建筑排水系統(tǒng)噪聲測試研究

戚建強(qiáng) 蔣荃 劉翼 朱生高 林文

（中國建筑材料科學(xué)研究總院，中國建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心有限公司，北京 100024）

1 排水管道噪聲現(xiàn)狀

在生活水平不斷提高和環(huán)保意識不斷加強(qiáng)的同時(shí)，人們每天在室內(nèi)停留的時(shí)間已占全天的90%，因此人們更加期望能夠擁有安全、健康、舒適的室內(nèi)生活空間。其中良好的住宅室內(nèi)聲環(huán)境，是保證高質(zhì)量居住區(qū)環(huán)境的重要組成部分。聲環(huán)境包括兩方面，即室內(nèi)音質(zhì)問題和噪聲控制問題。凡是接收者不需要的、認(rèn)為有干擾的、感到厭煩的和有害健康的聲音都是噪聲。研究表明，噪聲對人們的正常生活產(chǎn)生明顯的影響，噪聲大于45dB（A）時(shí)，將影響人睡眠；噪聲大于55dB（A）時(shí)，將引起人的情緒不安；噪聲大于75 dB（A）時(shí)使人討厭，降低勞動生產(chǎn)率以及學(xué)習(xí)和工作效率；噪聲大于90 dB（A）時(shí)能造成臨時(shí)性聽閾偏移，大于140 dB（A）時(shí)能造成耳急性外傷。同時(shí)，長期噪聲容易引發(fā)神經(jīng)衰弱、失眠等精神障礙，甚至誘發(fā)血壓、心臟、胃腸等慢性疾病，尤其對懷孕期間胎兒的健康、嬰幼兒聽力的發(fā)育和專注力的培養(yǎng)、腦力工作者的安眠休整、疾病患者的靜養(yǎng)康復(fù)都存在較大潛在危害。

建筑排水管道系統(tǒng)噪聲是建筑噪聲最主要的來源之一，直接影響著人們的正常生活和工作。表1為民用建筑室內(nèi)允許噪聲級標(biāo)準(zhǔn)[1]，可以看出，一級臥室噪聲不得超過40dB，最高不得超過50dB。而在實(shí)際測試中，相當(dāng)部分的排水系統(tǒng)工作時(shí)所產(chǎn)生的噪聲遠(yuǎn)大于40dB。在工程實(shí)例中，也不乏由于排水系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲而干擾居民睡眠并由此引起的神經(jīng)衰弱和其他非特異性疾病等。

圖1為常見家用電器噪聲限值與典型排水噪聲的比較[2]，可以看出，典型排水噪聲僅小于洗衣機(jī)和抽油煙機(jī)的噪聲限值，而大于其他主要家用電器噪聲限值，對于居民來說，所造成的不利影響不可忽視。

表1 民用建筑室內(nèi)允許噪聲級標(biāo)準(zhǔn)

圖1 排水噪聲與常用家用電器噪聲限值的比較

建筑排水管道系統(tǒng)噪聲是一個(gè)系統(tǒng)問題，只有對噪聲產(chǎn)生的原因、聲源等特性摸清，才能在工程建設(shè)中正確解決噪聲問題。最初人們將解決室內(nèi)排水噪聲的問題的根源聚焦在排水管材和管件上。隨著研究和各種降噪手段的應(yīng)用的深入發(fā)現(xiàn)，排水管材和管件是影響排水系統(tǒng)的噪聲最主要原因之一，但并不是全部因素。排水管道系統(tǒng)中所連接的排水設(shè)備，如各種衛(wèi)生器具對系統(tǒng)排水時(shí)所產(chǎn)生的噪聲聲壓級影響明顯。

對于衛(wèi)生器具，趙建軍等提出衛(wèi)生間內(nèi)的衛(wèi)生用具和管道井要盡量不靠近住房的墻體布置[3]，各種管道應(yīng)避免穿越住房的墻體，以防固體傳聲。如必須穿越，應(yīng)采取隔音措施，即穿越管段應(yīng)加套管，套管間隙應(yīng)填彈性材料，如礦棉、毛氈等。管道井井壁應(yīng)具有較好的耐火性能和隔音性能，為此，每層或隔層需以非燃燒材料封隔。另外，選用排水空氣芯來合理的設(shè)計(jì)衛(wèi)生潔具，可進(jìn)一步減少衛(wèi)生器具的排水噪聲。

對于建筑排水系統(tǒng)噪聲的控制，宋劍等人認(rèn)為在進(jìn)行建筑平面布置時(shí)，應(yīng)盡可能使臥室、工作室不要緊鄰衛(wèi)生間及廚房間。如果必須相鄰時(shí)，應(yīng)采用隔聲性能好的墻體作隔斷[4]。關(guān)于建筑隔聲問題一般來說，應(yīng)使泵房遠(yuǎn)離居室，給水排水立管也不宜布設(shè)在靠臥室、工作室的墻上，給水排水管最好暗敷，如設(shè)置在管道井內(nèi)或暗設(shè)在墻、板內(nèi)。衛(wèi)生間采用下沉式，使排水橫管設(shè)在本層衛(wèi)生間的地坪內(nèi)，也可減少噪聲的傳播。

總之，鑒于排水系統(tǒng)噪聲的危害以及人們對生活質(zhì)量要求的不斷提高，建筑排水噪聲問題的解決刻不容緩。同時(shí)，就絕排水系統(tǒng)噪聲時(shí)應(yīng)該樹立整體意識，全面考慮問題，采取各種有效措施，才能真正有效地控制室內(nèi)給排水噪聲，為人們創(chuàng)造一個(gè)安全、健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境。

2 排水管道噪聲測試方法介紹

本部分所介紹測試方法為中國建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心所編制的標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 312-2009，該標(biāo)準(zhǔn)為國內(nèi)第一個(gè)排水系統(tǒng)噪聲測試方法。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，測試實(shí)驗(yàn)室包括上下兩層混響室，每一層兩個(gè)房間，分別為聲源室和接收室，聲源室和接收室中間為實(shí)驗(yàn)墻，如圖2所示。該方案適用于不含衛(wèi)生器具的建筑排水單立管系統(tǒng)所發(fā)噪聲以及含有衛(wèi)生器具的建筑排水管道系統(tǒng)所發(fā)噪聲的測試。

噪聲測量的頻率范圍限制在18個(gè)1/3倍頻帶范圍內(nèi)（100 Hz至5000 Hz的中頻范圍），單位為Hz。如果需要低頻范圍的附加信息，可測量1/3倍頻范圍：50 Hz、63 Hz和80 Hz。

圖2 實(shí)驗(yàn)室剖面圖及管道系統(tǒng)安裝方式

含有衛(wèi)生器具的建筑排水管道系統(tǒng)噪聲的測試樣品按照委托方要求，在聲源室1和聲源室2中用委托方指定的固定和連接材料進(jìn)行安裝。

對于排水管材管件噪聲測試時(shí)的流量，應(yīng)使用以下恒定流量：0.5 L/s；1 L/s；2 L/s；4 L/s和 8 L/s。流量上限取決于管道內(nèi)徑，如表2所示：

表2 排水管材管件噪聲測試時(shí)所用流量

對含有衛(wèi)生器具的建筑排水管道系統(tǒng)樣品所發(fā)噪聲進(jìn)行測試時(shí)，按照衛(wèi)生器具等設(shè)備實(shí)際工作流量進(jìn)行測試，并在檢驗(yàn)報(bào)告中進(jìn)行明確說明。

3 排水管道系統(tǒng)噪聲測試實(shí)驗(yàn)室介紹

弗朗霍夫（Fraunhofer）建筑物理研究所位于斯圖加特（Stuttgart），是德國最大建筑聲學(xué)實(shí)驗(yàn)研究基地，擁有各類聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室近20間，建于1985年。

位于弗朗霍夫建筑物理研究所的排水噪聲實(shí)驗(yàn)室是國際上最富知名的排水系統(tǒng)噪聲測試實(shí)驗(yàn)室，絕大部分排水管道等相關(guān)產(chǎn)品噪聲性能均在該實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試。

該實(shí)驗(yàn)室按照EN 14366-2004建造[5]，包括兩層四間混響室，可同時(shí)測試排水管道、排水系統(tǒng)等噪聲性能。

圖3 國際最富盛名的德國frauhofer建筑物理研究所給排水聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室

同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)室也從事大量的排水噪聲性能研究以及低噪聲排水系統(tǒng)產(chǎn)品的科研開發(fā)，下圖為該實(shí)驗(yàn)室一衛(wèi)博士研究生所從事的排水系統(tǒng)噪聲性能研究實(shí)驗(yàn)。

圖4 德國frauhofer試驗(yàn)室所進(jìn)行的建筑排水系統(tǒng)噪聲研究

歐洲最大的綜合性建筑科研機(jī)構(gòu)之一的法國建筑科學(xué)技術(shù)中心（CSTB）也建立了排水系統(tǒng)噪聲測試實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室遵循EN 14366-2004標(biāo)準(zhǔn)，包括一層兩間混響室，可對排水管道產(chǎn)品噪聲性能進(jìn)行測試和評價(jià)。

圖5 法國建筑科學(xué)研究技術(shù)中心排水噪聲實(shí)驗(yàn)室

由于排水噪聲對居民影響甚大，國內(nèi)諸多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)從上世紀(jì)八十年代即開始對排水噪聲開展研究，如建設(shè)部科技促進(jìn)中心所組織的前三門排水噪聲現(xiàn)場測試研究、同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)研究所所開展的排水系統(tǒng)噪聲研究、清華大學(xué)建筑科學(xué)系所開展的排水噪聲研究等，然而由于統(tǒng)一的測試方法未建立，各個(gè)研究機(jī)構(gòu)之間的測試方法、測試系統(tǒng)千差萬別，導(dǎo)致測試結(jié)果無任何可比性。

鑒于此種情況，2005年中國建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心申請并承擔(dān)國家十一五支撐計(jì)劃課題：“居住區(qū)與室內(nèi)環(huán)境噪聲控制與改善關(guān)鍵技術(shù)研究”，并承擔(dān)國內(nèi)第一個(gè)排水系統(tǒng)噪聲測試方法標(biāo)準(zhǔn)：“建筑排水管道系統(tǒng)噪聲測試方法”的編制，對建筑排水系統(tǒng)噪聲開展系統(tǒng)的研究。

在上述研究的以及CJ/T 312-2009和EN 14366-2004標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，參考國內(nèi)外先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，建立了國內(nèi)首個(gè)建筑排水系統(tǒng)噪聲試驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室包括兩層四間混響室，可同時(shí)對排水管道產(chǎn)品、排水系統(tǒng)等所發(fā)出的噪聲性能進(jìn)行測試，目前實(shí)驗(yàn)室運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

圖6 中國建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心有限公司排水系統(tǒng)噪聲測試實(shí)驗(yàn)室

4 排水管道噪聲初步測試結(jié)果

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 312-2009所規(guī)定方法，利用中國建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心所建設(shè)的建筑給排水實(shí)驗(yàn)室，隨機(jī)從市場上抽取了常見的幾種塑料排水管道，對其排水噪聲性能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果如圖7-圖10所示。

圖7 幾種塑料排水管道的噪聲性能（流量0.5L/s）

圖8 幾種塑料排水管道的噪聲性能（流量1/s）

圖9 幾種塑料排水管道的噪聲性能（流量2L/s）

圖10 幾種塑料排水管道的噪聲性能（流量4L/s）

可以看出，排水管道材料、管道結(jié)構(gòu)及排水流量都將對排水系統(tǒng)所發(fā)噪聲帶來不同的影響。

對于相同的排水管道，隨著排水流量的增加，其噪聲聲壓級增加。對于市場上隨機(jī)抽取的普通PVC-U管道，在排水流量為0.5L/s時(shí)，其噪聲聲壓級為42dB（A），而當(dāng)排水流量增加至4L/s時(shí)，其噪聲聲壓級增加到53dB（A）。

而對于市場上常見的幾種通過構(gòu)造內(nèi)壁結(jié)構(gòu)、選用不同的材料以降低排水噪聲的管道，市場上隨機(jī)抽取的樣品測試結(jié)果表明，這些降低排水噪聲聲壓級的措施均是有效的。

5 結(jié)論

1）排水管道系統(tǒng)所發(fā)噪聲是建筑室內(nèi)主要噪聲源之一，其噪聲聲壓級大于絕大多數(shù)常用家用電器所發(fā)噪聲限值，對居民生活、起居及居住舒適度造成了一定的不便，其影響不可忽視。

2）標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 312-2009提出了排水管道系統(tǒng)噪聲測試的方法，利用該方法，可以解決不同的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)取得的噪聲聲壓級無法進(jìn)行比對的問題，為實(shí)際測試和解決排水噪聲提供了必要的條件。

3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的初步測試結(jié)果，不同的排水管道在排水時(shí)所發(fā)出的噪聲聲壓級不同，不同的流量對各種塑料管道噪聲性能具有不同的影響。測試結(jié)果表明，常見的降低排水噪聲的措施均是有效的，可以利用不同的原材料、通過構(gòu)造不同的管道結(jié)構(gòu)，針對性的提供不同流量下的管道系統(tǒng)排水噪聲降低和解決方案。

[1]GBJ 118-88 民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范

[2]GB 19606-2004 家用和類似用途電器噪聲限值

[3]趙建軍, 李太富. 建筑給排水系統(tǒng)中噪聲的產(chǎn)生機(jī)理及控制. 水科學(xué)與工程技術(shù). 2006 年第2期： 40-41

[4]宋劍; 于春延; 張新紅. 建筑給排水噪聲的分析與控制. 河南水利與南水北調(diào), 2008年 06期： 80-81

[5]EN 14366： 2004《Laboratory measurement of noise from waste water installations》