空调系统主要降噪技术综述

2019-10-21 08:55皮理刚
科学与财富 2019年25期
关键词:降噪空调

摘 要:空调系统在为用户提供舒适的室内环境的同时,也带来了不容忽视的声环境污染问题,随着人们的环境、健康意识不断提高,空调系统的消音降噪也越来越受到人们的重视。本文首先介绍了当前空调系统的噪音来源,并针对主要的噪音控制技术进行了重点介绍。

关键词:空调;降噪; 噪音控制技术

引言

随着人们生活水平的不断提高,空调系统已成为公共场所和家用住宅的必备设施之一,一方面,空调系统为人们提供了舒适的室内环境,另一方面,其运行也成为噪音超标的重要原因。

空调系统的噪音主要来源于两个方面:正常的运行噪音和异常的噪音。其中,正常的运行噪音是不可消除的,但是设计者可以通过各种方法使其降低以符合噪音标准;而异常的噪音是由于系统设计不合理或者一些其它方面的影响因素而产生的,是可以消除的噪音。

噪音对周围环境的影响分为对室外环境的影响和对室内环境的影响,其中,对室外环境的影响通常是由设置于建筑外部的设备(如冷却塔、外置式风机、压缩机)以及进、排风口等产生的,而对室内环境的影响通常是由于机房振动传声或空调管道传声所引起的。

针对上述噪音问题,研究人员陆续开发了多种适用于空调系统的噪音控制技术,逐步形成了该技术领域的技术发展脉络。本文旨在通过对空调系统的主要噪音控制技术进行介绍,以期为该领域的技术发展提供一份技术参考。

一、空调系统降噪技术概述

目前,空调系统常采用的噪音控制技术有消声、吸声、隔声、隔振阻尼等,主要是在噪音源、噪音传播途径及接受点上进行控制和处理。

1.消声

在空调送风系统的风管上设置消音器或与消声静压箱配合使用,可有效地阻止或减弱声能向外传播,使气流噪音降低20-40dB(A)。

消声器是一种既可使气流顺利通过,又能有效地降低噪音的设备,消声器种类很多,按其消声机理大体分为三大类:阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合型消声器,上述几种噪音控制方法在噪音治理中应用广泛,它们降噪机理的共同特点是通过噪音声波与声学材料或声学结构的相互作用消耗声能,从而降低噪音,是目前工程设计、实践中效果较好、广泛应用的噪音控制方法;消声静压箱通常设在风机出口处,或空气分布器前设置内壁面贴吸声材料空箱,达到既可稳定气流,又可起到消声的作用。

各种常见的消声器消声性能和主要用途如表1-1

其中阻性消声器是将松散多孔的吸声材料粘贴在气流通道内壁,当声波进入消声器后,吸声材料便将一部分声能转化成热能吸收掉,噪音不断地被吸收而衰减,常见阻性消声器包括管式阻性消声器、片式阻性消聲器、迷宫式阻性消声器和单室式阻性消声器。

抗性消声器又称膨胀式消声器,是利用管道内界面突变,使沿管道传播的声波向声源方向反射回去,而起到消声作用,它对低频噪音有良好的消声效果,一般由扩张室和连接管串联组成,有单节扩张式、多节扩张室和带外接管扩张室、带内接管扩张室等。

阻抗复合式消声器一般由钢板外壳、钢板内管、隔断钢板、阻性消声片等组成,此消声器吸收了阻式、抗式及共振性消声器的优点,从低频到高频都具有良好的消声效果,它利用内管多孔吸声材料的阻性消声原理,又利用管道流通截面的突变的抗性消声原理和腔面构成共振吸声,使噪音声值被降低,消除高频和大部分中频的噪音。

2.吸声

声音在传播过程中,一部分声能随着距离的增大而扩散,另一部分声能则因空气分子的吸收而减弱,声能的这种减弱现象,在室外空旷处颇为明显,但在室内如果房间的空调并不大,上述的这种声能减弱就不起主要作用,而重要的是室内墙壁、天花板、地板等材料表面对声能的吸收。所谓吸声就是采用吸声材料对噪音进行控制,材料的吸声系数与材料的物理性质有关,密度越小、孔隙越多,吸收性能越好;例如对于以低频为主的风机房的噪音,宜选用珍珠岩吸声板、石膏穿孔板、聚酯纤维吸声板等低频吸声性能强的吸声材料;而制冷机房、水泵房等噪音频谱较宽,则应选用超细玻璃棉毡、玻璃棉板、矿渣棉板、聚氨酯泡沫塑料等重、高频吸声性能好的材料;至于机房的墙体、楼板,则通常采用内夹吸声材料(如矿棉毡、玻璃棉毡等的复合门)。常用的多孔吸声材料包括纤维材料、颗粒材料和泡沫材料[2]。

3.隔声

用构件将噪音源与接收者分开,隔离空气对声的传播,从而降低噪音污染的程度,是噪音控制的一项基本措施,应用范围也比较广,适当的隔声设施能降低噪音20~50db,这些设施包括采用隔声的墙或楼板、隔声罩、隔声间、隔声屏障、隔声幕等,空气噪音的隔离一般采用以下方式:单体实心墙、带空气层的双层隔声结构和采用密度不同的隔声材料。

吸声性能好的材料,不等于隔声性能好的材料。隔声材料是能减弱或隔断声波传递的材料,声音的传播是通过空气(空气声)或通过固体的撞击或振动(固体声),不同的传播途径,隔声原理不同,对空气声的隔绝宜选择密实、沉重的材料(如烧结普通砖、钢板、钢筋混凝土等)作为隔声材料;而对固体声隔绝的最有效措施,是断绝其声波继续传递的途径,即在产生和传递固体声波的结构(如粱、框架与楼板、隔墙及其交接处等)层中,加入具有一定弹性的衬垫材料,如软木、橡胶、毛毡、地毯或设置空气隔离层等,以阻止或减弱固体声波的继续传播。

4.隔振阻尼

空调系统中的风机、压缩机、水泵、冷却塔等设备运转时,会因转动部件的质量中心偏离轴中心而产生振动,该振动传给支撑结构,并以弹性波的形式从运转设备的基础沿建筑结构传递到其他房间,再以噪音的形式出现,称为固体声,这就是通常所说的机械噪音,对于此类噪音可以在振源和它的基础之间安装减振措施或在设备和管道之间安装柔性连接。常见的设备基础隔振器主要有金属隔振器、橡胶隔振器、空气橡胶弹簧隔振器、软木、玻璃纤维板、毛毡、沥青矿棉毡、岩棉隔振垫,每种隔振器有其自身的优缺点,在选用时要根据实际的需要和使用环境及成本等进行选择;常用的隔振软管有各种橡胶软管和不锈钢波纹软管[3]。

此外,除了机械噪音,还有涡流噪音,这是由叶片驱动空气产生的紊流引起的宽频带气流噪音,主要取决于风机的结构型式、风量、叶片片数、风压及转速,可采用空调压缩机或风机的变频调节来有效缓解此类噪音。

二、总结

本文就空调系统的主要噪音控制技术进行了重点介绍,空调噪音控制技术主要包括消声、吸声、隔声和隔振阻尼,并分别分析了各噪音控制技术的工作原理、主要的噪音控制手段和相应用途,可以为空调领域的技术工作人员提供一些技术参考。

参考文献:

[1]于秋燕. 民用建筑空调系统的消声降噪研究[D].首都经济贸易大学,2003.

[2]李强. 民用建筑空调系统噪音控制的研究[D].华中科技大学,2007.

[3]谢东. 浅谈空调设计中的降噪措施[J]. 中外建筑,2001,04:101.

作者简介:

皮理刚(1988年6月),男,籍贯:河南周口人,汉族,现职称:研究实习员,学历:硕士研究生,研究方向:从事专利审查工作。

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