空調(diào)系統(tǒng)噪聲與振動如何控制？
空調(diào)系統(tǒng)使用范圍具有廣泛性和普遍性，空調(diào)系統(tǒng)給人們的生活、工作帶來了極大的舒適和便利。但是，噪聲與振動是空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的使用者所受到的最嚴重的干擾。
一、空調(diào)系統(tǒng)的主要噪聲源分析
1、空調(diào)設(shè)備振動噪聲
制冷機組、空壓機振動屬自激振動，振動噪聲有機械噪聲、電磁噪聲，影響擾動頻率有電機轉(zhuǎn)速及電機的極數(shù)、軸承滾軸的個數(shù)、減速箱的轉(zhuǎn)速及齒輪數(shù)等。其主導因素是電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動導致不平衡振動，電機轉(zhuǎn)速是計算干擾頻率的基本數(shù)據(jù)。由于變頻器的廣泛應用，調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速而改變了曳引機系統(tǒng)的擾動頻率，也對擾動頻率的構(gòu)成產(chǎn)生較大影響。
循環(huán)水泵運行時葉片與介質(zhì)發(fā)生相對運動，使介質(zhì)產(chǎn)生壓力波動而形成旋轉(zhuǎn)噪聲，以及脈沖噪聲、渦流噪聲；管道內(nèi)的介質(zhì)運行情況的變化會使管道產(chǎn)生震動現(xiàn)象，特別是在管道拐彎多，管道重疊交錯又彼此相連的情況下，在流體激振力的作用下，管路自身也會產(chǎn)生振動甚至是強烈沖擊。這些振動波經(jīng)過結(jié)構(gòu)輻射形成的空氣噪聲。
2、通風系統(tǒng)振動噪聲
通風系統(tǒng)的噪聲包括通風機噪聲和管道的氣流再生噪聲。通風機的噪聲主要是空氣動力噪聲和機械撞擊、振動產(chǎn)生的空氣聲和通過結(jié)構(gòu)傳播的固體聲。氣流再生噪聲即氣流激發(fā)管壁或構(gòu)件產(chǎn)生振動而再次產(chǎn)生的噪聲。其頻譜特性一般為中、低頻噪聲，隨風速的提高，高頻成分逐步增加。聲能透射墻體或樓板等構(gòu)件的大小與聲波的頻率有關(guān)，一般頻率越低透射聲能也越大。
3、冷卻塔振動噪聲
冷卻塔的振動噪聲有風機系統(tǒng)振動噪聲、氣流噪聲（屬低頻）和落水噪聲（屬中高頻）。機械通風冷卻塔以風機系統(tǒng)振動噪聲、氣流噪聲為主，落水噪聲較小。
空調(diào)噪音
二、空調(diào)系統(tǒng)噪聲振動控制的途徑
聲音來源于物體的振動，物體振動發(fā)出的擾動在彈性媒質(zhì)中沿空間把振動的能量傳播的過程中形成聲波，振動是噪聲產(chǎn)生的根源。振動噪聲影響的存在要有三個條件：振動噪聲源、傳播途徑、接收者，這同時也是控制的三個途徑。
1、從聲源上控制噪聲
選用加工精度高、裝配質(zhì)量好的低能耗、低噪聲的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；采取改變噪聲源的運動方式；如用阻尼、隔振等措施降低固體發(fā)聲體的振動，使之與激振力主要頻率分開，防止共振；將大面積板件粘貼阻尼層，可降低聲輻射；完善設(shè)備維護和保養(yǎng)制度，杜絕由于設(shè)備運動狀況不佳導致噪聲增大。
2、動靜分離合理分布噪聲源設(shè)施
在保證空調(diào)系統(tǒng)的工藝流程合理流向的前提下，動靜分離，合理布局設(shè)施功能區(qū)域、確定噪聲源設(shè)施的位置。對于各種噪聲源的設(shè)備或機房，在條件允許的情況下應當遠離要求安靜的房間。對于管路或其它噪聲源，避開噪聲敏感點，利用噪聲在空氣中的傳播衰減的特點，減少噪聲控制工程量。
3、提高圍護結(jié)構(gòu)隔聲，控制空氣噪聲傳播
從聲學角度說，同質(zhì)材料隔聲效果遵循“質(zhì)量定律”，即質(zhì)量越高、越厚重的材料隔聲效果越好，面密度與隔聲量成正比關(guān)系。頻率降低一半，傳遞損失要降6dB；質(zhì)量增加一倍，傳遞損失就會增加6dB。在這一定律支配下，若要顯著地提高圍護結(jié)構(gòu)的隔聲能力，可選擇高質(zhì)量的隔聲層材料或者增加隔聲層的厚度。但是，由于任何材料對聲波頻譜的阻隔均有其波谷，單質(zhì)材料由于其波谷頻率的阻隔的不足也制約著其隔聲量的提高。在雙層薄板材料中間夾有阻尼層，阻尼層對薄板材料的隔聲性能有明顯的提升作用，特別是在抑制隔聲構(gòu)件因低頻共振和吻合效應所形成的隔聲低谷上十分有效，這就突破了“質(zhì)量定律”的限制。厚度為16mm、質(zhì)量為16Kg/m2、隔聲量為36dB(A)的“阻尼隔聲板”已廣泛地應用在噪聲控制工程上。
4、配置隔振系統(tǒng)，阻隔固體結(jié)構(gòu)傳播
減弱振動設(shè)備傳給建筑結(jié)構(gòu)的振動是通過消除它們之間的剛性連接實現(xiàn)的。在振動設(shè)備與建筑結(jié)構(gòu)間配置的隔振系統(tǒng)，可有效地隔絕振動，從而降低振動經(jīng)建筑結(jié)構(gòu)的傳遞。隔振效果的衡量標準是傳遞比（或稱隔振系數(shù)）T，它表示振動設(shè)備總的振動力有多少部分動力經(jīng)由彈性隔振裝置傳給建筑結(jié)構(gòu)。
設(shè)備的擾動頻率?是由設(shè)備自身的條件決定的，是固定值。為了降低傳遞振動噪聲，主要是從降低隔振系統(tǒng)的固有頻率Hz，降低振動傳遞比T，及降低設(shè)備傳遞的振動（振幅、加速度級）著手。
5、吸聲減少噪聲聲級
對設(shè)備機房內(nèi)壁進行吸音處理，以減弱房間內(nèi)的混響反射和低頻駐波。吸聲是一種有效的阻斷與減少聲傳播的措施，是一種最基本與最常用的措施。使用可以吸收聲能的材料或結(jié)構(gòu)裝飾在機房內(nèi)的壁畫，可以吸收噪聲源發(fā)出的噪聲射到上面的部分聲能，使反射聲減弱，接受者這時候聽到的只是直達聲和已減弱的混響聲，使總噪聲級降低。混響時間的減少量與噪聲的降低值具有數(shù)學上的線性關(guān)系，可根據(jù)相關(guān)公式計算。使用能吸收較高聲能的材料或結(jié)構(gòu)，一般可降低噪聲6-10dBA。
三、設(shè)備振動噪聲控制
1、設(shè)備機房圍護結(jié)構(gòu)的隔聲
空心磚墻、混凝土空心砌塊墻、加氣混凝土砌塊墻的隔聲量低于同等厚度的實心磚墻，其隔聲量與墻的厚度、砌塊間的孔隙、抹灰的砂漿質(zhì)量相關(guān)。但是，由于建筑結(jié)構(gòu)承受荷載的原因，更多情況下只允許設(shè)置輕質(zhì)隔墻。使用阻尼隔聲板設(shè)置的輕質(zhì)復合隔墻可滿足要求較高的隔聲要求。同時，重視機房的孔洞、縫隙、穿管等對圍護結(jié)構(gòu)隔聲性能的影響。
門窗的設(shè)置對于設(shè)備機房的圍護結(jié)構(gòu)來說是一個必不可少的構(gòu)件，門窗的啟閉性使它形成一個特殊要求的構(gòu)件。它不僅依賴于門窗扇的隔聲性能而且與門窗扇和門窗框、墻體之間縫隙的大小密切相關(guān)。這種特殊的門窗稱為隔聲門、隔聲窗。
2、設(shè)備的隔聲罩
將噪聲源封閉在一個相對小的空間內(nèi)，以減少向周圍輻射噪聲的罩狀殼體，稱為隔聲罩。這是在聲源處控制噪聲的有效措施。隔聲罩通常是兼有隔聲、吸聲、阻尼、隔振和通風、消聲等功能的綜合結(jié)構(gòu)體。隔聲罩可以是固定型的，也可以是活動型的。隔聲罩不能與設(shè)備有任何剛性相連，隔聲罩靠地面部分應有彈性減震材料，防止隔聲罩震動及噪聲泄漏。罩體上需開觀察窗、維修門及散熱消聲器。散熱消聲器要注意根據(jù)熱氣上升的原理，做到低進風，高出風。確保隔聲罩內(nèi)的通風合理順暢。
3、設(shè)備的振動控制
隔振系統(tǒng)的承載力為單個隔振器承載力之和。為保證隔振系統(tǒng)的平穩(wěn)度，可降低隔振器彈性模量，增加隔振器設(shè)置數(shù)量，擴大隔振系統(tǒng)承載面積。由于隔振系統(tǒng)安裝后更換隔振器會造成很大的困擾，應適當降低隔振器的許用應力，以提高使用的安全性。同時，設(shè)備運行過程中機座承受的總荷載是在一定的范圍內(nèi)變動，隔振系統(tǒng)的各個隔振器所承受的點荷載也不均衡。這就必然會使部分隔振器超載，部分隔振器荷載不足，隔振器的工作承載超出荷載范圍均會導致隔振效率降低。同時，隔振系統(tǒng)必須考慮采用一定的阻尼以減少振動設(shè)備啟動和停車時通過隔振器的固有頻率時產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。
4、設(shè)備層的振動控制
對高層建筑設(shè)備層等隔振要求高的場所，設(shè)置一次隔振系統(tǒng)往往不能滿足隔振要求。在設(shè)備層地面設(shè)置浮筑結(jié)構(gòu)，如在原地面上鋪設(shè)的彈性隔離層，將原地面與二次澆筑混凝土層其間形成沒有結(jié)構(gòu)聯(lián)接的間隙，使二次澆筑混凝土層形成獨立于原地面的質(zhì)量塊，在水泵設(shè)備與浮筑結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔振系統(tǒng)，則形成二次隔振。由于彈性隔離層與隔振系統(tǒng)的固有頻率不一致，二次隔振的隔振效率大大提高。
5、設(shè)備及空壓機通風散熱
設(shè)備機組在工作的同時，也將部分能量（電能）轉(zhuǎn)變成了熱能。一般情況下電動機功率的10%會轉(zhuǎn)變成了熱能散發(fā)，會導致機房溫度升高，不利于設(shè)備機組的正常工作。而且，設(shè)備機組在工作時，也會產(chǎn)生有害廢氣。而在設(shè)備機房的隔聲的同時，也導致熱能在機房滯留積累，應通過機房的通風換氣系統(tǒng)將散發(fā)在機房內(nèi)的熱能及有害廢氣通過進出風量來帶走。而進出風口同時也是機房噪聲的傳播途徑，在進出風口設(shè)置進出風消聲器。
特別是空壓機機組，在生產(chǎn)壓縮空氣的同時，也將供應給它的能量（電能）轉(zhuǎn)變成了熱能。這些熱能中的4%左右由壓縮空氣帶走，2%左右通過機器及管道以輻射型式散發(fā)出去，而大部分熱能（約94%左右）都傳給了冷卻介質(zhì)，將散發(fā)在空壓機房的熱能也要通過進出風量來帶走。所以，空壓機機組的噪聲振動控制工程中，不但要做好結(jié)構(gòu)固體振動傳聲的隔振、圍護結(jié)構(gòu)的空氣噪聲的阻隔，通風散熱系統(tǒng)的合理設(shè)置至關(guān)重要。
四、通風系統(tǒng)振動噪聲控制
1、風管及部件減噪設(shè)計
空調(diào)系統(tǒng)管道截面積的確定：
在系統(tǒng)設(shè)計中，提高氣流速度可以減小管道斷面，這不僅可以減少設(shè)備和建筑投資，同時，在有限的設(shè)備層空間內(nèi)便于配置管道系統(tǒng)。但氣流速度高，氣流噪聲就難以控制。目前，在工程實踐中，空調(diào)用房超過允許噪聲標準的多數(shù)由氣流噪聲所造成。因此，必須根據(jù)空調(diào)用房的噪聲標準要求，確定允許的氣流速度。空調(diào)系統(tǒng)管道的風量風壓設(shè)計應做到均衡穩(wěn)定，進出風系統(tǒng)應設(shè)相應的進風或排風管道，使之相匹配。管道的有效截面積應根據(jù)管道的額定風速及各自承擔的有效風量確定，保持風壓均勻，防止產(chǎn)生氣流再生噪聲。計算風道時，風速不能太大，風速太大會使風道內(nèi)風噪聲和振動加大。
進、出風口的設(shè)計處理：
與風機連接的風道彎頭設(shè)置的方向應與風機風頁的旋轉(zhuǎn)方向順向，防止產(chǎn)生風道渦流，影響風機的風量。風機的進、出口都應做柔性接頭隔振。風機進、出口處的管道不宜急劇轉(zhuǎn)彎，風道應杜絕直角彎頭。合理分配空調(diào)分系統(tǒng)，分系統(tǒng)風量不要過大，作用半徑不能太長，以減少通風系統(tǒng)長距離輸送導致壓降，既減少風壓的損失，也避免產(chǎn)生氣流再生噪聲。當一根風管輸送到多個房間時，宜擴大相鄰房間送風口的距離，或采用增加消聲彎頭、風管內(nèi)壁粘貼吸聲材料等措施，防止房間的噪聲干擾。
2、風管的振動控制
風管支承架隔振
風管的振動會通過支承架進入建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生固體傳播。因此，排風管應使用隔振支承架，延伸的風管，沿途均須使用彈性吊桿、彈性吊架。彈性吊桿的荷載應與風管的荷載相匹配。管道經(jīng)過墻體、樓板時，應設(shè)置隔振阻尼墊，不能剛性接觸。
風管的管壁阻尼約束
在截面積較大的方型風管，應增加管壁厚度或在管壁上設(shè)置楞筋、在管內(nèi)增設(shè)支撐，以增加管壁的剛性，以避免產(chǎn)生風管激振力噪聲，在風管外設(shè)置阻尼層及約束層，能增加振動沿風管的衰減率，減少經(jīng)由風管的振動傳播。風管外的保溫措施也可起隔聲作用。
3、消聲器及靜壓箱
1）消聲器
消聲器是阻止聲音傳播而允許氣流通過的一種器件，是消除空氣動力性噪聲的重要措施。消聲器是安裝在空氣動力設(shè)備的氣流通道上或進、排氣系統(tǒng)中的降低噪聲的裝置。在空調(diào)系統(tǒng)主要使用阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復合式消聲器。
阻性消聲器主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的。把吸聲材料固定在氣流通道的內(nèi)壁上或按照一定方式在管道中排列，就構(gòu)成了阻性消聲器。當聲波進入阻性消聲器時，一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉，使通過消聲器的聲波減弱。阻性消聲器對中高頻消聲效果好、對低頻消聲效果較差。
抗性消聲器主要是通過管道截面的突變處或旁接共振腔等在聲傳播過程中引起阻抗的改變而產(chǎn)生聲能的反射、干涉，從而降低由消聲器向外輻射的聲能，以達到消聲目的的消聲器。主要適于降低低頻及中低頻段的噪聲。抗性消聲器的最大優(yōu)點是不需使用多孔吸聲材料,因此在耐高溫、抗潮濕、對流速較大、潔凈要求較高的條件均比阻性消聲器好。
阻抗復合式消聲器由阻性結(jié)構(gòu)和抗性結(jié)構(gòu)按照一定的方式組合構(gòu)成。
2）靜壓箱
靜壓箱可以把部分動壓變?yōu)殪o壓，獲得均勻的靜壓出風，減少動壓損失。而且還有萬能接頭的作用。把靜壓箱應用到通風系統(tǒng)中，可提高通風系統(tǒng)的綜合性能。靜壓箱使用在風管需要較大變徑，但現(xiàn)場安裝距離又無法滿足變徑所要求的長度時，在風管與空調(diào)設(shè)備接口通?？快o壓箱連接。靜壓箱箱體內(nèi)安裝吸聲材料，可起消聲器的作用。
3）消聲器的安裝
消聲器可直接安裝在通風機的進、出口，以降低通風機噪聲；風管的彎頭、三通可安裝在通風管道上,以降低通風機和管道上游的氣流再生噪聲;也可在機房或空調(diào)房間的進、出風口安裝風口消聲器，以消除系統(tǒng)的噪聲對環(huán)境或空調(diào)房間的干擾。風口設(shè)置風機盤管空調(diào)器送風，可通過風壓箱風道送風。為降低室與室之間通過風管傳播的干擾噪聲，也為了減少管道傳到室內(nèi)的噪聲，應有風口消聲器。
由于空調(diào)系統(tǒng)管道長、彎折多，對中高頻噪聲大多具有較好的自然衰減，針對空調(diào)管道系統(tǒng)噪聲控制的特點，應盡量選用能有效降低低頻頻帶的消聲靜壓箱。
五、冷卻塔振動噪聲控制
1、機械通風冷卻塔隔振系統(tǒng)
冷卻塔振動控制主要是阻隔振動的傳播途徑。而冷卻塔的安裝往往是將冷卻塔固定在承重地梁上，之間均為硬聯(lián)接。在冷卻塔承力結(jié)構(gòu)的立柱下設(shè)置隔振器，隔振系統(tǒng)的承載力為單個隔振器承載力之和。由于冷卻塔隔振系統(tǒng)安裝后更換隔振器會造成很大的困擾，應適當降低隔振器的許用應力，降低隔振器的單個荷載，增加隔振器的數(shù)量，以提高使用的安全性。
2、冷卻塔消聲系統(tǒng)的特點
由于冷卻塔所用軸流風機風壓低風量大，其有效風量和整體散熱效果對消聲系統(tǒng)的阻力損失極為敏感。當冷卻塔出風口消聲裝置壓降較大時，會增加冷卻風扇的阻力，導致風量減少，水溫上升，結(jié)果對原系統(tǒng)熱工性能產(chǎn)生影響。為減少對原系統(tǒng)的熱工性能影響，就必須減少對軸流通風機系統(tǒng)的進排風的氣體壓力損失；適當加大進、出風有效截面積，將消聲器中的氣流速度設(shè)計在5m/s以下。
3、冷卻塔噪聲控制措施
1）聲屏障
聲屏障就是在聲源與受聲點之間插人一個設(shè)施，用以隔斷并吸收聲源到達受聲點的直達聲波，使部分聲波受阻反射，部分聲波則經(jīng)吸收衰減后通過屏體透射（極?。┖推另斃@射等附加衰減形式到達受聲點，達到減輕受聲點的噪聲影響、取得降噪效果的目的。隔聲屏障的隔聲原理、在于它可以將高頻聲反射回去，使屏障后形成“聲影區(qū)”，在聲影區(qū)內(nèi)噪聲明顯降低。對低頻聲，由于繞射的結(jié)果，隔聲效果較差。如果在隔聲屏障朝向聲源的一面加鋪吸聲材料，并盡量使屏障靠近聲源，則會提高降噪效果。
2）落水阻尼降噪
落水消能降噪聲裝置主要由“支承構(gòu)架”及“落水阻尼降噪墊”組成?！爸С袠?gòu)架”又可分為漂浮式及固定式二種形式。使用落水阻尼降噪墊，在冷卻塔落水撞擊水面之前，使落水先在降噪裝置上經(jīng)無聲擦貼、粘滯減速、挑流分離、疏散灑落等消能形式的過渡，取得消減落水沖擊噪聲的治理效果。
小型無動力冷卻塔可使用簡易的一般材料，如凹凸海綿設(shè)置在水面上，也可取得較好的阻尼降噪效果。
3）冷卻塔消聲結(jié)構(gòu)
由于冷卻塔往往數(shù)量多，體積大。如果按照常規(guī)做法，設(shè)置進風消聲器、出風消聲器，那會產(chǎn)生工程量浩大，費用不斐。而設(shè)置聲屏障的高度受到場地的局限，容易產(chǎn)生聲繞射，特別是對低頻風機噪聲阻隔效果不理想。根據(jù)機械通風冷卻塔噪聲特點，結(jié)合冷卻塔消聲器、聲屏障的各自優(yōu)點，開發(fā)的“冷卻塔消聲結(jié)構(gòu)”的發(fā)明專利技術(shù)。它為主是利用噪聲的取向性，將噪聲導向及吸收。同時，冷卻塔軸流風機的風壓、風量損失最小。在冷卻塔風機出風口設(shè)置三面封閉的弧形隔聲屏，用以隔斷并吸收聲源到達受聲點的直達聲波。在冷卻塔填料區(qū)以下部分設(shè)置迷宮式消聲結(jié)構(gòu)。
4）冷卻塔隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)計
冷卻塔一般設(shè)置在裙樓頂，冷卻塔又有一定的高度，所以冷卻塔隔聲結(jié)構(gòu)均有較高的水平高度，迎風面積大，不僅要滿足上述聲學和熱工性能需求，要考慮隔聲結(jié)構(gòu)的機械強度、抗風荷載能力和穩(wěn)定性。冷卻塔的隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要考慮不能妨礙冷卻塔的使用及維護、考慮對建筑結(jié)構(gòu)的影響，外觀裝飾也應考慮周圍環(huán)境及景觀的影響。
