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廈門某大廈辦公樓標準層空調機房噪音分析及處理

  • 作者:
  • 中國暖通空調網
  • 發布時間:
  • 2019-09-16

上海建筑設計研究院有限公司      朱喆   何焰

廈門建發集團有限公司      林成凱

摘   要:辦公區域的背景噪音值是辦公項目的一個重要參數,空調機房往往是辦公層的噪聲來源。本文主要介紹了某辦公項目從設計到調試,在標準層噪音控制方面采取的措施、發現的問題和改進的方法。 

關鍵詞:噪音;辦公風量;建筑隔聲;消聲措施

       0   前言

       在辦公項目中,辦公區域的背景噪音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音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215m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150000m2。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1800m2,辦公區面積約為1400m2。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42000m3/h,機外靜壓為550Pa??照{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。

圖1   標準層平面 圖2   空調機房平面圖

       2   設計要求

       辦公區的設計背景噪音標準為≤40dBA。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45dBA;防火隔聲門的最小計權隔聲量要求達到40dBA;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。

       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音和合理控制氣流噪音兩方面的內容??刂茪饬髟肼暤母敬胧┚褪墙档惋L速。本項目標準層空調系統風管的風速控制要求詳見下表:

       表1   風道內氣流速度的允許值

       空調系統產生的噪聲通過風管、彎頭和三通等部件以及房間的自然衰減可降低消除部分,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1400×600×1600(L)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和風量的實測,結果如下:

       空調箱電源頻率在50Hz時,電機電流達到39~43A,已達到額定值40A,送風管道上測量的風量為60000m3/h,超過設計值。電源頻率在30Hz時電流為22~23A,實測風量為42000m3/h。

       表2   34層噪聲實測結果

       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60000m3/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50HZ運行時的風量和風壓。

       其中:N為電機功率(KW);U為電壓380V;I為電流A;cosφ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。

表3   計算結果

圖7   風機性能曲線

       從風機性能曲線上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,風機的噪音增加。此外,風機風量過大,風速過高造成氣流噪聲也是系統噪聲增加的因素。

圖3   空調機房隔聲措施示意圖 圖4   空調箱減震措施示意圖
圖5   橋架穿墻措施示意圖 圖6   風管穿墻措施示意圖

       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,機房內的噪音值滿足標準而機房外的噪音值高于計算值,特別是低頻噪音兩者的差值更大,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:在風機皮帶輪不改變的情況下,要減小風機轉速,必須減小電機皮帶輪。風機原配的電機皮帶輪尺寸為280mm,風機皮帶輪尺寸為300mm,50HZ時的轉速為1350RPM,30HZ時的轉速為1215RPM。電機皮帶輪更換為直徑224mm和直徑250mm后,又進行了風速和機房噪音的實測,測試數據見表4:

表4   皮帶輪相關的測試數據

       噪音的測試位置見圖8中的a、b、c、d點:

圖8   噪音的測試位置

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

       5.2   減小氣流噪音

       空調箱出風口的尺寸為900×900,出口風速為14.4的m/s。氣流從風機出來后,先經過一個變徑,隨之而來的是90°急轉彎和褲衩三通,這使得氣流流線發生急劇變化,同時在局部區域會形成渦旋,造成能量損失、氣流噪音和風管的振動。因此,采取了兩個措施以改善出風主管的氣流,減小出風側的系統噪音。
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900×900擴大為1300×1300,出風風速降為6.9m/s。

       然后,對主風管的褲衩三通進行改造,形成導流消聲三通。在一分為二的三通處,增加吸聲空腔,具體要求為:三通兩邊的弧形板上開孔,孔徑3mm,穿孔率15%~20%,空腔內填48K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。

圖9   褲衩三通的消聲改造

       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。隔聲門垂直面上的膠條重新進行安裝,并清除門縫雜物,確保能關閉嚴密??照{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75mm,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,在機房旁和走廊內測試了噪音值,除了就近辦公點的噪音略超過標準值,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7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,使得測試值超過了設計標準。

表5   34層的實測值

       7   設計體會

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

     (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??照{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,振動轉化為噪音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,辦公室于產生噪音的房間之間隔墻的空氣隔聲高要求標準值為50dBA,低限標準值為45dBA。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, 張國寧, 等.《室內低頻噪聲評價探討(二)》——C聲級與A聲級的關系全國環境聲學電磁輻射環境學術會議, 2003年.

       備注:本文收錄于《建筑環境與能源》2019年8月刊總第24期。
    
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