歌劇院空調(diào)設備隔音降噪技術難點分析及解決措施

萬海山

（東省工業(yè)設備安裝有限公司，廣東 廣州 510000）

1 歌劇院空調(diào)設備噪音來源分析

空調(diào)設備運行振動會產(chǎn)生巨大噪音，通過對某歌劇院空調(diào)設備運行原理及機體整體結構進行分析，本文認為空調(diào)設備運行噪音主要來源于如下6 個方面。（1）空調(diào)管路中冷媒流動時產(chǎn)生的氣流噪音。（2）空調(diào)風機設備運行時產(chǎn)生的風機噪音。（3）空調(diào)壓縮機設備運行時產(chǎn)生的壓縮機噪音。（4）空調(diào)鈑金、管路等相關機組結構件運行時由于振動引起的復合噪音。（5）空調(diào)風柜機組的風機噪聲與風管內(nèi)流動風噪聲。（6）空調(diào)中央空調(diào)冷水機組及機房設備主要噪聲來源：冷卻塔風噪、水流噪聲和電機振動噪聲、水泵運行的電機振動和水流噪聲及空調(diào)冷水機組運行時制冷壓縮機振動噪聲和水流的噪聲。

2 歌劇院空調(diào)設備噪音分類及確定

2.1 歌劇院空調(diào)設備氣流噪音

對某歌劇院空調(diào)壓縮機吸氣管長度、吸氣流速、壓縮機排氣管長度和排氣流速參數(shù)進行調(diào)節(jié)，通過空調(diào)設備運行時產(chǎn)生的氣流噪音進行試驗測定，結果顯示如表1。

表1 歌劇院空調(diào)設備氣流噪音測定結果

調(diào)節(jié)試驗結果表明，對歌劇院空調(diào)設備氣流噪音進行優(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)設備主要噪音來源并非氣流噪音。

2.2 歌劇院空調(diào)設備結構件振動噪音

在上述試驗基礎上，通過對歌劇院空調(diào)設備整體機組結構進行隔音降噪處理，同時采用兩種性能差異較大的隔振器展開試驗對比，測試結果如下表2 所示。

表2 歌劇院空調(diào)設備機組整體噪音測定結果

由測試結果可看出，該空調(diào)設備整體機組運行噪音前、后對比差異并不明顯，因此可進一步確定，機組整機結構振動噪音并非是該空調(diào)設備主要噪音來源。

2.3 歌劇院空調(diào)壓縮機設備噪音

本文通過對帶隔音罩與不帶隔音罩的空調(diào)壓縮機設備運行噪音進行測定，結果顯示，兩種運行工況下空調(diào)整體噪音差異較明顯，由此認為該歌劇院空調(diào)機組設備主要噪音來源是壓縮機噪聲。詳細測定對比結果如表3 所示。

表3 歌劇院空調(diào)設備壓縮機噪音測定結果

2.4 歌劇院空調(diào)風機設備噪音

本文采用專用空調(diào)風機測試工裝，通過對風機系統(tǒng)導流圈與風葉結構進行更改，然后對空調(diào)設備風機單獨進行測試。結果顯示，新舊風機在調(diào)試前后，噪聲測試結果差異明顯，且風機噪音在空調(diào)整機裝配運行測試中也在降低，由此確定風機噪音也是該空調(diào)系統(tǒng)主要噪聲來源，結果見表4。

表4 歌劇院空調(diào)設備風機噪音測定結果

3 歌劇院空調(diào)設備隔音降噪技術機理

確定此歌劇院空調(diào)設備主要噪音來源分別為壓縮機噪音和風機噪音后，需根據(jù)不同噪音產(chǎn)生機理進行隔音降噪處理。按空調(diào)噪聲控制機理，可采用兩種方法實現(xiàn)隔音降噪，一是通過對噪聲傳播途徑進行控制，實現(xiàn)隔音降噪；二是降低噪聲本身的噪聲量實現(xiàn)降噪。在空調(diào)設備隔音降噪過程中，一般主要采用吸聲材料進行降噪，其原理如下。空氣中的聲波在傳播過程中，當其入射到勻質(zhì)屏蔽物時，部分聲能會被反射，部分聲能會被吸收，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)設備隔音降噪方法是通過設置合適的屏蔽物阻止聲能傳播，以此實現(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空調(diào)設備進行隔音降噪，方法如下。一是粘滯阻力耗能：當聲波經(jīng)過吸聲材料表面后，會導致空隙內(nèi)部產(chǎn)生空氣振動現(xiàn)象；此時，聲波會在空氣與固體經(jīng)絡間相對運動。因空氣具有粘滯性特征，由此會形成巨大粘滯阻力，使振動空氣動能不斷向熱能轉(zhuǎn)化，降低聲波能量強度。二是熱交換耗能：聲波通過時，由于空氣絕熱壓縮會導致聲波升溫；同時，其會使多孔材料進行熱傳導與熱交換，由此使聲能得到衰減。

4 歌劇院空調(diào)設備隔音降噪技術措施及效果

根據(jù)隔音降噪技術機理及方法，需采用吸聲材料對空調(diào)風機與壓縮機設備進行降噪。本文根據(jù)聲源頻譜特性對吸聲材料進行選擇，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行隔音降噪；若高頻噪聲大，則采用高頻吸聲材料進行降噪。為了起到良好的隔音降噪效果，采用穿孔共振吸聲材料進行降噪處理，使噪聲頻率最大值與吸聲材料頻率峰值相對應。在此基礎上，針對不同噪聲來源，采取不同的措施進行有效降噪，比如針對空調(diào)風柜機組的風機噪聲與風管內(nèi)流動風噪聲，則主要通過以下方法加以降噪處理：風管增加二級消聲器處理，一級消中高頻聲，另一級消低頻聲，風管出風口加設消聲雙層百葉。空調(diào)風柜機組加設彈簧減振器，進出風口加設帆布軟接，在空調(diào)風柜機房內(nèi)的所有風管加設減振支架，同時空調(diào)風柜機房四周墻體采用玻璃棉及消聲微孔板進行消聲處理。

而針對空調(diào)中央空調(diào)冷水機組及機房設備主要噪聲源，本研究主要采用如下方法進行降噪處理：如冷卻塔、水泵及空調(diào)冷水機組等所有設備均需加設彈簧減震器減振降噪，同時水泵加設惰性塊進行二級減振；水泵、冷卻塔、空調(diào)冷水機組管道進出口處均需加設橡膠軟接，機房內(nèi)所有支架和出機房的第一個管道支架均需做減振支架處理；送排風機加設彈簧減振，進出口加設軟接，減振降噪處理；空調(diào)VRV 空調(diào)室外機均需加設橡膠減振墊，進行減振降噪處理。

在隔音降噪處理前，通過對空調(diào)設備運行噪聲頻譜特性與噪音值進行測試。

通過對空調(diào)壓縮機頻譜特性曲線進行對比分析，發(fā)現(xiàn)噪聲值在中高頻位置達到峰值。結合這一特點，本研究采用空調(diào)系統(tǒng)設備及管道采用符合要求的減振器加設性能良好的隔音吸聲材料進行降噪，空調(diào)機房墻面四周加設玻璃棉隔音阻隔處理，其聲學結構示意圖如圖1 所示。

圖1 空調(diào)機房隔音降噪隔音板聲學結構示意圖

按照如圖所示隔音聲學結構，在空調(diào)設備及管道加設減振器及機房墻體玻璃棉隔音處理后進行隔音降噪效果測試，結果測試噪聲背景滿足建筑的使用要求。對于該空調(diào)系統(tǒng)風機設備，采用三種技術措施進行隔音降噪。一是通過對導流圈與風葉結構進行優(yōu)化，實現(xiàn)降噪；二是通過加裝吸聲材料控制聲源傳播路徑，實現(xiàn)降噪隔音；三是空調(diào)系統(tǒng)風機設備均加設彈簧減振器，消減風機振動勢能，實現(xiàn)降噪隔音。通過試驗模擬，對上述方法進行實施后，測試對比了優(yōu)化前后空調(diào)系統(tǒng)噪聲測試結果，優(yōu)化前后，該空調(diào)風機運行噪聲降低約20dB 左右，效果明顯。

5 結語

研究結果表明，歌劇院屬于公共場所，其對空調(diào)設備運行性能有著特殊要求。隔音效果差，運行噪聲大，不僅會增加空調(diào)設備能耗，若其長期處于“帶病”運行狀態(tài)，還會縮短歌劇院空調(diào)設備使用壽命。因此，應通過分析機組設備噪聲來源，根據(jù)空調(diào)設備噪聲產(chǎn)生機理，基于頻譜測試結果，采用隔音降噪技術措施進行處理，以提高環(huán)境舒適性，滿足歌劇院實際使用噪聲背景要求，實現(xiàn)節(jié)能降耗。