暖通空调系统噪声分析与降噪策略

2018-03-27王伟朋

中国设备工程 2018年6期

王伟朋

（广东省工业设备安装有限公司，广东广州 510080）

目前，人们对环境质量的要求越来越高。一般在住宅区建筑物及大型公共场所等，均安装空调通风系统。其在改善室内环境质量与舒适度指标的同时，也产生了一些负面影响。如暖通空调系统耗能高，不仅会造成电能浪费、污染环境，还会降低舒适感；尤其是老化及“带病”运行的暖通空调，其运行噪声较大，能耗超标，会影响空调系统运行性能。据我国现行《公共场所卫生标准》规定，各种不同公共场所环境噪声都有最高限值，当暖通空调在室内环境下的运行噪声值高于30～40dB时，会对人体健康产生危害。据此，对暖通空调系统噪声进行分析，并提出降噪优化策略具有积极的现实意义。

1 暖通空调噪声来源

常见的暖通空调噪声主要来源于设计安装与实际运行两方面。

1.1 因设计安装不当引起噪声

某些暖通空调在设计或安装过程中，因技术工艺不当、声学结构不合理或技术人员尚未采取相关降噪措施，对暖通空调机房进行优化布置，若空调排风口截面的设计尺寸小于标准限值等，均会导致暖通空调的能耗增加、噪声增大。此类问题引发的噪声主要表现为空调管路串声、空气动力性噪声及局部透声、固体传声。因此，在设计、安装暖通空调系统时，要严格规范设计安装的流程，保证暖通空调系统结构合理，运行安全、经济，提高其声学系统结构性能。

1.2 因运行设备性能、工况不良引起噪声

暖通空调系统在运行中，若冷却塔(淋水系统)、空调机组(风机)或水泵、制冷机组等相关设备、系统运行性能不佳、工况不良时，也会导致暖通空调系统运行的噪声超标。

2 暖通空调噪声具体分析

具体而言，暖通空调系统噪声表现为3方面。

2.1 暖通空调系统制冷机组噪声

暖通空调制冷机组运行的噪声主要包括管道、机械和空气动力性的3种噪声源。

（1）暖通空调制冷机组管道的噪声主要由皮带轮轴承噪声和压缩机噪声叠加混合引起，同时由于管道内有暖通空调系统制冷机组冷媒流动，也会产生脉动噪声。（2）暖通空调系统制冷机产生振动及曲轴高速往复运动，甚至制冷机缸体运动等均会引起机械噪声。（3）空气动力性噪声与其它2种噪声源相比，其辐射面更广，会直接向空气中扩散。这部分噪声主要因暖通空调系统机房的排气风机与进气风机运行不当所致，由此会形成排气噪声与进气噪声。

2.2 暖通空调系统风机噪声

暖通空调系统风机在运行时，会由湍流噪声及旋转噪声引起空气动力性噪声。据学者张弛研究表明，暖通空调风机噪声强度与风机叶片的几何尺寸、形状及数量，以及叶轮转速、风机内风流量、风流速等因素相关。

2.3 暖通空调系统水泵噪声

暖通空调系统水泵噪声主要由以下3方面因素所致。（1）当水泵叶片分别经过导向器边缘及涡壳舌部区域时，因水泵压力值的变化，会产生空气辐射噪声。（2）因风机风速在叶轮入口区域的圆周方向的流向不一致及流速不均匀，会导致叶轮压力产生变化，最终引起噪声。（3）水泵涡轮引起运行噪声。（4）水泵基座振动或壳体激振引起空气辐射噪声。

3 降噪策略

3.1 选用性能高的低噪声设备

通过分析可看出，暖通空调系统的主要噪声源为通风设备。因此，最经济、最直接的降噪方法是选择性能高的通风设备。在选择设备时，应结合功率、风机风量与风压、风速、风向、叶轮转速、声压级声学和力学性能指标来选择设备装置。在运行时，应尽量使暖通空调系统在正常工况、额定功率下运行，减小功耗，降低噪声值。具体而言，可按如下公式，对暖通空调系统风机最高效率点的声功率级进行测算分析：

表1 降噪前暖通空调系统频测数据统计

式中：L：风机风量(m3/h)；Lw：声功率级；H：风机全压(Pa)。

对于同一台暖通空调风机而言，转速“n”的不同，其声功率级也存在很大差异，转换计算公式如下：

3.2 优化系统设计安装工艺

（1）在设计与安装暖通空调系统时，要对风机的风压与送风量进行精确计算。但不能预留过多风压，否则会增加噪声。（2）尽量设置消声弯头，避免使用小半径或直角弯头。（3）为了防止钢板振动引起的噪声，要控制风光长度，既不能过长，也不能过短。（4）安装暖通空调时要设置减震垫降噪。（5）在安装调试过程中，一旦产生噪音应将隔音罩加装于暖通空调系统的水泵中。

3.3 在声源处设置消声装置

常见暖通空调消声装置分为以下4种类型。（1）暖通空调抗性消声器：此种消声器不使用吸声材料，主要由声抗性元件组成。通过将共振腔或截面突变管段旁接、直接连接于管道中，基于声阻抗失配原理，可使某些不同频率的声波在阻抗突变截面进行干涉与反射，以此消声降噪。其适应于低、中频范围内暖通空调系统的消声降噪。（2）暖通空调阻抗性复合消声器：通过串联抗性与阻性消声器，构成暖通空调阻抗性复合消声系统，可基于阻性与抗性消声器消声功能，在更为宽泛的频率范围内实现暖通空调运行的降噪消声。（3）暖通空调喷注耗散型消声器：此种消声装置主要通过在暖通空调系统的声源处降噪消音，用于对喷注性噪声进行控制。（4）暖通空调阻性消声器：与抗性消声器的消声降噪原理相对应，该种类型的消声器主要采用吸声材料对暖通空调进行降噪处理。此装置可基于吸声材料不断吸收沿通道传播的噪声源，起到逐渐消音降噪的效果。

4 实例分析

4.1 暖通空调降噪工程的实例概述

某暖通空调系统存在噪声偏大的问题，通过采用噪声频谱分析仪按如下测点位置对暖通空调系统的回风口处与各机组房间发出的噪声进行测试，获得表1所示部分机房回风口1m处的相关噪声频测数据。

4.2 降噪策略在暖通空调工程案例中的实际运用

数据分析认为，该暖通空调运行的噪音偏大，主要原因在于回风口1、2层防雨百叶面积有效系数偏小，致使回风口的风速增大，形成气流性噪声。同时，由于暖通空调机房面较小，防雨百叶结构固定松动，由此引发噪声。再加上该暖通空调系统内部缺乏高性能的吸声降噪装置，使空调机组的噪声由回风口传输至室外，使整个建筑物内的噪声增大。对此，采用本文所述暖通空调系统隔音降噪方法，在考虑设计方案的可行性与改造经济性的基础上，主要通过以下措施实现节能降噪。

（1）将一层矿棉装饰吸声板吸声材料黏贴于空调机房的内部墙壁。（2）将消声器加装于该暖通空调系统的回风管处。（3）进一步稳定百叶窗的结构，防其振动。（4）确保在系统机组经济稳定运行前提下，适当减小风机风速。（5）适当增大百叶窗面积或开孔系数。