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廈門某大廈辦公樓標準層空調機房噪聲分析及處理

時間:2019-07-25 10:33:31; 來源:V客暖通網 作者:何焰 朱喆 林成凱

0  引言

在辦公項目中,辦公區域的背景噪聲高低往往影響著該項目的品質。在每個標準層設置的空調箱是辦公區域常見的噪聲源,必須對這個噪聲源和噪聲傳播途徑進行有效地控制,才能滿足室內環境噪聲標準的要求。本文將結合廈門某大廈辦公樓項目,介紹辦公樓層空調系統在噪聲控制方面發現的問題和改進的方法,以期對其他項目有所幫助。

1  項目概況

廈門某大廈新建工程是由一棟建筑高度為215 m的48層超高層辦公樓和多棟裙房所組成的建筑群,總建筑面積約150 000 m2。辦公層的空調系統于2013年5月初開始調試及試運行,樓層進入帶負荷試運行階段時,空調系統還不能完全自動調節,只能是部分手動控制啟停和變頻。每層標準辦公層的建筑面積約為1 800 m2,辦公區面積約為1 400 m2。標準層采用單風道VAV變風量空調系統,空調箱設置在各樓層核心筒的空調機房內,每個空調箱的風量為42 000 m3/h,機外靜壓為550 Pa。空調箱由送風機+盤管+均流+中效+初效過濾段組成。辦公區的氣流組織為上送上回,回風直接進入吊頂,由風管從吊頂吸入空調箱。標準層平面與空調機房內設備和風管的布置如圖1、圖2所示。

2  設計要求

辦公區的設計背景噪聲標準為≤40 dB(A)。為了防止空調箱運行時機房內的噪聲對辦公區域環境的干擾,設計時從控制噪聲源、振動源和阻斷噪聲傳播兩方面著手。

2.1  聲源和振源的控制

設計中優先考慮采取把聲源和振源控制在局部范圍內的一系列措施:空調機房墻體采用實心墻,計權隔聲量要求達到45 dB(A);防火隔聲門的最小計權隔聲量要求達到40 dB(A);穿越空調機房墻體的管線均應采取封堵措施;核心筒內空調機房內的空調箱采用彈簧減振器,減振效率95%以上。上述空調機房采取的隔聲降噪措施示意圖詳見圖3~圖6。

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2.2  空調系統的消聲

空調系統的消聲主要包括降低管道傳播的風機噪聲和合理控制氣流噪聲兩方面的內容。控制氣流噪聲的根本措施是降低風速。本項目標準層空調系統風管的風速控制要求如表1所示。

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通風與空調系統產生的噪聲量,應盡可能地使用風管、彎頭和三通等部件以及房間的自然衰減降低或消除,但是往往不能滿足消聲要求,需設置消聲裝置。經過計算,本項目標準層空調系統的送風管和回風管上各需設置一節1 400 mm×600 mm×1 600 mm(寬×高×長)的ZP100阻性片式消聲器方可滿足噪聲標準。

3  運行狀況

在試運行階段,離空調機房較近的辦公人員反映能明顯聽到空調機房傳出的噪聲,在辦公區和機房內外進行噪聲的實測,結果如表2所示。

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此外,空調箱電源頻率在50 Hz時,電機電流達到39~43 A,送風管道上測量的風量為60 000 m3/h,超過設計值。電源頻率在30 Hz時,電流為22~23 A,實測風量為42 000 m3/h,達到設計值。

4  問題分析

4.1  風量偏大

現場測試風量的儀器為比托管,測得風量為60 000 m3/h,但是由于送風主管的直管段比較短,測點離三通較近,測試結果的可靠性欠佳。因此,通過測得的電流值用公式(1)計算出風機的軸功率,在風機性能曲線上找出空調箱在50 Hz運行時的風量和風壓。

N=

式中,N為電機功率(kW);U為電壓380 V;I為電流(A);       為功率因數,風機類在0.8~0.85之間,取0.825;η1為電機效率,取0.89;η2為機械傳動效率,取0.96。

計算結果如表3所示。

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從風機性能曲線(圖7)上可以看出,在同一轉速下,風機壓頭減小,風量增加,運行的工況點向右偏離,風機的效率下降,風機的噪聲增加。此外,風機風量過大,風速過高導致氣流噪聲也是系統噪聲增加的因素。

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4.2  機房噪聲泄漏

比較表2的實測值、A聲級曲線和C聲級曲線的值可以看出,機房內的噪聲值滿足標準而機房外的噪聲值高于計算值,特別是低頻噪聲兩者的差值更大,可判定存在噪聲泄漏。經過現場踏勘發現電氣橋架進入機房未封堵、穿墻管道封堵不嚴、風管與墻體之間的空隙封堵不到位等問題。此外,空調機房的磚墻采用了加氣混凝土,墻體未粉刷就做了墻體吸音板,墻體材料密實度不夠,也削弱了墻體的隔聲能力。

5  采取的措施

5.1  風機風量調整

為了使空調箱的風量和風壓滿足設計要求,可以采用更換電機皮帶輪以改變風機轉速或者采用變頻改變轉速兩種方法。如果采用變頻的方法,會使得正常運行后系統風量可調節的幅度變小,因此,首選采用更換電機皮帶輪的方法。電機皮帶輪和風機皮帶輪的關系如下:風機皮帶輪直徑×風機轉速=電機皮帶輪直徑×電機轉速。在風機皮帶輪直徑不改變的情況下,要減小風機轉速,必須減小電機皮帶輪直徑。風機原配的電機皮帶輪尺寸為280 mm,風機皮帶輪尺寸為300 mm,50 Hz時的轉速為1 350 r/min,30 Hz時的轉速為1 215 r/min。電機皮帶輪尺寸更換為直徑224 mm和直徑250 mm后,又進行了風速和機房噪聲的實測,測試數據如表4所示。

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噪聲的測試位置如圖8中的a、b、c、d點。

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從測試數據來看,電機皮帶輪=224 mm時,風管的風速及機房的噪聲都滿足設計要求,因此,選擇將電機的皮帶輪改為224 mm。

5.2  減小氣流噪聲

空調箱出風口的尺寸為900 mm×900 mm,出口風速為14.4 m/s。氣流從風機出來后,先經過一個變徑,然后是90°急轉彎和褲衩三通,這使得氣流流線急劇變化,同時在局部區域會形成渦旋,加大氣流噪聲,使風管產生振動。因此,我們采取了以下兩個措施以改善出風主管的氣流,減小出風側的系統噪聲。

首先,擴大空調箱出風口的面積。結合設備參數,將空調箱出風口由原900 mm×900 mm擴大為1 300 mm×1 300 mm,出風風速降為6.9 m/s。

然后對主風管的褲衩三通進行改造(見圖9),形成導流消聲三通。在一分為二的三通處,增加吸聲空腔,具體要求:三通兩邊的弧形板上開孔,孔徑3 mm,穿孔率15%~20%,空腔內填密度為48 kg/m3玻璃棉,玻璃棉外包無紡布或玻璃絲布,空腔厚度匹配三通弧形板,空腔外包鍍鋅鋼板。

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5.3  完善建筑隔聲

對前期發現的封堵不嚴密等問題采取了一系列的補救措施。重新安裝隔聲門垂直面上的膠條,并清除門縫雜物,確保能關閉嚴密。空調機房的磚墻部分拆除已安裝的吸聲板,增加粉刷層,粉刷厚度約75 mm,增加墻體的質量和隔聲能力,待磚墻按要求粉刷后,再次安裝吸聲板。風管上方孔洞利用雙組份膠水(如107膠水等)加貼板材進行封堵。穿墻管道封堵不嚴處按設計要求補充封堵。

6  改造后的實測

經過一系列的改造后,在34層的機房旁和走廊內測試了噪聲值,除了就近辦公點的噪聲略超過標準值外,其余三點的值均滿足了設計標準。測試值詳見表5,測試點詳見圖8中的①、②、③、④點。經分析,在就近辦公點測試時辦公桌上的電腦在運行,干擾了檢測,影響了測試的準確性。

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7  結語

在辦公項目中,空調機房的噪聲對辦公區域的影響時有發生。在本項目的調整過程中筆者有以下幾點體會:

(1)設計要求的各項隔聲和消聲措施要落實到位。

(2)空調箱出風口至機房外的主風管的氣流順暢很重要。空調箱出風口的氣流速度往往較大,氣流局促,彎頭的轉彎半徑過小都會使得高速氣流撞擊風管產生振動,振動轉化為噪聲順著風管傳到機房外。

(3)空調箱風機要確保運行的工作點在風機的高效工作范圍內。

(4)空調系統的消聲是否成功直接取決于消聲器、消聲彎頭和消聲靜壓箱的設計和質量。但是,目前消聲設備的制造質量沒有相關的行業認證,是否采用了合格的消聲設備無法證實,消聲量是否滿足產品標準要求,無從知曉。因此,要求制造商要有保證產品質量的措施和體系,且需根據實際的管線情況進行詳細的聲學計算后配備相應的消聲產品。

(5)《民用建筑隔聲設計規范》GB 50118—2010中8.2.1條規定了辦公室與產生噪聲的房間之間隔墻的隔聲標準,高要求標準為大于50 dB(A),低限標準為大于45 dB(A)。有條件的工程宜參照高標準值來執行。

(6)機房隔墻墻體應采用密實度高的材料。

[參考文獻]

[1] 盧慶普,翁儀壁,熊文波,等.室內低頻噪聲評價探討(二)——C聲級與A聲級的關系[C]//全國環境聲學電磁輻射環境學術會議,2003:67-73.

 

收稿日期:2019-06-24

作者簡介:何焰(1962—),男,上海人,暖通空調總工程師,教授級高工,研究方向:工程設計


關鍵字:噪聲,辦公風量,建筑隔聲
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