暖通空調(diào)系統(tǒng)消聲與隔振

暖通空調(diào)系統(tǒng)消聲與隔振第一頁，共66頁。2《建筑環(huán)境學(xué)》中將噪聲分成：暖通空調(diào)系統(tǒng)的噪聲屬于其中的工業(yè)噪聲范疇。2第二頁，共66頁。311暖通空調(diào)系統(tǒng)的消聲與隔振本章主要討論暖通空調(diào)系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲的控制和處理。主要內(nèi)容包括：噪聲源噪聲控制標準噪聲控制措施裝置的隔振3第三頁，共66頁。411.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源本節(jié)要求：1.了解通風空調(diào)工程中主要噪聲源2.掌握風機噪聲特點分析3.掌握風機噪聲估算方法4.了解風管噪聲產(chǎn)生的原因11.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源4第四頁，共66頁。511.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源系統(tǒng)噪聲源設(shè)備噪聲氣流噪聲5第五頁，共66頁。11.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源一、設(shè)備噪聲6系統(tǒng)噪聲源水泵風機制冷機冷卻塔6第六頁，共66頁。復(fù)習：建筑聲環(huán)境的基本知識

1.聲音的計量：⑴聲功率W：聲源在單位時間內(nèi)對外輻射的聲能，即在全部可聽范圍所輻射的功率，單位W。⑵聲強I：單位時間內(nèi)通過垂直于傳播方向上單位面積的平均聲功率，W/m2。⑶聲壓p：由聲波引起的介質(zhì)壓強變化，即聲波傳播時介質(zhì)的壓強與無聲波時介質(zhì)的靜壓之差，Pa。7第七頁，共66頁。復(fù)習：建筑聲環(huán)境的基本知識2.聲級的概念人的聽覺響應(yīng)與聲強、聲壓呈對數(shù)關(guān)系。并且人耳聽覺范圍非常寬，為了方便對聲音的計量，設(shè)定級差來進行聲音的計量。按10倍為一級，把人耳感覺范圍內(nèi)的聲音參數(shù)劃分為若干個區(qū)段，每一區(qū)段作為一個級。 聲級的符號為L，以不同的下標符號來代表聲強、聲壓和聲功率，三種聲級的單位均為分貝dB。8第八頁，共66頁。級是相對比較的量，是實際參數(shù)與參考值的比。⑴聲壓級p0——參考聲壓，可聽閾p0=2×10-5Pa⑵聲強級

I0——參考聲強，可聽閾I0=1×10-12W/m2⑶聲功率級W0——參考聲功率，W0=1×10-12W復(fù)習：建筑聲環(huán)境的基本知識9第九頁，共66頁。復(fù)習：建筑聲環(huán)境的基本知識3.聲源聲級的疊加：聲級的疊加是非線性，不能簡單算術(shù)疊加，而是需要按對數(shù)運算規(guī)律進行。兩個聲源的聲級疊加：n個相同聲源L1疊加：10第十頁，共66頁。1111.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源通風機的噪聲噪聲計算：離心式：（11.1）軸流式：

（11.3）式中LW——風機的總聲功率級，dB；

LWC——通風機的比聲功率級，dB；

Q——通風機的風量，m3/h；

H——通風機的全壓，Pa；

δ——工況修正值，dB，見附錄37。11第十一頁，共66頁。1211.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源通風機的噪聲比聲功率級LWC：——表示相似通風機的噪聲特征。它是指同系列通風機在單位風量(1m3/s)，單位靜壓(1mmH2O)下運行的噪音。12第十二頁，共66頁。1311.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源通風機的噪聲確定方法：①一般由廠家的風機樣本給出；②根據(jù)流量系數(shù)查有關(guān)設(shè)計手冊，如教材附錄35；③經(jīng)驗估算，最高效率點附近可取LWC=24dB。13第十三頁，共66頁。1411.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源通風機的噪聲定性分析：⑴風機聲功率級與風機的風量、風壓、功率成正比；⑵隨風機轉(zhuǎn)數(shù)的增加而增加；風機轉(zhuǎn)數(shù)增加1倍，聲功率級約增加15dB；⑶與風機葉輪直徑成正比；直徑增加1倍，聲功率級約增加6dB；14第十四頁，共66頁。1511.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源1.通風機的噪聲定性分析：⑷與機型有關(guān)：噪聲功率級：輻流風機＞離心風機；⑸與離心機葉片形式有關(guān)：離心機噪聲：后向葉片＞前向葉片；⑹與風機運行效率有關(guān)：低效率噪聲＞額定效率噪聲。15第十五頁，共66頁。1611.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源⒉冷水機組的噪聲估算：⑴離心式冷水機組

Q0——制冷量，kW。

LP一般是指距機組1m處的噪聲值。⑵往復(fù)式冷水機組

16第十六頁，共66頁。1711.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源⒊水泵的噪聲

N——水泵電機功率，kW。⒋冷卻塔的噪聲廠家樣本提供，分為三種:標準型、低噪聲型、超低噪聲型。17第十七頁，共66頁。1811.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源二、氣流噪聲⒈產(chǎn)生氣流噪聲的風道管件有： 直管、彎頭、三通、出風口、閥門等局部阻力構(gòu)件。⒉特點： ①風速越大，氣流噪聲越大； ②氣流噪聲比風機噪聲小得多，影響不明顯； ③管件本身對噪聲也存在一定的衰減。18第十八頁，共66頁。1911.1空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源二、氣流噪聲⒊處理方式：低速風管系統(tǒng)流速已考慮了噪聲因素，故：低速系統(tǒng)通常不再考慮氣流噪聲。大多數(shù)通風空調(diào)系統(tǒng)是低速系統(tǒng)。噪聲要求較高或風速過大時，需考慮。風速小于8~10m/s19第十九頁，共66頁。20一、噪聲控制標準室內(nèi)噪聲標準

——指房間內(nèi)允許的噪聲級。低頻噪聲允許的分貝值較高。11.2噪聲控制標準11.2基本要求⒈室內(nèi)噪聲標準的含義2.主要評價方法和轉(zhuǎn)換20第二十頁，共66頁。21二、噪聲評價方法⒈A聲級LA采用頻率計權(quán)網(wǎng)絡(luò)A為基礎(chǔ)，模仿人耳的頻響特性測得的聲級稱為A聲級，用dB(A)表示。⒉NR曲線不同頻帶允許噪聲值（聲壓級）的標準。又稱N曲線。11.2噪聲控制標準11.2基本要求⒈室內(nèi)噪聲標準的含義2.主要評價方法和轉(zhuǎn)換21第二十一頁，共66頁。22二、噪聲評價方法3.A聲級與NR數(shù)的轉(zhuǎn)換LA=NR+5（11.6）式中LA——聲級計A檔讀數(shù)；

NR——噪聲評價曲線號數(shù)。11.2噪聲控制標準11.2基本要求⒈室內(nèi)噪聲標準的含義2.主要評價方法和轉(zhuǎn)換22第二十二頁，共66頁。2311.3噪聲控制措施本節(jié)要求：⒈通風空調(diào)系統(tǒng)降低聲源噪聲的主要措施；⒉空調(diào)系統(tǒng)的噪聲在哪些地方會產(chǎn)生自然衰減？⒊消聲器的種類及各類消聲器的消聲原理和特點。11.3噪聲控制措施23第二十三頁，共66頁。2411.3噪聲控制措施一、降低聲源噪聲噪聲控制的治本措施主要應(yīng)注意：①設(shè)備選型——高效低噪。②減少流量和流速，降低阻力。③傳動方式——直聯(lián)。24第二十四頁，共66頁。2511.3噪聲控制措施一、降低聲源噪聲④管路設(shè)計要合理：——減少風機進出口處的管道急彎；——風管彎頭和三通支管等處，裝設(shè)導(dǎo)流葉片，避免渦流；——少裝或不裝調(diào)節(jié)閥，減少或避免氣流遇閥門阻礙所產(chǎn)生的噪聲。25第二十五頁，共66頁。2611.3噪聲控制措施二、噪聲的自然衰減⒈直管道噪聲衰減量與管道內(nèi)表面積（周長及長度）成正比，與管道截面積成反比。另外與管壁吸聲系數(shù)成正比，但一般光滑管道吸聲系數(shù)很低，忽略不計。26第二十六頁，共66頁。2711.3噪聲控制措施二、噪聲的自然衰減⒉彎頭低頻段噪聲衰減量：方形大于圓形。高頻段噪聲衰減量二者相同。導(dǎo)流葉片方彎頭介于圓形與方形之間。27第二十七頁，共66頁。2811.3噪聲控制措施二、噪聲的自然衰減⒉彎頭彎頭的噪聲衰減量與彎頭直徑有關(guān)，在一定尺寸范圍內(nèi)，大直徑彎頭的噪聲自然衰減量較大。矩形彎頭按當量直徑De計算：

a、b——矩形的邊長28第二十八頁，共66頁。2911.3噪聲控制措施⒊三通三通噪聲傳遞：按分支管面積比分配。三通噪聲衰減：式中ΔL——噪聲自然衰減值，dB；

F——計算支管的截面積，m2；

ΣFi——三通分叉后全部支管截面積之和，m2。29第二十九頁，共66頁。3011.3噪聲控制措施4.變徑管噪聲衰減：式中m=F2/F1

F2為變徑后管道截面積

F1為變徑前管道截面積“突然擴大”、“突然縮小”計算相同。

30第三十頁，共66頁。3111.3噪聲控制措施5.風口末端損失自然衰減的原理：類似于突然擴大變徑管，在截面積發(fā)生改變的過程中，部分聲功率因反射產(chǎn)生衰減。計算參數(shù)：風口尺寸（當量直徑De或風管截面積F）噪聲頻率。

31第三十一頁，共66頁。3211.3噪聲控制措施6.房間吸聲房間內(nèi)表面和室內(nèi)設(shè)施對聲音的吸收，使聲功率級受到衰減。（11.9）參數(shù)：Q——風口指向因素，與風口、測點夾角、風口長邊尺寸、噪聲頻率有關(guān)。r——測試距離R——房間常數(shù)，與房間內(nèi)表面積和吸聲狀況有關(guān)。32第三十二頁，共66頁。3311.3噪聲控制措施三、空調(diào)系統(tǒng)的消聲計算1.計算目的保障室內(nèi)噪聲滿足噪聲控制標準的要求。2.計算內(nèi)容(1)室內(nèi)聲壓級①聲源的聲功率級（+）②管路的自然衰減量（-）③房間吸聲量（-）33第三十三頁，共66頁。3411.3噪聲控制措施三、空調(diào)系統(tǒng)的消聲計算1.計算目的保障室內(nèi)噪聲滿足噪聲控制標準的要求。2.計算內(nèi)容(2)噪聲超標量室內(nèi)聲壓級與容許標準聲壓級之差。34第三十四頁，共66頁。3511.3噪聲控制措施三、空調(diào)系統(tǒng)的消聲計算3.選擇消聲設(shè)備對上述計算，當室內(nèi)聲壓級Lp不能滿足室內(nèi)的某一NR曲線時，則應(yīng)該分別按其頻率所要求的消聲量來選擇消聲器。35第三十五頁，共66頁。3611.3噪聲控制措施四、消聲器消聲器根據(jù)其消聲原理，大致可分為阻性消聲器和抗性消聲器兩大類。36第三十六頁，共66頁。3711.3噪聲控制措施1.阻性消聲器（1）消聲原理：管內(nèi)敷設(shè)吸聲材料，聲波在吸聲材料的孔隙中引起空氣和材料振動而產(chǎn)生摩擦及粘滯阻力，將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收，使沿管道傳播的噪聲迅速衰減。37第三十七頁，共66頁。3811.3噪聲控制措施1.阻性消聲器（2）吸聲材料特點：具有孔隙。與保溫材料類似，區(qū)別在于前者為開孔，而后者為閉孔。（3）適應(yīng)頻段：對中、高頻噪聲的消聲效果較好。38第三十八頁，共66頁。3911.3噪聲控制措施2.抗性消聲器結(jié)構(gòu)上分為兩類：膨脹型和共振型適宜控制低、中頻噪聲。(1)膨脹型消聲器消聲原理：利用氣流通道斷面的突然擴大，使沿通道傳播的聲波反射回聲源方向。

39第三十九頁，共66頁。4011.3噪聲控制措施2.抗性消聲器：(1)膨脹型消聲器使用特點：無消聲材料，耐高溫、腐蝕，不起塵；膨脹比較大，通常為4～10，消聲器體積較大，故一般用于小管道。40第四十頁，共66頁。4111.3噪聲控制措施2.抗性消聲器：(2)共振型消聲器消聲原理：頻率相同，產(chǎn)生共振，共振引起摩擦，消耗聲能。噪聲頻率與吸聲結(jié)構(gòu)固有頻率相同。結(jié)構(gòu)內(nèi)空氣柱中的空氣與共振結(jié)構(gòu)體之間產(chǎn)生摩擦。41第四十一頁，共66頁。4211.3噪聲控制措施2.抗性消聲器：(2)共振型消聲器使用特點：具有較強的頻率選擇性，有效頻率范圍小，可專門針對指定的噪聲頻率進行消聲。固有頻率的設(shè)定：通過設(shè)定共振結(jié)構(gòu)的特殊尺寸設(shè)定消聲器的固有頻率。包括共振腔深度、穿孔板孔徑和板厚。其中當孔徑小于1mm時，稱為微穿孔板消聲器。42第四十二頁，共66頁。4311.3噪聲控制措施3.復(fù)合式消聲器將阻性和抗性二者結(jié)合，形成阻抗復(fù)合式消聲器：內(nèi)部吸聲材料吸收中、高頻噪聲——阻性效應(yīng)；利用氣流通道截面積的突然擴大或通過一定的開孔率及孔徑，使低、中頻噪聲得以迅速衰減——抗性效應(yīng)。43第四十三頁，共66頁。4411.3噪聲控制措施3.復(fù)合式消聲器特點：擴大控制噪聲的范圍。復(fù)合型消聲器能處理的噪聲頻率范圍比阻性和抗性消聲器寬；單從高頻或低頻段來看，同樣尺寸的復(fù)合型消聲器，消聲性能分別不如阻性消聲器和抗性消聲器好。44第四十四頁，共66頁。4511.3噪聲控制措施4.其它類型具有消聲功能的風管配件如:消聲彎頭和消聲靜壓箱。45第四十五頁，共66頁。4611.3噪聲控制措施5.消聲器的選擇與布置(1)選擇首先考慮風管系統(tǒng)的自然衰減，利用附加消聲功能的風管配件。按頻率特性選用對應(yīng)的消聲器。注意消聲器安裝尺寸和阻力。

46第四十六頁，共66頁。4711.3噪聲控制措施5.消聲器的選擇與布置(2)布置靠近噪聲源；布置在氣流穩(wěn)定管段上；離局部阻力構(gòu)件保持4~5倍風管直徑距離。風機進、出口管段均應(yīng)設(shè)置消聲措施；防止其他途徑二次噪聲污染。管道通過噪聲房間，雖然管道裝有消聲器，但管道和噪聲房間仍需要考慮防噪措施。47第四十七頁，共66頁。4811.4暖通空調(diào)裝置的隔振本節(jié)基本要求：

1.基本概念：固體聲振動傳遞率2.振動傳遞率的計算與分析；3.隔振材料的基本特性；4.常用隔振材料及裝置的種類。11.4暖通空調(diào)裝置的隔振48第四十八頁，共66頁。4911.4暖通空調(diào)裝置的隔振振動的產(chǎn)生：熱泵、冷水機組、風機、水泵等設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生振蕩，是由于旋轉(zhuǎn)部件的慣性力、偏心不平衡產(chǎn)生的擾動力而引起的強迫振動。49第四十九頁，共66頁。5011.4暖通空調(diào)裝置的隔振振動的危害：產(chǎn)生高頻噪聲；通過設(shè)備底座、管道與構(gòu)筑物的連接部分引起建筑結(jié)構(gòu)的振動：過大的振動影響建筑物的使用壽命；以聲波形式向空間輻射產(chǎn)生固體噪聲污染。50第五十頁，共66頁。5111.4暖通空調(diào)裝置的隔振隔振方式：積極隔振隔離振動源的振動，防止或減小振動對外部的影響。消極隔振：防止或減小外部振動（如機械設(shè)備鍛錘、交通軌道等）對構(gòu)筑物及室內(nèi)儀器、儀表、精密機械的影響，而采取的隔振措施。我們討論的內(nèi)容屬積極隔振范疇。51第五十一頁，共66頁。5211.4暖通空調(diào)裝置的隔振一、基本概念1.固體聲——通過固體材料振動傳遞到房間內(nèi)的噪聲。設(shè)備振動，傳給基礎(chǔ)，再而傳給結(jié)構(gòu)；振動傳遞到房間，轉(zhuǎn)化為噪聲。52第五十二頁，共66頁。5311.4暖通空調(diào)裝置的隔振一、基本概念2.振動傳遞率T——通過隔振裝置傳給基礎(chǔ)的力與振動作用于機組的總力之比。又稱隔振系數(shù)或隔振效率。

(11.11)FT——基礎(chǔ)受到的振動力；F0——機組產(chǎn)生的總振動力；f——振源的振動頻率，Hz；與轉(zhuǎn)速有關(guān)f0——隔振裝置的自振頻率，Hz。53第五十三頁，共66頁。5411.4暖通空調(diào)裝置的隔振分析：

(1)當振源頻率與隔振裝置的固有頻率之比

隔振裝置自有頻率f0＞振源振動頻率f振動傳遞率|T|>1隔振裝置不起作用。54第五十四頁，共66頁。5511.4暖通空調(diào)裝置的隔振分析：

(2)當振源頻率與隔振裝置的固有頻率之比

振動傳遞率：T=∞系統(tǒng)發(fā)生共振，減振系統(tǒng)不但不起減振作用，反而放大振動的干擾力。55第五十五頁，共66頁。5611.4暖通空調(diào)裝置的隔振分析：

(3)當振源頻率與隔振裝置的固有頻率之比

振動傳遞率：T<1，即有：FT<F0基礎(chǔ)受到的振動力小于機組總的振動力，說明隔振裝置起到了減振作用，

56第五十六頁，共66頁。5711.4暖通空調(diào)裝置的隔振結(jié)論：理論上f/f0越大，T越小，隔振效果越好。f/f0越大（即隔振裝置的自有頻率越小），造價越高，且減振效果的提高越來越緩慢。實際工程：一般取f/f0＞3。具體按建筑類別或設(shè)備種類，推薦采用的振動傳遞率見設(shè)計手冊（如教材表11.8、表11.9）。57第五十七頁，共66頁。5811.4暖通空調(diào)裝置的隔振二、隔振裝置的選擇㈠常用類型⒈隔振器橡膠減振器彈簧減振器58第五十八頁，共66頁。5911.4暖通空調(diào)裝置的隔