风冷热泵机组的噪声治理分析与控制
作者: 创始人     时间:2024-10-06 19:26:48

商业综合体的发展与日俱增,其配套的空调机组、热泵机组等设备的需求也如火如荼。尤其在炎炎夏日,此类装置在商业综合体的设备中必不可少,同时,其产生的噪声扰民事件显著增多,已成为城市中一类带有普遍性的固定源噪声污染问题。热泵机组作为商业综合体运用广泛的设备之一,由于其具有节能、环保及冷暖联供等特点,常被用于解决通风空调中的制冷、制热问题,尤其是空气源风冷热泵机组,采用空气冷却与换热,安装迅速、方便。


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对于环保要求越来越严格的今天,热泵机组内部包含多台半(全)封闭式压缩机和多回路设计,其运行时产生的噪声显然是商业综合体设备噪声的一个主要噪声源。因此,了解单台或多台热泵机组的噪声传播特性,学习热泵机组群噪声控制的方法,具有一定的现实意义。



热泵机组噪声分析

热泵机组的主要噪声由底部压缩机噪声、顶部轴流排风机噪声及输送冷热水的循环泵(管道泵)噪声组成。

1、底部压缩机噪声


压缩机噪声来源比较复杂,归纳起来,主要来自三大类:机械噪声、气动噪声和电磁噪声。

(1)机械噪声:压缩机的机械性噪声,一般包括构件的撞击、摩擦、活塞的振动、气阀的冲击噪声等,这些噪声带有随机性,呈宽频带特性。

(2)气动噪声:在压缩机中,由于间歇地吸气、排气,产生压力波动,激起阀片和管路振动,从而产生噪声。压缩机的气动噪声一般以进气噪声为主。此外,压缩机机体的振动激起壳体中的制冷剂气体共振,也会产生噪声。

(3)电磁噪声:电机的电磁力作用在定、转子的气隙中会产生旋转力波和脉动力波,使定子产生振动而辐射噪声。

压缩机噪声源中气动噪声最强,其次为机械性噪声和电磁噪声。

2、顶部轴流排风机噪声


(1)轴流排风机的噪声值高,频带宽,频谱主要呈中低频特性,噪声值为排风口处较大。轴流排风机噪声一般由空气动力性噪声(旋转噪声、涡流噪声)、机械噪声、电机噪声组成;

(2)空气动力性噪声由旋转噪声,即排气噪声和涡流噪声组成。当风机在一定压力条件下运转时,叶片周期性的打击空气质点,引起空气的压力脉动,形成周期性的旋转噪声。旋转噪声的基频就是叶片每秒打击空气质点的次数,它与风机叶轮转速、叶片数、风机流量、排气压力等因素有关,其噪声频谱呈中低频特性;

(3)当风机在一定压力条件下运转时,叶轮表面会形成大量的气体涡流,这些气体在叶轮界面上分离时,即形成了涡流噪声。涡流噪声的频率取决于风机叶片的形状以及叶片和气体的相对速度。涡流噪声是连续谱,呈中、高频特性;

(4)风机的机械噪声主要是齿轮轴承及传动所产生的冲击噪声和摩擦噪声,排气管、进气管、调压阀、机壳等振动引起的噪声。另外还有驱动电机的电磁声、转子摩擦声和冷却风扇的风噪声等。



热泵机组噪声对周围环境影响

■ 热泵机组品牌多样但型号类似,无论何种型号的设备产生的噪声频谱特性均呈中低频,主要范围是63H至500Hz,声压级均在80dB以上。如表2-1列举某品牌热泵机组中不同型号的机组展现的频谱特性。低频声在空气中随距离增大衰减很慢,影响范围广,比较难消除;

■ 大型热泵机组的噪声是开放性的,噪声主要从热泵机组的两侧和顶部向外辐射,故形成了一个很大的面声源,衰减很慢,在热泵机组两侧的3m范围内基本上无衰减,在热泵机组长度以内距离衰减率为3dB;

■ 为方便散热,热泵机组底部通常架空安装,且不设全封闭底盘,只有钢结构框架,压缩机都支承在框架上。因此,部分噪声也从底部向外传播;

■ 热泵机组多应用于商业综合体等娱乐或商住建筑,昼夜声压级差别不大,较稳定。白天由于背景噪声声级高,噪声不明显,但到了晚上,尤其是夜深人静的时候,就会凸显出嗡嗡、隆隆的机器噪音。多数地区都超出了城市区域环境噪声标准的规定,给周边居民生活和生理上造成很大的影响;

■ 热泵机组在安装时,若未采取隔振措施或隔振措施不当,将使建筑结构振动,并产生很大的低频声。这种噪声一般总给人以一种不愉快的感觉,除了极可能引起情绪上的恐惧与愤怒外,甚至还可能使人感到恶心与严重的不适。


热泵机组降噪考量点

对于已选定的热泵机组设备,噪声控制主要通过吸声、隔声、消声、阻尼隔振等手段,效果的好坏决定于设计是否合理。

首先,在采取控制措施时,隔声装置要考虑较大的进风排风面积,而较大的进排风通流面积又与需要的消声隔声量是一对矛盾体。同时,热泵机组的排风扇余压较小,进风排风消声装置的空气阻力要<50Pa,一旦超过热泵机组的余压范围,热泵机组的通风散热量就达不到要求,会影响热泵机组正常运行。因此,要合理估算隔声构件的通风散热量和换气次数。

其次,热泵机组压缩机安装于箱体下部型钢支架上,其噪声通过进气口传出,进气口处通常设有进气护罩板。有的压缩机进气腔内有一定空间,可以局部设置隔声吸声装置;但有的内部没有空间,就要考虑在进气口处如何抑制噪声。不管是加装消声百叶还是消声通道,都要既降低压缩机噪声,又保证足够的进风量。

最后,热泵机组的体积都比较大,噪声辐射面大,中低频声丰富。因此,需要因地制宜地设置多种形式的隔声构件,如隔声屏、隔声罩、消声百叶等。多数热泵机组都被设置在屋面上,而屋面容许荷载又有限,同时还要考虑风荷载的因素。因此,既要采用质轻、隔声量高的材料,又要保证构件结构上的坚固和稳定。此外,位于顶楼屋面的热泵机组,隔声构件在造型、颜色、外观质感等方面应避免凌乱,要与周围环境相协调。



噪声控制措施

热泵机组的噪声治理,主要是采用消声、隔声的方式对顶部轴流排风机、底部压缩机、循环泵(管道泵)等声源点进行噪声控制,以下介绍两种常见的综合降噪措施:

1、热泵机组局部消声装置


把热泵机组进风和排风部位隔离成两个相对封闭的进、排风空间,分别进行消声处理:

(1)一般在出风口处加装阻性或抗性或阻抗复合式消声器,可在消声器上加装导风装置(导流尖),来加强气流的流通。

(2)在进风口处加装进风消声器或消声百叶。这种降噪措施适用于施工场地比较狭促,但又必须满足热泵机组降噪且正常维修需求的工程。由于这种局部加装的消声装置,降噪效果不够显著,通常还可以在噪声源和受噪声影响区域之间设置复合吸隔声屏障,进一步控制低频噪声的空气传播。

2、热泵机组全封闭式隔声消声装置


将热泵机组封闭在轻钢结构制成的隔声装置(隔声罩)内,以轻钢作为隔声装置的支撑骨架,成品隔声板材或金属复合隔声板材做围护结构,内表面敷设多孔或纤维状吸声材料,四周设置通风消声窗或隔声门,顶部设置排风消声装置。

排风消声装置安装在隔声装置的支撑骨架上,热泵机组不承重,在进风口处仍需加装进风消声器或消声百叶,加装进风消声器和出风消声器,需充分考虑设备所需的进风排风量。

这种降噪措施的降噪效果非常显著,可以把热泵机组的A声级噪声降低20dB左右,并且便于检修维修,适用于降噪要求较高、施工场地不受限制的场所。

以上两种降噪装置均为有效降噪且常见的措施,热泵机组噪声控制的关键是处理好隔声、消声与散热的问题。治理热泵机组噪声应根据所处环境,采取相应的技术措施,既能较好的解决热泵机组通风散热、进风排风问题,又能达到较高的降噪量。



总  结

当噪声源以空气传播为主时,按照降噪措施的不同形式,大体可以归纳出以下几类措施:

1、治理目标<10dB(A)时,多会用到消声器、声屏障;

2、10dB(A)<治理目标<20dB(A)时,需要采用出风消声器、进风消声器、声屏障等措施;

3、治理目标>20dB(A)以上时,就需要隔声、消声、隔振或浮动地台等多种治理手段综合治理了。








综上,根据热泵机组噪声源的频谱特性,及治理其噪声的技术要点,应有针对性地设计降噪措施。在具体工程实践当中,还要综合考虑热泵机组噪声源的形状尺寸、噪声控制标准、 周围环境情况、施工场地大小、设备操作要求、投资费用多少等因素,方能设计出更合理、效果更好的降噪措施。