交響樂團減振降噪機電工程論文

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1噪聲源分析

交響樂團演奏廳內(nèi)噪聲主要來源于以下幾個方面：

（a）設(shè)備運行振動產(chǎn)生的噪聲。各類設(shè)備機組運行時，因受到不平衡力或變化力矩的影響會對設(shè)備本身產(chǎn)生非平衡力，即設(shè)備本身的振動，并通過空氣的傳播產(chǎn)生噪聲；各類風(fēng)機產(chǎn)生的較大的氣體混流聲，此類噪聲包括空調(diào)箱、風(fēng)機、風(fēng)機盤管、各類水泵等機電設(shè)備振動引起的各種噪聲。

（b）氣流、水流介質(zhì)流動過程中與風(fēng)管、水管管壁摩擦產(chǎn)生的噪聲。

（c）各類機電設(shè)備運行中電磁能量轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的噪聲。各類電動設(shè)備運行時，電與磁的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電磁噪聲。電磁噪聲很難被完全消除，因此目前的主要控制方式為按機電生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，將設(shè)備運行時的電磁噪聲限定在合理范圍內(nèi)即可。

（d）建筑物之外產(chǎn)生的聲音傳入室內(nèi)產(chǎn)生的外界噪聲。本項目位于上海市中心繁華區(qū)域，舊有建筑較多，周邊環(huán)境相對復(fù)雜，來自周邊環(huán)境的各類噪聲，如地鐵、道路、市場等區(qū)域產(chǎn)生的噪聲不可避免地傳入室內(nèi)。

2減振降噪控制措施

上述各類噪聲很難從源頭上完全杜絕，在盡最大可能降低噪聲源強度的前提下，切斷或者阻礙傳播路線和途徑成為降低噪聲的首選。本項目在設(shè)備的選型、噪聲的吸收、設(shè)備的減振、空氣再生噪聲的減弱等方面進行了多次的對比試驗研究，最終確定了較為有效的減振降噪技術(shù)措施。

2.1主要設(shè)備

空調(diào)機組是空調(diào)系統(tǒng)最主要的噪聲源，故在選型時充分考慮了機組內(nèi)風(fēng)機的規(guī)格、轉(zhuǎn)速、出口面風(fēng)速、風(fēng)機效率、整機噪聲等各項指標(biāo)間的綜合平衡。本工程在施工方與設(shè)計方充分溝通后，于常規(guī)選型的基礎(chǔ)上，調(diào)整了風(fēng)機的配置，風(fēng)機型號由原FDA560T改為BDB710，該型號的風(fēng)機裸機噪聲80dB，可隔斷機組出風(fēng)口噪聲至70dB，能滿足設(shè)計期望機組出風(fēng)口的噪聲值。另外，在制冷機房內(nèi)需配備按臥式水泵自身運行質(zhì)量至少1.5~2倍的混凝土慣性塊，并于慣性塊周邊配備變形量為25~32mm的外置式彈簧減振器；立式水泵則須安裝在浮動底座上，由水泵延伸出的管道亦須配備具有限位裝置的外置式彈簧減振器，管道與水泵連接處要采用橡膠或金屬軟連接，以有效減少振動帶來的噪聲影響。

2.2消聲彎與消聲器

設(shè)計單位對本工程的消聲彎和消聲器的消聲量有一定的要求，對各種規(guī)格的消聲彎的插入損失（dB）也有明確的規(guī)定。但現(xiàn)場實測消聲彎的各項數(shù)據(jù)基本不達標(biāo)，ZP100消聲器也只有在500Hz、1000Hz、2000Hz的范圍內(nèi)基本達到。為彌補該缺陷，我們考慮在系統(tǒng)上再增加1只ZP100消聲器。并委托同濟大學(xué)聲學(xué)研究所作了一個阻性片式消聲器+阻性消聲彎頭的推算，推算結(jié)果。圖1經(jīng)過改進后設(shè)計消聲量與實際消聲量對比從上圖的估算結(jié)果來看，估算的理論數(shù)據(jù)基本高于設(shè)計給定的數(shù)據(jù)。但是阻力損失比較高。從服務(wù)于排演廳A的空調(diào)系統(tǒng)來看，AHU-B3-01、02機組規(guī)格為風(fēng)量35000m3/h，出風(fēng)余壓700Pa，2臺機組并聯(lián)風(fēng)量為70000m3/h，主干管口徑2000mm×2000mm，管內(nèi)風(fēng)速4.86m/s，對應(yīng)的阻力損失小于50Pa，符合設(shè)計要求。

2.3落地安裝的空調(diào)設(shè)備減振

本工程中空調(diào)機組，采用隔振效果較好的彈簧減振器，對彈簧減振器而言，彈簧的剛度和整個隔振系統(tǒng)的有效質(zhì)量決定隔振系統(tǒng)的固有頻率，而設(shè)備的質(zhì)量決定何種剛度的彈簧，針對每個設(shè)備的具體型號，由專業(yè)設(shè)備進行計算確定減振器的型號，以確保達到最佳效果，同時，為保證減振器的使用壽命，設(shè)備的水泥基座高出地面100mm以上，防止彈簧受潮和腐蝕。在設(shè)備的4個角和邊線中間區(qū)域，加設(shè)彈簧減振器，每個機組所用減振器，根據(jù)機組質(zhì)量和外形尺寸，設(shè)置4~6個減振器。

2.4非落地安裝的空調(diào)設(shè)備減振

對非落地安裝的風(fēng)機、空調(diào)箱、風(fēng)機盤管等，設(shè)備運行時產(chǎn)生的振動，主要通過吊裝支架，將振動傳到頂層樓板結(jié)構(gòu)。為此，需要在吊裝支架傳遞振動的區(qū)域通過特有裝置，將振動減弱，使其達到需要的效果，故采用優(yōu)質(zhì)彈簧減振器，無論質(zhì)量大的還是質(zhì)量較小的風(fēng)機盤管，均采用隔振效果較好的彈簧減振器。在吊桿頂部與樓板連接的區(qū)域，則采用軟鋼槽鋼進行減振，所謂軟鋼槽鋼，其含碳量為0.13%~0.2%，顯微組織為鐵素體加少量珠光體，此類鋼材為硬度低（HB100~130），強度低（σb372~470MPa）塑性高（δ24%~26%）的軟鋼，有明顯的屈服點，受力變形較大而不容易斷裂，故減振效果良好。

2.5風(fēng)管的隔振措施

進入懸浮區(qū)的風(fēng)管隔振均采用懸吊減振器，選用型號為TZS2型彈簧吊架減振器。根據(jù)風(fēng)管質(zhì)量（包括保溫材料的密度和厚度計算出的質(zhì)量）、風(fēng)管的長度（吊架間距），計算出每個吊點的載荷。是以1250mm×1000mm風(fēng)管為例的計算。風(fēng)管穿隔聲墻采用圖2方式，內(nèi)部采用巖棉填充，外部采用膠泥保護方式，將振動和噪聲在此處進行最大程度隔離和消弱。

2.6風(fēng)管管壁振動的降噪措施

防止風(fēng)管管壁振動的措施一般采用風(fēng)管加固的方式，但是對隔聲要求比較高的項目，風(fēng)管加固的方式顯然不夠，需要采取進一步的隔振措施，本項目采用的是在風(fēng)管外面加貼隔聲氈。作為新穎的建筑材料隔聲氈由于面密度較大，自身不易產(chǎn)生振動，附著在薄鋼板上可以阻止薄鋼板的振動，從而減少由于振動產(chǎn)生噪聲的可能，達到隔振的效果。鑒于本工程對噪聲控制有較嚴格的標(biāo)準(zhǔn)，因此在隔聲氈貼附的施工過程中，應(yīng)遵循以下幾點：

（a）隔聲氈的貼附工作需要在干凈的場地中進行，以防止灰塵、塵土和細屑等粘在風(fēng)管上形成空隙而影響隔振；

（b）隔聲氈涂膠過程中，隔聲氈不能攤在地面上，避免粘上灰塵；

（c）風(fēng)管和隔聲氈的涂膠過程中，膠水需涂抹均勻，貼附好后還需按實以排出其中空氣；

（d）貼好隔聲氈的風(fēng)管需要保存在干凈的區(qū)域內(nèi)。

2.7水管噪聲控制措施

本工程水管管道安裝在嚴格執(zhí)行國家現(xiàn)行規(guī)范的基礎(chǔ)上，又采取了更為科學(xué)可行的隔振和減振施工措施。按空調(diào)水流速度來看，當(dāng)水流速度大于1.5m/s，紊流較為明顯，水流沖擊管壁造成的振動較大，因此，控制水流速度成為減振的首要措施。本項目冷凍水主干管及冷卻水管支架的形式，落地槽鋼支撐采用厚25mm兩層橡膠帶管道專用彈性夾架的減振方式。吊架采用厚25mm兩層橡膠帶管夾橡膠隔振座（f＜20Hz）?，F(xiàn)場根據(jù)工程實際情況，我們將吊架盡量固定在梁上，減少固定在樓板上，將振動的傳遞減到最小。水管需穿過樓板時則在套管內(nèi)壁和水管外壁之間填充巖棉，并填充密實，套管兩端采用膠泥密封（具體方法基本與風(fēng)管封堵相同）。同時，在穿過隔聲墻的內(nèi)側(cè)，在排演室和琴房區(qū)域安裝長度在500mm的金屬軟管，在排演廳A、B區(qū)域，安裝1000mm的金屬軟管。

2.8建筑外圍隔聲措施

由于交響樂團的地理位置在軌交3號線和7號線附近，地鐵運營會對本工程的正常使用帶來噪聲，為彌補這一缺陷，排演廳的建筑結(jié)構(gòu)為懸浮結(jié)構(gòu)，整體坐落在彈簧減振器上，以達到建筑減振的目的，消除軌交運行時對建筑的影響。所有進入懸浮區(qū)域管線安裝均需要作減振、隔振處理。4測試效果上海交響樂團A、B演奏廳的噪聲測試委托上海理工大學(xué)供熱通風(fēng)與空調(diào)工程研究所完成，共測試2次，結(jié)果如下：

（a）演奏廳A內(nèi)空調(diào)開啟時，23個測點的計權(quán)A聲級平均值為22.2dB，NC評價曲線的平均值為23.8。

（b）演奏廳A內(nèi)空調(diào)關(guān)閉時，8個測點的計權(quán)A聲級平均值為20.0dB，NC評價曲線的平均值為20.4。

（c）演奏廳B內(nèi)空調(diào)開啟時，10個測點的計權(quán)A聲級平均值為14.0dB，NC評價曲線的平均值為10.5。

（d）演奏廳B內(nèi)空調(diào)關(guān)閉時，6個測點的計權(quán)A聲級平均值為13.3dB，NC評價曲線的平均值為10.2。在現(xiàn)場檢測時，演奏廳A內(nèi)可聽到不明設(shè)備發(fā)出的噪聲。演奏廳A內(nèi)4kHz的聲壓值明顯偏高，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)在頂部反射板上安裝有1臺類似服務(wù)器的機柜，該設(shè)備發(fā)出的聲音為50.6dB，若去除該噪聲影響，則排演廳A內(nèi)空調(diào)開啟和關(guān)閉時NC評價曲線的平均值分別為11.3和10.4。上述檢測結(jié)果表明，若對演奏廳A內(nèi)的噪聲源進行整改，則演奏廳A和演奏廳B在空調(diào)系統(tǒng)開啟和關(guān)閉狀態(tài)下，室內(nèi)的環(huán)境噪聲實測結(jié)果都滿足NC-15的設(shè)計要求。

3結(jié)語

從本項目實施情況來看，設(shè)備選型成為控制振動和減少噪聲的最基礎(chǔ)因素，選擇低噪聲設(shè)備成為首選，其次，設(shè)備隔振不采取平均分配的方式，而對機組采取實驗的方法，精確配置減振器，也達到了比較好的減振效果。再次，主干管及冷卻水管支架的形式，采用厚25mm兩層橡膠帶管道專用彈性夾架的減振方式，將振動的傳遞減到最小。還有風(fēng)管與水管間隙采用內(nèi)部巖棉填充、外部采用膠泥保護方式，將振動和噪聲在此處進行最大程度隔離和消弱。另外，對消聲器內(nèi)部消聲片改造、在風(fēng)管外面加貼隔聲氈作為隔聲手段等方法，對上海交響樂團演奏廳的減振降噪都起了積極的效果和作用。本科研項目在減振降噪方面，取得了較為滿意的科研成果，為以后類似工程積累了較為豐富的經(jīng)驗。

作者：單位：李志榮 陽弘濤 魏興根 上海市安裝工程集團有限公司