中央空調噪聲分析及控制研究

孫超

摘 要：隨著經濟的發展與社會的進步，中央空調系統被廣泛應用于我國的民用建筑中。中央空調在給予人們良好舒適的環境的同時，也為人們帶來了噪聲，影響了人們的日常工作與生活。文章從中央空調系統的噪聲來源和產生說起，分析并總結中央空調噪聲的控制方法，以供參考。

關鍵詞：噪聲；中央空調；控制

中圖分類號：TB535 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）12-0074-02

Abstract： With the development of economy and the progress of society， the central air conditioning system is widely used in the civil buildings of our country. Central air conditioning gives people a good and comfortable environment， but also brings noise to people， affecting people's daily work and life. This paper starts with the noise source and generation of central air conditioning system， analyzes and summarizes the control methods of central air conditioning noise for reference.

Keywords： noise； central air conditioning； control

民用建筑中中央空調的設置是為了營造一個安靜、舒適的環境；其暖通專業的功能是為了保證建筑物的冬暖夏涼，營造舒適合宜的氣候條件；在某些大型且需求高的民用建筑中安裝大型空調系統是必不能少的專業之一，但由于中央空調系統的復雜和設備需求較多，若設計不正確，將會產生室內噪音超標的情況，因此，控制中央空調系統的噪音并營造一個舒適良好的環境，是目前需要研究的重點之一[1]。

1 中央空調系統噪聲來源

中央空調系統的主要噪聲源有以下幾種：（1）制冷機組的振動與運行噪聲、冷卻塔的振動與運行噪聲，除此以外還包括輔助設備水處理、水泵等；（2）空氣從送出口發出形成的風聲；（3）空氣在水管中流動形成的水流聲以及水管振動噪聲[2]；（4）空調器及風機盤管等設備運行時產生的機械噪聲；（5）外界其他噪聲源與其發生共鳴等。根據噪聲來源，可將空調系統的噪聲分為設備噪聲、氣流噪聲、振動噪聲。

2 中央空調系統噪聲的產生

2.1 設備運轉產生的噪聲

設備噪聲又稱機械噪聲，其為中央空調系統本身運行時產生的噪聲。電磁噪聲的產生原因多為空調內部使用的交流電機產生的交流噪聲。設備噪聲是空調系統固有的，與其結構設計及制造、實際裝配精度有關[3]。

2.2 氣流產生的噪聲

空調系統的管道內氣流產生噪聲的機理主要為：氣流流動引發管壁的振動，這類固體噪聲主要為中低頻，服從流速四次方定律；另一種則是由于氣流脫硫附面層發出聲音，該類噪聲從本質上來說是一種偶極子輻射，為高頻，一般為流速的六次方規則變化，這兩種噪聲是同時存在的，氣流流速較低時為前者，流速提高后主要為后者。而氣流產生噪聲的主要原因為以下五點：（1）通風機風扇葉片運行轉動帶動的湍流；（2）空氣在氣管中流動時遇到彎頭、三通、支管這些配件時產生的湍流；（3）高速送風氣流進入室內靜止空氣時產生的湍流；（4）管道中空氣流動引起的管壁振動；（5）氣流將外界噪聲送至室內。

2.3 振動產生的噪聲

在中央空調系統中的風系統及水系統中的設備進行運轉，如風機、水泵、冷水機組等會產生振動，并通過建筑物的結構進行傳播[4]。這類振動會以彈性波的方式通過建筑物的結構基礎傳至所有與機房相鄰的房間，并作為空氣聲的方式存在。

3 中央空調系統噪聲的控制方法

3.1 設備噪聲的控制

控制設備噪聲的主要措施有以下四種：（1）在進行空調設備的購置時，應當選取低噪聲、低轉速且型號較小的設備；（2）在安裝設備時應選擇將其集中安裝在據空調房間的地下室或者設備層，將其作為空調機房；（3）對于空間較大的空調空間，應使用多臺匹數小的室內機，而不應只選用一臺匹數大的室內機；（4）風管機式室內機應當采用后回風而不應用下回風，一定情況下可采用吊頂回風的方式來處理噪聲，滿足消聲需求[5]。

3.2 空調系統的消聲

盡管降低氣流噪聲的主要方式是安裝消聲器類消聲組件，但這會提高工程成本。一般的舒適空調實際上并不會安裝消聲器[6]。這樣氣流在流過風管并與其產生摩擦，氣流轉彎、擴張或者收縮以及聲波的折射等引起噪聲的自然衰減之外，在系統施工過程中進行有效的工藝控制也可以降低氣流噪聲。主要方法有：（1）合理選擇風管鋼板的厚度。由于氣流流過時會引起壓力變化導致鋼板發生噪聲。若使用的主干風管鋼板厚度低一級，會明顯增加氣流噪聲。經過實際實踐可以發現，當矩形風管的截面為630x160mm，若采取0.5mm的鋼板會比使用0.75mm的鋼板產生的氣流噪聲高出3%到5%左右。（2）在風管彎頭、三通等處安裝導流葉片，可以有效減少湍流的出現并降低氣流噪聲。（3）避免在風管彎頭、三通處安裝封口以減少氣流噪聲。（4）在施工時，風管應確保平直且內表面平整，盡量減少拼接的情況，在拼接處應確保其牢固，折角處應平直，減少彎頭、三通等組件的應用，保證氣流的通暢。（5）在安裝風管時應避免錯位及扭曲，應連接平直，風口的開口處不得有毛刺。（6）風管支吊架之間的距離應當合理、穩定并且牢固，這樣也可在一定程度上減小氣流噪聲。

3.3 隔聲墻的隔聲

（1）單層勻質實墻隔聲效能。單層勻質實墻的隔聲效能與實際的入社聲波的頻率有關。并且其頻率的特點與墻本身的單位面積質量、材料的內阻、墻的剛度以及邊界等條件有關[7]。在聲頻的范圍內，單層勻質實墻的隔音效果主要與質量有關，并且符合“質量定律”中的墻的單位面積質量越高，其隔聲的效果越好，并且單位面積質量每增加一倍，其隔聲量將會增加六倍。因此，若想提高隔聲墻的隔聲量，應當適量選用較厚重的墻體。（2）組合墻。通過增加墻的厚度可以有效增加隔聲量。但是若僅僅依靠增加墻體的厚度來保證隔音效果實際是不經濟的，并且墻體的厚度增加了系統結構的質量，會限制其實際使用。而多層組合墻可以利用不同聲波在穿透介質時通過其發生反射來進行自然衰減從而增加隔聲量，這樣就可以在既保證墻體質量輕的同時有效提高隔聲量。空氣層的隔聲效果與其厚度有關，若再在其中設置吸聲材料且并不填滿，可以進一步提高隔聲效果。

3.4 空調系統的吸聲

空調系統產生的噪聲會通過空調末端以及建筑結構基礎傳播至空調使用的房間內，而這些聲能會有一部分直接傳播至耳內，大部分會在室內的各個界面經過多次反射再傳至耳內，第一種為直達聲，第二種則為混響聲。人耳接受到的一般是兩種聲音的集合，若在室內設計有吸聲用的構件，可以吸收傳播過來的反射聲能，從而有效減弱混響聲。國內外的吸聲降噪方式已經得到廣泛應用，一般可以降噪6-10dB。目前使用較普遍的吸聲材料為超細玻璃棉，由于其為不燃材料，且吸聲系數大、吸聲效果好。但是需要注意的是，吸聲降噪只能用于減弱混響聲，不能降低直達聲，因此不能將室內的噪聲完全吸掉，不可能降低噪聲級10dB以上。

3.5 空調系統的隔振

減弱空調系統振動的方式主要是在設備基礎處安裝一些用以隔開基礎的彈性組件，用以消除振動源與接收部分之間的剛性連接。主要可以采用的彈性構件為彈簧或者橡膠等。而根據隔振原理，在隔振系統中，頻率比設備的振動頻率與隔振系統的固有頻率之間的頻率比大，則振動傳遞會比振動傳遞率小，隔振效果將越好。因此，在設備的隔振施工中，需要力求達到最好的隔振效果。

（1）通風機：通風機的振動頻率一般在10-20HZ范圍內，一般的民用建筑選用的風機轉速在1000轉/分左右，因此，需要選擇固有頻率較低的隔振設施，例如采取金屬彈簧可以達到較好的隔聲效果。（2）冷水機組：由于壓縮機的轉速很高，因此其擾動頻率也會很高，在選用隔振設備就可以采用彈性隔振墊。但在實際施工中，需合理選擇支撐面積。若選擇的面積過小，會無法起到隔振效果，過大則會使得材料變硬而失去隔振效果。（3）水泵：水泵的擾動頻率一般在24-48Hz內，因此，采取隔振器或者隔振墊都可以達到較理想的隔振效果。（4）冷卻塔：冷卻塔一般風機轉速低，振動頻率低，可不作隔振處理。（5）管道：空調的制冷設備不僅僅是依靠于某個單獨設備，而是通過管道的連接將其構成一個完整的系統。因此，設備的振動會連同其管道、支吊架等傳播至支撐該結構的各個界面。為避免此傳播，在設備與管道之間應當避免剛性連接，使用橡膠軟接頭、不銹鋼波紋軟管等構件，支吊管也應當設置減振裝置等。

4 空調噪聲控制與建筑防噪規劃

建筑及空調系統的設計需要與噪聲控制相互配合，這也是相關領域需要研究并注意的問題之一，若在建筑設計階段就考慮如何進行空調系統的設計與其噪聲的控制，會得到極佳的效果；反之，若在進行設計的過程中考慮欠缺會使得整個空調系統難以調置，不利于有效控制噪聲，最后進行彌補則會事倍功半。同樣，空調系統的設計也需要結合建筑的實際情況以及噪聲控制需求，盡量尋找低噪聲的設計方案，或者選擇容易進行噪聲控制的設計方案。建筑設計、空調設計以及噪聲的控制之間的協調主要與建筑的防噪規劃、空間的分配以及結構基礎等內容有關。從控制噪聲的需求出發，空調機房應當原理空調用房以及對噪聲控制需求高的房間，這樣可以有效增加噪聲的自然衰減效果，減少噪聲的影響。進行建筑的設計時應考慮到空調系統的空間，包括有豎井以及吊頂的空間。

5 結束語

隨著經濟的發展與社會的進步，人們對生活環境的需求不斷提高，需要一個溫濕度適宜、無噪聲的生活環境來進行日常活動，因此，需要采取合理有效的中央空調噪聲控制方法，并在施工時就對此問題加以重視，確保可以有效減少噪聲，甚至完全避免噪聲的產生。

參考文獻：

[1]杜鳳祥.暖通空調系統噪聲問題的治理策略探究[J].城市建設理論研究，2014（14）.

[2]劉濱.某空調系統噪聲改造[J].暖通空調，2015（2）：90-92.

[3]孫凌云.暖通空調系統噪聲問題的治理策略探究[J].城市建筑，2014（2）：138.

[4]石道永，趙榮華.空調噪音舒適性評價的探討[J].科技視界，2016（15）：130.

[5]張弛.中央空調系統噪聲測評與控制對策[J].環境工程學報，2015，6（7）：77-79.

[6]蔣芝楠，卜冬青，蔣文生，等.中央空調噪聲治理[J].噪聲與振動控制，2002，22（4）：46-48.

[7]杜力，趙鵬云.中央空調噪聲分析及控制研究[J].重慶工商大學學報（自然科學版），2016，26（3）：291-294.