不同座椅下送風(fēng)器氣流分布及噪聲特性分析

1、不同座椅下送風(fēng)器氣流分布及噪聲特性分析本帖最后由 zhoulin 于 2011-10-10 10:56 編輯 摘要：上世紀(jì)90年代以來(lái)，置換通風(fēng)在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。我國(guó)在引入北歐置換通風(fēng)技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合國(guó)情開(kāi)展了這方面的研究與開(kāi)發(fā)工作，首次應(yīng)用于北京天橋劇場(chǎng)、上海大劇院，以及隨后的杭州大劇院、國(guó)家大劇院等，目前在大量劇院工程中得到了應(yīng)用。本文針對(duì)幾種不同類(lèi)型的下送風(fēng)器，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得其噪聲聲功率級(jí)及氣流流速等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)其氣流分布和噪聲特性等情況進(jìn)行分析，旨在為實(shí)際工程設(shè)計(jì)及進(jìn)一步深入研究提供借鑒和參考。1 引言近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外置換通風(fēng)理論的深入研究，座椅置換通風(fēng)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于電影院

2、、劇場(chǎng)、音樂(lè)廳、報(bào)告廳等公共建筑中。座椅下送風(fēng)在人體附近送風(fēng)，不僅節(jié)約能源、熱量利用率較高，而且由于送風(fēng)口處設(shè)有的送風(fēng)靜壓箱空腔大，有效降低了送風(fēng)不均勻性。由于送風(fēng)速度小，空氣湍流度低，進(jìn)一步控制了噪聲。的產(chǎn)生。因此，為保證向觀眾提供良好的空調(diào)效果，座椅下送風(fēng)系統(tǒng)則成為觀眾廳常見(jiàn)的送風(fēng)方式。觀眾廳空調(diào)噪聲與送風(fēng)速度密切相關(guān)，風(fēng)速越高，噪聲越大。上送風(fēng)方式出風(fēng)口速度為3 8m/s，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，風(fēng)口處的噪聲為405OdB或更高1，采用下送風(fēng)，出風(fēng)口速度不超過(guò)0.2m/s，不到上送風(fēng)方式的1/10，因此可大大降低空調(diào)噪聲。不同的送風(fēng)口末端形式對(duì)流場(chǎng)有著不同的影響，為此本文選擇了幾種不同類(lèi)型的送風(fēng)器

3、，在經(jīng)過(guò)通風(fēng)與消聲改造后的標(biāo)準(zhǔn)建筑隔聲實(shí)驗(yàn)室接收室中對(duì)各自氣流流速及噪聲進(jìn)行測(cè)試分析，可知不同類(lèi)型送風(fēng)器氣流分布及噪聲情況，為實(shí)際工程設(shè)計(jì)及進(jìn)一步深入研究提供參考。2 測(cè)試條件及計(jì)算方法座椅下送風(fēng)氣流流速及噪聲測(cè)試在經(jīng)過(guò)消聲與通風(fēng)改造后的建筑隔聲實(shí)驗(yàn)室接收室（凈尺寸為5OOOmm X4700mm X5000mm，凈容積為94m3）內(nèi)進(jìn)行。為提高信噪比，使氣流接近實(shí)際，采用了多個(gè)風(fēng)口測(cè)量。該測(cè)試采取9個(gè)送風(fēng)口，按3*3排列，排間距900mm，列間距550mm（圖1）。測(cè)試時(shí)流量調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，此時(shí)風(fēng)口阻力最小，流量最大，采用風(fēng)機(jī)變頻來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。下載 (26.31 KB)2011-10-10 10:4

4、6下載 (20.23 KB)2011-10-10 10:46下載 (29.72 KB)2011-10-10 10:462.1風(fēng)口流速的測(cè)定座椅下送風(fēng)風(fēng)口氣流流速測(cè)量參照GB/T18049-2000中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測(cè)定及熱舒適條件的規(guī)定（等同于ISO7730“Moderate thermal environments determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort.”），所用儀器為KIMO VT50-微風(fēng)速計(jì)。圖2為人坐于座椅上下送風(fēng)氣流

5、分布情況，可以看出，人腳踝處距座椅下送風(fēng)中心線約30cm處，故重點(diǎn)測(cè)量此處的氣流流速情況。2.2單個(gè)風(fēng)口噪聲聲功率級(jí)的測(cè)試及計(jì)算在風(fēng)口噪聲測(cè)量中，將聲源放在混響室內(nèi)（圖3），測(cè)量?jī)x器為Norsonic公司RTA840系統(tǒng)。由于人耳的敏感性，測(cè)點(diǎn)選擇距送風(fēng)器約1.2m，與人坐于座椅上時(shí)人耳高度相等。一般來(lái)說(shuō)，聲源的聲功率可看作是屬于聲源本身的一種屬性。對(duì)于座椅下送風(fēng)口，在實(shí)驗(yàn)室所測(cè)得室內(nèi)平均聲壓級(jí)和混響時(shí)間后，風(fēng)口聲功率級(jí)參照GB/T 6881.1-2002聲學(xué)聲壓法測(cè)定噪聲源聲功率級(jí)混響室精密法(等同于ISO 3741:1999 AcousticsDetermination of sound

6、power levels of noise sources using sound pressurePrecision methods for reverberation rooms )，采用房間等效吸聲面積法進(jìn)行測(cè)定。由于測(cè)得的室內(nèi)平均聲壓級(jí)為待測(cè)風(fēng)口氣流噪聲與背景噪聲疊加后的聲壓級(jí)，聲壓法測(cè)定噪聲源聲功率級(jí)混響室精密法要求背景噪聲聲壓級(jí)比被測(cè)噪聲至少低lOdB2。而此實(shí)驗(yàn)被測(cè)聲源聲壓級(jí)極低，無(wú)法做到背景噪聲低于被測(cè)噪聲lOdB，因此采用如下方法排除背景噪聲的影響:若實(shí)測(cè)噪聲與背景噪聲相差1.5dB以?xún)?nèi)，認(rèn)為實(shí)際噪聲值遠(yuǎn)小于實(shí)測(cè)噪聲，按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)減6dB計(jì)算；若實(shí)測(cè)噪聲與背景噪聲相差1.53d

7、B,按背景噪聲值計(jì)算；若實(shí)測(cè)噪聲超過(guò)背景噪聲3dB,則實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)需減去背景噪聲。經(jīng)過(guò)背景噪聲修正后的室內(nèi)聲壓級(jí)值折算到單個(gè)風(fēng)口，再根據(jù)所測(cè)到的混響時(shí)間可得室內(nèi)等效吸聲面積，用(1)式計(jì)算便可算得單個(gè)風(fēng)口氣流噪聲聲功率級(jí)4。下載 (12.38 KB)2011-10-10 10:52下載 (24.22 KB)2011-10-10 10:52下載 (15.29 KB)2011-10-10 10:52一般來(lái)說(shuō)，要求風(fēng)口噪聲小于15dB，理想要求不大于10dB，否則很容易被人們所察覺(jué)。假設(shè)一觀眾廳有2000個(gè)座椅，座椅列間距550mm，排間距900mm；中頻混響時(shí)間1.5s，每座容積6m3。對(duì)于如下所示四

8、種送風(fēng)器，在測(cè)量并計(jì)算出單個(gè)風(fēng)口A聲功率級(jí)的基礎(chǔ)上，分別算其接收點(diǎn)（人耳處）的聲壓級(jí)。由于觀眾廳內(nèi)風(fēng)口噪聲對(duì)人的影響主要為直達(dá)聲和混響聲兩部分，直達(dá)聲隨距離衰減，人坐高1.2m，在混響半徑以外區(qū)域的直達(dá)聲可忽略，根據(jù)式（2）可分別算出接收點(diǎn)處的直達(dá)聲和混響聲。將二者進(jìn)一步疊加計(jì)算則得到接收點(diǎn)處聲壓級(jí)值。下載 (20.01 KB)2011-10-10 10:533.不同類(lèi)型送風(fēng)器測(cè)試結(jié)果分析以下為風(fēng)量60m3/h條件下，四類(lèi)不同送風(fēng)器距中心線30cm處各自的最大風(fēng)速和在上述假設(shè)觀眾廳內(nèi)計(jì)算所得的A聲級(jí)值。1）直桶型下載 (20.04 KB)2011-10-10 10:54從測(cè)試結(jié)果可看出風(fēng)量在6

9、0m3/h時(shí)，直桶型下送風(fēng)口的氣流分布。因風(fēng)從喉頸處垂直沖出后，撞擊頂蓋后，集中在頂蓋邊緣散流，所測(cè)風(fēng)量在60m3/h的條件下，最高風(fēng)速達(dá)到了0.27m/s，會(huì)對(duì)觀眾帶來(lái)明顯的吹風(fēng)感，舒適度并不理想。同時(shí)，由于風(fēng)口氣流噪聲是氣體湍流脈動(dòng)和氣流沖擊風(fēng)口結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲，以中高頻為主，噪聲強(qiáng)度大致與氣流速度的6次方成正比3，故氣流流速越高，噪聲也越大，60m3/h的風(fēng)量下，單個(gè)風(fēng)口A聲級(jí)達(dá)到15.5dB。2）阻尼膜型下載 (34.12 KB)2011-10-10 10:54圖5與圖6均為阻尼膜型，所不同的是，圖6所示送風(fēng)器在附加阻尼膜的基礎(chǔ)上，增設(shè)均流板（即在風(fēng)口喉頸處設(shè)置密實(shí)阻流網(wǎng)）。在直桶型送風(fēng)

10、器的基礎(chǔ)上附加阻尼膜后，風(fēng)量為60m3/h時(shí)最大流速達(dá)到0.25m/s，低風(fēng)量情況下風(fēng)阻小，對(duì)均流作用較為有限；可增加風(fēng)口氣流阻力，降低氣流速度，對(duì)均流有利，同時(shí)因風(fēng)口阻力較大，對(duì)不同風(fēng)口之間的流量均衡也起到積極的作用。此類(lèi)送風(fēng)口送風(fēng)量在60m3/h時(shí)，氣流最大值約0.19m/s，但由于阻流網(wǎng)與氣流的摩擦作用，會(huì)使氣流噪聲增加。3）穿孔圓錐/圓臺(tái)型下載 (31.41 KB)2011-10-10 10:55一般來(lái)說(shuō)，由于風(fēng)阻的作用，圓錐、圓臺(tái)型穿孔板對(duì)于高風(fēng)速具有良好的均流性，但其穿孔孔徑一般較大，穿孔率較高，故而對(duì)低速低風(fēng)壓條件下的氣流幾乎沒(méi)有均流的意義。實(shí)測(cè)表明，圓錐、圓臺(tái)型穿孔板對(duì)送風(fēng)柱的

11、氣流分布改進(jìn)效果不大。4）阻流小傘型下載 (25.4 KB)2011-10-10 10:56下載 (33.55 KB)2011-10-10 10:56圖9、圖10均為喉管（圖11）型阻流小傘型下送風(fēng)器。對(duì)于阻流小傘型送風(fēng)器，從喉頸部垂直向上的氣流，在阻流傘以外區(qū)域，直接撞擊到送風(fēng)柱頂板并散流，而在阻流傘半徑以?xún)?nèi)區(qū)域，氣流沖到阻流傘上，相當(dāng)量的氣流在阻流傘邊緣被反向散流。根據(jù)氣流分布實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)結(jié)果，不斷調(diào)節(jié)阻流傘的直徑、傾斜角度和垂直高度，可使氣流分布達(dá)到最佳均勻狀態(tài)，這就不但降低了氣流速度，而且降低了噪聲。若用雙阻流小傘（圖10），氣流特性的均勻性可進(jìn)一步提高。3 小結(jié)從上述四種類(lèi)型座椅下送風(fēng)器可看出，實(shí)驗(yàn)室測(cè)量中，喉管阻流小傘/雙阻流小傘型、阻尼膜均流板型均可同時(shí)滿(mǎn)足氣流流速低于0.2m/s、噪聲小于15dB(A)的標(biāo)準(zhǔn)。在劇場(chǎng)觀眾廳等空間內(nèi)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試并計(jì)算得到的單個(gè)風(fēng)口噪聲聲功率級(jí)，可計(jì)算得所有風(fēng)口噪聲對(duì)接收點(diǎn)處聲壓級(jí)值，由此可推斷出其是否滿(mǎn)足所要求的NR值。加之風(fēng)口之上的座椅對(duì)風(fēng)口噪聲有遮擋和吸收作用，實(shí)際風(fēng)口噪聲值應(yīng)小于計(jì)算值。座椅下送風(fēng)方式在目前劇場(chǎng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較廣，從理念上而言，業(yè)主、設(shè)計(jì)師都傾向于接受這種既節(jié)能又舒適的送風(fēng)方式。但在多個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用中，除了送風(fēng)口噪聲和氣流特性以外，還有其他一些實(shí)際問(wèn)題進(jìn)一步需研究。如樓板開(kāi)孔后，隔聲量下降，應(yīng)防止