某工程制冷机房噪声分析及解决措施

张莉

青岛腾远设计事务所有限公司

随着人们对舒适度要求的提高，很多建筑都设置了空调系统，传统的水冷空调系统需要设置制冷机房，而制冷机房由于设计不当或施工不注意，运行起来可能会有较大的噪声和振动，从而会影响到制冷机房附近噪声敏感房间的舒适性。因此将制冷机房的噪声及振动控制在合理的范围内是至关重要的。

1 工程概况

本工程位于青岛市沿海地区，功能为学校建筑，建筑面积30000 m2，地下1 层，地上4 层，制冷机房位于建筑地下一层，由于地上一层均为办公及教室功能，故制冷机房只能设置于办公室的下方，与办公室仅一层楼板之隔。

制冷机房内的主要设备包括：两台480 冷吨的螺杆式水冷机组，三台冷冻水循环泵，流量320 m3/h，扬程36 m，功率55 kW。三台冷却水循环泵，流量420 m3/h，扬程28 m，功率55 kW。水处理及定压设备等。冷却塔设置在建筑的屋顶。

设备安装完毕开始运行时产生噪声及振动，设计人员至现场勘察发现，制冷机房正上方的办公室地面有明显的振动，离开制冷机房区域振动降低。同时伴随着低频噪声，范围覆盖了制冷机房上方及周围的几间办公室。低频噪声及振动导致人无法正常办公。查看制冷机房设备及管道安装情况发现，施工时未按设计图纸采用的隔振隔声措施施工，制冷机组和水泵未采取有效的隔振措施，管道支吊架未采取减振支吊架，管道穿越机房墙壁、楼板时未采取有效的封堵措施，机房门、窗未采用隔声门、窗等。

由现场勘查知，机房内主要的噪声源来自于制冷机组和水泵，噪声通过制冷机房和办公室之间的楼板及机房未封堵的空洞和孔隙传至一层办公区域，使得制冷机房上方办公室及周围几间办公室都受到噪声的影响。此外水泵周边能感到明显的地面振动，通过固体传声传至一层办公，引起制冷机房正上方办公室地面的振动。针对上述问题，下面通过现场制冷机组及水泵安装情况，对目前制冷机房内设备安装普遍存在的问题进行分析，并提出相应的噪声控制措施。

2 制冷机组的噪声分析及降噪措施

一般制冷机组的运行噪声大约在80 dB(A)左右，规范要求楼板及墙面的隔声指数不小于40 dB (A)[1]，而办公室的噪声一般控制在45 dB(A)是符合规范要求的。故制冷机组的噪声对噪声敏感房间影响比较小，重点是做好制冷机组的隔振措施。

现场制冷机组隔振垫安装如图1，从图中可以发现，虽然制冷机组采用了隔振垫，但现场隔振垫已受压变形，隔振效果明显降低，且机组底座通过地脚螺栓与混凝土基础相连，形成了刚性连接，使机组的振动通过地脚螺栓传递到地面。

图1 制冷机组现场照片

合理的隔振器选型需要进行隔振设计计算，隔振器的隔振效果以传递率T 表示，公式如下：

式中：T 为振动传递率；f 为振动设备的扰动频率，Hz；f0为隔振器的固有频率，Hz。

当f/f0趋近于0 时，振动传递率接近于1，此时隔振器不起隔振作用。当f=f0时，传递率趋近于无穷大，产生共振。只有当，即振动传递率T＜1 时隔振器才起作用，其比值越大隔振效果越好，一般在工程上选用f/f0=2.5～5 时是经济技术合理的[2]。

一般当设备转速小于或等于1500 r/min 时，宜选用弹簧隔振器。设备转速大于1500 r/min 时，宜选用橡胶等弹性材料的隔振垫块或橡胶隔振器。为了保证隔振器的隔振效果并考虑安全因素，橡胶隔振器要计算压缩变形量。隔振器压缩变形量大，隔振器容易受压变形，压缩变形量小，隔振器就会变成刚性连接，起不到隔振的效果，一般按厂家提供的极限压缩量的1/3～1/2 采用。橡胶隔振器和弹簧隔振器所承受的荷载，均不应超过允许工作荷载[2]。目前工程中常用的隔振器是SD 型橡胶隔振垫，做法简单，固有频率低、比较经济。为了提高隔振效果可将隔振垫二层、三层、四层串联使用，但不宜多于五层。

3 水泵噪声分析及降噪措施

从图2 可以发现水泵安装时的一些典型问题：

图2 水泵现场照片

1）水泵隔振设施做法不恰当。虽然在立式水泵底座四角设置了隔振垫，但水泵底座通过地脚螺栓，穿过隔振垫固定在混凝土基础上，从而形成了刚性连接。水泵运行时的振动通过地脚螺栓传递到基础上，故水泵周围的地面振动比较明显。

2）设计图纸中选用卧式端吸泵，现场实际安装为立式管道泵。立式泵进出水管安装要求保持水平，进出水两侧管道要尽量对称安装，否则运行时会产生不平衡的现象。现场立式泵进出水管两侧管道不对称，从图2 可以看到，水泵进出水管安装顺序是进水管段-软接头-弯头-压力表段-水泵-弯头-软接头-出水管段，进水管侧多了压力表段，进出水管安装不对称，且管道支架仅在进水侧设置，出水侧未设置管支架，从而导致水泵运转时产生扭力，造成振动和噪声。

3）水泵与管道连接隔振设施做法不合理。水泵进出水口直接以钢管（压力表段）连接到第一个向上弯头后，接不锈钢金属软管，再连接到管道。在向上转弯位置处用管支架支承到地面，管支架与管道及地面之间均未采取隔振措施，故形成了刚性支撑。当水泵运行时，振动通过管支架传至地面，该接触点地面的振动明显。

针对上述问题，本文提出如下解决措施：

1）空调循环水泵一般为大流量低扬程，工程中建议优先选用卧式水泵。卧式泵运转平稳，效率高，噪声低，但占地大，因此在方案设计时要考虑卧式水泵的安装空间。立式水泵一般应用于小流量高扬程的情况，普遍应用在建筑消防给水系统中。

2）对于卧式水泵，应根据经济、高效、耐用的原则，设置隔振台座和隔振器。水泵隔振台座主要分为混凝土台座和型钢台座，混凝土台座可以减少设备本身的振动，调整设备底盘的偏心，降低设备的重心。型钢台座重量较轻，制作安装方便。一般情况下建议采用混凝土台座，厚度100～350 mm，隔振台座重量不宜小于设备重量的2 倍[3]。水泵隔振设计时，水泵、电机及机座、隔振台座视为一个刚体，作为隔振设计设备的总重量来进行隔振器的选型。隔振器可以根据情况选用弹簧隔振器或橡胶隔振器。

3）水泵进出水管道的支架及软接的安装。水泵进出水主管道与水泵采用软接头连接，软接头在规定压力范围内使用，禁止承重运行。水泵进出水管第一个弯头处设置落地管支架，管道支架与地面之间应采用隔振措施。管道支架及软接头的位置有两种安装方式，见图3、图4。

图3 卧式水泵管支撑与软接头安装示意图一

图4 卧式水泵管支撑与软接头安装示意图二

图3 是水泵、进出水主管、管支架作为一个隔振整体考虑，管支架的支点设置在隔振台座上，软接头设置在立管上，此时水泵，隔振台座及进出水管段通过隔振器及软接头与地面或楼板断开刚性连接，振动不会传递到地面或楼板上，也不会传递给软接头后的进出水主管，这样就达到了有效的隔振效果，图中管支架与隔振台座之间可以采用刚性连接。图4 是只将水泵采用隔振台座隔振，水泵进出水管接变径后直接接软接头，这样做法使水泵与地面或楼板断开刚性连接。由于管支架的支点设置在地面或楼板上，若想断开刚性连接，管支架需采用弹性支架。图3 的做法隔振效果更好，但价格比图4 要高，建议采用图4 的隔振做法，既可以减少造价，又能达到隔振效果。

使用隔振器时设备的重心不宜太高，否则易发生摇晃。如果设备重心偏高或设备重心偏离几何中心较大且不易调整时，可以加大减振基础的重量尺寸，使整体重心下降，以确保设备安全、平稳地运转[4]。

4 本工程实例采用的隔振、隔声措施

1）制冷机组隔振：对制冷机组隔振垫重新进行隔振设计，选择合适的隔振垫，对现有的隔振垫进行更换，隔振垫与基础之间的连接参见图5[3]。

图5 立式水泵隔振垫安装示意图

2）水泵隔振：考虑到现场立式水泵已安装，更换卧式水泵增加造价的问题，对现有立式水泵采取隔振措施改造。在水泵底座下部增加连接板，底座与连接板采用焊接螺栓刚性连接，连接板与基础之间设SD 型隔振垫，隔振垫数量设置4 个，连接板每个角设置一个。水泵与连接板直接放置在隔振垫上，不采用螺栓固定。隔振垫按照水泵重量及扰动频率重新进行设计选型。更换现有隔振垫，隔振垫的安装方式见图5。

3）立式水泵管支架由原来的刚性支架改为弹性支架，断开与地面的刚性连接，同时水泵两侧水管改为对称设置，两侧第一个弯头处均设置弹性管支架。

4）机房内吊装在楼板下的水管均由原来的刚性吊架改为弹性吊架吊装，落地管支架由原来刚性支架改为弹性支架，使管道与地面及楼板断开刚性连接。

5）更换机房门为防火密闭隔声门，窗户更换为隔声窗，门、窗的隔声指数不宜小于35 dB(A)[1]。

6）穿越制冷机房水管，风管及电缆桥架等洞口缝隙采用柔性材料进行封堵，使噪声阻隔在机房内部。

5 结束语

由于对制冷机组和水泵隔振垫的改造对管道影响较大，故现场改造工程首先对上述隔振措施的后四项进行改造，经改造后机房的振动明显减小，一层办公区地面已无明显振动，噪声也控制在允许范围内，故对制冷机组和水泵的隔振改造未再继续进行。因此对于机房的噪声源处理，要根据实际情况进行选取，在经济合理的原则下进行隔振、隔声及吸声设计。

由本工程实例得出如下结论：

1）制冷机房的位置选取尤为重要，在方案初期应选定制冷机房位置远离噪声敏感房间。

2）在设备选型上应优先选用低噪声的设备，控制机房噪声在规范允许的范围内。

3）对大型设备的隔振应该进行隔振系统设计，选择合适的隔振措施。

4）机房内的管道和设备应避免与建筑结构的刚性连接，用柔性连接来消除或降低低频噪声和振动的影响。

5）机房的门、窗采用达到隔声效果的隔声门、窗。门和窗的隔声指数不宜小于35 dB(A)。

6）在施工中应重视隔振措施的安装，使其发挥有效的隔振效果。