新型建筑排水低噪声PVC-U管道系统噪声研究

2015-11-26王士良朱生高邓宇张得勇蒋荃林文

中国建筑金属结构 2015年6期

王士良朱生高邓宇张得勇蒋荃林文

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目前，我国正大力发展绿色建筑。绿色建筑在优先考虑使用者的要求，努力创造优美、和谐的外部空间环境的同时，应提高建筑的室内舒适度，改善室内环境，这就包括室内声环境。人们对室内声环境的要求越来越高，相应的标准也从“可以接受的”安静程度，提升为“安静、愉悦的”舒适程度。

建筑排水管道系统噪声是建筑室内噪声的主要来源之一。目前，国内建筑内排水管道系统以硬聚氯乙烯（PVC-U）为主。相对其优异的抗腐蚀性能、质轻、易于加工运输、安装方便等优点，PVC-U管材缺点也较为突出，其隔音性能较差，造成排水噪声大，尤其是夜间噪声。国内外研究人员开展了大量工作，选用低噪声的排水管道系统可降低系统噪声，以改善室内声环境。

在日常检测的基础上，我们选用两种降噪效果较好的新型PVC-U排水管材，与其他管材以及不同管配件组成的系统，测试系统噪声。

1.测试样品

1.1 PVC-U实壁排水管材：规格，dn110；壁厚，3.2-3.5mm；密度，1520kg/m3；

1.2 厚壁型PVC-U排水管材：规格，dn110；壁厚，5.1-5.2mm；密度，1500kg/m3；

1.3 加重型PVC-U排水管材：规格，dn110；壁厚，3.2-3.5mm；密度，1640kg/m3；

1.4 铸铁管：规格，DN100；壁厚，3.5-3.8mm；密度，7050kg/m3；

1.5 PVC-U管配件：正三通、螺旋三通、直通、旋流降噪器等。

2.测试方法及设备

按照标准CJ/T 312-2009《建筑排水管道系统噪声测试方法》进行测试。

图1是CJ/T 312-2009要求的噪声测试示意图。排水系统主要配置如下：

2.1 一个进水口；

2.2 安装在试验墙上的直管、三通、弯头、管卡接头和进水口的任意组合；

2.3 立管底部两个45°弯头。

本文对不同系统分别进行独立测试，记录流量为：0.5L/s、1 L/s、2 L/s、2.5 L/s、4 L/s时的声源室1的噪声值。由国家建筑材料测试中心管道噪声实验室进行测试。

图1 噪声测试示意图

主要试验设备：MF03 M237-03型振动噪声采集系统，德国米勒贝姆振动与声学系统有限公司。

3.测试结果及分析

对不同管道系统分别测试系统噪声，结果如下。

3.1 不同管材系统噪声比较

日常检测数据表明，目前PVC-U排水管材中降噪效果较好的是低噪声PVC-U排水管材（满足CJ/T 442-2013），分为PVC-U厚壁型管材和PVC-U加重型（高密度型）管材。图2 是这两种管材与普通PVC-U实壁管材和铸铁管系统噪声测试结果图。其中，PVC-U实壁管材和PVC-U加重型管材，连接普通正三通及其他管件；加厚型PVC-U管材连接相匹配的正三通及其他管件，要求管材和管件连接后，结合部位保持连续、平滑、无凸起；铸铁管采用柔性连接。

图2 不同管材系统噪声测试结果

考虑到国内住宅排水系统噪声主要来源于卫生器具排水所产生的噪声，根据建筑给水排水设计规范（GB 50015-2003）规定，一般排水流量小于2L/s，故国内大部分产品标准，如CJ/T 273、CJ/T 442，噪声要求的流量均为2L/s（dn110）。通过图2可以看出，流量为2L/s时（下同），普通PVC-U实壁管材系统噪声最大，铸铁管最小，厚壁型和加重型PVC-U管材均介于两者之间。

铸铁管密度大，一般为7000kg/m3，远大于PVC-U管材。密度越大，水流冲击时产生的振动越小，同时隔声性能也好，能减少噪声由里及外的传递，因此铸铁管系统噪声较小。然而，铸铁管及其配件价格较高，易锈蚀，影响美观，使用寿命较短，安装维修费用较高，故出于全生命周期考虑，新型PVC-U降噪管材具有一定优势。按照标准CJ/T 442-2013，现阶段通过增加管材壁厚，或者加大管材密度，可以一定程度上降低噪声，从图2看出，在流量为2L/s时可降低1-2dB/A。

3.2 不同三通系统噪声比较

采用普通PVC-U管材，连接普通PVC-U正三通、螺旋三通及新型旋流降噪器，分别测试系统噪声。

研究表明，横管与立管连接处的三通，对水流形态及测试结果影响较大。水流在三通的下端非常容易产生水跃现象，为减少水流对正三通的直接冲击作用，国内外研究者们开发出了大量的新型三通，如：螺旋三通（顺水三通）和旋流降噪器（扩容旋流三通）等，目的是尽量减少水流从横管进入立管时产生的水舌，改变水流形态。

从图3可以看出，旋流降噪器能较大幅度降低系统噪声，而螺旋三通在流量较小时，可以降低系统噪声，但随着流量的增大，其系统噪声与普通正三通相近。在小流量时，螺旋三通可以改变水流形态，形成旋流，减少水流对立管壁的冲击，但流量增大时，该结构与正三通起到的作用相差不大，不能降低系统噪声。而旋流降噪器则可以有效改变水流形态，减少横立管处水流冲击，降噪效果明显，在流量为2L/s时，其系统噪声可比铸铁管降低3-4dB/A。

图3 不同三通系统噪声测试结果

3.3 不同旋流降噪器系统噪声比较

图4是普通PVC-U排水管材，分别安装四种不同旋流降噪器的系统噪声测试结果。旋流降噪器之所以能起到降低噪声的效果，主要取决于自身的特殊构造：进水口处螺旋结构、中间弧形扩容结构、底部平稳缩径结构。通过研究这四种旋流降噪器结构发现，1#和2#旋流降噪器存在共同点，内部结构设计较为合理，能有效减少水流冲击，引导水流快速形成附壁螺旋水流，效果较好。而3#旋流降噪器虽然外形跟1#和2#非常相似，但内部结构相差甚远，无法使水流形成缓冲，存在多个冲击点，不能减小水流冲击，系统噪声与普通三通相差不大；4#旋流降噪器中间扩容部分不是弧形，而是直管状结构，底部无缩径段，形成一个较大台阶，水流既没有太多的旋流，而且中间扩容处以及底部台阶处形成冲击点，造成系统噪声变大。

旋流降噪器出现的时间较短，目前国内大部分厂家仍处于研发阶段，其中相当一部分厂家只是在外型上模仿某些性能优异的产品，而没有对其内在降噪原理加以研究，造成性能差异很大。所以，应该在该领域继续加大研发力度，更为有效降低管道系统噪声。