中央空调系统是各类大型公共建筑对室内热湿环境、空气品质进行人工控制时所使用的各类设备和管道的统称, 由于系统通常安装在同一机房空间内, 导致有限空间内的振动能量很大, 振动引发的二次噪声问题日益突出。当机房混响场产生的噪声超过一定允许值后, 将会影响建筑物内人员的正常工作休息。因此, 在进行暖通空调系统设计的同时, 也应当进行振动噪声控制。目前很多国家都严格限定了噪声标准, 噪声已经成为评价空调系统优劣的关键指标之一。

中央空调系统噪声源包括风机噪声、管道噪声、制冷机组振动噪声等[4]。这些噪声主要通过消声、吸声、隔声以及减振的降噪技术来治理。我国拥有大型的公共建筑始于90年代, 但是对于大型中央空调系统的研究已有显著提高, 但是对于机房环境内的振动和噪声控制水平尚停留在初级阶段[5-6]。

本文根据某写字楼制冷机房的降噪工程案例, 通过对有限空间内噪声的分析, 首先测得超标噪声为宽频带, 然后基于振动系统功率流隔振理论建立机房内振动设备的隔振系统模型, 确定隔振参数, 从而为有限空间内设备群的噪声综合治理提供了一定借鉴。

1 噪声测试与分析

某大型写字楼的制冷机房位于建筑物内, 主要机组包括四台水源热泵机组、四台循环泵和循环管路。当设备运行时, 房间内的办公人员能明显感觉到机组的振动和噪声, 严重影响工作人员的工作效率。根据机房的实际情况, 采用B&K 2238型声级计等声学仪器测量1min内的噪声等效声压级及噪声频谱。在热泵机组水平距离1m, 离地面高度1.2m处设置测点, 均匀环绕噪声源。记录下测点的噪声声压级, 如表1所示。

表1 空调机房噪声测量结果

由表1可知, 机房的噪声平均值为92.1d B (A) , 严重超过了国家标准规定的65d B (A) 。利用B&K 2238mediator噪声频谱分析仪在最高测点值的测点8处收集了噪声频谱。从频谱测量结果可知, 机房内的噪声在低、中、频段下均超过噪声标准值。由此可见, 制冷机房噪声呈现噪声源众多, 且噪声频带范围宽的特点。仅仅被动控制噪声是比较难以处理的, 最好的办法是通过降低机组振动所带来的二次噪声来解决制冷机房的噪声超标问题。

由于制冷机组都安装在楼板上, 剧烈振动仍会向各个楼层传递, 因此应当对机组进行隔振处理。由表1可知测点8处噪声值最大, 说明此处振动最大, 故在此处减振处理可获得最佳效果。另外, 热泵机组由于重量比其它设备大得多, 其振动能量相对其余的管道输运设备的振动能量也大得多。机房中央处振动能量最大, 其对声场能量的贡献是最多的。水泵在低频带的振动能量要比热泵机组小多个数量级, 因此其在低频带对声场贡献量要不热泵机组小很多。因此, 热泵机组是主要的振动控制对象。

2 热泵机组的隔振设计

针对上述情况, 本文建立了具有中间质量块的双激励双输出二级隔振系统, 如图1所示。

图1 双激励双输出二级隔振系统

图1中, 隔振效率主要由橡胶阻尼隔振器的性能参数、弹簧隔振器的刚度和中间质量块的重量。由于通用的橡胶阻尼隔振器的性能参数变化范围很小, 本文仅通过改变中间质量块的重量对各项参数进行分析。

制冷机组的总重量m总=5000kg, 质量m1=m2=m=2500kg。则设备导纳为:

本文确定的上层弹簧隔振器的阻尼系数为cs1=cs2=cs=0.086N·s/m, 刚度ks1=k=k=6.0×105N/m。则上层隔振器为:

下层橡胶隔振器阻尼系数不变, 下层橡胶隔振器阻尼系数ct1=ct2=ct=0.2N·s/m, 刚度kt1=kt2=kt=1.2×106N/m, 下层隔振器导纳由下可知;

土建楼板的导纳公式如下:

在本文中, 热泵机组受到的外部激励为F1和F2。经测试, F1=2970N, F2=1605N, 输入基础的速度vb1和vb2分别为:

分别选取不同的中间质量块质量m0, 在不同的频率下, 计算出输入基础的振动速度, 根据适合的频率和最小的振动速度值就可以确定适合的中间块质量。输入基础振动速度vb1的计算结果如表2所示。

表2 输入基础的振动速度 (m/s)

由表2可以发现, 随着质量块重量的增加, 相同频率下的振动速度呈减小的趋势。当质量块的质量达到200kg以后, 随着质量块重量的递增, 振动速度减弱不明显。根据实际机组的工作状况及经济因素, 选取m0=200kg的质量块。热泵机组基础上安装弹簧隔振器后, 制冷机房的楼板振动明显减弱。

由表2可知, 总的振动能量在200Hz以下的频带比200Hz以上高很多, 说明管路振动产生的噪声主要集中在200Hz以下的频带。

3 结论

本文基于功率流隔振理论, 建立了热泵机组的双级隔振模型。通过减振降噪控制后, 制冷机房内的噪声由92.3d B (A) 降低为68.7d B (A) , 达到了GB3096-2008《声环境质量标准》的规定。对于宽频带噪音, 降噪措施采用穿孔板, 但机房内的噪音虽然减弱, 但是由于机组工作时对楼板的冲击, 仍然可以感受到楼板振动, 因此对空调机组采取减振措施, 建立具有中间质量块的双激励双输出二级隔振模型, 确定了影响隔振器效果的隔振参数。

中广通环保在制冷机房降噪中有着专业的治理经验，为各类写字楼、商业综合体、住宅区空调机房降噪、冷水机组降噪、空调机房噪音治理、冷水机组噪声治理、空调机组隔音降噪等提供一站式空调噪声治理服务，解决各类空调机组噪声困扰及空调机组噪音治理等问题，一站式空调机组隔音降噪厂家提供空调机组降噪达标解决方案。