歌劇院空調(diào)設(shè)備隔音降噪技術(shù)難點(diǎn)分析及解決措施

萬海山

（東省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，廣東 廣州 510000）

1 歌劇院空調(diào)設(shè)備噪音來源分析

空調(diào)設(shè)備運(yùn)行振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生巨大噪音，通過對(duì)某歌劇院空調(diào)設(shè)備運(yùn)行原理及機(jī)體整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，本文認(rèn)為空調(diào)設(shè)備運(yùn)行噪音主要來源于如下6 個(gè)方面。（1）空調(diào)管路中冷媒流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的氣流噪音。（2）空調(diào)風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)機(jī)噪音。（3）空調(diào)壓縮機(jī)設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的壓縮機(jī)噪音。（4）空調(diào)鈑金、管路等相關(guān)機(jī)組結(jié)構(gòu)件運(yùn)行時(shí)由于振動(dòng)引起的復(fù)合噪音。（5）空調(diào)風(fēng)柜機(jī)組的風(fēng)機(jī)噪聲與風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)風(fēng)噪聲。（6）空調(diào)中央空調(diào)冷水機(jī)組及機(jī)房設(shè)備主要噪聲來源：冷卻塔風(fēng)噪、水流噪聲和電機(jī)振動(dòng)噪聲、水泵運(yùn)行的電機(jī)振動(dòng)和水流噪聲及空調(diào)冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)制冷壓縮機(jī)振動(dòng)噪聲和水流的噪聲。

2 歌劇院空調(diào)設(shè)備噪音分類及確定

2.1 歌劇院空調(diào)設(shè)備氣流噪音

對(duì)某歌劇院空調(diào)壓縮機(jī)吸氣管長度、吸氣流速、壓縮機(jī)排氣管長度和排氣流速參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過空調(diào)設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的氣流噪音進(jìn)行試驗(yàn)測定，結(jié)果顯示如表1。

表1 歌劇院空調(diào)設(shè)備氣流噪音測定結(jié)果

調(diào)節(jié)試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)歌劇院空調(diào)設(shè)備氣流噪音進(jìn)行優(yōu)化后，前后整體噪音值分別為83.4dB(A)和83.2 dB(A)，降噪效果并不明顯。據(jù)此可確定，該空調(diào)設(shè)備主要噪音來源并非氣流噪音。

2.2 歌劇院空調(diào)設(shè)備結(jié)構(gòu)件振動(dòng)噪音

在上述試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過對(duì)歌劇院空調(diào)設(shè)備整體機(jī)組結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔音降噪處理，同時(shí)采用兩種性能差異較大的隔振器展開試驗(yàn)對(duì)比，測試結(jié)果如下表2 所示。

表2 歌劇院空調(diào)設(shè)備機(jī)組整體噪音測定結(jié)果

由測試結(jié)果可看出，該空調(diào)設(shè)備整體機(jī)組運(yùn)行噪音前、后對(duì)比差異并不明顯，因此可進(jìn)一步確定，機(jī)組整機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪音并非是該空調(diào)設(shè)備主要噪音來源。

2.3 歌劇院空調(diào)壓縮機(jī)設(shè)備噪音

本文通過對(duì)帶隔音罩與不帶隔音罩的空調(diào)壓縮機(jī)設(shè)備運(yùn)行噪音進(jìn)行測定，結(jié)果顯示，兩種運(yùn)行工況下空調(diào)整體噪音差異較明顯，由此認(rèn)為該歌劇院空調(diào)機(jī)組設(shè)備主要噪音來源是壓縮機(jī)噪聲。詳細(xì)測定對(duì)比結(jié)果如表3 所示。

表3 歌劇院空調(diào)設(shè)備壓縮機(jī)噪音測定結(jié)果

2.4 歌劇院空調(diào)風(fēng)機(jī)設(shè)備噪音

本文采用專用空調(diào)風(fēng)機(jī)測試工裝，通過對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)流圈與風(fēng)葉結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改，然后對(duì)空調(diào)設(shè)備風(fēng)機(jī)單獨(dú)進(jìn)行測試。結(jié)果顯示，新舊風(fēng)機(jī)在調(diào)試前后，噪聲測試結(jié)果差異明顯，且風(fēng)機(jī)噪音在空調(diào)整機(jī)裝配運(yùn)行測試中也在降低，由此確定風(fēng)機(jī)噪音也是該空調(diào)系統(tǒng)主要噪聲來源，結(jié)果見表4。

表4 歌劇院空調(diào)設(shè)備風(fēng)機(jī)噪音測定結(jié)果

3 歌劇院空調(diào)設(shè)備隔音降噪技術(shù)機(jī)理

確定此歌劇院空調(diào)設(shè)備主要噪音來源分別為壓縮機(jī)噪音和風(fēng)機(jī)噪音后，需根據(jù)不同噪音產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行隔音降噪處理。按空調(diào)噪聲控制機(jī)理，可采用兩種方法實(shí)現(xiàn)隔音降噪，一是通過對(duì)噪聲傳播途徑進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)隔音降噪；二是降低噪聲本身的噪聲量實(shí)現(xiàn)降噪。在空調(diào)設(shè)備隔音降噪過程中，一般主要采用吸聲材料進(jìn)行降噪，其原理如下。空氣中的聲波在傳播過程中，當(dāng)其入射到勻質(zhì)屏蔽物時(shí)，部分聲能會(huì)被反射，部分聲能會(huì)被吸收，另外還有部分聲能可透過屏蔽物繼續(xù)傳播。因此，最直接的空調(diào)設(shè)備隔音降噪方法是通過設(shè)置合適的屏蔽物阻止聲能傳播，以此實(shí)現(xiàn)隔音降噪。

根據(jù)上述原理，可采用性能良好的吸聲材料對(duì)空調(diào)設(shè)備進(jìn)行隔音降噪，方法如下。一是粘滯阻力耗能：當(dāng)聲波經(jīng)過吸聲材料表面后，會(huì)導(dǎo)致空隙內(nèi)部產(chǎn)生空氣振動(dòng)現(xiàn)象；此時(shí)，聲波會(huì)在空氣與固體經(jīng)絡(luò)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因空氣具有粘滯性特征，由此會(huì)形成巨大粘滯阻力，使振動(dòng)空氣動(dòng)能不斷向熱能轉(zhuǎn)化，降低聲波能量強(qiáng)度。二是熱交換耗能：聲波通過時(shí)，由于空氣絕熱壓縮會(huì)導(dǎo)致聲波升溫；同時(shí)，其會(huì)使多孔材料進(jìn)行熱傳導(dǎo)與熱交換，由此使聲能得到衰減。

4 歌劇院空調(diào)設(shè)備隔音降噪技術(shù)措施及效果

根據(jù)隔音降噪技術(shù)機(jī)理及方法，需采用吸聲材料對(duì)空調(diào)風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)設(shè)備進(jìn)行降噪。本文根據(jù)聲源頻譜特性對(duì)吸聲材料進(jìn)行選擇，保證聲源頻譜特性與吸聲材料頻譜相匹配。若低頻噪聲大，則選用低頻吸聲材料進(jìn)行隔音降噪；若高頻噪聲大，則采用高頻吸聲材料進(jìn)行降噪。為了起到良好的隔音降噪效果，采用穿孔共振吸聲材料進(jìn)行降噪處理，使噪聲頻率最大值與吸聲材料頻率峰值相對(duì)應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)不同噪聲來源，采取不同的措施進(jìn)行有效降噪，比如針對(duì)空調(diào)風(fēng)柜機(jī)組的風(fēng)機(jī)噪聲與風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)風(fēng)噪聲，則主要通過以下方法加以降噪處理：風(fēng)管增加二級(jí)消聲器處理，一級(jí)消中高頻聲，另一級(jí)消低頻聲，風(fēng)管出風(fēng)口加設(shè)消聲雙層百葉?？照{(diào)風(fēng)柜機(jī)組加設(shè)彈簧減振器，進(jìn)出風(fēng)口加設(shè)帆布軟接，在空調(diào)風(fēng)柜機(jī)房內(nèi)的所有風(fēng)管加設(shè)減振支架，同時(shí)空調(diào)風(fēng)柜機(jī)房四周墻體采用玻璃棉及消聲微孔板進(jìn)行消聲處理。

而針對(duì)空調(diào)中央空調(diào)冷水機(jī)組及機(jī)房設(shè)備主要噪聲源，本研究主要采用如下方法進(jìn)行降噪處理：如冷卻塔、水泵及空調(diào)冷水機(jī)組等所有設(shè)備均需加設(shè)彈簧減震器減振降噪，同時(shí)水泵加設(shè)惰性塊進(jìn)行二級(jí)減振；水泵、冷卻塔、空調(diào)冷水機(jī)組管道進(jìn)出口處均需加設(shè)橡膠軟接，機(jī)房內(nèi)所有支架和出機(jī)房的第一個(gè)管道支架均需做減振支架處理；送排風(fēng)機(jī)加設(shè)彈簧減振，進(jìn)出口加設(shè)軟接，減振降噪處理；空調(diào)VRV 空調(diào)室外機(jī)均需加設(shè)橡膠減振墊，進(jìn)行減振降噪處理。

在隔音降噪處理前，通過對(duì)空調(diào)設(shè)備運(yùn)行噪聲頻譜特性與噪音值進(jìn)行測試。

通過對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)頻譜特性曲線進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)噪聲值在中高頻位置達(dá)到峰值。結(jié)合這一特點(diǎn)，本研究采用空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備及管道采用符合要求的減振器加設(shè)性能良好的隔音吸聲材料進(jìn)行降噪，空調(diào)機(jī)房墻面四周加設(shè)玻璃棉隔音阻隔處理，其聲學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

圖1 空調(diào)機(jī)房隔音降噪隔音板聲學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖

按照如圖所示隔音聲學(xué)結(jié)構(gòu)，在空調(diào)設(shè)備及管道加設(shè)減振器及機(jī)房墻體玻璃棉隔音處理后進(jìn)行隔音降噪效果測試，結(jié)果測試噪聲背景滿足建筑的使用要求。對(duì)于該空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)設(shè)備，采用三種技術(shù)措施進(jìn)行隔音降噪。一是通過對(duì)導(dǎo)流圈與風(fēng)葉結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)降噪；二是通過加裝吸聲材料控制聲源傳播路徑，實(shí)現(xiàn)降噪隔音；三是空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)設(shè)備均加設(shè)彈簧減振器，消減風(fēng)機(jī)振動(dòng)勢能，實(shí)現(xiàn)降噪隔音。通過試驗(yàn)?zāi)M，對(duì)上述方法進(jìn)行實(shí)施后，測試對(duì)比了優(yōu)化前后空調(diào)系統(tǒng)噪聲測試結(jié)果，優(yōu)化前后，該空調(diào)風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪聲降低約20dB 左右，效果明顯。

5 結(jié)語

研究結(jié)果表明，歌劇院屬于公共場所，其對(duì)空調(diào)設(shè)備運(yùn)行性能有著特殊要求。隔音效果差，運(yùn)行噪聲大，不僅會(huì)增加空調(diào)設(shè)備能耗，若其長期處于“帶病”運(yùn)行狀態(tài)，還會(huì)縮短歌劇院空調(diào)設(shè)備使用壽命。因此，應(yīng)通過分析機(jī)組設(shè)備噪聲來源，根據(jù)空調(diào)設(shè)備噪聲產(chǎn)生機(jī)理，基于頻譜測試結(jié)果，采用隔音降噪技術(shù)措施進(jìn)行處理，以提高環(huán)境舒適性，滿足歌劇院實(shí)際使用噪聲背景要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。