高層住宅二次供水泵房噪聲控制方法與應用實例

何建榮，周正協，徐 巧，劉志剛，水 永，柳葉瀟

(寧波市自來水有限公司，浙江寧波 315041)

隨著城市化進程的加快以及房地產行業的興起，城市土地資源日漸緊張。高層住宅建設模式有效利用了城市的垂直空間，節省了城市用地的同時改善了人們的居住條件，因此，近年來城市高層住宅數量急劇增加，但同時也引起了一系列如光污染、噪聲污染等環境污染問題。其中，二次供水泵房作為高層住宅的必備配套設施，其噪聲污染已成為目前諸多高層住宅面臨的突出問題，與此同時，隨著人們維權意識的增強，二次供水泵房噪聲投訴問題屢見不鮮。因此，通過有效的技術措施降低二次供水泵房的噪聲污染是保障居民身心健康與日常生活的重要手段。

自2011年以來，寧波市自來水有限公司全面啟動中心城區中高層住宅二次供水設施集中改造，并于2014年基本完成。面對諸多老舊小區水泵房噪聲影響問題，如何根據實際情況編制噪聲整治方案則顯得尤為重要。因此，本文通過綜合分析二次供水泵房噪聲來源、特點以及噪聲整治工程的實踐心得，對二次供水泵房噪聲整治方案進行探討，為改善高層住宅居住環境質量提供相應對策與實踐經驗。

1 泵房噪聲來源及特點

泵房噪聲主要包含：水泵工作噪聲、電機噪聲及其他噪聲。

(1)水泵工作噪聲主要為機械噪聲，由于水泵葉輪等旋轉部件不平衡而使水泵在工作中產生振動，引起結構振動噪聲[1]。振動噪聲通常以彈性波的形式通過水泵傳遞到支撐結構及相連的供水管線上，引起樓板或墻體微振動而輻射噪聲。水泵工作噪聲還包含氣蝕噪聲和液壓噪聲等，其中，結構噪聲具有頻率低、聲波長、衰減緩慢等特點，不易吸收和隔離，是泵房噪聲問題中較為普遍的噪聲。

(2)電機噪聲主要包含空氣動力噪聲、電磁噪聲和機械噪聲。電磁噪聲為電機中定子、轉子和整個電機結構的振動所產生的一種低頻噪聲；而機械噪聲則是電機運轉部分的摩擦、撞擊、不平衡以及結構共振形成的噪聲。這部分噪聲通常通過空氣傳播，隨著傳播距離的增大會發生明顯衰減，在泵房噪聲中并不突出。

(3)其他噪聲主要包括泵房進水系統噪聲、水錘噪聲等，進水系統噪聲主要包含進水口水流沖擊儲水界面形成的落水噪聲以及浮球閥形成的噴射噪聲及渦流噪聲[2]。水錘噪聲則是水泵啟閉時管道內壓力波動引起的水流撞擊噪聲。這幾類噪聲均能通過設備結構上的調整進行消除。

2 泵房噪聲控制原理及方法

噪聲控制通常通過削減噪聲源、限制傳播途徑控制及控制噪聲接受點3方面進行。泵房噪聲通常通過固體或者空氣傳播，因此，在泵房噪聲控制中普遍采用隔振減振、吸聲等措施[3]。

(1)隔振減振措施。隔振減振是通過在振源及固定結構中設置隔振減振裝置，用柔性彈性連接替代剛性連接等方式，從而削減振源的振動能量傳遞。泵房的隔振減振通常是從水泵及連接管道上入手，主要包含水泵機組的隔振減振及連接管道減振等。①水泵的隔振減振通常采用彈簧阻尼減振裝置或橡膠隔振墊等隔振元件將水泵與基礎結構隔離。隔振元件具有聲阻抗明顯的特點，從而降低和消除由水泵傳遞到基礎的振動力[4]。②連接管道減振通常在水泵與管道的連接部位采用柔性橡膠補償軟連接，從而減少了振動從水泵到管道的傳遞。為了避免管道在安裝過程中通過吊架傳遞到墻體，通常采用彈性吊架，在泵房空間允許的條件下，盡可能采用落地管道支架并進行減振處理，從而減少管道振動向樓板的傳遞。在管道與墻體連接處采用橡膠墊、玻璃棉等柔性吸聲材料進行減振處理。

(2)吸聲措施。吸聲是利用吸聲材料對聲波的黏滯阻力，降低噪聲聲能，從而到達控制噪聲傳播的目的。吸聲材料通常松軟且多孔，如聚氨酯泡沫塑料、巖棉、玻璃棉等是常見的吸聲材料。泵房吸聲措施通常是在頂棚及周邊墻體設置吸聲裝置，由于水泵運行過程中產生的空氣噪聲通常不高于85 dB，而現澆120 mm的混凝土層對空氣噪聲的隔聲量基本在50 dB以上，因此，若用戶與水泵距離僅隔一層樓板時，必須要對泵房進行吸聲處理。通常采用吸聲吊頂、吸音墻及吸聲屏等方式就能達到較好的噪聲消除效果[5-6]。

(3)其他措施。針對其他類型的噪聲，如水錘噪聲通常在出水管上設置緩閉止回閥的方式降低水錘作用引起的振動和噪聲。水箱進水噪聲通常在進水管上設置調節孔板，降低進水高壓引起的管道振動噪聲，在水箱進水口設置布水器或落水消聲器等方式，降低水箱內的落水噪聲，采用電磁閥代替浮球閥，消除浮球閥的噴射噪聲及渦流噪聲[7]。

3 泵房噪聲控制應用實例分析

3.1 隔振減振案例分析

(1)工程簡介

寧波市某A小區為35幢高層住宅，水泵房設置在地下室一層，地上一層為用戶住宅。泵房內二次加壓供水系統分高、中、低3個區，供水方式為水箱加變頻供水，泵房內共設有4套加壓泵組12臺水泵。該幢二層用戶反映入住后一直受地下水泵房噪聲困擾，嚴重影響日常生活，要求對水泵房噪聲進行治理。

(2)治理前噪聲測試

為掌握水泵房噪聲源特性及噪聲情況，在治理前針對用戶房間進行夜間倍頻帶聲壓級和等效聲級測試，測試結果如表1所示。從現場測試結果可以看出，用戶住宅中臥室及客廳噪聲級存在不同程度超標現象。

(3)治理措施

水泵的隔振減振。通過對水泵房現場調查后，確定泵房噪聲主要來源于水泵機組振動及相連管道的共振。水泵由于使用年限較長，聯軸器磨損嚴重，因此，首先通過對水泵聯軸器的更換降低水泵的振動。與此同時，在泵組與混凝土基礎間設置高性能阻尼彈簧隔振器(圖1)，頻率為2～5 Hz，隔振效率在90%以上，隔振器阻尼比為0.05，有效防止水泵運行過程中固體噪聲向地面的傳遞。

表1 治理前泵房噪聲測試Tab.1 Noise Test of Pump House before Control

圖1 水泵基礎隔振改造Fig.1 Vibration Isolation of Pump Foundation

連接管道的隔振減振。治理前泵房內管道與梁板均采用剛性支架固定，管道與墻壁為剛性連接，未加裝任何隔振措施。因此，將給水管吊架更換為落地管道支架，并在支架底端加裝隔振器。同時，將管道穿墻位置進行周邊鑿空處理，在管道與墻體間加裝填充玻璃棉，有效降低了管道振動向墻體的傳遞(圖2)。

圖2 管道隔振改造Fig.2 Vibration Isolation of Pipeline

(4)治理后噪聲測試

對泵房進行整體減噪處理后測試結果如表2所示。治理后用戶住宅中臥室等效A聲級下降7.3 dB，客廳下降6.6 dB，泵房噪聲削減明顯，倍頻帶聲壓級和等效聲級均達到環境噪聲相應標準。因此，通過對水泵房進行整體減振降噪處理后，用戶住宅內噪聲明顯改善。回訪后戶主也反映目前已基本消除泵房噪聲影響，對治理效果表示滿意。

表2 治理后泵房噪聲測試Tab.2 Noise Test of Pump House after Control

3.2 吸聲處理案例分析

(1)工程簡介

寧波市某B小區為11幢高層住宅，水泵房設置在地上一層，與住宅樓相連但不共墻。住宅部分地上一層為架空層，地上二層為用戶住宅。泵房內二次加壓供水系統分低區和高區，供水方式采用無負壓供水，泵房內共設有2套加壓泵組6臺水泵。相鄰住宅二層用戶反映水泵房噪聲影響正常休息，尤其在夜間水泵運行時有明顯蜂鳴聲，要求對水泵房噪聲進行治理。

(2)治理前噪聲測試

在治理前針對用戶房間進行噪聲測試，測試結果如表3所示。由表3可知，用戶住宅中噪聲均符合環境噪聲相應標準。但用戶反映仍受噪聲困擾，因此，通過對水泵房噪聲特點分析后，確定對泵房進行吸聲降噪處理。

表3 治理前泵房噪聲測試Tab.3 Noise Test of Pump House before Control

(3)治理措施及效果

通過現場調查，確定泵房噪聲主要為水泵運行過程中的空氣噪聲。為了提高泵房的隔音效果，對泵房內墻及吊頂進行吸聲處理。泵房內墻及吊頂采用厚度為50 mm、密度為35 kg的吸音棉板處理，表面以穿孔率≤5%穿孔板護面，盡可能降低水泵空氣噪聲的傳播。與此同時，現場發現泵房大門靠近用戶陽臺側，為有效防止泵房噪聲通過門體向外輻射，將泵房大門改為內部填充有100 mm厚超細玻璃棉的隔聲門。治理后對用戶進行回訪，用戶表示基本聽不到原先的泵房噪聲，對治理效果表示滿意。

3.3 進水噪聲治理案例分析

(1)工程簡介

寧波市某C小區為15幢高層住宅，水泵房設置在地下室一層，地上一層為架空層，地上二層為用戶住宅。泵房內二次加壓供水系統分高、中、低3個區，供水方式為水箱加變頻供水，泵房內共設有3套加壓泵組9臺水泵。二層用戶反映夜間臥室有明顯噪聲，影響休息。

(2)治理前噪聲測試

在治理前針對用戶房間進行噪聲測試，測試結果發現在用水高峰時段用戶家中噪聲明顯，實測等效噪聲級在35 dB(A)以上。通過對泵房勘查后發現，水箱進水管位置正好處于住戶臥室投影面以下，判斷噪聲主要是由于進水管道高壓高流速引起的管道振動噪聲通過墻體傳遞至用戶端。

(3)治理措施及效果

治理過程中，首先對水箱進水管進行改造，將進水管延伸至水箱液面下以降低水箱進水時的落水噪聲。同時，在進水管處安裝減壓閥，降低進水壓力與流速從而降低進水管的振動。改造后用戶反映噪聲減輕，但仍影響正常休息，于是對進水總管進行整體移位，并在進水管穿墻處鑿空加裝泡沫填縫劑，降低了管道振動噪聲傳遞。整治后，通過現場噪聲測試，用戶室內噪聲級已低于30 dB(A)，同時也得到了住戶的認可。

4 結論

二次供水泵房噪聲治理是一項綜合性工作，與工程的設計、施工及后期的使用和維護等環節息息相關。因此，對于二次供水泵房噪聲治理，需要多方面綜合考慮，針對性地采取經濟高效的治理措施，才能取得較好的效果。

(1)在設計初期，二次供水泵房選址應盡可能遠離居民住宅，如與住宅毗鄰，則必須做好吸聲降噪措施；同時，應充分考慮水泵的機械振動、管道共振、水錘作用、氣蝕等可能引起噪聲的問題，將噪聲隱患在設計初期削減到最低限度。

(2)在噪聲治理過程中，首先應當對泵房噪聲源進行科學分析，根據噪聲源特點針對性地選擇一種或多種噪聲防控手段進行噪聲治理。泵房內的管道連接建議采用柔性連接，減少噪聲傳遞，在無法避免結構傳播的前提下，采用減振墊、彈性支架等減震元件是降低泵房振動噪聲傳播的有效手段。

(3)在后期運行過程中，應對水泵、電機和相關設施進行定期巡檢及維護保養，從源頭上削減震動及噪聲。