺桿式冷冰機組，型號YSEAES45CKE，制冷量428USRT/臺，共計6臺，布置位置東面3臺、西面3臺，正常工況下東西面分別是1用1備。另設(shè)有新晃風(fēng)冷機組4臺，每臺主機排風(fēng)量136,000m3 /h。機房南側(cè)立面裝有防水百葉，供主機排風(fēng)散熱及進風(fēng)換氣之用；東、西、北三個立面裝有雙層抽真空隔聲窗；原設(shè)計圖紙在十八層樓面鋪設(shè)2層50mm厚的擠塑板(FM450)，共厚100mm，作隔振用。在擠塑板上面搗制一層鋼筋混凝土樓面，厚度100～200mm，空調(diào)主機安裝在這層鋼筋混凝土基礎(chǔ)上。當十八層機房東西端分別運行1臺螺桿式冷水機組時，在十七層和二十層地面可感覺有振動，尤其是十七層樓面振動更為明顯。

　　該大廈的機房噪聲源分布點多(6臺螺桿式冷水機組、4臺風(fēng)冷機，還有水泵及機房頂?shù)娘L(fēng)機等)、傳遞振動的點(面)多(主要有空調(diào)機組、冷凍水管支承架、電纜支承架等)，為便于對機房噪聲進行治理設(shè)計，特邀請廣東省計量科學(xué)研究院對噪聲源進行了噪聲測量并做了頻譜分析，在單機運作及雙機運作的正常工況下分別進行測量，測量位置在機房內(nèi)及十七、十九、二十層聲源敏感位置，共測量了16個點。從測量數(shù)據(jù)可知：單臺螺桿式冷水機組運行時的噪聲為90dB(A)，停機后環(huán)境本底噪聲為48dB(A)，風(fēng)冷機噪聲值暫時未測到，但風(fēng)冷機組單獨運行時，十七層同樣具有明顯振動。

　　建設(shè)單位要求的治理目標：主機系統(tǒng)經(jīng)減振后，振動降8～10dB(支撐點)；消聲百葉消聲量達12～15dB。

　　2.2 噪聲源分析

　　從噪聲測量結(jié)果及現(xiàn)場觀察可知，噪聲對十七層及二十層的影響較大，單機運作時最大達60.7dB，滿負荷兩機運作噪聲將會更明顯。十七層樓面振動比二十層更大，造成這種狀態(tài)主要有以下幾點原因：

　　(1)螺桿式冷水機組與管道連接隔振設(shè)施做得不夠。冷水機組進出水口直接以無縫管連接到第一個向上彎頭后，接不銹鋼金屬軟管，再連接到管道。從冷水機組直接引出的Φ280無縫鋼管較長，在向上轉(zhuǎn)彎位置處用管支承到地面。當冷水機組運行時，振動通過支承托架傳至地面，該接觸點地面振動明顯。不銹鋼金屬軟接頭因固定螺栓沒有松開，其減振作用不夠，振動繼續(xù)沿管道系統(tǒng)向四處支管擴散。

　　(2)冷凍供回水管在運作時產(chǎn)生振動，振動源有2個：1)冷水機組正常工況下因剛性連接將振動傳給管道系統(tǒng)；2)水流在冷凍供回水管內(nèi)流動時產(chǎn)生的振動。冷凍供回水管的安裝，按規(guī)范要求在一定距離內(nèi)要用支架承接，支架與管道間用木托支承，因管道—木托—支架之間是剛性連接，而支架架設(shè)在建筑物的立柱和墻體上，而且支承點分布廣，噪聲及振動容易通過固體傳聲的形式向上下樓層傳播。從測量的噪音頻譜可知，冷水機組在低頻范圍內(nèi)噪聲值最強，而建筑物及隔聲窗的固有頻率也是在此低頻范圍內(nèi)，由此造成共振產(chǎn)生的吻合效應(yīng)將嚴重降低建筑物和隔聲窗的隔聲量。

　　(3)機房南立面是鋁合金防水百葉，百葉距離冷水機組不足1.5m，機外1m處噪聲為93.1dB，因防水百葉的隔聲量較低，此處傳出的噪聲對十七、二十層會造成一定影響。

　　(4)與冷水機組連接的電纜槽架，剛性與地面連接，手感地面振動明顯。

　　(5)水泵系統(tǒng)隔振措施不完善。現(xiàn)水泵底座已裝彈簧減振器，水泵進、出水位置沒有裝橡膠減振軟接，現(xiàn)通過對單臺水泵進行試運轉(zhuǎn)(停開主機)，在十七層、二十層樓面振動較明顯。原因有兩個：1)振動通過水泵的進、出水管道傳遞給承托架，再傳到地面，因支承點分布廣，傳到地面的振動點多，總體振動明顯；2)水泵底部雖然裝有彈簧減振器，減振器規(guī)格相同，布置均勻，由于水泵的重心不在水泵底座中部，造成彈簧承受壓力偏差較大，降低了應(yīng)有的減振效果。

　　(6)風(fēng)冷式散熱機每套排風(fēng)量136,000m3 /h，其通過排風(fēng)扇向上排熱風(fēng)。

　　2.3 設(shè)計治理方案

　　(1)在螺桿式冷水機組與管道連接口，加裝橡膠減振軟接頭

　　這樣可使冷水機組振動源在最近距離內(nèi)給予減弱，降低傳給冷凍主管的振動(主機進、出水口支架示意見圖1)。如果減振軟接頭產(chǎn)品不能滿足設(shè)計要求可承受的50噸壓力，則要將橡膠減振軟接頭改為裝在主管近空調(diào)主機第一個彎頭的上方，減振軟接頭豎直安裝(符合空調(diào)設(shè)計要求)，彎頭至空調(diào)主機段主管安裝彈簧支承托架。

　　(2)機房南立面防水百葉內(nèi)側(cè)加裝消聲百葉

　　風(fēng)冷散熱機每臺排風(fēng)量136,000m3 /h，正常工況下四臺機工作時，排風(fēng)量達544,000m3 /h，現(xiàn)用于進風(fēng)的百葉面積為192m2，現(xiàn)場測量其進風(fēng)有效面積占總面積的23%(百葉間距75mm，進風(fēng)間隙17mm)，總進風(fēng)面積為192m2×23%=44.16m2，平均風(fēng)速為3.42m/s。新設(shè)計的折板式消聲器進風(fēng)面積應(yīng)大于現(xiàn)有防水百葉進風(fēng)有效面積。消聲器與原有防水百葉保留150～200mm間距，以降低進風(fēng)阻力。消聲百葉安裝后將有效消除高頻噪聲，對降低中低頻噪聲有一定效果。

　　(3)電纜槽架隔振

　　電纜從水冷機組引出，因電纜粗大，軟性差。當水冷機組運行時，其振動傳遞給電纜、線槽，通過支架傳遞到地面，擬在電纜支架、電纜槽與支架間加裝減振器。線槽減振托架示意見圖2。

　　(4)風(fēng)冷機組(熱泵)隔振及排風(fēng)消聲

　　風(fēng)冷機組共4臺，在冷凍供回水出口加裝橡膠軟接頭，使振動源在最近距離內(nèi)給予削減。冷凍供回水管的減振措施：因冷凍供回水管管徑較小，重量輕，擬采用減振吊架直接吊裝在樓板上(見圖3)，因受條件限制不能采用此方案施工的，可采用原槽鋼支架進行改造加裝彈簧減振器(見圖4)。

　　風(fēng)冷機組排風(fēng)系統(tǒng)用鋼結(jié)構(gòu)架設(shè)，外敷設(shè)鍍鋅板。現(xiàn)擬將排風(fēng)箱內(nèi)壁改造成吸音體，原箱體上位直角連接改為吸音體圓彎連接，氣流暢通，減少阻力，降低箱體內(nèi)的混響聲。而在排風(fēng)百葉窗內(nèi)側(cè)加裝折板式消聲百葉會減小排風(fēng)箱內(nèi)容積，提高氣流速度，增大排風(fēng)百葉阻力，建議暫不進行施工，待其它措施完成后根據(jù)實際效果再定。

　　(5)水泵隔振

　　擬在水泵下位加裝鋼筋混凝土質(zhì)量塊，增大水泵總體重量，使水泵重心位移靠至中部，讓減振彈簧受力均勻。因安裝混凝土質(zhì)量塊可使彈簧減振器在高減振效果基礎(chǔ)上減少水泵自身振動(尤其是開、停水泵時的短時間振動)，但由于需對現(xiàn)有管道做較大改動，擬在加裝橡膠減振軟接頭、減振支托架后根據(jù)實際效果再決定是否施工。

　　(6)冷凍供回水管的隔振

　　冷凍供回水管的隔振是本工程最大的難點。因管道重量大(水的重量加上無縫鋼管的重量)，支承架(點)多，振動傳遞到建筑物的機率很高。如果要求設(shè)計減振效果越好，則裝滿水的無縫鋼管重力越大，固定越困難。本項目管網(wǎng)支承點多，據(jù)現(xiàn)場觀察，共幾十個支承點，各點支承重量較難確定。但若對這幾十個支承點進行隔振設(shè)計，則可有效降低振動向建筑物的傳遞，施工方法參照圖4。

　　2.4 治理效果

　　治理前后測量結(jié)果對比見表1、表2。

　　3 結(jié)論

　　該項目空調(diào)主機系統(tǒng)經(jīng)減振后，振動降10.2～43.2dB(支撐點)；消聲百葉消聲量達30～31dB。在中央空調(diào)系統(tǒng)安裝的同時應(yīng)考慮到低頻噪聲及振動的治理，首先在設(shè)備選型上應(yīng)選用低噪聲的的設(shè)備和優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)；其次是應(yīng)對安裝設(shè)備的地面進行特殊處理，盡量減少共振現(xiàn)象的產(chǎn)生；最后應(yīng)避免所有與建筑結(jié)構(gòu)的硬性連接，用軟性連接來消除或降低低頻噪聲和振動的影響。