電梯噪聲的產生機理及治理案例分析

摘" 要：隨著我國電梯的快速增長和在用電梯逐漸步入“老齡化”，除電梯的安全性，人們對電梯的舒適性也提出越來越高的要求。因此，電梯的噪聲擾民投訴呈現明顯的上升趨勢。該文簡述電梯噪聲產生的機理和特征，并結合具體治理案例的分析，以期為類似電梯噪聲的治理提供參考。

關鍵詞：電梯噪聲;產生機理;噪聲治理;案例分析;電梯舒適性

中圖分類號：TU857" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）26-0133-05

Abstract： With the rapid growth of elevators in China and the gradual \"aging\" of elevators in use， in addition to the safety of elevators， people also put forward higher and higher requirements for the comfort of elevators. Therefore， the complaint of noise disturbance of elevator shows an obvious upward trend. This paper briefly describes the mechanism and characteristics of elevator noise， and combined with the analysis of specific treatment cases， in order to provide reference for the treatment of similar elevator noise.

Keywords： elevator noise; generation mechanism; noise control; case study; elevator comfort

隨著我國城鎮化的發展，電梯的數量呈現“井噴式”地發展，越來越多的高層建筑拔地而起。截至2022年，我國共有電梯964.46萬臺，同比增長9.6%。隨著人們生活水平的逐步提高，我們對居住環境的品質提出了越來越高的要求。而電梯作為高層建筑必不可少的配置，它的安全性和舒適性越來越受到重視。但是除了電梯本身的安全性外，作為一種機電一體化設備，電梯在正常的運行過程中不可避免地會產生一定的振動和噪聲，給居民帶來一定的困擾，有的甚至嚴重影響部分居民的健康。在筆者的工作中，投訴電梯噪聲擾民的案例呈現明顯的上升趨勢，其中以老舊電梯噪聲投訴居多。因此，如何有效地治理這些擾民的噪聲，促進電梯行業的高質量、可持續發展，為群眾提供更加美好的工作和生活環境成為了一項急迫的研究課題。

1" 我國與住宅電梯噪聲有關的法規和標準要求

《中華人民共和國噪聲污染防治法》第六十八條規定：居民住宅區安裝電梯、水泵、變壓器等共用設施設備的，建設單位應當合理設置，采取減少振動、降低噪聲的措施，符合民用建筑隔聲設計相關標準要求。同時，該法還要求縣級以上的人民政府市場監管部門需對生產、銷售的有噪聲限值的產品，包括電梯等特種設備使用過程中產生的噪聲進行監督抽查，其他相關部門予以配合。

GB 50352—2019《民用建筑設計統一標準》第6.9.1.9條規定：電梯井道和機房不宜與有安靜要求的用房貼臨布置，否則應采取隔聲減振措施。GB 50118—2010《民用建筑隔聲設計規范》第4.3.4A條規定：電梯井道及機房嚴禁緊鄰臥室布置，也不宜緊鄰起居室（廳）布置。當受條件限制，電梯不得不緊鄰起居室（廳）布置時，應采取有效的隔聲和減振措施。該標準還分別對臥室和起居室（廳）的噪聲級做出了具體的規定，見表1。

GB/T 10058—2023《電梯技術條件》中的第4.3.6條規定：電梯的機械部件和電氣設備在工作時不應有異常振動或撞擊聲響。乘客電梯不同測量位置處噪聲的A頻率計權聲級應符合表2規定的值[1]。

2" 住宅中電梯噪聲的產生機理和特征

電梯的噪聲主要是由電梯設備運行時所產生的機械噪聲和電氣噪聲2個方面組成。

2.1" 機械噪聲

電梯的機械噪聲主要包括以下幾個方面。

1）由電梯的驅動主機產生。電梯高速運轉時，電梯驅動主機不可避免地會發出一些噪聲和振動，尤其是采用異步電機的電梯，產生的噪聲和振動的大小取決于渦輪蝸桿傳動過程中齒輪間的嚙合精度，隨著使用時間的增加，齒面磨損加速，會進一步加劇這種噪聲和振動。另一方面當變速箱的軸承磨損嚴重時，高速旋轉的曳引輪也會產生較大的噪聲。目前大部分新裝電梯采用永磁同步電機后，此情況有了很大的改善。除了設備本身發出的噪聲外，這種振動還會通過承載主機的固定鋼梁傳遞到建筑結構的承重墻上。

2）制動器制動合閘過程中產生的噪聲。當制動器線圈失電后，電磁力消失，制動閘瓦在壓縮彈簧的推動下合閘，抱住制動輪，電梯停止運行。如果電梯抱閘間隙、磁路設計和電源參數設置不合理的話，會產生非常明顯的撞擊聲。

3）電梯運行過程中曳引鋼絲繩引起的噪聲。首先，電梯的運行是依靠曳引鋼絲繩與曳引輪輪槽之間的摩擦來實現動力的傳遞，其過程中產生的噪聲與電梯的運行速度成正比。噪聲的大小還與鋼絲繩的柔韌度和繩輪的材質、磨損程度相關[2]。另外，假如鋼絲繩張力不均，會出現電梯運行到井道下段時鋼絲繩搖晃幅度過大，相互碰撞，發出“啪啪啪”的聲響。

4）電梯開關門過程中，由于門機參數設置不合理、門機傳動裝置和門掛輪磨損、門地坎滑塊變形等因素，造成開關門卡阻，此時也會發出較大的聲響。

2.2" 電氣噪聲

電梯的電氣噪聲包括以下幾個方面。

1）控制柜內繼電器和接觸器釋放與閉合時發出的噪聲。尤其是無機房電梯，其控制柜一般位于頂層住戶的客廳門外，夜間噪聲會比較明顯。另外，電梯變頻器在工作過程中也會產生一定的噪聲，尤其是在低頻區域表現的更為明顯，而且變頻器參數設置不當還會引起電梯電動機各部分間產生共振。

2）電梯測速編碼器異常也是導致電氣噪聲和電梯振動的常見因素，如：編碼器與電動機連接接觸不良、固定松動等，會引起反饋信號異常，導致電梯運行抖動。

綜上所述，電梯噪聲的成因非常復雜，除了上述情況，還可能涉及多個方面，例如：電梯井道的設計、電梯制造時本身的裝配精度、電梯安裝時轎廂的拼裝、導軌軌距及各段導軌接頭和垂直度的偏差是否達標等。所以對電梯噪聲的處理必須根據噪聲產生的原因采用各種針對性的手段，才能有效地抑制噪聲的產生與傳播。

3" 電梯噪聲控制治理對策

3.1" 從建筑物設計角度控制

在住宅設計之初相關單位嚴格按照建筑設計相關標準規范要求將電梯井道與住戶的房間等分開布置，避免共墻設計，才是電梯噪聲的“治本之法”。但是對于已經建成的住宅，通過對建筑結構的改造實現降低噪聲的措施，由于其存在施工難度大、費用高、工期長等現實問題，通常難以得到大部分住戶的支持，推進起來難度較大。

3.2" 從電梯部件的優化設計和選型角度控制

選擇電梯的旋轉部件時，可以根據不同的額定速度，結合部件的振動頻率，盡量避免其引發的振動頻率落入人體的敏感區間[3]。在導靴和制動抱閘的選擇上，也可以盡量選取采用特殊靜音設計的產品。目前，部分電梯廠家選擇鋼帶作為電梯曳引部件，也可以較好地減小曳引機構與曳引旋轉部件的摩擦，大大降低其產生的噪音。另外在電梯調試時，合理設置相應的電梯參數，例如：在制動器電磁鐵的設計上，合理設置激磁電壓和保持電壓，在保證功能有效的前提下盡可能地減小抱閘發出的噪聲。

3.3" 從電梯運行機器設備間的隔音吸聲角度控制

可在電梯機房和井道的墻體表面采用包裹玻璃棉等隔聲材料的措施來減弱電梯運行噪聲的傳播。

3.4" 從減小電梯設備振動角度控制

首先逐一排查可能引起電梯振動的因素，例如：測量鋼絲繩張力是否符合要求、檢查電梯導靴間隙及磨損是否過大、電梯導軌軌距及垂直度是否發生變化和導軌支架是否松動等，然后根據排查結果采取有效措施消除相關影響。還可以通過在電梯振動部件與建筑結構之間設置橡膠墊之類的減振裝置的方式，減弱其剛性連接，隔離切斷振動的傳播路徑來實現抑制此類噪聲。

結合實際工作中常常遇到的情況看，電梯發出的高頻噪聲處理起來比較容易，通常通過更換磨損部件、調節裝配精度和采用隔音吸聲的措施都能得到較好的控制。電梯噪聲控制的難點在于“低頻噪聲”的治理。低頻噪聲主要是通過振動傳播的結構聲。因此首要問題是準確地找出噪聲傳播的途徑，從中進行有效地控制，然后選擇合適的材料，設計合理的結構，減少噪聲的低頻成分，才能有效地控制低頻噪聲的傳播。

4" 電梯噪聲治理案例分析

4.1" 電梯噪聲聲源勘查

某新建住宅小區在竣工交付不久之后，頂樓業主投訴電梯運行時，在室內會聽到明顯的“嗡嗡嗡”響聲，在夜間尤為明顯，嚴重影響其身心健康，于是撥打 “市長熱線”要求對噪聲擾民進行處理。筆者在接到投訴后，立即趕到案例現場，了解相關情況，開展電梯噪聲聲源勘測工作。

電梯的噪聲主要來源是電梯運行中產生的機械振動和電梯本身的設備噪聲。根據聲源產生的位置，我們可以從電梯機房和井道2個區域檢查確定噪聲的來源。

1）電梯機房。機房內的噪聲主要是電梯驅動主機旋轉、電梯啟動和制停時抱閘的釋放與閉合、控制柜內繼電器和接觸器釋放與吸合時發出的噪聲。另外，電梯運行時曳引機和限速器等旋轉部件高速運轉產生的較大低頻振動通過電梯主機固定鋼梁等與相連的建筑結構發生共振，形成“振動聲橋”，將噪聲直接傳遞影響住戶室內。

2）電梯井道。井道內的噪聲一般有2類。一類是電梯設備運行時發出的噪聲，包括電梯門開啟與閉合、電梯轎廂重量補償裝置與底坑對重隔障刮碰。另外就是轎廂和對重導靴與導軌在電梯高速運行時產生的摩擦振動、轎頂和對重反繩輪與鋼絲繩的摩擦振動等，他們通過導軌的固定支架傳遞給其依附的井道建筑結構圈梁[4]。當電梯工作時，如該振動較大，在與井道相鄰的房間就會聽到“嗡嗡嗡”的響聲，嚴重影響住戶的居住體驗。另一類是井道內電梯運行時產生的風壓引起的噪聲，特別是高速電梯，若井道內沒有設置足夠的通風泄壓措施，該噪聲會非常明顯。

本案例中，在電梯正常運行時，檢查人員首先采用聲級計按照TSG T7001—2023《電梯監督檢驗和定期檢驗規則》A1.3.14條規定噪聲測試方法分別對電梯機房、轎廂和臨近頂層的部分層站開關門處的噪聲進行測量，對照GBT 10058—2023《電梯技術條件》4.3.6條要求，機房、轎廂內和層站開關門噪聲均未超過國家標準規定，測量數據見表3。

另外，測量分析發現頂層住戶室內與背景噪聲差值與機房噪聲峰值頻段大體一致，而且集中在低頻區段。說明影響頂層住戶的主要噪聲源來自機房。具體噪聲檢測值如圖1和圖2所示。

隨后，根據GBT 10058—2023《電梯技術條件》4.3.5條規定：乘客電梯轎廂運行在恒加速度區域內的垂直（z軸）振動的最大振動峰峰值不應大于0.30 m/s2，A95振動峰峰值不應大于0.20 m/s2。乘客電梯轎廂運行期間的水平（x軸和y軸）振動的最大振動峰峰值不應大于0.20 m/s2，A95振動峰峰值不應大于0.15 m/s2[1]，檢查人員采用電梯運行質量性能測試儀分別對電梯空載上行和下行全程運行狀況進行測試，通過計算機軟件智能分析發現電梯轎廂在垂直（z軸）的振動存在超標的情況。具體測量數據如圖3、圖4所示。

由圖3、圖4分析可見，該案例中的噪聲主要是低頻噪聲（頻率在500 Hz以下的聲音），傳播形式主要是電梯設備的振動通過建筑結構形成的固體傳聲。根據現場勘測情況，本案例的電梯噪聲主要由以下幾個部分組成：

1）電梯主機（主要噪聲）。通過查閱資料和現場確認，該電梯井道與住戶客廳是采用共墻設計，結合臨近機房的頂層住戶反映尤為強烈，其他樓層住戶感受不強的情況來看，該電梯噪聲主要為電梯運行時產生的低頻振動引起。住戶客廳內臨近電梯井道側墻體與電梯主機的固定鋼梁實現了剛性連接，使得電梯主機與住戶客廳形成“振動聲橋”連接，電梯啟動及制停時，都伴隨著電梯主機制動器的開閘及抱閘動作，此時都會引起電梯主機固定鋼梁與住宅建筑結構產生共振，將一定的低頻振動噪聲傳遞到住戶家中，從而影響住戶的正常休息。白天周圍環境噪聲值較高的情況下，住戶的感受還不太明顯，但是晚上背景噪聲較低的情況下就會顯得較為嚴重，很容易感受到低頻噪聲的困擾，影響舒適的居住環境。

2）鋼絲繩高速運轉時的受力振動傳遞（主要噪聲）。轎廂和對重兩側的電梯鋼絲繩繩頭是直接固定在與電梯主機固定鋼梁和住戶室內臨近的建筑結構圈梁剛性連接的槽鋼上，因此鋼絲繩在電梯高速運轉時的受力振動也通過這些剛性連接的“聲橋”直接傳遞至住戶室內。

3）電梯控制柜（次要噪聲）。電梯控制柜固定在機房的樓板上與建筑物的墻體實現剛性連接，因此電梯運行時接觸器吸合與釋放和變頻器運行時的噪聲也會通過建筑結構傳遞到住戶室內。

4）電梯限速器動作時轉動的振動噪聲（次要噪聲）。電梯限速器高速運轉時飛輪的轉動及重錘動作產生的振動也會通過機房地板等建筑結構傳遞到住戶室內。

4.2" 治理方案及效果

根據現場勘測情況分析，本案例除了考慮加強墻體的隔音性能以外（在機房墻體上加裝吸音板），控制噪聲振動源的傳播途徑才是最重要的治理方向。考慮治理的造價，我們建議按照先易后難的原則具體實施措施如下：

1）對鋼絲繩的張力進行根據GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規范》要求的每根鋼絲繩張力與平均值偏差均不超過5%的要求進行調整，力求張力差越小越好。

2）檢查電梯導軌與導軌接頭的同軸度和垂直度、導軌固定支架是否松動。如有超標情況，根據規范要求進行相應的修整[5]。

3）電梯本身在主機固定鋼梁下設計安裝有橡膠墊，雖然能起到一定的減振作用，但是由于電梯安裝精度等因素，有的項目電梯振動偏大，一般常規的橡膠無法達到理想的減振降噪效果。為了較好地解決這個問題，針對電梯固體傳聲穿透力強、衰減難的特點，建議采用復合減振、隔振和吸聲振動的緩沖材料進行混合緊固，達到遞減傳聲的效果。在施工方案征得電梯制造單位認可，確認對電梯安全性能無明顯影響的前提下，維保公司在電梯主機、鋼絲繩繩頭組合、控制柜和限速器基座下方或與墻體接觸處增加專用的減振裝置。治理方案如圖5所示。

該治理方案實施后，降噪效果顯著，基本滿足住戶要求，該投訴得到較好處理，為后續相關情況的處理提供了可靠的工程實踐經驗。但是，整個工程結算費用高達8萬余元，給業主單位造成了一定的經濟負擔。因此，該案例進一步提醒電梯檢驗機構在電梯安裝監督檢驗的過程中必須重視電梯部件的安裝質量，加強對電梯各部件裝配精度的把控，從源頭上減小電梯的振動，避免后期整改付出不必要的經濟成本。同時，為了加強對電梯噪聲的控制，將于2024年4月2日起實施的TSG T7001—2023《電梯監督檢驗和定期檢驗規則》中專門增加了對電梯噪聲的檢驗，充分體現了國家對治理電梯噪聲擾民的重視和決心。

5" 結束語

在當下房地產行業整體低迷的背景下，人們更加關注住宅的品質，而電梯噪聲是影響住宅品質的關鍵因素。本文通過工程實例探索了電梯噪聲聲源的勘測和治理方式，并取得良好效果。電梯噪聲的預防和治理需要相關部門和企業共同努力，通過合理規劃設計建筑結構、加強電梯設備本體的減振隔音研究、完善噪聲相關的法律法規和強化監管機制的落實等多種手段共同推進，最大程度減少電梯噪聲對住戶身心健康的不良影響，守護人民群眾的美好生活，促進我們國家的高質量發展。

參考文獻：

[1] 電梯技術條件：GB/T 10058—2023[S].2023.

[2] 黃建，于佳佳，倪吉，等.電梯噪聲診斷及治理分析[J].四川建筑科學研究，2023，49（5）：77-86.

[3] 陳君喜，文茂堂.談我國電梯噪聲的控制與治理[J].中國電梯，2023，34（11）：67-69.

[4] 任暢，任德賢，王志強.淺議住宅中電梯引發的噪聲的控制[J].中國電梯，2023，34（2）：31-34.

[5] 呂少華，陶冶，牛犇.老舊電梯安全評估中轎廂振動問題探討及整改建議[J].中國電梯，2023，34（8）：61-64.

作者簡介：葉浩（1983-），男，碩士，工程師。研究方向為機電類特種設備檢驗。