1、机电工程声学控制方案机电工程声学控制方案第1节 声学控制概述1.1 本工程声学设计概述本工程表征噪声标准的值统一采用A声级和NC噪声评价曲线，在声学设计中，根据房间的功能和要求，确定室内允许噪声标准，然后采取相应的控制技术。1.1.1 本工程声学控制内容和途径1.1.2 本工程主要噪声源1.1.2.1 噪声产生的原因噪声传播分为空气声传播和固体声传播两种。空气声传播的载体是空气，隔绝空气声的能力主要取决于墙或隔断的隔声量，遵循质量定律，面密度越大，隔声效果越好。固体声传播主要是振动物体直接撞击楼板、墙等结构物，使之产生振动，并沿结构将噪声传入室内的一种传播方式。噪声分为空气动力性噪声和机械性噪
2、声两大类。本工程中安装了大量的功率强大的风机、空调机组、水泵等机械设备，设备运行所发出的噪声同时包含了上述两种形式，且噪声的声强较高。序号噪声产生部位噪声产生原因噪声传播途径1制冷机房导叶压缩、电机旋转结构、管道、空气2空调机房叶轮旋转、电机旋转结构、管道、空气3冷却塔叶轮旋转、电机旋转结构、管道、空气4办公区动力型变风量末端叶轮旋转、电机旋转结构、管道、空气5风机房叶轮旋转、电机旋转结构、管道、空气6水泵房叶轮旋转、电机旋转结构、管道、空气7发电机转子旋转、活塞运动结构、管道、空气8风管、风口气流摩擦结构、管道、空气1.1.3 本工程主要振动源序号设备名称振动部件主要振动原因振动传播途径1冷
3、水机组压缩机、电机导叶压缩、电机旋转结构楼板、水管2空调机组叶轮、电机叶轮旋转、电机旋转结构楼板、风管3风机叶轮、电机叶轮旋转、电机旋转结构楼板、风管4水泵叶轮、电机叶轮旋转、电机旋转结构楼板、水管5冷却塔叶轮、电机叶轮旋转、电机旋转结构楼板、水管6发电机发动机、发电机转子旋转、活塞运动结构楼板、烟管7水管水管及支架水泵瞬间启停管道本体、支吊架管道流体流动管道本体、支吊架8风管风管及支架风机瞬间启动风管本体、支吊架气流流态变化风管本体、支吊架第2节 消声减振的计算2.1 消声计算2.1.1 通风机噪声由风机的比声功率级求声功率级在已知通风机的比声功率级的条件下，可按式下式求得其声功率级Lw(d
4、B) Lw=Lwc+10lg(QH2)式中 Lwc-通风机的功率级（dB）,该值一般由生产厂家提供；Q-通风机的风量（m3/h）H-通风机的全压（mmH2O）,1mmH2O=9.8pa2.1.2 电动机噪声小型电机噪声可由下式估算LWA=19+20lgP+13.3lgn式中 LWA电动机噪声A声功率级（dB）；P电动机功率（KW）(100KW)；n电机主轴转速（r/min）2.1.3 声压级叠加向空调系统管道内辐射的噪声源，除了通风机外还有电动机和压缩机等设备，在柜式空调箱内，通常设有两个风轮和其他设备。因此，为了求得声源的总声压级（或声功率级）就需将几个设备的声压级（或声功率级）叠加，此外，
5、在机房内有各种设备或多台同类设备，为了求得机房 内的总声压级（或声功率级）也要叠加。n个相同声压级(或声功率级)的叠加可按下式计算 LP=LPT+10lgn Lw=LwT+10lgn式中 LP 、Lwn台设备叠加后总声压级和声功率级 LPT、LwT 每台设备声压级和声功率级 n同类设备的台数2.1.4 管道系统声衰减2.1.4.1 空调系统的自然声衰减在空调系统中，要确定所需的消声量，首先必须计算管道系统的自然声衰减，只有扣除了自然声衰减，才能经济、合理的求得能实现空调用房允许噪声标准的消声量及其频率特性。2.1.4.2 管道系统声衰减管道系统声衰减包括管道、弯头、变径管和风口末端损失的声衰减
6、，以及出风口作为声源向室内某点传播途径中的声衰减。2.1.4.3 距房间出风口（声源）某点的声压级计算将空调用房出风口作为声源，计算距该声源距离为r某点的声压级，以核算是否达到室内允许的噪声标准。距出风口r(m)处的声压级LP可按下式计算 LP=LW+10lg（Q/4R+4/R） 式中 LP 距出风口r（m）处的声功率级 LW 出风口进入室内的声功率级 Q指向性因数，无因次量，取决于出风口位置和声源对听者的辐射角 r距出风口的距离2.1.5 管壁的透射损失空调系统内的自然声衰减，还应考虑管内的声能通过管壁向管外透射的部分，特贴是薄壁金属风道，它在噪声的传播中有相当一部分的声能不断地传到管外空间
7、，这对多数情况下对降低空调用房的噪声是有利的，在工程实践中也有这样的经验：即采用钢板风管的系统，当管路较长时一般容易达到预期的噪声标准，但必须注意以下问题：当管道周围有较强的噪声源时，由于管壁隔声量低，管外噪声容易传入管内，是管内声级增大；当比邻房间的围护结构隔声较差时，管道路径经这些房间时会引起噪声干扰。2.1.6 气流噪声当空调系统的管路内由于某种原因而使气流速度超出建议的运行值时，需要核算个部位产生的气流噪声，以便及早采取控制措施，因为在系统的消声设计中，除了降低沿管路传播的风机噪声外，控制气流噪声具有同等重要的作用，对某些噪声标准要求很高的录音、播音建筑和声学试验室来说，不仅要控制气流
8、产生的噪声，而且要是传声器免受气流的直接冲击，防止传声器产生风噪声。直管道内的气流噪声声功率级LW(dB)可用下式计算LW=lwc+50lgv+10lgS式中 lwc比声功率级，一般可取10dB v出风口进入室内的声功率级 S管道截面积2.2 消声计算实例以本工程A05/06轴与B08轴交界的机房内，AHU-B1-6送风过程计算为例。序号项目6312525050010002000400080001风机噪声声功率级86869084827873662消声静压箱的噪声衰减量3050*1500*1000-5.0 -8.8 -10.8 -13.4 -18.5 -17.3 -15.2 -14.3 3过消声
9、静压箱后噪声值81.0 77.2 79.2 70.6 63.5 60.7 57.8 51.7 4垂直变径弯头的噪声衰减量1250*630-1500*500-1.0 -4.0 -7.0 -4.0 -3.0 -3.0 -3.0 -3.0 5过弯头后噪声值80.0 73.2 72.2 66.6 60.5 57.7 54.8 48.7 6弯头气流再生噪声58.2 40.2 41.2 42.2 41.2 38.2 33.2 32.2 7传递至此的噪声值与气流噪声叠加80.0 73.2 72.2 66.6 60.6 57.7 54.8 48.8 8直管段噪声衰减量1500*500（6米）-3.5 -3.5
10、 -2.0 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 9传递至此的噪声值76.5 69.7 70.2 65.6 59.6 56.7 53.8 47.8 10直管段气流再生噪声1500*50043.7 42.7 41.7 40.7 39.7 38.7 35.7 28.7 11传递至此的噪声值与风管的气流噪声叠加76.5 69.7 70.2 65.6 59.6 56.8 53.9 47.8 12三通的噪声衰减量1000*400-4.6 -4.6 -4.6 -4.6 -4.6 -4.6 -4.6 -4.6 13过三通后噪声值71.9 65.1 65.6 61.0 55.0 52.2 49.3
11、 43.2 14三通气流再生噪声51.3 49.3 43.3 38.3 35.3 33.3 32.3 31.3 15传递至此的噪声值与气流噪声叠加72.0 65.2 65.6 61.1 55.0 52.3 49.4 43.5 16JYS-100系列消声器的噪声衰减量1000*400 L=1000=1台-1.5 -4.4 -7.4 -16.2 -19.5 -18.1 -13.3 -12.6 17过消声器后噪声值70.5 60.8 58.2 44.9 35.5 34.2 36.1 30.9 18消声器气流再生噪声V= m/s=850062.3 50.3 44.3 35.3 34.3 32.3 30
12、.3 27.3 19传递至此的噪声值与消声器的气流噪声叠加71.1 61.2 58.4 45.3 38.0 36.3 37.1 32.5 20直管段气流再生噪声1000*400V= m/s=850039.6 38.6 37.6 36.6 35.6 34.6 31.6 24.6 21传递至此的噪声值与风管的气流噪声叠加71.1 61.2 58.4 45.9 40.0 38.6 38.2 33.1 22三通的噪声衰减量500*200-7.0 -7.0 -7.0 -7.0 -7.0 -7.0 -7.0 -7.0 23过三通后噪声值64.1 54.2 51.4 38.9 33.0 31.6 31.2
13、26.1 24三通气流再生噪声28.8 26.8 21.8 16.8 13.8 11.8 8.8 5.8 25传递至此的噪声值与气流噪声叠加64.1 54.2 51.4 38.9 33.0 31.6 31.2 26.2 26送风双层百叶风口的反射损失500*200-3.0 -2.0 -1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 27传递至此的噪声值61.1 52.2 50.4 38.9 33.0 31.6 31.2 26.2 28送风口的气流噪声(1200M3/h)38.0 39.0 38.0 35.0 33.0 26.0 18.0 12.0 29传递至此的噪声值与送风口气流噪声叠加61.
14、1 52.4 50.7 40.4 36.0 32.7 31.4 26.3 30房间噪声的自然衰减-1.6 -1.5 -1.5 -1.5 -1.4 -1.4 -1.4 -1.4 31总噪声传到房间的声压级59.5 50.9 49.2 38.9 34.6 31.3 30.0 24.9 32传到房间的A声级44.2 33在机房内配置JYS1-100消声静压箱3030*1500*1000=1只、过竖井一层三通后配置JYS-100系列消声器1000*400 L=1000=1只后经计算在送风口下1米处A声级为45dB(A)。2.3 减振计算设备的隔振对降低机房本身的噪声是极其有限的，一般仅为2-3dB，重
15、要的是降低与机房比邻房间的噪声级。噪声减低量主要取决于振动的隔振效率Tz。2.3.1 减振器选型资料隔振形式选定后，为保证有较高的隔振效率，关键是要正确合理地选定减振器的型号。减振器选用时需要的资料主要有：a.空调箱厂家的设备资料；b.空调箱外形尺寸；c.空调箱各段重量及设备总重量；d.空调箱电机转速；e.隔振台座布置图；f. 减振器产品资料。2.3.2 阻尼弹簧减振器的选用方法及步骤选定减振器供应商后，根据设备参数和减振器样本进行减振器选择，下表中描述了阻尼弹簧减振器的选用方法及步骤：序号步骤计算公式说明1确定减振体系的总荷载W（kg）W=机组重量+隔振钢台座重量+动荷载=（机组重量+隔振钢
16、台座重量）1.21.3隔振钢台座重量根据钢台座的深化图计算2计算设备干扰频率f（Hz）f=n/60n为设备转速（rpm）3试定减振器数量N至少4只4计算每只减振器荷载P（kg）P=W/NP应在减振器最佳荷载值左右，否则要重取N5计算压缩量h（mm）h=P/KzKz为减振器的竖向刚度（N/mm），在减振器技术性能表中查得6计算减振器固有频率f0（竖向自振频率）（Hz）f0= 7计算频率比=f/f0减振设计需满足频率比大于2.58计算传递率zz= D为阻尼比，从减振器样本查得9计算隔振效率TzTz（1-z）10010与设计要求Tz比较若不小于设计要求，则可行；否则，返回3重新选择、计算2.3.3
17、固有频率f0减振器固有频率f0（竖向自振频率）有两种方法得到，一种是由减振器特性曲线表查出对应减振器型号和相应的压缩量h及固有频率f0；另一种方法是由计算得出f0，即查找减振器的技术性能表得到相应型号减振器的竖向刚度Kz（N/mm），然后按照公式计算出。2.4 减振计算实例以A05/06轴与B08轴交界的机房内， P-14-B1-4两台设备为例计算：（1）根据设备资料查得设备总重量为317kg，并计算动荷载系数取1.2，W=380kg。（2）电机的转速n=1329rpm，干扰频率f=22.2Hz。（3）为提高隔振体系稳定性。初步确定减振器数量N为6只。（4）每只减振器荷载P=63kg，故选择减
18、振器CT-5。对照减振器样本中技术性能表，查出CT1-5型号最佳荷载为70kg。减振器荷载量不要大于极限荷载，也不能小于预压荷载，应在减振器最佳荷载值左右，这样才能取得最佳的隔振效率。查减振器的技术性能表，选用ST-5。（5）减振器压缩量h=19mm（由减振器的技术性能表得到ST-5的竖向刚度Kz=33N/mm）；（6）减振器固有频率f0=3.6Hz；（7）频率比=6.17；（8）传递率z=0.036；（D为阻尼比，从减振器样本查得为0.1)由于阻尼比D较小，计算传递率z时可以忽略D的影响，可简化为：z=（9）隔振效率Tz=96.4%；（10）对比声学报告中要求的隔振效率96%，（一般需要根据
19、临近房间用途考虑，此处根据地下室的用途，假定为96%），符合设计要求。第3节 消声减振控制措施3.1 机电设备声学处理机电设备声学处理从噪声处理和振动处理两方面着手，根据噪声及振动产生的原因进行具体的处理，包括制冷机组、空调机组、风机、水泵、发电机等设备的声学处理。3.1.1 噪声处理3.1.1.1 消声器在空调通风设备的进出风管处加装消声器，用以消除风管内气流流动产生的噪声。消声器由镀锌钢片外壳、吸声物料、内在隔板、支架等组成。外壳测试要达到2kpa 并在此状态下，不能有超过2%的泄漏或变形。选用的消声器须符合风机在静态时的压损及空气流量的要求，必须根据其设备的噪声量而选用。3.1.1.2
20、风机隔声罩隔音罩采用50 毫米厚专业声学隔声板组成，内置的弹簧减振器可减低因设备振动过高而产生的噪声，安装于风机、空调机组、新风机组等设备上。3.1.1.3 制冷机声学处理制冷机安装弹簧减振器，3.1.1.4 发电机组隔声处理发电机安装弹簧减振器，加装100 毫米厚专业隔声罩，排气管加装一级及二级排烟消声器， 排气管安装弹簧减振器以隔离结构， 发电机房之进风及排风加装消声器。3.1.1.5 冷却塔声学处理冷却塔安装在外置式减振弹簧上，进风及排风加装消声器，加装专业隔声罩，基础上安装弹簧减震器，选用带垂直限位装置的弹簧的弹箕减震器，以防止荷载改变导致弹簧高度的大幅改变。使用软管接头和减振器，来减
21、低因振动产生的影响。3.1.2 振动处理3.1.2.1 弹簧减振器空调机、发电机、制冷机等机电设备必须安装在弹簧减振器上。所选用的弹簧横向硬度不能小于其额定垂直硬度的80%，隔绝效率必须达到98%或以上，弹簧最大的隔震幅度必须能足够负担50%的额外负荷。3.1.2.2 减振基座所有卧式水泵配备减振基座及25至32 毫米变形量弹簧减振器，一般情况下，减振基座的长度及宽度应大于所要承托设备的长度及宽度150 毫米，基座下采用隔振弹簧支撑，在减振基座下采用150 毫米厚的混凝土基底。3.1.2.3 减振吊架吊装式空调机组、风机盘管、吊装式风机采用减振吊架，设备进出风管采用柔性连接进行减振处理。水管与
22、风管在墙上、顶板上安装时采用减振吊架，防止传递振动。3.1.2.4 管道柔性连接设备进出口风管、水管采用柔性连接器，防止空调机、风机、水泵等设备的的振动向管路传递。3.2 建筑声学处理建筑声学处理主要为相邻机电设备房间的噪声敏感区域的隔声处理，主要通过安装隔声门、孔洞的密封处理以及墙体、天花安装吸音板来进行声学处理。设备房与噪声敏感房间之间的墙和吊顶应避免缝隙或开孔，设备房隔墙开孔的面积尽量小，且避免直接面向噪声敏感房间，穿管等留下的缝隙做填充处理，需要通风的地方考虑加设消声器。3.2.1 风管、水管穿越墙身、地板及天花板的密封处理打孔时要注意孔要与风管，水管等管道尺寸相适应，其中空隙不得超过
23、12mm，同时，打孔过程中产生的碎屑，碎片不能掉入孔的缝隙中。所有孔口用填絮、纤维玻璃填嵌物料小心填塞，最后用水泥浆封口。确保所有贯穿结构之风管、水管、导管等均妥善隔离及密封。此外，机房建筑及其它结构不能与机房设备有直接接触。3.2.2 墙身及天花加装多孔吸音板设备机房的吸声处理主要使用在机电房及设备装置区域，用来降低噪声的强度等级。在机电设备用房和机电设备区域墙体，在墙体上和天花板上安装半硬背面玻璃棉板，填于板条之间，由穿孔镀锌金属板或筋条护面，由板条、镀锌板及覆盖的玻璃棉上构成吸声处理。对于所有噪声强度超过设计范围的机电用房，同时加装墙身及天花吸音多孔板。用于风机房、空调机房、发电机房等设
24、备用房。3.3 消声技术措施消声的目的就是把产生噪声的声源与外部环境隔绝或降低噪声的强度，从而得到一个宁静的工作和生活环境，噪声控制的优先顺序依次为隔声、吸声、消声、减振。3.3.1 隔声隔声是噪声控制中最为重要的一环，也是最有效的噪声控制方法，设备机房的隔声是噪声控制的关键环节。机电工程施工中，大量管线将穿过设备机房的隔声墙，因此，如何保护隔声墙、减小对隔声墙的破坏是控制噪声的关键。3.3.2 吸声在噪声强度高或声学要求严格的房间采用多孔性吸声材料吸声是控制噪声非常有效的技术措施，噪声敏感设备机房可采用吸声处理。吸声材料强度低，容易损坏，吸声材料受潮则会降低吸声效果。机电安装过程中，对吸声材
25、料的保护也是噪声控制的重点之一。通过加强员工教育，使其了解本工程噪声控制的重要性，增强施工人员的保护意识，保证吸声材料的有效性，从而达到本工程对噪声控制的要求。3.3.3 消声考虑到噪声的主要传播途径为风管传播，故仅对风管的消声进行分析。风管消声的控制手段：为防止设备噪声、气流噪声的延伸通过风管传播，通常采用在风系统及通风设备进、出口安装消声器进行消声。同时在风管安装时尽量保持管道平直、管径均匀变化，尽量避免管道的突扩、突缩。本工程主要的消声措施如下：序号主要因素主要隔声措施1管道进出设备机房管道进出设备机房处往往留有孔洞，不经过仔细处理，将留下噪声隐患。硬质不保温管道穿墙时，预留套管与管道之
26、间采用膨胀水泥填充密实，保温管道过墙处采用硬质保温材料。水管、风管过墙处加设刚性套管，以封堵过墙孔洞。2机房墙面及机房门的保护机房内外墙面不得随意开槽、开孔，不得损坏墙体围护结构。机房门关闭要严密，不得碰撞、敲击机房门。3风管安装消声器在空调通风设备进、出口风管处安装消声器进行消声，在大型风管急弯处安装消声弯头进行消声。4安装隔声罩在噪声敏感区域的风机及大型设备上加装隔声罩，以减少噪声的传递。3.3.4 消声器的选择原则按照风机的噪声及频谱特性和室内的噪声允许标准确定所需的消声量，应使所选的消声器的消声性能与需要的消声量相适应。消声器选择时应使所选消声器的压力损失与管道系统所需的压力损失相适应
27、。消声器的气流再生噪声应与声源及消声性能相适应。消声器的实际外型尺寸应与实际可供安装的位置相适应。3.3.5 消声器的安装现场安装的组合式消声器，消声组件的排列、方向和位置应符合设计要求。单个消声器组件的固定应牢固。组装后的成品应按照设计文件及施工验收规范要求进行检验，选用材料符合设计规定，产品达到要求方可出厂。消声器及消声弯头在安装时应单独设置支、吊架，不使风管承受其重量。支吊架应根据消声器的型号、规格和建筑物的结构情况，按照设计图纸的规定选用。消声器的安装位置、方向必须正确，与风管或管件的法兰连接应保证严密牢固。风管消声设备安装示意：风管消声示意图符号说明：1-消声弯头 2-水平风管 3-
28、消声器动力型变风量末端消声设备安装示意：动力型变风量末端消声示意图符号说明：1-消声器 2-动力型变风量末端柴油发电机的消声：柴油发电机消声示意图符号说明：1-柴油发电机2-消声器3-排烟管道冷却塔的消声冷却塔消声示意图符号说明：1-排风消声器2-隔声屏3-进风消声百叶4-冷却塔管道穿越墙体的消声管道穿越墙体消声示意图符号说明：1-管套2-墙体3-管道4- 硅胶密封5-消声棉墙体吸声墙体吸声示意图符号说明：1-玻璃纤维板2-镀锌钢丝网3-镀锌钢片机房隔墙消声机房隔墙消声示意图符号说明：1-石膏板2-隔音矿棉3-钢立筋4-涂料5-混凝土墙天花楼板消声天花楼板消声示意图符号说明：1-钢立筋2-天花楼板3-空腔4-石膏板5-消声棉3.4 减振技术措施3.4.1 控制措施通过对振动传播途径的分析，考虑所有减振的设置均采用积极隔振，以消除各种设备及管路的振动传播。序号设备名称安装型式主要振动控制手段1冷水机
