空调系统的消声与减震

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房间内允许的噪声级称为室内噪声标准。噪声标准的制定应 满足生产或生活的需要,避免噪声对人体的有害影响,同时还 要考虑技术上的可能性和经济上的合理性。
14.1 噪声的物理量度
1.噪声标准 为满足生产的需要和消除噪声对人体的不利影响,需要对各
种不同的场所制定出允许的噪声级,称为噪声标准。目前我国 采用国际标准组织制定的噪声评价曲线,即N(NR)曲线作为 噪声评价标准,如图14.4所示,图中N(NR)值为噪声评价曲 线,即中心频率1000 HZ所对应的声压分贝值。考虑到人耳对 低频噪声不敏感,以及低频噪声消声处理较困难的特点, 故 图14.4中低频噪声的允许声压级分贝值较高;而高频噪声的允 许声压级分贝值较低。 2.空调房间的允许噪声标准 空调房间对噪声的要求,大致可分为以下3类: 1)生产或工作过程本身对噪声有严格的要求(如播音室、录音 室等)。 2)在生产或工作过程中要求为操作人员创造安静的环境(如仪 表装配车间、测试车间等)。
10
lg
I I0
式(14.2)
14.1 噪声的物理量度
式中 L1——声强级,单位为分贝(dB); I0——基准声强,国际上规定I0 =10-12W/m2。
利用声强与声压的关系,声压级可表示为:
P L P 20 lg P0
式(14.3)
式中 Lp——声强级,单位为分贝(dB);
Po——基准声强,Po=0.0002µbar=2×10-5Pa。
这种消声器具有较强的频率选择性,即有效的频率范围很窄, 一般对于低频消声可以产生较大的衰减。其气流阻力小,但因 有共振腔而使结构偏大。见图14.4(b)
14.2 空调消声器
三、抗性消声器 抗性消声器由管和小室相连而成,该消声器使利用风管截面
的突然改变而使声波向声源方向反射回去而起到消声作用。见 图14.4(c)
14.1 噪声的物理量度
14.1.2 噪声的物理量度
(一)声音的物理量度 1.声强与声压
描述声音强弱的物理量称为声强,通常用I表示。某一点的声 强是指该点在垂直于声音传播方向上单位面积、单位时间内所 通过的声能,单位为W/m2。
使人耳可以产生听觉的声强最低限称为“可闻阈”,声强值 约为10~12 W/m2,而人耳所能忍受的最大声强约为1 W/m2,大 于这个声强值时,人耳就会产生疼痛的感觉,人耳所能忍受的 最大声强值称为“痛阈”。
14.1 噪声的物理量度
频谱是表示组成噪声的各频程声压级的图,即以频程为横坐 标、声压级(或声强级、声功率级)为纵坐标的图形。频谱图 能清楚地表明该噪声的组成和性质,为噪声控制提供依据。如 图14.2所示为某空调器噪声的频谱;图14.3所示为通风机噪声 的频谱。
14.1.3 空调房间的噪声标准
14.1 噪声的物理量度
测量声强较困难,实际上往往是测量出声压,利用声压与声
强的平方成正比关系,改用声压表示声音的强弱。
3.声功率和声功率级 声源发声量的大小,通常用声功率反映。声功率是指声源在
单位时间内以声波的形式辐射出的总的声能,用W表示,单位为
瓦(W)。 同声压一样,声功率也是采用声功率级进行计算,其表达式
为:
14.1 噪声的物理量度
声音传播时,空气受到振动时产生的疏密变化,会在原有的 大气压强上再叠加一个变化的压强,这个叠加的压强称为声压,
用P 表示,单位为微巴(µbar)。
14.1 噪声的物理量度
在实际应用中,声强的测定较困难,因而,通常采用测定出声压, 利用声强和声压的联系确定声强,两者的关系为:
I
P2
c
式中 c ——声速,m/s;
建筑内部的噪声主要是由于设置空调、给排水、电气设备后 产生的,其中以空调设备产生的噪声影响最大。空调工程中的 主要噪声源是通风机、制冷机、机械通风冷却塔等。
通风机噪声主要是通风机运转时的空气动力噪声(包括气流、 涡流噪声、撞击噪声和叶片回转噪声)和机械噪声。通风机噪 声的大小与叶片的大小和形式、叶片数量、风量、风压等因素 有关,同系列同型号的通风机其噪声随着转速的增高而加大。
1.管式消声器 管式消声器是一种最简单的消声器,它仅在管壁内周贴上一 层吸声材料,故又称“管衬”。特点是制作方便,阻力小, 但只适用于较小的风道,直径一般不大于400mm风管。管 式消声器仅对中、高频率吸声有一定的消声作用.对低频性
14.2 空调消声器
2.片式和格式消声器 管式消声器对低频性能很差,对中、高额率噪声又易直通,
声波可以在气体、液体和固体中传播。噪声也是一种声波, 它具有声波的一切特性。各种不同频率和声强的声音无规律地 组合在一起就成为噪声。
14.1 噪声的物理量度
噪声的发生源很多,就工业噪声来说,主要有空气动力噪声、 机械噪声、电磁噪声等,空气动力噪声是由空气振动而产生的, 如当空气流动产生涡流或者发生压力突变时引起气流扰动而产 生的噪声;机械噪声是由固体振动而产生的;电磁噪声是由于 电动机的空隙中交变力的相互作用而产生的。
——空气的密度,kg/m3。
式(14.1)
2.声强级和声压级
由于人耳所能感受到的声强的最低值和最高值之间相差很大,
达1012倍,说明人耳的可听范围很宽。 由于声强的强弱只有相
对意义,为了计算方便,通常用对数标度。实际计算中是选择某
个声强I0作为相比较的声强标准,将声强的大小用声强级表示,
定义为:
L1
消声器是利用声的吸收、反射、干涉等原理,降低通风与空 调系统中气流噪声的装置。根据消声原理的不同可以分为阻性、 抗性、共振型和复合型等。
14.2 空调消声器
一、阻性消声器 阻性消声器利用吸声材料的吸声作用而消声的。其构造是把 吸声材料固定在气流流动的管道内壁,或按一定方式排列在 管道或壳体内构成阻性消声器, 吸声材料能够把入射在其 上的声能部分地吸收掉。声能之所以能被吸收,是由于吸声 材料的多孔性和松散性。当声波进入孔隙,引起孔隙中的空 气和材料产生微小的振动,由于摩擦和粘滞阻力.使相当一 部分声能化为热能而被吸收掉。 它对于高频和中频噪声效果较好,但对低频噪声消声性能较 差。
14.2.1 空调消声器的原理和种类
空调系统的噪声控制,应首先在系统设计时考虑降低系统噪 声,合理选择风机类型,使风机的正常工作点接近其最高效率; 风道内的流速控制;转动设备的防振隔声;风管管件的合理布 置等。经计算后证明自然衰减不能达到允许的噪声时,则应在 管路中或空调箱内设置消声器,对噪声加以控制。
该消声器对中、低噪声有较好的消声效果,结构简单,由于 不使用吸声材料,因而不受高温和腐蚀性气体的影响。消除低 频噪声有一定效果。
14.2 空调消声器
二、共振型消声器 吸声材料通常对低频噪声的吸收能力很低,单靠增加吸声材
料的厚度来提高吸声效果并不经济,为了改善低频噪声的吸声 效果,通常采用共振型消声器。共振型消声器的形式是利用管 道开孔与共振腔相连接,利用小孔处的空气柱和空腔内的空气 构成了弹性共振系统,当外界噪声频率和此共振系统的固有频 率相同时,小孔中的空气柱发生共振并与孔壁发生剧烈摩擦, 摩擦可以消耗声能,从而达到消声的目的。
并且当管道段面积较大时,会影响对高频噪声的消声效果, 这是由于高频声波(波长短)在管内以窄束传播,当管道面 积较大时,声波与管壁吸声材料接触减少,从而使高频声的 消声量减少,因此对断面较大的风管可将断面分成几个格子, 这就是片式及格式消声器。片式消声器应用广泛,构造简单, 格式消声器要保证有效断面积不小于风道断面,因而体积较 大,每格的尺寸宜控制在200mm×200mm左右。片式消声器 的片间距一般在100~200mm的范围内,片间距增大时,消声 量会相应地下降。见图14.4(a)
单元14 空调房间的 消声与减震
【知识点】噪声的物理量度及空调系统中 噪声的自然衰减;消声器分类及减振器分 类;消声器消音量的确定;消声器选择方 法和布置原则。
【学习目标】了解有关噪声的物理量度及 空调系统中噪声的自然衰减;了解消声器 分类及减振器分类;了解消声器消音量的 确定;掌握消声器选择方法和布置原则。
当两个声源的声压级相同时,上式可简化为:
LP = LP1+101g 2= LP1+3
式(14.6)
14.1 噪声的物理量度
此结果表明,两个声压级相同的声源叠加时,合成的声压仅 比单个声源的声压级大3 dB。 (二)噪声的频谱特性
噪声不是某个特定频率的纯音,而是由不同频率的声音组成 的混合声。人耳可以听到的声音频率范围在20~20000HZ(赫) 。 为了应用方便,通常把声音频率的范围划分为几个有限的频段, 称为频程或频带。通风工程的噪声计算中所采用是倍频程,它 是指前后两个频段中心频率的比值为2:1频程。目前通用的倍 频程的中心频率为31.5、63、125、250、500、1000、2000、 4000、8000、16000。在一般的噪声控制现场测试中,通常 只需要63~8000 HZ的八个频程就够了,倍频程各中心频率所 代表的频率范围如表14.1所示。
声压是噪声的基本物理参数,但人耳对声音的感受不仅和声 压有关,而且也和频率有关,声压级相同而频率不同的声音听 起来是不一样的。根据人耳的这一特性,人们仿照声压级的概 念,引出一个与频率有关的概念即响度级,其单位为方(phon) 其定义为取1000 HZ的纯音为基准声音,若某噪音听起来与该 纯音一样响,则该噪声的响度级(方值)就等于这个纯音的声 压级(dB值)。若某声音听起来与声压级60dB,频率为1000HZ 的基准声音同样响,则该噪声的响度级就是60方,也就是说, 响度级是声音响度的主观感觉量,它把声压级和频率用一个单 位统一起来了。
14.1 噪声的物理量度
电机噪声以电动机冷却风扇引起的空气动力噪声为最强,机 械噪声次之,电磁噪声最小。除此之外,还有一些其他的气流 噪声,如风管内气流引起的管壁振动,气流遇到障碍物(管道 变径、弯头、阀门等)产生的涡流以及出风口风速过高等都会 产生噪声。
图14.1是空调系统的噪声传播情况。 从图中可以看出,通风机噪声由风道传入室内外,设备的振 动和噪声也可能通过建筑结构传入室内。因此,通风空调系统 在对建筑内热湿环境和空气品质进行控制的同时,也对建筑的 声环境产生不同程度的影响。 当空调系统运行产生的噪声超过一定允许值后,将影响人员 的正常工作、学习、休息或影响房间的功能(如演播室、录音 室),甚至影响人体健康。因此,在进行通风空调系统设计时, 除了要考虑温、湿度的要求以外,还要考虑噪声的控制。
LW
10lg
W W0
式(14.4)
式中 Lw ——声功率级,单位为分贝(dB);
Wo——基准声功率,Wo=10-12W。
4.声波的叠加
由于声波的声压级、声强级或声功率都是以对数为标度的,
因此当有多少个声源同时产生噪声时,其合成的噪声级应按对
数的法则进行计算。
当n个不同的声压级叠加时,总声压级为:
∑LP=10 1g 100.1LP1 100.1LP2 100.1LPn 式(14.5) 式中 LP——n个声压级叠加的总和(dB); LP1 、LP2 、…、LPn——分别为声源1、2、…、n的声压级 (dB)。
14.1 噪声的物理量度
3)为保证语言和通信质量以及听觉效果,对噪声有一定的要求 (如剧院、会议室等)。
民用建筑室内允许噪声一般可用允许噪声级表示,表14.2列 出了各类公共及民用建筑的允许噪声标准。
14.2 空调消声器
在空调机房和制冷机房中,某些设备如风机、水泵、压缩机 等在运行中会产生噪音和振动。同时会通过管道或其它结构传 入空调房间。因此,对于要求控制噪声和防止振动的空调工程 应采取消声减振措施。
目录
14.1 噪声的物理量度 14.2 空调消声器 14.3 空调装置的减振
14.1 噪声的物理量度
14.1.1 噪声的来源和危害
噪声是指声音大而嘈杂刺耳或者对于某项工作来说是不需要wk.baidu.com或有妨碍的声音。
从物理学的角度讲,当不同强度和频率的声音无规律地混杂 在一起时,就形成了噪声。噪声来源于物体的振动,如固体的 机械运动、流体振动(水的波涛、空气的流动声)、电磁振动 等。在声源的作用下,使周围的物质点(如空气)获得能量, 产生相应的振动,在其平衡位置附近产生了疏、密波,这样质 点的振动能量就以疏、密波的形式向外传播,这种疏、密波就 称为声波。
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