歌剧院空调设备隔音降噪技术难点分析及解决措施

万海山

（东省工业设备安装有限公司，广东 广州 510000）

1 歌剧院空调设备噪音来源分析

空调设备运行振动会产生巨大噪音，通过对某歌剧院空调设备运行原理及机体整体结构进行分析，本文认为空调设备运行噪音主要来源于如下6 个方面。（1）空调管路中冷媒流动时产生的气流噪音。（2）空调风机设备运行时产生的风机噪音。（3）空调压缩机设备运行时产生的压缩机噪音。（4）空调钣金、管路等相关机组结构件运行时由于振动引起的复合噪音。（5）空调风柜机组的风机噪声与风管内流动风噪声。（6）空调中央空调冷水机组及机房设备主要噪声来源：冷却塔风噪、水流噪声和电机振动噪声、水泵运行的电机振动和水流噪声及空调冷水机组运行时制冷压缩机振动噪声和水流的噪声。

2 歌剧院空调设备噪音分类及确定

2.1 歌剧院空调设备气流噪音

对某歌剧院空调压缩机吸气管长度、吸气流速、压缩机排气管长度和排气流速参数进行调节，通过空调设备运行时产生的气流噪音进行试验测定，结果显示如表1。

表1 歌剧院空调设备气流噪音测定结果

调节试验结果表明，对歌剧院空调设备气流噪音进行优化后，前后整体噪音值分别为83.4dB(A)和83.2 dB(A)，降噪效果并不明显。据此可确定，该空调设备主要噪音来源并非气流噪音。

2.2 歌剧院空调设备结构件振动噪音

在上述试验基础上，通过对歌剧院空调设备整体机组结构进行隔音降噪处理，同时采用两种性能差异较大的隔振器展开试验对比，测试结果如下表2 所示。

表2 歌剧院空调设备机组整体噪音测定结果

由测试结果可看出，该空调设备整体机组运行噪音前、后对比差异并不明显，因此可进一步确定，机组整机结构振动噪音并非是该空调设备主要噪音来源。

2.3 歌剧院空调压缩机设备噪音

本文通过对带隔音罩与不带隔音罩的空调压缩机设备运行噪音进行测定，结果显示，两种运行工况下空调整体噪音差异较明显，由此认为该歌剧院空调机组设备主要噪音来源是压缩机噪声。详细测定对比结果如表3 所示。

表3 歌剧院空调设备压缩机噪音测定结果

2.4 歌剧院空调风机设备噪音

本文采用专用空调风机测试工装，通过对风机系统导流圈与风叶结构进行更改，然后对空调设备风机单独进行测试。结果显示，新旧风机在调试前后，噪声测试结果差异明显，且风机噪音在空调整机装配运行测试中也在降低，由此确定风机噪音也是该空调系统主要噪声来源，结果见表4。

表4 歌剧院空调设备风机噪音测定结果

3 歌剧院空调设备隔音降噪技术机理

确定此歌剧院空调设备主要噪音来源分别为压缩机噪音和风机噪音后，需根据不同噪音产生机理进行隔音降噪处理。按空调噪声控制机理，可采用两种方法实现隔音降噪，一是通过对噪声传播途径进行控制，实现隔音降噪；二是降低噪声本身的噪声量实现降噪。在空调设备隔音降噪过程中，一般主要采用吸声材料进行降噪，其原理如下。空气中的声波在传播过程中，当其入射到匀质屏蔽物时，部分声能会被反射，部分声能会被吸收，另外还有部分声能可透过屏蔽物继续传播。因此，最直接的空调设备隔音降噪方法是通过设置合适的屏蔽物阻止声能传播，以此实现隔音降噪。

根据上述原理，可采用性能良好的吸声材料对空调设备进行隔音降噪，方法如下。一是粘滞阻力耗能：当声波经过吸声材料表面后，会导致空隙内部产生空气振动现象；此时，声波会在空气与固体经络间相对运动。因空气具有粘滞性特征，由此会形成巨大粘滞阻力，使振动空气动能不断向热能转化，降低声波能量强度。二是热交换耗能：声波通过时，由于空气绝热压缩会导致声波升温；同时，其会使多孔材料进行热传导与热交换，由此使声能得到衰减。

4 歌剧院空调设备隔音降噪技术措施及效果

根据隔音降噪技术机理及方法，需采用吸声材料对空调风机与压缩机设备进行降噪。本文根据声源频谱特性对吸声材料进行选择，保证声源频谱特性与吸声材料频谱相匹配。若低频噪声大，则选用低频吸声材料进行隔音降噪；若高频噪声大，则采用高频吸声材料进行降噪。为了起到良好的隔音降噪效果，采用穿孔共振吸声材料进行降噪处理，使噪声频率最大值与吸声材料频率峰值相对应。在此基础上，针对不同噪声来源，采取不同的措施进行有效降噪，比如针对空调风柜机组的风机噪声与风管内流动风噪声，则主要通过以下方法加以降噪处理：风管增加二级消声器处理，一级消中高频声，另一级消低频声，风管出风口加设消声双层百叶。空调风柜机组加设弹簧减振器，进出风口加设帆布软接，在空调风柜机房内的所有风管加设减振支架，同时空调风柜机房四周墙体采用玻璃棉及消声微孔板进行消声处理。

而针对空调中央空调冷水机组及机房设备主要噪声源，本研究主要采用如下方法进行降噪处理：如冷却塔、水泵及空调冷水机组等所有设备均需加设弹簧减震器减振降噪，同时水泵加设惰性块进行二级减振；水泵、冷却塔、空调冷水机组管道进出口处均需加设橡胶软接，机房内所有支架和出机房的第一个管道支架均需做减振支架处理；送排风机加设弹簧减振，进出口加设软接，减振降噪处理；空调VRV 空调室外机均需加设橡胶减振垫，进行减振降噪处理。

在隔音降噪处理前，通过对空调设备运行噪声频谱特性与噪音值进行测试。

通过对空调压缩机频谱特性曲线进行对比分析，发现噪声值在中高频位置达到峰值。结合这一特点，本研究采用空调系统设备及管道采用符合要求的减振器加设性能良好的隔音吸声材料进行降噪，空调机房墙面四周加设玻璃棉隔音阻隔处理，其声学结构示意图如图1 所示。

图1 空调机房隔音降噪隔音板声学结构示意图

按照如图所示隔音声学结构，在空调设备及管道加设减振器及机房墙体玻璃棉隔音处理后进行隔音降噪效果测试，结果测试噪声背景满足建筑的使用要求。对于该空调系统风机设备，采用三种技术措施进行隔音降噪。一是通过对导流圈与风叶结构进行优化，实现降噪；二是通过加装吸声材料控制声源传播路径，实现降噪隔音；三是空调系统风机设备均加设弹簧减振器，消减风机振动势能，实现降噪隔音。通过试验模拟，对上述方法进行实施后，测试对比了优化前后空调系统噪声测试结果，优化前后，该空调风机运行噪声降低约20dB 左右，效果明显。

5 结语

研究结果表明，歌剧院属于公共场所，其对空调设备运行性能有着特殊要求。隔音效果差，运行噪声大，不仅会增加空调设备能耗，若其长期处于“带病”运行状态，还会缩短歌剧院空调设备使用寿命。因此，应通过分析机组设备噪声来源，根据空调设备噪声产生机理，基于频谱测试结果，采用隔音降噪技术措施进行处理，以提高环境舒适性，满足歌剧院实际使用噪声背景要求，实现节能降耗。