設計安裝過程吊頂式空調機組噪聲與振動問題及對策淺析

 

    吊式空調機是一種常用的空調設備，特別在商業建筑中，可以不占用寶貴的使用面積和建筑高度，并有利于系統的靈活布置，可按區域控制，便于計費和節能。但是吊式空調器的使用也產生了一些問題，主要是噪聲和振動問題，如果處理不好，就會產生令人煩躁的噪聲。本文以國產的吊式空調機為研究對象，分析了吊式空調機噪聲產生的機理，定量地給出了噪聲的強度和對室內的影響程度，從而提出了該類型空調機的適用范圍和應采取的技術措施，可供設計人員和建設單位在具體工程中參考。

 

    對于一般公共建筑而言，盡管有很多空調方式可供選擇，但是采用全空氣的空調系統無疑是最佳的選擇，其空氣處理過程、氣流組織形式、保持室內空氣品質的優點是其它系統形式無法取代的。但是全空氣空調系統最主要的是要采用空氣處理機和與之配套的空調機房，要占用一定的建筑面積，風管系統也會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機。這種空調機和系統使用靈活，不需要機房，很受業主歡迎和設計人員的認可，目前在大中型工程中吊式空調機得到了廣泛的應用。但是由此也帶來了問題，吊式空調機組直接吊裝在室內，其產生的噪聲會對室內的環境造成一定的影響，如果不做適當的減振消聲處理，產生的噪聲會對在室人員的工作和生活帶來負面影響。所以在使用和設計吊式空調機系統時，應分析重視其噪聲和振動問題，并采取一定的技術措施消除其不利影響，使其能達到最佳的使用狀態。本文研究了典型的吊式空調機組的特性，分析了其產生噪聲和振動的機理，指出了吊式空調機的使用范圍和適用條件，并提出了在一些重要場合使用吊式空調機時應采取的技術措施，可供設計人員在具體工程中參考。

 

    在不同的建筑物內，人們從事的生活和工作的內容不同，對環境的要求也不同。腦力勞動要求較低的噪聲，體力勞動可放寬噪聲標準，但也有一定的限度。特殊的場所，如音樂廳、錄音棚等要求很高的噪聲標準。顯然對不同的對象，不同的要求，對噪聲和振動的控制是不同的。典型公共建筑的室內噪聲標準見圖(1)。

圖(1)  典型公共建筑室內噪聲標準

 

    某國產吊式空調機主要性能參數見表（1）：

    吊式空調機安裝在室內，等于在室內多了一些噪聲源和振動源，會發出不同頻率的噪聲和振動，主要有以下三個方面：

1、風機運行產生的氣流噪聲；

2、電機轉動產生的振動，由振動產生的附加噪聲；

3、回風口輻射出的噪聲。

 

    吊式空調器一般采用前彎葉片的離心風機，風機噪聲隨風量增加而加大。離心風機的聲功率級由下式計算：

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

 

3.2送風管傳遞的噪聲

 

    研究發現，吊式空調機組成的空調系統風管的長度一般在20~30米，系統上的彎頭、變徑、三通等部件很少，如果控制風管內風速小于6米/秒，系統的自然衰減可以忽略不計；只有出風口對風機噪聲會有一定的衰減。為簡化計算，假設空調器出風口到第一個送風口的距離為4m，并且風管內風速控制在4～6m/s，出風口風速為2.5 m/s，計算出風口3m半徑內的聲壓級如表（3）。

    從表中結果可以看到，送風量5000m3/h以下的吊式空調機發出的噪聲在經過風管和風口的衰減，各頻段的噪聲值就基本可以達到大多數使用場合對噪聲的基本要求，既滿足NR45曲線。但是由于低頻噪聲比較高，加上風口本身還會有一定的再生噪聲，實際噪聲值比表中會大一些，所以采取相應的消聲措施是不可少的。

    對照建筑物允許噪聲標準，可以明顯看到吊式空調機不適合直接安裝在高標準的場合使用，其各頻段噪聲值均超過NR30曲線的要求。

 

3.3回風口傳遞的噪聲

 

    由于吊式空調機采用集中回風方式，通常不接風管，或采用短管與回風口直接相連接?？照{機產生的噪聲幾乎直接傳入室內，因此回風側的消聲應該得到足夠的重視。

 

3.4吊式空調機的箱體除了轉播氣流噪聲外，其中的電機和風機運轉產生的振動還會通過樓板等結構傳入鄰室，再產生二次噪聲，經計算會產生危害也比較大。

 

 

4.1對于送風管來說，最簡單和實用的方法是風管內襯吸聲材料。理論上講聲波在直管段的衰減量ΔL 與管道內壁吸收因數或內襯材料吸收因數有關,可按下式計算

式中　Φ(α) 為管道傳聲損失因數;

α為吸收因數;

L為周長,m ;

S 為管道截面積,m2 ;

l 為管長,m。

Φ(α) 與α經驗關系見下表：

    做風管內襯的吸聲材料有許多，例如超細玻璃棉、發泡橡塑等，一般可減少噪聲8～12dB(A)。 

4.2風管內襯吸聲材料的做法其消聲量是有限的，對于臥室、辦公室、劇院和會議廳等場所，僅靠風管內襯吸聲材料是不能滿足要求的，必須在空調風管上加裝消聲器。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，必要時可對機組箱體做隔聲罩。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到20dB。由于在吊頂內，有經各界面反射形成的混響聲，由于直達聲和混響聲的疊加，聲壓級提高量取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，不能降低直達聲，所以做太多的吸聲處理沒有必要，當然吸聲層也會產生一定的隔聲量，一般能滿足噪聲的要求。對要求更高的場所，為了進一步減小吊式空調機組的輻射噪聲，可在機組外面貼附吸聲材料，或設隔聲罩。

4.4回風口

    回風口與送風口的不同在于氣流方向與聲音轉播的方向相反，這是否對噪聲的傳遞有影響呢？我們知道氣流在管道內流動時,噪聲存在著衰減，當氣流方向與聲波傳播方向一致時，聲波衰減系數變小，反之聲波衰減系數變大。影響因素馬赫數為Ma =v/c。式中v為氣流速度,m/s ；c為聲速，m/ s。當波長大于兩倍管寬時，近似有ΔL′=ΔL/ (1 + Ma) 2 ，即有氣流時傳聲損失比沒有氣流時增加一因子1/(1 + Ma) 2 ，馬赫數越大，傳聲損失越小。氣流方向相反時Ma 取負值。由于空調管道風速很小，1/(1 + Ma) 2 ≈1 ,所以氣流方向及速度對噪聲的衰減影響不大,即氣流方向對回風噪聲影響不大?；仫L口就距離而言，離噪聲源最近，其散發到室內的聲功率最強。就吊式空調機而言，由于其特點，決定了其安裝空間有限，進行消聲處理比較困難。但是筆者認為對任何型號的吊式空調機在回風口處均應采取一定的消聲措施。常用的方法有設回風消聲靜壓箱、加裝一段回風管并串接兩個消聲彎頭。同時應將回風口設在避靜處或遠離使用場所的地方。