建筑空調(diào)設(shè)計中的噪音與振動問題的分析

焦靜雅

河北省水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 河北 石家莊 050021

1 噪音和振動的相關(guān)概述

在0～120分貝范圍內(nèi)可以將噪聲分為3個等級：30～59分貝屬于一級噪聲，人們對于一級噪聲可以忍受，但是仍然會有不舒適的感覺，若是噪聲達(dá)到40分貝，將會影響到人們的睡眠；60～89分貝屬于二級噪聲，二級噪聲會對人們植物性神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，人們會發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)聽力困難現(xiàn)象，一般規(guī)定85分貝是人們聽力的保護(hù)極限值；90～120分貝屬于三級噪聲，三級噪聲直接會對人們的神經(jīng)系統(tǒng)造成明顯損害，此時噪音對人們聽力系統(tǒng)造成的損傷是不可逆轉(zhuǎn)的。按照我國噪聲相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)要求，住宅區(qū)范圍的噪聲在白天不能高于50分貝，夜間需要小于45分貝。

2 建筑空調(diào)設(shè)計中對噪聲和振動問題進(jìn)行解決的重要性

人們生活水平的提高促使人們對生活有更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在建筑工程設(shè)計和施工中，人們對配套設(shè)施有更高的要求，不僅要求建筑設(shè)計裝飾更加便宜、實(shí)用，同時還要求外觀更加美觀。隨著建筑市場的競爭不斷激烈，在建筑空調(diào)設(shè)計中，相關(guān)企業(yè)若是能夠更加有效解決噪音和振動問題，將會提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，在激烈的市場競爭中占據(jù)有利地位。在建筑空調(diào)設(shè)計中對噪音和振動問題進(jìn)行解決，可以促使建筑提供優(yōu)越的服務(wù)，尤其是在冬季為人們提供更加舒適、溫暖的室內(nèi)環(huán)境，同時在夏季為人們提供更加優(yōu)越、涼爽的室內(nèi)環(huán)境，便于人們生活、工作和學(xué)習(xí)，為人們營造良好的室內(nèi)環(huán)境和氛圍，同時噪音和振動問題的解決也能夠減少對人們身心健康的威脅，若是無法有效處理噪音和振動問題，將會直接威脅到人們的身心健康。

3 建筑空調(diào)噪音振動與配管模態(tài)分析

3.1 建筑空調(diào)的噪音和振動分析

在居住建筑空調(diào)設(shè)計中，若是設(shè)計采用分體式空調(diào)系統(tǒng)，那么空調(diào)噪音來源主要是室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)兩種噪音來源，根據(jù)屬性可以將噪音分為音品質(zhì)和噪音值。一般灌流風(fēng)道是對室內(nèi)機(jī)噪音值產(chǎn)生影響的核心模塊，風(fēng)噪的大小將會對室內(nèi)機(jī)實(shí)際運(yùn)行產(chǎn)生的噪音值造成直接影響。但是，若是空調(diào)在運(yùn)行中選擇使用的配管消聲器出現(xiàn)問題或者是沒有穩(wěn)定的壓縮機(jī)，也將會導(dǎo)致室內(nèi)機(jī)出現(xiàn)異音，也就是高頻出現(xiàn)嘯叫聲，低頻時壓縮機(jī)出現(xiàn)共振聲。此外，除了高低頻異音和正常風(fēng)噪，空調(diào)在運(yùn)行正常的狀態(tài)下也會出現(xiàn)冷媒音，也就是冷媒流動聲，這種噪音主要是與系統(tǒng)的壓力相關(guān)，相同的變頻空調(diào)運(yùn)行過程中的頻率不同，若是正好分配器出現(xiàn)不合適的分流，也會導(dǎo)致當(dāng)時頻率下冷媒流路出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致嚴(yán)重湍流，不斷加大冷媒音。

室外機(jī)噪音值主要是受到隔音棉、配管、外機(jī)鈑金、壓縮機(jī)等模塊影響，在空調(diào)系統(tǒng)中對壓縮機(jī)本體噪音進(jìn)行隔絕的有效部件就是隔音棉，一般隔音棉的品質(zhì)優(yōu)良，可以對壓縮機(jī)主體內(nèi)產(chǎn)生的大部分空氣噪音進(jìn)行吸收和阻隔，然而若是隔音棉包裹質(zhì)量不合格或者是在運(yùn)輸中出現(xiàn)跌落錯位，將會導(dǎo)致鈑金和壓縮機(jī)出現(xiàn)異音，同時也會導(dǎo)致室外機(jī)噪音值不斷加大；在空調(diào)系統(tǒng)噪音振動過程中，配管也是核心模塊，若是無法合理設(shè)計配管，也無法對室外機(jī)的噪音值進(jìn)行有效控制，最終出現(xiàn)嚴(yán)重的異音，甚至?xí)?dǎo)致室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)產(chǎn)生共振現(xiàn)象；在設(shè)計和制造壓縮機(jī)的過程中，若是無法有效保證動平衡，或者是沒有合理設(shè)計消聲腔，將會導(dǎo)致壓縮機(jī)本體出現(xiàn)逐漸惡化的振動噪音，也就是空調(diào)外機(jī)振動源不斷加大，增大了外機(jī)噪音值，空調(diào)音質(zhì)變差；室外機(jī)鈑金是對噪音進(jìn)行隔絕的最后屏障，若是有效地密封鈑金，將會對噪音值進(jìn)行降低，然而若是鈑金的厚度較薄，也很容易導(dǎo)致殼體出現(xiàn)共振現(xiàn)象。總之，空調(diào)系統(tǒng)中的配管、壓縮機(jī)和風(fēng)道會影響到空調(diào)的噪音和振動，空調(diào)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)和風(fēng)道會影響到空調(diào)的換熱性能，對空調(diào)噪音和振動問題進(jìn)行解決的有效措施就是對配管進(jìn)行合理優(yōu)化[1]。

3.2 配管模態(tài)分析

在分體式空調(diào)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)主要是作為振動源工作，通過配管和底盤對外傳播，壓縮機(jī)本體會將動不平衡向殼體上傳遞，然后通過殼體進(jìn)行噪音輻射，或者是直接通過空氣振動進(jìn)行本體噪音傳播。無論壓縮機(jī)以何種方式進(jìn)行噪音輻射，都與配管相關(guān)。若是配管具有足夠大的柔性或者是頻率固定，將會與壓縮機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的頻率不同步，從而使壓縮機(jī)向殼體傳遞的振動進(jìn)行降低，進(jìn)而對減小噪音的輻射值，從而不僅能夠確保外機(jī)的噪音值不增加，同時也能夠?qū)ζ焚|(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。在空調(diào)系統(tǒng)中的配管模態(tài)主要受到管路狀態(tài)的影響，其中空間角、形態(tài)、長度等因素都會影響到配管模態(tài)。在使用ANSYS進(jìn)行建模對不同長度銅管模態(tài)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)管路越長，配管產(chǎn)生的固有頻率越小，同時在可控的配管長度范圍內(nèi)，配管長度平方和固有頻率呈現(xiàn)反比關(guān)系。所以空調(diào)系統(tǒng)中配管模態(tài)會因?yàn)楣苈返男螒B(tài)、長度和空間角而有所不同，若是管路的形態(tài)、長度和空間角合適，配管的柔性更大，固有頻率耕地，從而促使空調(diào)產(chǎn)生優(yōu)良的噪音振動[2]。

4 建筑空調(diào)設(shè)計中常見的噪音與振動問題和解決對策

4.1 排風(fēng)口傳聲問題和解決措施

在建筑工程安裝空調(diào)設(shè)備的過程中，很多施工單位并沒有結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際情況進(jìn)行空調(diào)設(shè)備的選擇和確定。一般在建筑結(jié)構(gòu)中的風(fēng)口位置設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，通過風(fēng)口，噪音會沿著氣流向室內(nèi)傳遞，同時封口也會相應(yīng)擴(kuò)大噪音，若是降噪音設(shè)備設(shè)置位置或安裝位置錯誤，將會無法有效控制空調(diào)設(shè)備產(chǎn)生的噪音，進(jìn)而形成嚴(yán)重的噪聲污染。

針對排風(fēng)口傳聲問題，主要的解決措施有：選擇高質(zhì)量的隔音材料安裝到排風(fēng)口位置，盡量在回風(fēng)管中消耗掉空調(diào)產(chǎn)生的噪音，避免噪音向建筑內(nèi)部傳播，即使有部分噪音傳播到室內(nèi)，也能夠盡量減小噪音音量，有效改善建筑物內(nèi)部環(huán)境。此外，也可以將玻璃棉安置到建筑物門窗位置，同時采用安裝消音器等措施，從而減少噪音的傳播或降低傳播噪音的音量，確保人們的生活和工作正常進(jìn)行。

4.2 送排風(fēng)設(shè)備噪音問題和解決措施

在建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備安裝過程中，送排風(fēng)設(shè)備發(fā)揮著重要的作用，送排風(fēng)運(yùn)行的功率和產(chǎn)生的振動會影響到設(shè)備實(shí)際產(chǎn)生的噪音大小，若是送排風(fēng)運(yùn)行功率較大，將會增加建筑內(nèi)部的噪音，這是送排風(fēng)設(shè)備普遍存在的問題，直接會對人們的作息生活造成干擾。

針對送排風(fēng)設(shè)備噪音問題，主要的解決措施有：在進(jìn)行送排風(fēng)設(shè)備安裝的過程中，為了能夠?qū)υO(shè)備產(chǎn)生的噪音進(jìn)行合理降低，可以對消音設(shè)備進(jìn)行科學(xué)選擇，在具體空調(diào)設(shè)計的過程中可以采用不同型號的消音器設(shè)備組合設(shè)計，對設(shè)備的參數(shù)性能余量進(jìn)行降低，并提前進(jìn)行計劃，確保消音器的安裝位置更加合理，并且運(yùn)行正常，從而對送排風(fēng)設(shè)備產(chǎn)生的噪音進(jìn)行消除。

4.3 孔和縫隙噪音問題和解決措施

針對孔和縫隙噪音問題，主要的解決措施有：在設(shè)計建筑空調(diào)的過程中，若是孔洞和縫隙面積、位置等相對固定，但是墻板具有不同的厚度，那么產(chǎn)生的噪音等級是不同的。因此，在扎孔和開縫確定的基礎(chǔ)上，如果孔和縫隙在正中央的位置，那么將不會產(chǎn)生較好的降噪效果，如果是為了確保產(chǎn)生最好的隔音效果，那么應(yīng)該在頂棚和兩面墻相交的位置進(jìn)行扎孔和開縫。因此可以理解為噪音的大小控制與孔縫相關(guān)聯(lián)，在具體施工過程中需要穿過房屋頂線進(jìn)行合適的縫隙確定，同時按照計劃開展抹灰工程，施工單位需要安排專業(yè)人員進(jìn)行操作，從而嚴(yán)格按照設(shè)計要求解決空調(diào)系統(tǒng)的噪音問題[3]。

5 建筑空調(diào)設(shè)計中控制噪音和振動的注意要點(diǎn)

5.1 對噪音源進(jìn)行明確

在建筑空調(diào)設(shè)計中，設(shè)計人員需要對噪音問題進(jìn)行解決，空調(diào)在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生的噪音受到很多因素的影響，所以，工作人員需要對噪音源進(jìn)行明確，然后針對不同的噪音源進(jìn)行降噪設(shè)計，從而對噪音問題進(jìn)行有效控制，確保房屋建筑具有舒適的使用效果，提高房屋建筑的價值，同時滿足用戶對建筑的需求。為了能夠?qū)υ胍粼催M(jìn)行明確，設(shè)計人員需要充分了解空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，加強(qiáng)調(diào)查和研究暖通空調(diào)工程，從而對噪音源進(jìn)行確定，聲音主要是因?yàn)檎駝赢a(chǎn)生的，針對這一原理，在空調(diào)實(shí)際運(yùn)行的過程中對傳播的噪音進(jìn)行阻斷，可以設(shè)計選擇使用綿軟物質(zhì)等隔絕噪音的設(shè)備，從而對振動傳遞進(jìn)行減緩，有效地控制噪音問題。

5.2 對建筑內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行合理布局

在建筑工程內(nèi)部裝飾中安裝空調(diào)設(shè)備，主要是為了對室內(nèi)環(huán)境的溫度、濕度等進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，從而為用戶提供更加舒適的環(huán)境，然而若是空調(diào)產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音問題，將會直接影響到人們的居住和工作體驗(yàn)。所以，在空調(diào)設(shè)計中需要合理控制噪音，其中最有效的方式就是設(shè)計人員需要合理分析建筑內(nèi)部空調(diào)系統(tǒng)不同設(shè)備的布局，確保設(shè)備布局合理。比如說在空調(diào)設(shè)計中，一般選擇盡量線路短化，在確保空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮自身功能的基礎(chǔ)上，提高空調(diào)設(shè)備安裝的經(jīng)濟(jì)性，確保安裝的設(shè)備與人們的休息區(qū)域遠(yuǎn)離，避免設(shè)備在運(yùn)行中產(chǎn)生噪音，對用戶的休息生活造成影響。此外，針對外置設(shè)備，在設(shè)計過程中會選擇在接觸比較方便的區(qū)域，不僅方便工人施工，同時也方便后續(xù)工作人員上門檢修和維護(hù)設(shè)備；值得注意的是空調(diào)設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中會產(chǎn)生水滴，為了避免水滴影響到人們的生活，在設(shè)計建筑空調(diào)的過程中需要對排水系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)置，從而確保空調(diào)冷凝水系統(tǒng)流暢運(yùn)行，根據(jù)建筑物具有較多房屋的特征，在空調(diào)設(shè)計中一般會統(tǒng)一建設(shè)排水系統(tǒng)，或者是在建筑的給排水管道中設(shè)計冷凝水系統(tǒng)預(yù)留管道。

5.3 合理設(shè)計和選擇空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備

在建筑空調(diào)設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要合理確定空調(diào)設(shè)備的選型，確保選擇的設(shè)備額定風(fēng)量及額定風(fēng)壓滿足設(shè)計要求且富裕度適宜，同時確保設(shè)備產(chǎn)生的噪音低、工作效率高。若是設(shè)計的空調(diào)設(shè)備的三通、彎頭等部件無法有效地降低自然噪音，可以通過設(shè)計消聲彎頭等裝置對空調(diào)的噪音進(jìn)行降低。若是空調(diào)設(shè)備擁有龐大的消聲要求，在設(shè)計中可以選擇分段消聲，從總管逐步到支管安裝消聲裝置，從而對噪音進(jìn)行有效降低。此外，還需要在空調(diào)機(jī)房中機(jī)組設(shè)備進(jìn)行隔振設(shè)計，選擇安裝橡膠隔振器、彈簧隔振器、浮筑雙隔振臺座等裝置進(jìn)行隔振。

5.4 合理選擇消聲器

在建筑空調(diào)設(shè)計中還需要進(jìn)行消聲器的設(shè)計，在選擇消聲器的過程中，首先需要計算消聲，根據(jù)建筑通風(fēng)房間的實(shí)際需要對噪音消除量進(jìn)行計算，根據(jù)計算結(jié)果選擇合適的消聲器；其次，若是建筑空調(diào)設(shè)計中，主要是對125、250、500等不同赫茲的噪音進(jìn)行消除，因此，一般選擇的消聲器屬于低中頻且具有共振和抗性消聲器；第三，若是在室內(nèi)通道位置安裝消聲器，那么選擇的消聲器產(chǎn)生的風(fēng)速應(yīng)不大于每秒5米，確保消聲器風(fēng)口風(fēng)速在每秒2m的范圍內(nèi)；最后，將空調(diào)消聲器中的百葉窗設(shè)計為吸聲葉片，可以是橢圓形、月牙形等形狀，按照磚墻的厚度進(jìn)行消聲百葉窗厚度的確定，通常情況下百葉窗的面積是通風(fēng)面積的一倍。

6 結(jié)束語

總之，在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時代背景下，人們生活水平和質(zhì)量的提升促使人們對建筑的要求更高，在建筑工程中需要完善建筑的功能性，尤其是在進(jìn)行空調(diào)設(shè)計和安裝的過程中需要重視并采取有效的措施解決噪音和振動問題，避免噪音對人們的生活、工作和學(xué)習(xí)造成嚴(yán)重影響。在空調(diào)設(shè)計中解決噪音問題的措施很多，設(shè)計人員需要根據(jù)建筑的實(shí)際情況以及空調(diào)設(shè)備的具體性能，分析用戶的實(shí)際需求，從而提高設(shè)計空調(diào)的質(zhì)量，有效地解決噪音問題，從而保障人們的生活環(huán)境更加舒適，推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。