上海交响乐团演奏大厅机电工程的减振降噪技术*

上海市安装工程集团有限公司 上海 200080

1 概述

1.1 建筑概况

上海交响乐团新建工程位于复兴中路1380号，在上海市衡山复兴历史风貌保护区内。本工程项目地下4 层，地上2 层，地上分为4 个单体：行政办公、入口大厅及贵宾厅、排演厅A和排演厅B。总建筑面积19 950 m2。排演厅A 1 544 m2（1 200 座）、排演厅B 989 m2（375 座，其中93 座为正式座位，其余为临时座位）。

1.2 声学要求

演奏厅对噪声控制要求高于国家文化部和建设部颁布的国家标准，力求达到国际一流交响乐演奏厅目标。

为达到上述目标，本项目研究的对象主要为机电系统中空调系统的减振降噪。在国际上普遍采用NC标准（Noise Criteria），它反映了室内机电设备正常运转下房间内的安静程度，也称为室内背景噪声级。以上指定的噪声水平限制标准的测点应在距离排风口或机电设备1.5 m远，距离地面高1～2 m的位置。

通过对NC和NR（国家标准）数据对比，本项目排演厅A、排演厅B的降噪要求远高于国家标准。经过文献查阅，可以算得一般经验公式为：NR=NC+5。

从表1中可以看出本项目的噪声控制要求非常高，所以，严格控制机电施工工艺，确保达到设计规定的环境噪声控制指标是本项目施工的重点。

表1 本工程设计的各房间噪声标准

2 噪声源分析

交响乐团演奏厅内噪声主要来源于以下几个方面：

（a）设备运行振动产生的噪声。各类设备机组运行时，因受到不平衡力或变化力矩的影响会对设备本身产生非平衡力，即设备本身的振动，并通过空气的传播产生噪声；各类风机产生的较大的气体混流声，此类噪声包括空调箱、风机、风机盘管、各类水泵等机电设备振动引起的各种噪声。

（b）气流、水流介质流动过程中与风管、水管管壁摩擦产生的噪声。

（c）各类机电设备运行中电磁能量转换时产生的噪声。各类电动设备运行时，电与磁的转换产生电磁噪声。电磁噪声很难被完全消除，因此目前的主要控制方式为按机电生产标准，将设备运行时的电磁噪声限定在合理范围内即可。

（d）建筑物之外产生的声音传入室内产生的外界噪声。本项目位于上海市中心繁华区域，旧有建筑较多，周边环境相对复杂，来自周边环境的各类噪声，如地铁、道路、市场等区域产生的噪声不可避免地传入室内。

3 减振降噪控制措施[1-4]

上述各类噪声很难从源头上完全杜绝，在尽最大可能降低噪声源强度的前提下，切断或者阻碍传播路线和途径成为降低噪声的首选。本项目在设备的选型、噪声的吸收、设备的减振、空气再生噪声的减弱等方面进行了多次的对比试验研究，最终确定了较为有效的减振降噪技术措施。

3.1 主要设备

空调机组是空调系统最主要的噪声源，故在选型时充分考虑了机组内风机的规格、转速、出口面风速、风机效率、整机噪声等各项指标间的综合平衡。

本工程在施工方与设计方充分沟通后，于常规选型的基础上，调整了风机的配置，风机型号由原FDA560T改为BDB710，该型号的风机裸机噪声80 dB，可隔断机组出风口噪声至70 dB，能满足设计期望机组出风口的噪声值。

另外，在制冷机房内需配备按卧式水泵自身运行质量至少1.5～2倍的混凝土惯性块，并于惯性块周边配备变形量为25～32 mm的外置式弹簧减振器；立式水泵则须安装在浮动底座上，由水泵延伸出的管道亦须配备具有限位装置的外置式弹簧减振器，管道与水泵连接处要采用橡胶或金属软连接，以有效减少振动带来的噪声影响。

3.2 消声弯与消声器

设计单位对本工程的消声弯和消声器的消声量有一定的要求，对各种规格的消声弯的插入损失（dB）也有明确的规定。但现场实测消声弯的各项数据基本不达标，ZP100消声器也只有在500 Hz、1 000 Hz、2 000 Hz的范围内基本达到。为弥补该缺陷，我们考虑在系统上再增加1 只ZP100消声器。并委托同济大学声学研究所作了一个阻性片式消声器+阻性消声弯头的推算，推算结果见图1。

图1 经过改进后设计消声量与实际消声量对比

从上图的估算结果来看，估算的理论数据基本高于设计给定的数据。但是阻力损失比较高。从服务于排演厅A的空调系统来看，AHU-B3-01、02机组规格为风量35 000 m3/h，出风余压700 Pa，2 台机组并联风量为70 000 m3/h，主干管口径2 000 mm×2 000 mm，管内风速4.86 m/s，对应的阻力损失小于50 Pa，符合设计要求。

3.3 落地安装的空调设备减振

本工程中空调机组，采用隔振效果较好的弹簧减振器，对弹簧减振器而言，弹簧的刚度和整个隔振系统的有效质量决定隔振系统的固有频率，而设备的质量决定何种刚度的弹簧，针对每个设备的具体型号，由专业设备进行计算确定减振器的型号，以确保达到最佳效果，同时，为保证减振器的使用寿命，设备的水泥基座高出地面100 mm以上，防止弹簧受潮和腐蚀。在设备的4 个角和边线中间区域，加设弹簧减振器，每个机组所用减振器，根据机组质量和外形尺寸，设置4～6 个减振器。

3.4 非落地安装的空调设备减振

对非落地安装的风机、空调箱、风机盘管等，设备运行时产生的振动，主要通过吊装支架，将振动传到顶层楼板结构。为此，需要在吊装支架传递振动的区域通过特有装置，将振动减弱，使其达到需要的效果，故采用优质弹簧减振器，无论质量大的还是质量较小的风机盘管，均采用隔振效果较好的弹簧减振器。在吊杆顶部与楼板连接的区域，则采用软钢槽钢进行减振，所谓软钢槽钢，其含碳量为0.13％～0.2％，显微组织为铁素体加少量珠光体，此类钢材为硬度低（HB 100～130），强度低（σb 372～470 MPa）塑性高（δ 24％～26％）的软钢，有明显的屈服点，受力变形较大而不容易断裂，故减振效果良好。

3.5 风管的隔振措施

进入悬浮区的风管隔振均采用悬吊减振器，选用型号为TZS2型弹簧吊架减振器。根据风管质量（包括保温材料的密度和厚度计算出的质量）、风管的长度（吊架间距），计算出每个吊点的载荷。表2是以1 250 mm×1 000 mm风管为例的计算。

表2 风管吊点载荷计算表

风管穿隔声墙采用图2方式，内部采用岩棉填充，外部采用胶泥保护方式，将振动和噪声在此处进行最大程度隔离和消弱。

3.6 风管管壁振动的降噪措施

防止风管管壁振动的措施一般采用风管加固的方式，但是对隔声要求比较高的项目，风管加固的方式显然不够，需要采取进一步的隔振措施，本项目采用的是在风管外面加贴隔声毡。作为新颖的建筑材料隔声毡由于面密度较大，自身不易产生振动，附着在薄钢板上可以阻止薄钢板的振动，从而减少由于振动产生噪声的可能，达到隔振的效果。

鉴于本工程对噪声控制有较严格的标准，因此在隔声毡贴附的施工过程中，应遵循以下几点：

（a）隔声毡的贴附工作需要在干净的场地中进行，以防止灰尘、尘土和细屑等粘在风管上形成空隙而影响隔振；

（b）隔声毡涂胶过程中，隔声毡不能摊在地面上，避免粘上灰尘；

（c）风管和隔声毡的涂胶过程中，胶水需涂抹均匀，贴附好后还需按实以排出其中空气；

（d）贴好隔声毡的风管需要保存在干净的区域内。

3.7 水管噪声控制措施

本工程水管管道安装在严格执行国家现行规范的基础上，又采取了更为科学可行的隔振和减振施工措施。按空调水流速度来看，当水流速度大于1.5 m/s，紊流较为明显，水流冲击管壁造成的振动较大，因此，控制水流速度成为减振的首要措施。本项目冷冻水主干管及冷却水管支架的形式，落地槽钢支撑采用厚25 mm两层橡胶带管道专用弹性夹架的减振方式。吊架采用厚25 mm两层橡胶带管夹橡胶隔振座（f＜20 Hz）。现场根据工程实际情况，我们将吊架尽量固定在梁上，减少固定在楼板上，将振动的传递减到最小。

水管需穿过楼板时则在套管内壁和水管外壁之间填充岩棉，并填充密实，套管两端采用胶泥密封（具体方法基本与风管封堵相同）。同时，在穿过隔声墙的内侧，在排演室和琴房区域安装长度在500 mm的金属软管，在排演厅A、B区域，安装1 000 mm的金属软管。

3.8 建筑外围隔声措施

由于交响乐团的地理位置在轨交3号线和7号线附近，地铁运营会对本工程的正常使用带来噪声，为弥补这一缺陷，排演厅的建筑结构为悬浮结构，整体坐落在弹簧减振器上，以达到建筑减振的目的，消除轨交运行时对建筑的影响。所有进入悬浮区域管线安装均需要作减振、隔振处理。

4 测试效果

上海交响乐团A、B演奏厅的噪声测试委托上海理工大学供热通风与空调工程研究所完成，共测试2 次，结果如下：

（a）演奏厅A内空调开启时，23 个测点的计权A声级平均值为22.2 dB，NC评价曲线的平均值为23.8。

（b）演奏厅A内空调关闭时，8 个测点的计权A声级平均值为20.0 dB，NC评价曲线的平均值为20.4。

（c）演奏厅B内空调开启时，10 个测点的计权A声级平均值为14.0 dB，NC评价曲线的平均值为10.5。

（d）演奏厅B内空调关闭时，6 个测点的计权A声级平均值为13.3 dB，NC评价曲线的平均值为10.2。

在现场检测时，演奏厅A内可听到不明设备发出的噪声。演奏厅A内4 kHz的声压值明显偏高，经检查发现在顶部反射板上安装有1 台类似服务器的机柜，该设备发出的声音为50.6 dB，若去除该噪声影响，则排演厅A内空调开启和关闭时NC评价曲线的平均值分别为11.3和10.4。

上述检测结果表明，若对演奏厅A内的噪声源进行整改，则演奏厅A和演奏厅B在空调系统开启和关闭状态下，室内的环境噪声实测结果都满足NC-15的设计要求。

5 结语

从本项目实施情况来看，设备选型成为控制振动和减少噪声的最基础因素，选择低噪声设备成为首选，其次，设备隔振不采取平均分配的方式，而对机组采取实验的方法，精确配置减振器，也达到了比较好的减振效果。再次，主干管及冷却水管支架的形式，采用厚25 mm两层橡胶带管道专用弹性夹架的减振方式，将振动的传递减到最小。还有风管与水管间隙采用内部岩棉填充、外部采用胶泥保护方式，将振动和噪声在此处进行最大程度隔离和消弱。另外，对消声器内部消声片改造、在风管外面加贴隔声毡作为隔声手段等方法，对上海交响乐团演奏厅的减振降噪都起了积极的效果和作用。

本科研项目在减振降噪方面，取得了较为满意的科研成果，为以后类似工程积累了较为丰富的经验。