中央空調冷凍機房低頻噪聲及振動的治理
1 低頻噪聲的來源及測量
低頻噪聲是指頻率在500Hz（倍頻程）以下的聲音。辦公樓的低頻噪聲源主要有電梯、變壓器、高樓中的水泵、中央空調（包括冷卻塔）及交通噪聲等5大類。低頻噪聲與高頻噪聲不同，高頻噪聲隨著距離越遠或遭遇障礙物時，能迅速衰減，如高頻噪聲的點聲源，每10m距離就能下降6dB。而低頻噪聲卻遞減得很慢，聲波又較長，能輕易穿越障礙物。振動、低頻噪聲和一般噪聲的性質相同，都是一種振動的波,是能量傳播的一種方式。
低頻噪聲按傳播途徑主要分為結構傳聲、空氣傳聲及駐波，其中駐波危害最重。結構傳聲是指安裝在大樓內的變壓器、水泵、中央空調主機通過大樓的基礎結構大梁、承重梁將低頻振動的聲波傳導到其它樓層。空氣傳聲是指低頻噪聲通過空氣直接傳播到其它樓層或鄰近辦公樓。駐波是指低頻噪聲在傳播過程中經過多次反射形成駐波，低頻噪聲在波腹中的振幅最強，對人的健康危害最重。
目前我國現行的環境噪聲標準中還沒有針對低頻噪聲的標準，所以在對城市辦公區和居住區的低頻噪聲進行測量時，都是以現行的有關噪聲標準為標準，聲級計的分貝數往往顯示沒有超標。《城市區域環境噪聲標準的測量方法》（GB/T 14623-93）、《工業企業廠界噪聲測量方法》（GB/T 12349-90）中的測量方法都是用聲級計的A聲級來測量和評價環境噪聲。由于A聲級的頻率特性曲線是對噪聲的低頻段和高頻段大幅度衰減，對中頻段沒有衰減。它的頻率特性曲線像一個反蓋的鍋底，中間高兩頭低。因此，用A聲級對低頻噪聲測量時，低頻噪聲的聲級都已大幅度被衰減了，儀表卻顯示不出來。所以只有采用線性檔或用C聲級檔來測量，才能真實客觀地反映出低頻噪聲的存在。但目前國家環境噪聲測量方法中并沒有用線性檔或用C聲級檔來測量環境噪聲，這是目前國內環境噪聲標準和測量方法存在的不足。據了解，國家現已在醞釀制定針對低頻噪聲的環境標準和測量方法。
2 治理案例分析
隨著城市辦公區域和住宅小區居民對環境噪聲中低頻噪聲的投訴越來越多，低頻噪聲及振動的治理對于減輕低頻噪聲對人的危害尤顯迫切。本文對治理中央空調主機低頻噪聲及振動的一個案例進行了分析。
2.1 項目概況
廣州某大廈位于廣州珠江新城南段，西靠廣州大道中路，南靠珠江邊，是一幢甲級綜合辦公樓。大廈樓高三十二層，空調主機房坐落在十八層（連通十九層），機房面積607m2 （48m×12.65m），空調主機采用約克螺桿式冷冰機組，型號YSEAES45CKE，制冷量 428USRT/臺，共計6臺，布置位置東面3臺、西面3臺，正常工況下東西面分別是1用1備。另設有新晃風冷機組4臺，每臺主機排風量136,000m3 /h。機房南側立面裝有防水百葉，供主機排風散熱及進風換氣之用；東、西、北三個立面裝有雙層抽真空隔聲窗；原設計圖紙在十八層樓面鋪設2層50mm厚的擠塑板（FM450），共厚 100mm，作隔振用。在擠塑板上面搗制一層鋼筋混凝土樓面，厚度100～200mm，空調主機安裝在這層鋼筋混凝土基礎上。當十八層機房東西端分別運行1臺螺桿式冷水機組時，在十七層和二十層地面可感覺有振動，尤其是十七層樓面振動更為明顯。
該大廈的機房噪聲源分布點多（6臺螺桿式冷水機組、4臺風冷機，還有水泵及機房頂的風機等）、傳遞振動的點（面）多（主要有空調機組、冷凍水管支承架、電纜支承架等），為便于對機房噪聲進行治理設計，特邀請廣東省計量科學研究院對噪聲源進行了噪聲測量并做了頻譜分析，在單機運作及雙機運作的正常工況下分別進行測量，測量位置在機房內及十七、十九、二十層聲源敏感位置，共測量了16個點。從測量數據可知：單臺螺桿式冷水機組運行時的噪聲為90dB（A），停機后環境本底噪聲為48dB（A），風冷機噪聲值暫時未測到，但風冷機組單獨運行時，十七層同樣具有明顯振動。
建設單位要求的治理目標：主機系統經減振后，振動降8～10dB（支撐點）；消聲百葉消聲量達12～ 15dB。
2.2 噪聲源分析
從噪聲測量結果及現場觀察可知，噪聲對十七層及二十層的影響較大，單機運作時最大達60.7dB，滿負荷兩機運作噪聲將會更明顯。十七層樓面振動比二十層更大，造成這種狀態主要有以下幾點原因：
（1）螺桿式冷水機組與管道連接隔振設施做得不夠。冷水機組進出水口直接以無縫管連接到第一個向上彎頭后，接不銹鋼金屬軟管，再連接到管道。從冷水機組直接引出的Φ280無縫鋼管較長，在向上轉彎位置處用管支承到地面。當冷水機組運行時，振動通過支承托架傳至地面，該接觸點地面振動明顯。不銹鋼金屬軟接頭因固定螺栓沒有松開，其減振作用不夠，振動繼續沿管道系統向四處支管擴散。
（2）冷凍供回水管在運作時產生振動，振動源有 2個：1）冷水機組正常工況下因剛性連接將振動傳給管道系統；2）水流在冷凍供回水管內流動時產生的振動。冷凍供回水管的安裝，按規范要求在一定距離內要用支架承接，支架與管道間用木托支承，因管道—木托—支架之間是剛性連接，而支架架設在建筑物的立柱和墻體上，而且支承點分布廣，噪聲及振動容易通過固體傳聲的形式向上下樓層傳播。從測量的噪音頻譜可知，冷水機組在低頻范圍內噪聲值最強，而建筑物及隔聲窗的固有頻率也是在此低頻范圍內，由此造成共振產生的吻合效應將嚴重降低建筑物和隔聲窗的隔聲量。
（3）機房南立面是鋁合金防水百葉，百葉距離冷水機組不足1.5m，機外1m處噪聲為93.1dB，因防水百葉的隔聲量較低，此處傳出的噪聲對十七、二十層會造成一定影響。
（4）與冷水機組連接的電纜槽架，剛性與地面連接，手感地面振動明顯。
（5）水泵系統隔振措施不完善。現水泵底座已裝彈簧減振器，水泵進、出水位置沒有裝橡膠減振軟接，現通過對單臺水泵進行試運轉（停開主機），在十七層、二十層樓面振動較明顯。原因有兩個：1）振動通過水泵的進、出水管道傳遞給承托架，再傳到地面，因支承點分布廣，傳到地面的振動點多，總體振動明顯；2）水泵底部雖然裝有彈簧減振器，減振器規格相同，布置均勻，由于水泵的重心不在水泵底座中部，造成彈簧承受壓力偏差較大，降低了應有的減振效果。
（6）風冷式散熱機每套排風量136,000m3 /h，其通過排風扇向上排熱風。
2.3 設計治理方案
（1）在螺桿式冷水機組與管道連接口，加裝橡膠減振軟接頭
這樣可使冷水機組振動源在最近距離內給予減弱，降低傳給冷凍主管的振動（主機進、出水口支架示意見圖1）。如果減振軟接頭產品不能滿足設計要求可承受的50噸壓力，則要將橡膠減振軟接頭改為裝在主管近空調主機第一個彎頭的上方，減振軟接頭豎直安裝（符合空調設計要求），彎頭至空調主機段主管安裝彈簧支承托架。
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（2）機房南立面防水百葉內側加裝消聲百葉
風冷散熱機每臺排風量136,000m3 /h，正常工況下四臺機工作時，排風量達544,000m3 /h，現用于進風的百葉面積為192m2 ，現場測量其進風有效面積占總面積的23%（百葉間距75mm，進風間隙17mm），總進風面積為192ｍ2 ×23%=44.16ｍ2 ，平均風速為3.42m/s。新設計的折板式消聲器進風面積應大于現有防水百葉進風有效面積。消聲器與原有防水百葉保留150～200mm間距，以降低進風阻力。消聲百葉安裝后將有效消除高頻噪聲，對降低中低頻噪聲有一定效果。
（3）電纜槽架隔振
電纜從水冷機組引出，因電纜粗大，軟性差。當水冷機組運行時，其振動傳遞給電纜、線槽，通過支架傳遞到地面，擬在電纜支架、電纜槽與支架間加裝減振器。線槽減振托架示意見圖2。
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（4）風冷機組（熱泵）隔振及排風消聲
風冷機組共4臺，在冷凍供回水出口加裝橡膠軟接頭，使振動源在最近距離內給予削減。冷凍供回水管的減振措施：因冷凍供回水管管徑較小，重量輕，擬采用減振吊架直接吊裝在樓板上（見圖3），因受條件限制不能采用此方案施工的，可采用原槽鋼支架進行改造加裝彈簧減振器（見圖4）。
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風冷機組排風系統用鋼結構架設，外敷設鍍鋅板。現擬將排風箱內壁改造成吸音體，原箱體上位直角連接改為吸音體圓彎連接，氣流暢通，減少阻力，降低箱體內的混響聲。而在排風百葉窗內側加裝折板式消聲百葉會減小排風箱內容積，提高氣流速度，增大排風百葉阻力，建議暫不進行施工，待其它措施完成后根據實際效果再定。
（5）水泵隔振
擬在水泵下位加裝鋼筋混凝土質量塊，增大水泵總體重量，使水泵重心位移靠至中部，讓減振彈簧受力均勻。因安裝混凝土質量塊可使彈簧減振器在高減振效果基礎上減少水泵自身振動（尤其是開、停水泵時的短時間振動），但由于需對現有管道做較大改動，擬在加裝橡膠減振軟接頭、減振支托架后根據實際效果再決定是否施工。
（6）冷凍供回水管的隔振
冷凍供回水管的隔振是本工程最大的難點。因管道重量大（水的重量加上無縫鋼管的重量），支承架（點）多，振動傳遞到建筑物的機率很高。如果要求設計減振效果越好，則裝滿水的無縫鋼管重力越大，固定越困難。本項目管網支承點多，據現場觀察，共幾十個支承點，各點支承重量較難確定。但若對這幾十個支承點進行隔振設計，則可有效降低振動向建筑物的傳遞，施工方法參照圖4。
2.4 治理效果
治理前后測量結果對比見表1、表2。
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3 結論
該項目空調主機系統經減振后，振動降10.2～ 43.2dB（支撐點）；消聲百葉消聲量達30～31dB。在中央空調系統安裝的同時應考慮到低頻噪聲及振動的治理，首先在設備選型上應選用低噪聲的的設備和優化空調系統；其次是應對安裝設備的地面進行特殊處理，盡量減少共振現象的產生；最后應避免所有與建筑結構的硬性連接，用軟性連接來消除或降低低頻噪聲和振動的影響。
參考文獻：
[1] GBJ187-85工業企業噪聲控制設計規范[S].
[2] GB3096-93城市區域噪聲標準[S].
[3] GB12348-90工業企業廠界噪聲標準[S].
[4] GB/T10071-1988城市區域環境振動測量方法[S].
[5] GB/T14623-1993城市區域環境噪聲測量方法[S].
[6] 俞鵬，霍國慶，黃逸凡.城市居住區設備噪聲頻率特性分析[J].中國環境科 學，2006，26（40）：491-495.
[7] 馬大猷.噪聲控制振動控制工程手冊[K].北京：機械工業出版社，2002,9.
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