通风空调系统再生噪声的识别与控制.

通风空调系统再生噪声的识别与控制

通风空调系统再生噪声的识别与摘要在通风空调管路系统中,除了随气流传传播空气动力源的运转噪声外,还因工况参数的选

择,管路走向的布置以及系统运行调试中各类因素的影响,对即使考虑过声学设计的管路系统仍有可能

出现新的再生噪声源,从而使通风空调房间受到噪声干扰.本文基于对实际工程问题所作的调研和实

践,着重分析了再生噪声源的产生机制和影响程度,并就可能采取相应的识别方法和控制措施进行了有

益的探讨.其中的一些观点和结论,是作者在这方面问题研究的工作成果.实践表明,重视对再生噪声源

的防治,还可在工程设计中取得较为显著的经济效益.

1 引言

在一些噪声指标要求较高的通风空调系统

中,例如宾馆,医院, Hz(1)

式中:n——风机的转速,rp s;

z——风机的叶片数.

而对通风空调系统常用的阀门,其节流噪声的

峰值频率为:

fp=

V

0. 5(D-d) Hz(圆环阀)(2)

式中:V——阀门开启圆孔内的流速,m s.

D——风管的直径,m.

d——阀孔的直径,m.

fp=

0. 8DV

LsinA Hz(蝶阀)(3)

式中:V——风管与阀板之间的通路平均流速,

m s.

L——阀板的宽度,m.

A——阀板开启度与风管轴线的夹角,弧

度.

图2所示曲线为同一系统中阀门节流噪声

与风机运转噪声的实测结果对比曲线.对于这

两种噪声源在频率分布上的明显差异,即使不

作任何计算与测量,稍有经验的工程技术人员

图2 实测风机和阀门噪声频谱

凭主观感觉也基本上能作出相应的判断.其次,

在不具备计算或测量条件的情况下,对系统运

行状态进行跟踪分析.一般也能作出有效的判

断.例如根据每个空调房间内送,回风阀门开启

度的不同,由此而感觉到相应的噪声响度大小

不一的现象,已能比较明确地得出阀门节流噪

声的结论.

在处理实际工程问题中,要十分强调诊断

噪声源的症结所在,再采取相应对策.例如某洁

净厂房的空调系统因设计风量过大,运行调试

中主要采取各空调房间的送风阀门来平衡风

量,致使空调房间内噪声级居高不下,尽管通过

更换空调箱的风机和电机以减小风量,但噪声

级仅从69dB(A)下降至67dB(A),仍未达到原

设计噪声指标要求.而此举使工程延迟了一个

多月,因重复施工所化费的人力,物力和财力也

十分可观.

2.3 气流的湍流噪声

近代高层建筑的兴起,使高层建筑内的通

风空调系统的设计观念也在不断变化.为节省

高层建筑的有限空间,高速送风管路常被采用. 在高速风道的消声设计中,另一种再生噪声源

即气流湍流噪声随之成为一个不可忽视的影响

因素.许多工程实例的经验表明,高速风道消声

设计未能达到预期的效果,很大程度上可归之

于对风道内气流湍流噪声缺乏应有的认识和处理.气流湍流噪声是一种在管道内或消声器通

道内由高速气流的湍流脉动引起的噪声,气流

湍流噪声以中高频为主.气流湍流噪声本质上

是一种偶极子辐射,噪声源主要分布在距离管

壁面为D附近的区域内,噪声强度大致按气流

31通风空调系统再生噪声的识别与控制

速度6次方的规律变化[ 3 ].在现场测量中,当气流速度提高时,串接在气流管道中的消声器消

声性能往往明显变差(见图3a),与未装消声器

相比较,装上消声器后的确可能发生没有消声

效果甚至反而会使声级提高的现象,即消声器

的消声量为零甚至为负.产生这种现象的原因

应归之于气流在消声器通道内产生的湍流噪

声.图3b表示了某一种结构的消声量随气流速

度变化的结果[ 4 ].

图3 气流对消声器性能的影响

如何来判断一个风道内的噪声源是风机运

转噪声还是气流湍流噪声,实践中比较简便可

行的方法是根据系统实际运行工况参数来计算

两类噪声强度加以识别.以A计权声级为例,

对于风机运转噪声可有

LA=LAO+ 10lgQ+ 20lgH dB(4)

式中:LAD——风机的比A计权声级,即单位风量,风压下的A计权声级,dB.

Q——风机实际运行工况下的风量,m3

h. H——风机实际运行工况下的风压,

mm H2O.

对于风道内或消声器通道内气流湍流噪

声,可由下式估算

LA=a+ 60lgV dB(5)

式中:a——试验常数,对于金属管道内壁,a= 3 ～5dB;

V——通道内气流平均速度m s.

在一个高速风道系统中,若风机运转噪声

高出气流再生噪声10dB(A),这时在管路中接

入任何性能优良的消声器,其最大消声量不会

超过10dB(A).也就是说,气流湍流噪声已决

定了消声器出口端噪声的下限值.以此类推,当气流湍流噪声高出风机运转噪声时,消声器的

消声效果就会显示不出.某地下工程高速通风

系统曾化费几万元在管路中安装的消声器,就

出现过消声器消声效果为负值的例子.

在通风空调系统中,还可能出现其他类别

的再生噪声源,虽然有些是极个别的现象,但应在设计中引起重视.例如建筑物内的通风空调

管路穿墙过户,交错纵横,遇到墙体存在某些激振源或管道穿越某些高声强房间,管壁受激振

并通过金属管体的刚性传递,在需要安静的空

调房间很可能因管壁传振辐射"二次噪声"而受干扰(见图4).又如某宾馆把用于厨房油烟脱

排的两台"N o. 6离心风机悬吊安装在厨房天花板与吊平顶的夹层内(见图5),风机一运转,整

个厨房间便处在滚滚闷雷中,厨房工作人员反

应强烈[ 5 ].如果风机运转噪声的基频与夹层腔体的固有频率一致,引起共振造成的后果将更

为严重.

图4 墙体与管道的传振方式

3 再生噪声源的控制

控制再生噪声源的根本措施,首先是在通

1999年4月噪声与振动控制第2期

图5 风机吊挂安装方式

风空调系统的设计阶段就应考虑和排除可能诱发再生噪声源的隐患因素.其次,对存在类似问题的具体工程,可因地制宜地采取某些补救措

施来最大限度改善再生噪声源的影响.要防止

管路系统的相互串声现象,当然是让不同性质

和功用的管路各行其道,这在设计上并不难做到,问题是设计人员是否一开始就有防噪的意