中央空调噪声分析及控制研究

孙超

摘 要：随着经济的发展与社会的进步，中央空调系统被广泛应用于我国的民用建筑中。中央空调在给予人们良好舒适的环境的同时，也为人们带来了噪声，影响了人们的日常工作与生活。文章从中央空调系统的噪声来源和产生说起，分析并总结中央空调噪声的控制方法，以供参考。

关键词：噪声；中央空调；控制

中图分类号：TB535 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）12-0074-02

Abstract： With the development of economy and the progress of society， the central air conditioning system is widely used in the civil buildings of our country. Central air conditioning gives people a good and comfortable environment， but also brings noise to people， affecting people's daily work and life. This paper starts with the noise source and generation of central air conditioning system， analyzes and summarizes the control methods of central air conditioning noise for reference.

Keywords： noise； central air conditioning； control

民用建筑中中央空调的设置是为了营造一个安静、舒适的环境；其暖通专业的功能是为了保证建筑物的冬暖夏凉，营造舒适合宜的气候条件；在某些大型且需求高的民用建筑中安装大型空调系统是必不能少的专业之一，但由于中央空调系统的复杂和设备需求较多，若设计不正确，将会产生室内噪音超标的情况，因此，控制中央空調系统的噪音并营造一个舒适良好的环境，是目前需要研究的重点之一[1]。

1 中央空调系统噪声来源

中央空调系统的主要噪声源有以下几种：（1）制冷机组的振动与运行噪声、冷却塔的振动与运行噪声，除此以外还包括辅助设备水处理、水泵等；（2）空气从送出口发出形成的风声；（3）空气在水管中流动形成的水流声以及水管振动噪声[2]；（4）空调器及风机盘管等设备运行时产生的机械噪声；（5）外界其他噪声源与其发生共鸣等。根据噪声来源，可将空调系统的噪声分为设备噪声、气流噪声、振动噪声。

2 中央空调系统噪声的产生

2.1 设备运转产生的噪声

设备噪声又称机械噪声，其为中央空调系统本身运行时产生的噪声。电磁噪声的产生原因多为空调内部使用的交流电机产生的交流噪声。设备噪声是空调系统固有的，与其结构设计及制造、实际装配精度有关[3]。

2.2 气流产生的噪声

空调系统的管道内气流产生噪声的机理主要为：气流流动引发管壁的振动，这类固体噪声主要为中低频，服从流速四次方定律；另一种则是由于气流脱硫附面层发出声音，该类噪声从本质上来说是一种偶极子辐射，为高频，一般为流速的六次方规则变化，这两种噪声是同时存在的，气流流速较低时为前者，流速提高后主要为后者。而气流产生噪声的主要原因为以下五点：（1）通风机风扇叶片运行转动带动的湍流；（2）空气在气管中流动时遇到弯头、三通、支管这些配件时产生的湍流；（3）高速送风气流进入室内静止空气时产生的湍流；（4）管道中空气流动引起的管壁振动；（5）气流将外界噪声送至室内。

2.3 振动产生的噪声

在中央空调系统中的风系统及水系统中的设备进行运转，如风机、水泵、冷水机组等会产生振动，并通过建筑物的结构进行传播[4]。这类振动会以弹性波的方式通过建筑物的结构基础传至所有与机房相邻的房间，并作为空气声的方式存在。

3 中央空调系统噪声的控制方法

3.1 设备噪声的控制

控制设备噪声的主要措施有以下四种：（1）在进行空调设备的购置时，应当选取低噪声、低转速且型号较小的设备；（2）在安装设备时应选择将其集中安装在据空调房间的地下室或者设备层，将其作为空调机房；（3）对于空间较大的空调空间，应使用多台匹数小的室内机，而不应只选用一台匹数大的室内机；（4）风管机式室内机应当采用后回风而不应用下回风，一定情况下可采用吊顶回风的方式来处理噪声，满足消声需求[5]。

3.2 空调系统的消声

尽管降低气流噪声的主要方式是安装消声器类消声组件，但这会提高工程成本。一般的舒适空调实际上并不会安装消声器[6]。这样气流在流过风管并与其产生摩擦，气流转弯、扩张或者收缩以及声波的折射等引起噪声的自然衰减之外，在系统施工过程中进行有效的工艺控制也可以降低气流噪声。主要方法有：（1）合理选择风管钢板的厚度。由于气流流过时会引起压力变化导致钢板发生噪声。若使用的主干风管钢板厚度低一级，会明显增加气流噪声。经过实际实践可以发现，当矩形风管的截面为630x160mm，若采取0.5mm的钢板会比使用0.75mm的钢板产生的气流噪声高出3%到5%左右。（2）在风管弯头、三通等处安装导流叶片，可以有效减少湍流的出现并降低气流噪声。（3）避免在风管弯头、三通处安装封口以减少气流噪声。（4）在施工时，风管应确保平直且内表面平整，尽量减少拼接的情况，在拼接处应确保其牢固，折角处应平直，减少弯头、三通等组件的应用，保证气流的通畅。（5）在安装风管时应避免错位及扭曲，应连接平直，风口的开口处不得有毛刺。（6）风管支吊架之间的距离应当合理、稳定并且牢固，这样也可在一定程度上减小气流噪声。

3.3 隔声墙的隔声

（1）单层匀质实墙隔声效能。单层匀质实墙的隔声效能与实际的入社声波的频率有关。并且其频率的特点与墙本身的单位面积质量、材料的内阻、墙的刚度以及边界等条件有关[7]。在声频的范围内，单层匀质实墙的隔音效果主要与质量有关，并且符合“质量定律”中的墙的单位面积质量越高，其隔声的效果越好，并且单位面积质量每增加一倍，其隔声量将会增加六倍。因此，若想提高隔声墙的隔声量，应当适量选用较厚重的墙体。（2）组合墙。通过增加墙的厚度可以有效增加隔声量。但是若仅仅依靠增加墙体的厚度来保证隔音效果实际是不经济的，并且墙体的厚度增加了系统结构的质量，会限制其实际使用。而多层组合墙可以利用不同声波在穿透介质时通过其发生反射来进行自然衰减从而增加隔声量，这样就可以在既保证墙体质量轻的同时有效提高隔声量。空气层的隔声效果与其厚度有关，若再在其中设置吸声材料且并不填满，可以进一步提高隔声效果。

3.4 空调系统的吸声

空调系统产生的噪声会通过空调末端以及建筑结构基础传播至空调使用的房间内，而这些声能会有一部分直接传播至耳内，大部分会在室内的各个界面经过多次反射再传至耳内，第一种为直达声，第二种则为混响声。人耳接受到的一般是两种声音的集合，若在室内设计有吸声用的构件，可以吸收传播过来的反射声能，从而有效减弱混响声。国内外的吸声降噪方式已经得到广泛应用，一般可以降噪6-10dB。目前使用较普遍的吸声材料为超细玻璃棉，由于其为不燃材料，且吸声系数大、吸声效果好。但是需要注意的是，吸声降噪只能用于减弱混响声，不能降低直达声，因此不能将室内的噪声完全吸掉，不可能降低噪声级10dB以上。

3.5 空调系统的隔振

减弱空调系统振动的方式主要是在设备基础处安装一些用以隔开基础的弹性组件，用以消除振动源与接收部分之间的刚性连接。主要可以采用的弹性构件为弹簧或者橡胶等。而根据隔振原理，在隔振系统中，频率比设备的振动频率与隔振系统的固有频率之间的频率比大，则振动传递会比振动传递率小，隔振效果将越好。因此，在设备的隔振施工中，需要力求达到最好的隔振效果。

（1）通风机：通风机的振动频率一般在10-20HZ范围内，一般的民用建筑选用的风机转速在1000转/分左右，因此，需要选择固有频率较低的隔振设施，例如采取金属弹簧可以达到较好的隔声效果。（2）冷水机组：由于压缩机的转速很高，因此其扰动频率也会很高，在选用隔振设备就可以采用弹性隔振垫。但在实际施工中，需合理选择支撑面积。若选择的面积过小，会无法起到隔振效果，过大则会使得材料变硬而失去隔振效果。（3）水泵：水泵的扰动频率一般在24-48Hz内，因此，采取隔振器或者隔振垫都可以达到较理想的隔振效果。（4）冷却塔：冷却塔一般风机转速低，振动频率低，可不作隔振处理。（5）管道：空调的制冷设备不仅仅是依靠于某个单独设备，而是通过管道的连接将其构成一个完整的系统。因此，设备的振动会连同其管道、支吊架等传播至支撑该结构的各个界面。为避免此传播，在设备与管道之间应当避免刚性连接，使用橡胶软接头、不锈钢波纹软管等构件，支吊管也应当设置减振装置等。

4 空调噪声控制与建筑防噪规划

建筑及空调系统的设计需要与噪声控制相互配合，这也是相关领域需要研究并注意的问题之一，若在建筑设计阶段就考虑如何进行空调系统的设计与其噪声的控制，会得到极佳的效果；反之，若在进行设计的过程中考虑欠缺会使得整个空调系统难以调置，不利于有效控制噪声，最后进行弥补则会事倍功半。同样，空调系统的设计也需要结合建筑的实际情况以及噪声控制需求，尽量寻找低噪声的设计方案，或者选择容易进行噪声控制的设计方案。建筑设计、空调设计以及噪声的控制之间的协调主要与建筑的防噪规划、空间的分配以及结构基础等内容有关。从控制噪声的需求出发，空调机房应当原理空调用房以及對噪声控制需求高的房间，这样可以有效增加噪声的自然衰减效果，减少噪声的影响。进行建筑的设计时应考虑到空调系统的空间，包括有竖井以及吊顶的空间。

5 结束语

随着经济的发展与社会的进步，人们对生活环境的需求不断提高，需要一个温湿度适宜、无噪声的生活环境来进行日常活动，因此，需要采取合理有效的中央空调噪声控制方法，并在施工时就对此问题加以重视，确保可以有效减少噪声，甚至完全避免噪声的产生。

参考文献：

[1]杜凤祥.暖通空调系统噪声问题的治理策略探究[J].城市建设理论研究，2014（14）.

[2]刘滨.某空调系统噪声改造[J].暖通空调，2015（2）：90-92.

[3]孙凌云.暖通空调系统噪声问题的治理策略探究[J].城市建筑，2014（2）：138.

[4]石道永，赵荣华.空调噪音舒适性评价的探讨[J].科技视界，2016（15）：130.

[5]张弛.中央空调系统噪声测评与控制对策[J].环境工程学报，2015，6（7）：77-79.

[6]蒋芝楠，卜冬青，蒋文生，等.中央空调噪声治理[J].噪声与振动控制，2002，22（4）：46-48.

[7]杜力，赵鹏云.中央空调噪声分析及控制研究[J].重庆工商大学学报（自然科学版），2016，26（3）：291-294.