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厦门某大厦办公楼标准层空调机房噪声分析及处理

时间:2019-07-25 10:33:31; 来源:V客暖通网 作者:何焰 朱喆 林成凯

0  引言

在办公项目中,办公区域的背景噪声高低往往影响着该项目的品质。在每个标准层设置的空调箱是办公区域常见的噪声源,必须对这个噪声源和噪声传播途径进行有效地控制,才能满足室内环境噪声标准的要求。本文将结合厦门某大厦办公楼项目,介绍办公楼层空调系统在噪声控制方面发现的问题和改进的方法,以期对其他项目有所帮助。

1  项目概况

厦门某大厦新建工程是由一栋建筑高度为215 m的48层超高层办公楼和多栋裙房所组成的建筑群,总建筑面积约150 000 m2。办公层的空调系统于2013年5月初开始调试及试运行,楼层进入带负荷试运行阶段时,空调系统还不能完全自动调节,只能是部分手动控制启停和变频。每层标准办公层的建筑面积约为1 800 m2,办公区面积约为1 400 m2。标准层采用单风道VAV变风量空调系统,空调箱设置在各楼层核心筒的空调机房内,每个空调箱的风量为42 000 m3/h,机外静压为550 Pa。空调箱由送风机+盘管+均流+中效+初效过滤段组成。办公区的气流组织为上送上回,回风直接进入吊顶,由风管从吊顶吸入空调箱。标准层平面与空调机房内设备和风管的布置如图1、图2所示。

2  设计要求

办公区的设计背景噪声标准为≤40 dB(A)。为了防止空调箱运行时机房内的噪声对办公区域环境的干扰,设计时从控制噪声源、振动源和阻断噪声传播两方面着手。

2.1  声源和振源的控制

设计中优先考虑采取把声源和振源控制在局部范围内的一系列措施:空调机房墙体采用实心墙,计权隔声量要求达到45 dB(A);防火隔声门的最小计权隔声量要求达到40 dB(A);穿越空调机房墙体的管线均应采取封堵措施;核心筒内空调机房内的空调箱采用弹簧减振器,减振效率95%以上。上述空调机房采取的隔声降噪措施示意图详见图3~图6。

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2.2  空调系统的消声

空调系统的消声主要包括降低管道传播的风机噪声和合理控制气流噪声两方面的内容。控制气流噪声的根本措施是降低风速。本项目标准层空调系统风管的风速控制要求如表1所示。

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通风与空调系统产生的噪声量,应尽可能地使用风管、弯头和三通等部件以及房间的自然衰减降低或消除,但是往往不能满足消声要求,需设置消声装置。经过计算,本项目标准层空调系统的送风管和回风管上各需设置一节1 400 mm×600 mm×1 600 mm(宽×高×长)的ZP100阻性片式消声器方可满足噪声标准。

3  运行状况

在试运行阶段,离空调机房较近的办公人员反映能明显听到空调机房传出的噪声,在办公区和机房内外进行噪声的实测,结果如表2所示。

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此外,空调箱电源频率在50 Hz时,电机电流达到39~43 A,送风管道上测量的风量为60 000 m3/h,超过设计值。电源频率在30 Hz时,电流为22~23 A,实测风量为42 000 m3/h,达到设计值。

4  问题分析

4.1  风量偏大

现场测试风量的仪器为比托管,测得风量为60 000 m3/h,但是由于送风主管的直管段比较短,测点离三通较近,测试结果的可靠性欠佳。因此,通过测得的电流值用公式(1)计算出风机的轴功率,在风机性能曲线上找出空调箱在50 Hz运行时的风量和风压。

N=

式中,N为电机功率(kW);U为电压380 V;I为电流(A);       为功率因数,风机类在0.8~0.85之间,取0.825;η1为电机效率,取0.89;η2为机械传动效率,取0.96。

计算结果如表3所示。

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从风机性能曲线(图7)上可以看出,在同一转速下,风机压头减小,风量增加,运行的工况点向右偏离,风机的效率下降,风机的噪声增加。此外,风机风量过大,风速过高导致气流噪声也是系统噪声增加的因素。

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4.2  机房噪声泄漏

比较表2的实测值、A声级曲线和C声级曲线的值可以看出,机房内的噪声值满足标准而机房外的噪声值高于计算值,特别是低频噪声两者的差值更大,可判定存在噪声泄漏。经过现场踏勘发现电气桥架进入机房未封堵、穿墙管道封堵不严、风管与墙体之间的空隙封堵不到位等问题。此外,空调机房的砖墙采用了加气混凝土,墙体未粉刷就做了墙体吸音板,墙体材料密实度不够,也削弱了墙体的隔声能力。

5  采取的措施

5.1  风机风量调整

为了使空调箱的风量和风压满足设计要求,可以采用更换电机皮带轮以改变风机转速或者采用变频改变转速两种方法。如果采用变频的方法,会使得正常运行后系统风量可调节的幅度变小,因此,首选采用更换电机皮带轮的方法。电机皮带轮和风机皮带轮的关系如下:风机皮带轮直径×风机转速=电机皮带轮直径×电机转速。在风机皮带轮直径不改变的情况下,要减小风机转速,必须减小电机皮带轮直径。风机原配的电机皮带轮尺寸为280 mm,风机皮带轮尺寸为300 mm,50 Hz时的转速为1 350 r/min,30 Hz时的转速为1 215 r/min。电机皮带轮尺寸更换为直径224 mm和直径250 mm后,又进行了风速和机房噪声的实测,测试数据如表4所示。

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噪声的测试位置如图8中的a、b、c、d点。

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从测试数据来看,电机皮带轮=224 mm时,风管的风速及机房的噪声都满足设计要求,因此,选择将电机的皮带轮改为224 mm。

5.2  减小气流噪声

空调箱出风口的尺寸为900 mm×900 mm,出口风速为14.4 m/s。气流从风机出来后,先经过一个变径,然后是90°急转弯和裤衩三通,这使得气流流线急剧变化,同时在局部区域会形成涡旋,加大气流噪声,使风管产生振动。因此,我们采取了以下两个措施以改善出风主管的气流,减小出风侧的系统噪声。

首先,扩大空调箱出风口的面积。结合设备参数,将空调箱出风口由原900 mm×900 mm扩大为1 300 mm×1 300 mm,出风风速降为6.9 m/s。

然后对主风管的裤衩三通进行改造(见图9),形成导流消声三通。在一分为二的三通处,增加吸声空腔,具体要求:三通两边的弧形板上开孔,孔径3 mm,穿孔率15%~20%,空腔内填密度为48 kg/m3玻璃棉,玻璃棉外包无纺布或玻璃丝布,空腔厚度匹配三通弧形板,空腔外包镀锌钢板。

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5.3  完善建筑隔声

对前期发现的封堵不严密等问题采取了一系列的补救措施。重新安装隔声门垂直面上的胶条,并清除门缝杂物,确保能关闭严密。空调机房的砖墙部分拆除已安装的吸声板,增加粉刷层,粉刷厚度约75 mm,增加墙体的质量和隔声能力,待砖墙按要求粉刷后,再次安装吸声板。风管上方孔洞利用双组份胶水(如107胶水等)加贴板材进行封堵。穿墙管道封堵不严处按设计要求补充封堵。

6  改造后的实测

经过一系列的改造后,在34层的机房旁和走廊内测试了噪声值,除了就近办公点的噪声略超过标准值外,其余三点的值均满足了设计标准。测试值详见表5,测试点详见图8中的①、②、③、④点。经分析,在就近办公点测试时办公桌上的电脑在运行,干扰了检测,影响了测试的准确性。

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7  结语

在办公项目中,空调机房的噪声对办公区域的影响时有发生。在本项目的调整过程中笔者有以下几点体会:

(1)设计要求的各项隔声和消声措施要落实到位。

(2)空调箱出风口至机房外的主风管的气流顺畅很重要。空调箱出风口的气流速度往往较大,气流局促,弯头的转弯半径过小都会使得高速气流撞击风管产生振动,振动转化为噪声顺着风管传到机房外。

(3)空调箱风机要确保运行的工作点在风机的高效工作范围内。

(4)空调系统的消声是否成功直接取决于消声器、消声弯头和消声静压箱的设计和质量。但是,目前消声设备的制造质量没有相关的行业认证,是否采用了合格的消声设备无法证实,消声量是否满足产品标准要求,无从知晓。因此,要求制造商要有保证产品质量的措施和体系,且需根据实际的管线情况进行详细的声学计算后配备相应的消声产品。

(5)《民用建筑隔声设计规范》GB 50118—2010中8.2.1条规定了办公室与产生噪声的房间之间隔墙的隔声标准,高要求标准为大于50 dB(A),低限标准为大于45 dB(A)。有条件的工程宜参照高标准值来执行。

(6)机房隔墙墙体应采用密实度高的材料。

[参考文献]

[1] 卢庆普,翁仪壁,熊文波,等.室内低频噪声评价探讨(二)——C声级与A声级的关系[C]//全国环境声学电磁辐射环境学术会议,2003:67-73.

 

收稿日期:2019-06-24

作者简介:何焰(1962—),男,上海人,暖通空调总工程师,教授级高工,研究方向:工程设计


关键字:噪声,办公风量,建筑隔声
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