建筑设计论文：民用建筑安装工程中的噪声源与噪声控制

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发布时间：2011-02-26 14:35:21  更新时间：2022-04-21 14:22:20

　　民用建筑安装工程中的噪声源与噪声控制

　　河北省委办公厅基建科黄玲

　　摘要：噪声污染已成为众所周知的一个环境病患。治理噪声污染要从了解噪声常识开始，学习并掌握有关的消声方式，在噪声控制工程中应合理的选择消声方案，有效的消除噪声危害。

　　关键词：声压级、NC室内噪声评价标准、A声级、吸声、消声器、隔振装置

　　0引言

　　随着科学的进步和人们生活水平的逐渐提高，噪声污染及其对人的健康危害开始越来越被人们所认识到和重视。在现代人不断提升的对生活品质多元化需求的过程中，萦绕耳畔的各种嘈杂噪声在挑战着人的神经忍受极限，并已导致有人因受噪声污染而生病。噪声治理已成为今天环境治理中的一项重要工作。本文旨在通过对噪声常识和民用建筑安装工程中噪声控制的介绍，起到对噪声及噪声控制知识的推广和普及。

　　1噪声与噪声的产生

　　1.1什么是噪声

　　概括讲，噪声是一种不受人们喜欢的声音，完全具有声音的属性。不过它是一种对人体有害的、干扰人们正常生活和工作的、恼人的声音。例如你住的那个单元有人家在装修，切割木板、大理石和在墙上打电钻的声音会让你无法安心读书、看电视，更别提打算睡个安稳的午觉。

　　1.2与噪声有关的基本常识

　　1.2.1声压与声压级

　　声音在空气中的传播是通过空气中的介质振动进行的，空气介质由静止平衡状态因声音而振动时增加的压强△P在声学中称为声压。为便于声学计算，对一定时间间隔中瞬时声压对时间取均方根值，称为有效声压，即人们习惯上称的声压。

　　由于人耳能感受的声压变化范围很大(从2×10-5Pa～20Pa)，而且人耳对声音强弱的感觉并不是正比于声压值，而是更接近声压的对数关系。因此声学中普遍选用对数标度衡量声音强弱，称为声压级。声压级用符合Lp来表示，单位为dB。下表中提供了一些典型的例子。

　　表1.1一些典型噪声源产生的声压级

　　噪声源 所处位置 声压级/dB

　　核爆炸 试验场 180

　　大型风机房 离风机1米 120

　　高声演讲 距离1米 80

　　一般交谈 距离1米 60

　　郊外静夜的环境噪音 郊外 20

　　1.2.2噪声的叠加

　　由声压叠加公式p2=Σpi2，i=1，2，3，…，n，根据声压级定义，可以得出

　　Lp=10lgΣ100.1Li，i=1，2，3，…，n(1.1)

　　对于只有两个独立的噪声源，上述公式可以简化为

　　Lp=L1+△L(1.2)

　　其中

　　△L=10lg[1+10-0.1(L1-L2)](1.3)

　　通过计算可知，当两个噪声源产生的声压级相同时，叠加后的总声压级为单个声源声压级加上3dB;当L1-L2=10dB时，△L=0.4dB;当L1-L2=15dB时，△L仅有0.1dB，可以被忽略。

　　有多个噪声源时，可以重复使用上述公式，叠加应从最大的两个噪声源声压级开始进行，叠加后的噪声值再与第三个进行叠加，依此类推，直到与下一个声压级相差15dB为止。

　　1.2.3室内噪声评价标准NC和A声级

　　在安装工程中，室内噪声的设计值一般采用NC室内噪声评价标准值LNC表示，声级计采用的是A计权网络(此外还有B和C计权网络)，测得的分贝数为A计权声压级，简称A声级，单位标示为dB(A)。

　　当已知某噪声源产生噪声的频谱和倍频程中心频率声压级时，经过表1.2中的A声级修正值修正后可利用公式1.1计算出总的A声级。

　　表1.2A声级修正值

　　常用倍频程中心频率/Hz

　　63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

　　A声级修正值dB -26.2 -16.1 -8.6 -3.2 0 1.2 1.0 -1.1

　　需要说明的是，由于NC噪声评价曲线是以测得的各倍频程A声级值采用拟合方法进行绘制的，因此通过声级计测得的A声级与NC噪声评价曲线标定的噪声标准值总存在一个差量，5dB，即LA=LNC+5dB。

　　1.3民用建筑安装工程中主要的噪声源

　　1.3.1风机

　　风机在民用建筑中普遍使用，和我们工作、生活的环境密切相关。要进行新风换气的空间和空调服务区域都需要使用到风机。在设置中央空调的写字楼、宾馆里，风机常常就安装在你头顶的吊顶内。因此，对风机的噪声控制是噪声控制中最重要的工作之一。

　　当我们拿到一份风机的工作曲线图时，通常可以观察到随着风机的风量输出百分比的提高，风机的风压输出百分比会逐渐降低，反之亦然。试验表明，每台风机都存在不稳定区(也称喘振区)。当风机的工作点在最高效率工作点时其噪声最小，当风机的工作点移动到喘振区时风机噪声将显著增加，尤其是其产生的低频噪声会严重的影响室内声学环境。

　　1.3.2水泵及冷水机组

　　水泵及冷水机组产生的噪声多以低频噪声为主，其工作时伴随产生的振动则会通过基础及管道进行传播并最终形成结构噪声(见1.3.4)。

　　1.3.3气流再生噪声

　　气流在管道中流动时会产生再生噪声，主要分为两类：结构噪声和喘流噪声。结构噪声产生的主要原因是管道内壁或者其它构件由于刚度不足在气流碰击下产生振动而辐射噪声，通常以低频为主。喘流噪声产生的主要原因是由于管道内高速气流产生喘流运动而引起的噪声，例如送风口处随风速升高而逐渐明显的噪声。

　　1.3.4机械设备及管道的振动引发的结构声波

　　振动在结构中传递，最后会带动空气介质的振动以噪声的形式传入人耳。解决机械设备和与其连接的管道的振动也是安装工程噪声控制的重点之一。机械设备及管道会因自身特性和安装形式而产生不同形式及程度的振动。分析振动传声时应从机械设备固有振动频率、安装形式等方面入手，以振动源为中心沿振动的衰减找出其辐射有效范围。

　　1.4物体的隔声性能

　　建筑安装工程中，降噪的目的是采取一定措施使噪声源辐射的声波在传入人耳前得到预期的衰减或被阻隔。

　　通过日常观察可以发现，声音对玻璃、木板、砖墙、厚钢板的穿透能力有着明显的区别。单位面积密度越大的物体对声音的阻隔能力就越强。置于空气中的物体对声音阻隔的能力可以用传声损失(或隔声量)TL来度量。

　　TL=-42+20lgf+20lgM2(dB)(1.4)

　　式中f为声波频率，以Hz计，M2为物体的单位面积密度，以kg/m2计。公式(1.4)在声学中称为质量作用定律。

　　2常规噪声控制方法

　　2.1常用消声装置的吸声形式

　　噪声控制工程中需要选用具有较强的吸声能力的材料或结构作为吸声材料或吸声结构。目前在工程中常用的吸声材料或吸声结构的吸声形式主要为以下两种：

　　共振式吸声结构，是利用共振原理将传入的声振动强烈放大从而达到大量消耗声能的目的。常见共振式吸声结构是由一段短管和一个背腔构成的共鸣器。这种共鸣器的缺点在于受限于吸声频带带宽，一般常适用于低频段(500Hz以下)的噪声处理。在噪声控制工程中广泛采用的是穿孔板共振结构。

　　多孔吸声材料，由毛细孔或缝隙结构构成的多孔吸声材料能够让声波更多的进入吸声材料中而不是被反射，声波在毛细孔中行进时，受孔壁的黏滞作用会大量的消耗声能，达到良好的吸声效果。多孔吸声材料的吸声特点是高频的吸声性能优越于低频的吸声性能。

　　在实际运用中，常常将以上两者进行结合，制造出具有针对性的消声材料或设备。

　　2.2隔音室和隔声罩

　　使用具有良好隔声效果的材料形成一个有界空间而将噪声源包裹住，这个有界空间就是隔音室或隔声罩。例如具有良好隔声效果的风机房、离心风机箱和空调机组的箱体。当隔音室或隔声罩的选材以隔声量为主要度量标准时，由于忽视了声波的反射作用，容易形成混响，导致内部声学环境的恶化。对于有人经常进入和较长时间停留的机房，还应在墙体内壁敷设吸声材料，减少噪声的反射，降低室内混响度，改善室内声学环境。

　　2.3消声器

　　风管是风机噪声的主要传播通道，在风管上安装消声器来减低风机噪声是主要的消声手段。常用消声器有两大类：抗性消声器和阻性消声器。抗性消声器具有共振性质，起到滤波的作用，适用于低中频噪声的消声。例如微穿孔板消声器。阻性消声器是利用在管道壁上或其通道中铺设吸声材料，使噪声能量在管道中传播时不断的被吸声材料吸收，从而使噪声不断的衰减，适用于中高频噪声的消声。阻性消声器的类型较多，如片式消声器、管式消声器等等。

　　常用的消声器有：片式消声器、管式消声器、微穿孔板式消声器和阻抗复合式消声器以及有较高消声要求时设置的消声室等。其中，阻抗复合式消声器综合了阻性消声器和抗性消声器的优点，覆盖的噪声频带更加宽广，在变风量送风系统中建议选用。片式消声器则具有外形尺寸能够灵活调整的特点，在安装空间条件苛刻的情况下仍能满足一定的消声要求。

　　静压箱也具有一定消声作用。静压箱断面面积一般成倍于进风管截面积，形成一个类似共振腔装置。一般可起到3~5dB的消声效果。当在静压箱内铺设吸声材料(即消声静压箱)时能使其具有更高的消声性能和更宽的消声频带。

　　由于不同生产厂商生产的消声器的吸声材料的选材不同、制造工艺存在差别，消声器的消声性能也不同。在选购消声器时应要求厂商提供消声器的吸声性能参数进行复核。以免不能达到要求的消声效果。

　　2.4隔振装置

　　安装工程中主要采用隔振方式来削弱机械设备及管道振动时产生的结构声波。常见的隔振装置有隔振垫、钢弹簧隔振器、橡胶隔振器、空气弹簧等，还包括橡胶软接头、金属波纹管等柔性接管。

　　隔振装置的工作原理是利用自身的弹性使振动设备与基础之间的振动传递减少。需要注意的是，不合理的隔振设计不但不能减少振动的传递，相反会增大振动的传递。因此在选择隔振装置时要慎重。

　　一般来讲，隔振装置的固有频率越低就越有利于隔振。隔振装置在出厂时一般都附有相关的测试数据，这些数据连同选用机械设备的相关数据一起由隔振设计人员进行校核。这里就不再一一累述。仅在此介绍一个弹簧减震器的简单验算公式。

　　Ta=1/[(f/fz)2-1]

　　式中Ta为振动传递率，f为机械设备的振动频率，fz为减振器垂直方向自由振动频率。由此可以看出，当(f/fz)2-1>1时，Ta<1，即振动传递被减少。

　　3结语

　　无论制定何种降噪方案，噪声源头的治理始终是降噪工作的重点。在选用机械设备时应尽量选择噪声较小且噪声值偏重于中高倍频程的设备，同时应使设备的技术参数与其服务的系统特性相匹配，如风机的额定风量、风压应满足系统阻力和末端风量需求，从而使设备能够在其最高效率点附近稳定工作。

　　消声方式选择应以理论计算为基础，使用拟定生产厂商提供的消声装置测试参数进行核算，以确认满足消声要求。同时还应进行多方案技术经济性比较。此外，在民用建筑安装工程中还必须考虑安装条件(运输及安装空间等)的限制。

　　机械设备及管道的减振应充分考虑到安装工艺及施工流程的要求。例如，表面贴瓷砖的水泵基础应使安装的减震器高出瓷砖表面，避免减振器因嵌入瓷砖而降低减振性能。各类站房内的大型管道有减振和防晃的双重要求，可以综合设置一些落地支架和吊架。