中央空调系统噪声原因探析

2013-02-15王娜

铁路节能环保与安全卫生 2013年2期

王娜

(郑州铁路局机关服务所，河南郑州 450052)

随着人们生活水平和对生活质量要求的提高，在应用中央空调时不仅要求中央空调系统有较高的舒适性，能够对室内微气候进行调节创造冬暖夏凉的生活、工作环境，而且对中央空调系统噪声控制也提出了更高的要求。如何在保证中央空调系统创造舒适环境的同时降低噪声是保证建筑服务水平的重要技术措施。某单位办公楼中央空调系统1997年建成投入使用，2012年，由于该楼中央空调系统主干管使用年限较长，腐蚀严重，供暖制冷效果不稳定，对其进行了整体更换。工程结束中央空调系统投入使用后不久，就发现有许多办公室由于噪声太大人员无法正常工作。该楼不同楼层噪声大小不同，1层、2层、4层噪声最大，同楼层各房间噪声大小也不同。为了查找噪声产生的原因，专门进行了现场测量，整个测试覆盖了7个会议室、100多个办公室。分析噪声产生的原因，发现主要是前期设计、施工安装存在问题，另外机电设备运行引起的噪声也很大。

1 前期设计

中央空调系统工程设计时要满足“空调室内噪声应符合设计规定要求［1］”，“通风与空气调节系统产生噪声，当自然衰减不能达到允许噪声标准时，应设置消声设备或采取其他消声措施［2］”。该办公楼中央空调系统工程在设计之初，未对所有房间噪声进行合理限制，减震消音措施未有效落实。而一般建筑物内“会议室、会议厅的噪声的推荐值为35 dB［3］”。因此，该楼中央空调系统工程的早期设计已不符合国家标准的要求，也不满足人们对办公环境舒适度的要求。

2 施工安装

由于没有硬性的监督检验机制，整个施工过程未聘请专业监督检验机构进行监督检验，施工安装不规范，减震消音不重视，安装质量未得到有效保证，存在风管与软管接头处漏风，转弯处角度不合适等现象。

3 机电设备运行

机电设备运行过程中由于受不平衡力、变化力矩等外部因素影响所导致的运行平衡环境条件被破坏，从而产生的振动和噪声也是中央空调系统的一个主要噪声源。该办公楼中央空调系统的压缩机采用的是三相异步电动机的设计，为中央空调送风系统提供动力。从三相异步电动机的结构、工作原理等方面分析可知，其所产生的噪声主要包括电磁噪声、通风噪声和机械噪声。

3.1 电磁噪声

三相异步电动机由定子、转子和气隙组成。电磁噪声是电机在气隙磁场中通过电磁感应实现机电能量转换所产生的。当定转子槽配合选择不合理且定子铁心或机座固有振荡频率接近交变拉力的频率产生较大动态变形时，电磁噪声会明显增大。

3.2 通风噪声

三相异步电动机的风扇或转子上的零部件旋转时产生的气流遇到障碍物，气流方向改变产生涡流，涡流和涡流的分裂引起周围空气脉动会产生噪声。当气流遇到尖锐物时会发出尖啸声。堵塞电动机进出风口或去掉风扇，通风噪声会减弱甚至消失。

3.3 机械噪声

机械噪声主要是转子机械不平衡、轴承和支撑连接松动产生的噪声，此外还有联动部分轴系不对中、中心线不重合及装配质量不好导致的噪声。

转子机械不平衡主要是转子、制动轮、耦合器、联轴器不平衡引起的。转子有效部分的不均匀发热和不均匀冷却，会引起转子的热不对称，产生轴的热弯曲，加剧转子的不平衡［4］。在实际应用中，可设计两套备用机组交替使用，使其温度保持相对平衡。

电机的滚动轴承由于装配质量不高、过载、腐蚀、润滑保养不当、清洁不彻底等原因会过早磨损，在这种工况下运行必会产生振动和噪声。轴承内圈架孔中的间隙的过大或过小会导致剧烈的机械振动，选用精度高的轴承可以有效降低轴承噪声。轴承与端盖以及轴承与转轴轴承挡的配合精度不完整，也会影响系统振动，安装过程中可加入一定量的塑化粘合剂，使其紧密配合从而降低噪声。轴承装配时不能猛烈敲击，破坏轴承滚动体的精度。此外，滑动轴承的油膜振荡和油膜涡动引起的系统剧烈振动，会造成系统破坏。

支撑连接松动产生噪声主要是由于支撑系统结合面不紧、在外力或温升作用下产生间隙、防松动措施落实不到位造成部件松动、基础施工质量不佳等原因造成的。因此，一旦发现电机振动值超标，应首先检查电机基础是否松动和紧固，然后再做进一步检查。

4 解决建议

通过对中央空调系统噪声产生的原因分析我们知道设计、安装和机电设备运行引起的噪声是中央空调系统噪声的主要源头，虽然不能完全避免，但如果在噪声源头处进行隔振、消声处理，则传递至各会议室、办公室的噪声要降低不少。

4.1 设计

必须严格执行强制性条文规范，根据使用的要求、噪声和振动的大小、频率特性及其传播方式设计计算消声、隔振相关参数，制定方案［2］。同时，应考虑施工及验收的要求，执行相关施工及验收规范。就某单位办公楼中央空调系统来说，是在建楼时就已同步设计的。因此，在该楼中央空调系统设计之初，就应当实现建筑设计、空调设计和噪声控制的协作，合理安排建筑内的防噪规划、建筑空间的分配。例如，该楼中央空调系统的机房要与办公区保持适当距离，通过空气对空调噪声声波的自然削弱降低噪声，在对该楼内部空间设计时要预留足够多的空间给中央空调系统，在对空调用房布局进行设计时，可在楼内集中安排对噪声控制较高的区域，充分利用对噪声控制要求较低的用房以缓冲噪声起到隔声的作用。

4.2 施工

制定施工方案时应综合考虑工程特点、工期要求、施工环境等方面的因素，选择适用于本工程的最先进、最合理、最经济的施工方法。同时，严格控制材料质量。目前市场上的材料质量参差不齐，以假乱真、以次充好的现象非常普遍，所以在材料设备的选购中应严格筛选，综合考虑工程造价、材料属性、施工难度等。避免出现因工程返工而不能如期完工或工程质量严重下降的问题。在施工过程中，管道支架、固定架的位置、标高、坡度都必须符合设计要求。保证坡度的准确性。尽量减小位置、标高和设计值的偏差［1］。严格按照章程和规范执行，采用相配套的工艺，遵循一定的原则，避免管道交叉严重、阻塞、结露漏水等问题。做好施工中的控制监督工作，减少错误出现的几率。加强施工各专业之间的配合。

4.3 机电设备运行

机电设备运行所产生的噪声主要通过通风管道沿建筑物内部结构进行传播。有效控制和降低电机噪声污染，必须设置消声设备或采取其他减振降噪措施。“选择消声设备时，应根据系统所需消声量、噪声源频率特性和消声设备的声学性能及空气动力特性等因素，经技术经济比较确定”［2］。当由于机电设备的振动产生的噪声靠自然衰减不能达标时，应设置隔振器或采取其他隔振措施降低振动源的振动，消除振动源和振动源接收者之间的刚性连接，从而实现减振降噪。目前，在实际运用中通常采用加装弹簧隔振器或橡胶垫等弹性减振元件以降低振动传递率，或者增加振动传播途径的阻尼，将振动传播所产生的能量转化为热量。在隔振软管的选择上，橡胶软连接和不锈钢波纹软管是比较常见的。橡胶软管具有很好的隔振降噪效果，但同时也有着其缺陷，如受介质温度、压力的限制，耐腐蚀性较差。相较于橡胶软管不锈钢波纹管则被广泛应用，这是因为不锈钢波纹管有着耐高温、高压，耐腐蚀性较强的优点，不过不锈钢波纹管虽然性能好但是造价高，因此在实际工程中应当结合实际情况选择隔振材料［5］。如低温、低压水管可采用各种橡胶软管，而冷冻机、空压机和高压水泵则需要选用性能较好的不锈钢波纹管。