暖通空調系統噪聲分析與降噪策略

王偉朋

（廣東省工業設備安裝有限公司，廣東 廣州 510080）

目前，人們對環境質量的要求越來越高。一般在住宅區建筑物及大型公共場所等，均安裝空調通風系統。其在改善室內環境質量與舒適度指標的同時，也產生了一些負面影響。如暖通空調系統耗能高，不僅會造成電能浪費、污染環境，還會降低舒適感；尤其是老化及“帶病”運行的暖通空調，其運行噪聲較大，能耗超標，會影響空調系統運行性能。據我國現行《公共場所衛生標準》規定，各種不同公共場所環境噪聲都有最高限值，當暖通空調在室內環境下的運行噪聲值高于30～40dB時，會對人體健康產生危害。據此，對暖通空調系統噪聲進行分析，并提出降噪優化策略具有積極的現實意義。

1 暖通空調噪聲來源

常見的暖通空調噪聲主要來源于設計安裝與實際運行兩方面。

1.1 因設計安裝不當引起噪聲

某些暖通空調在設計或安裝過程中，因技術工藝不當、聲學結構不合理或技術人員尚未采取相關降噪措施，對暖通空調機房進行優化布置，若空調排風口截面的設計尺寸小于標準限值等，均會導致暖通空調的能耗增加、噪聲增大。此類問題引發的噪聲主要表現為空調管路串聲、空氣動力性噪聲及局部透聲、固體傳聲。因此，在設計、安裝暖通空調系統時，要嚴格規范設計安裝的流程，保證暖通空調系統結構合理，運行安全、經濟，提高其聲學系統結構性能。

1.2 因運行設備性能、工況不良引起噪聲

暖通空調系統在運行中，若冷卻塔(淋水系統)、空調機組(風機)或水泵、制冷機組等相關設備、系統運行性能不佳、工況不良時，也會導致暖通空調系統運行的噪聲超標。

2 暖通空調噪聲具體分析

具體而言，暖通空調系統噪聲表現為3方面。

2.1 暖通空調系統制冷機組噪聲

暖通空調制冷機組運行的噪聲主要包括管道、機械和空氣動力性的3種噪聲源。

（1）暖通空調制冷機組管道的噪聲主要由皮帶輪軸承噪聲和壓縮機噪聲疊加混合引起，同時由于管道內有暖通空調系統制冷機組冷媒流動，也會產生脈動噪聲。（2）暖通空調系統制冷機產生振動及曲軸高速往復運動，甚至制冷機缸體運動等均會引起機械噪聲。（3）空氣動力性噪聲與其它2種噪聲源相比，其輻射面更廣，會直接向空氣中擴散。這部分噪聲主要因暖通空調系統機房的排氣風機與進氣風機運行不當所致，由此會形成排氣噪聲與進氣噪聲。

2.2 暖通空調系統風機噪聲

暖通空調系統風機在運行時，會由湍流噪聲及旋轉噪聲引起空氣動力性噪聲。據學者張弛研究表明，暖通空調風機噪聲強度與風機葉片的幾何尺寸、形狀及數量，以及葉輪轉速、風機內風流量、風流速等因素相關。

2.3 暖通空調系統水泵噪聲

暖通空調系統水泵噪聲主要由以下3方面因素所致。（1）當水泵葉片分別經過導向器邊緣及渦殼舌部區域時，因水泵壓力值的變化，會產生空氣輻射噪聲。（2）因風機風速在葉輪入口區域的圓周方向的流向不一致及流速不均勻，會導致葉輪壓力產生變化，最終引起噪聲。（3）水泵渦輪引起運行噪聲。（4）水泵基座振動或殼體激振引起空氣輻射噪聲。

3 降噪策略

3.1 選用性能高的低噪聲設備

通過分析可看出，暖通空調系統的主要噪聲源為通風設備。因此，最經濟、最直接的降噪方法是選擇性能高的通風設備。在選擇設備時，應結合功率、風機風量與風壓、風速、風向、葉輪轉速、聲壓級聲學和力學性能指標來選擇設備裝置。在運行時，應盡量使暖通空調系統在正常工況、額定功率下運行，減小功耗，降低噪聲值。具體而言，可按如下公式，對暖通空調系統風機最高效率點的聲功率級進行測算分析：

表1 降噪前暖通空調系統頻測數據統計

式中：L：風機風量(m3/h)；Lw：聲功率級；H：風機全壓(Pa)。

對于同一臺暖通空調風機而言，轉速“n”的不同，其聲功率級也存在很大差異，轉換計算公式如下：

3.2 優化系統設計安裝工藝

（1）在設計與安裝暖通空調系統時，要對風機的風壓與送風量進行精確計算。但不能預留過多風壓，否則會增加噪聲。（2）盡量設置消聲彎頭，避免使用小半徑或直角彎頭。（3）為了防止鋼板振動引起的噪聲，要控制風光長度，既不能過長，也不能過短。（4）安裝暖通空調時要設置減震墊降噪。（5）在安裝調試過程中，一旦產生噪音應將隔音罩加裝于暖通空調系統的水泵中。

3.3 在聲源處設置消聲裝置

常見暖通空調消聲裝置分為以下4種類型。（1）暖通空調抗性消聲器：此種消聲器不使用吸聲材料，主要由聲抗性元件組成。通過將共振腔或截面突變管段旁接、直接連接于管道中，基于聲阻抗失配原理，可使某些不同頻率的聲波在阻抗突變截面進行干涉與反射，以此消聲降噪。其適應于低、中頻范圍內暖通空調系統的消聲降噪。（2）暖通空調阻抗性復合消聲器：通過串聯抗性與阻性消聲器，構成暖通空調阻抗性復合消聲系統，可基于阻性與抗性消聲器消聲功能，在更為寬泛的頻率范圍內實現暖通空調運行的降噪消聲。（3）暖通空調噴注耗散型消聲器：此種消聲裝置主要通過在暖通空調系統的聲源處降噪消音，用于對噴注性噪聲進行控制。（4）暖通空調阻性消聲器：與抗性消聲器的消聲降噪原理相對應，該種類型的消聲器主要采用吸聲材料對暖通空調進行降噪處理。此裝置可基于吸聲材料不斷吸收沿通道傳播的噪聲源，起到逐漸消音降噪的效果。

4 實例分析

4.1 暖通空調降噪工程的實例概述

某暖通空調系統存在噪聲偏大的問題，通過采用噪聲頻譜分析儀按如下測點位置對暖通空調系統的回風口處與各機組房間發出的噪聲進行測試，獲得表1所示部分機房回風口1m處的相關噪聲頻測數據。

4.2 降噪策略在暖通空調工程案例中的實際運用

數據分析認為，該暖通空調運行的噪音偏大，主要原因在于回風口1、2層防雨百葉面積有效系數偏小，致使回風口的風速增大，形成氣流性噪聲。同時，由于暖通空調機房面較小，防雨百葉結構固定松動，由此引發噪聲。再加上該暖通空調系統內部缺乏高性能的吸聲降噪裝置，使空調機組的噪聲由回風口傳輸至室外，使整個建筑物內的噪聲增大。對此，采用本文所述暖通空調系統隔音降噪方法，在考慮設計方案的可行性與改造經濟性的基礎上，主要通過以下措施實現節能降噪。

（1）將一層礦棉裝飾吸聲板吸聲材料黏貼于空調機房的內部墻壁。（2）將消聲器加裝于該暖通空調系統的回風管處。（3）進一步穩定百葉窗的結構，防其振動。（4）確保在系統機組經濟穩定運行前提下，適當減小風機風速。（5）適當增大百葉窗面積或開孔系數。

4.3 暖通空調工程降噪效果

通過上述措施降噪處理后，再次對機房內、外部分的噪聲進行測試。結果見表2。

表2 降噪后暖通空調系統頻測數據統計(機房內外部分)

所測結果表明，隨著頻率不斷增加，其噪聲值在逐漸減小，且改造前、后空調系統的噪聲值差異明顯，機組1#、2#、3#、4#、5#回風口處分頻測試噪聲值均在50dB以下，取得了顯著的降噪消聲效果。

5 結語

綜上所述，選用低噪聲設備、優化安裝設計方案，并設置消聲器，最終可使暖通空調系統外部回風口的噪聲值減小至55dB以下，滿足降噪標準的要求。

[1]劉海成.空氣輸配系統噪聲綜合控制研究——某核電廠主控室暖通空調系統[J].工業技術創新,2016,03(03):454-463.

[2]張玲.暖通空調系統設備噪聲檢測實驗的建立[D].導師：顧平道.東華大學,2014.

[3]黃磊.吸聲材料與隔聲材料在空調降噪中的應用[D].導師：李玉平;陳功田.湖南大學,2016.