（模式识别与智能系统专业论文）pvcu排水管道噪声的影响因素研究.pdf

北京建筑工程学院硕士论文摘要 捅要 随着经济的快速发展，人们生活环境的改善，室内环境舒适度越来越被重视。 但是室内因家用电器以及建筑给排水系统而产生的噪声值将近一半未能达到现 有标准，并一直困扰着居民，而室内排水管道噪声却尤为突出。关于室内排水管 道系统降噪的探讨对于理论和生产实践都具有不可低估的现实意义。 本课题主要是研究p v c u 排水管道噪声的影响因素，从气压波动改善影响 水流流态和安装方式两方面研究了p v c u 排水管道的降噪性能，分析p v c u 排 水立管压力波动与振动、噪声间的关系以及同层排水方式的降噪性能。通过在噪 声检测室的实验，结论如下： ( 1 ) 排水立管接常用顺水三通和导流偏心三通，产生噪声差异与振动有一 定的关系。在噪声检测室一层内，振动影响着高频段声压级的变化，从而影响着 总声压级的变化；在噪声检测室二层内，当流量小于2 0 l s 时，振动影响高频段 声压级的变化从而影响到总声压级变化；当流量大于2 0 l s ，振动影响各频带声 压级的变化，从而影响到排水立管噪声总声压级。 ( 2 ) 实壁管与导流偏心三通组合，除了在流量1 5 、2 0 、2 5 、3 0 l s 这4 个流量时，在距横支管落水点距离为0 3 5 m 处的最大负压值较实壁管与顺水三通 的组合大外，在1 0 - , 一5 0 l s 的9 个测试流量下，实壁管接偏心三通立管内最大 负压值明显改善，较接顺水三通小1 7 9 - 9 5 1 。 ( 3 ) 实壁管接导流偏心三通，在流量2 5 , - - 一4 0 l s 时，距横支管落水点距离 2 8 5 一- - 3 3 5 m 间立管内的正压波动开始改善，较接顺水三通小1 0 2 - 、, 7 0 1 。流 量为4 5 - - - 5 0 l s 时，随流量的增加，在距横支管落水点距离1 8 5 m 管道以下， 实壁管接导流偏心三通最大正压值较接顺水三通小1 6 6 - - 一7 7 2 ，在第二层内 实壁管接不同排水三通的振动加速度和噪声值的变化规律与正压变化规律相似。 排水立管内压力波动的变化是影响三通处的振动加速度，从而改变噪声值的主要 因素。 ( 4 ) 以恒定流量放水，当流量为1 0 5 0 l s ，同层排水方式具有明显的降 噪性能，比传统排水方式降低噪声2 0 , - 一5 9 d b ，振动是引起噪声总声压级变化的 原因。在流量为5 5 l s 时，不同排水方式，两者噪声值相差0 4 d b ，在仪器误差 内。同层排水方式主要降低的是频率段为1 0 0 01 6 0 0 0 h z 之间的噪声值： ( 5 ) 变流量放水方式，不同排水方式下所产生的最大a 声级均随排水体积 的增加而增大，传统排水方式噪声值增长较快；排水体积分别为4 5 l 和6 0 l 时， 同层排水方式较传统排水方式表现出明显的降噪性能，分别降低噪声4 1 d b 和 5 5 d b 。 关键词：气压波动噪声振动同层排水方式p v c u 排水管道降噪 i i 北京建筑工程学院硕十论文 a b s t r a c t a b s t r a e t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m i ca n dt h ei m p r o v e m e n to fp e o p l e s l i v i n ge n v i r o n m e n t t h ep e o p l eh a sb e e np l a y i n gm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nt ot h e c o m f o r to ft h ei n d o o re n v i r o n m e n t h o w e v e r , n e a r l yh a l fi n d o o rn o i s et h a ti s p r o d u c e db yh o m ea p p l i a n c ea n di n d o o rw a t e rs u p p l ya n dd r a i n a g es y s t e mh a sf a i l e d t om e e tt h eq u a l i t ys t a n d a r da n dh a sb e e na l w a y sd i s t u r b i n gt h er e s i d e n t s ，a g a i nt h e h o m ea p p l i a n c en o i s ei sg e n e r a t e db y r a d i o ，w a s h i n gm a c h c i n ea n df r i g e r a t o r a m o n gt h e s e ，n o i s ep o l l u t i o no ft h ei n d o o rd r a i n a g ep i p i n gs y s t e mi st h ed o m i n a n t o n e t h em e a n i n g f u lo fd i s c u s s i o no nr e d u c i n gn o i s eo fi n d o o rd r a i n a g ep i p i n gs y s t e m t ot h e o r ya n dp r o d u c t i o np r a c t i c ec a nn o tb eu n d e r e s t i m a t e d i nt h i sp a p e r , i tm a i n l ys t u d i e dt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fp v c ud r a i n a g ep i p i n g n o i s ea n dw e n ts t e pf u r t h e rt os t u d yo nt h en o i s er e d u c t i o np e r f o r m a n c e so fp v c - u d e a i n a g ep i p et h a tb a s e do nt h ef l o wp a t t e ma n dt h ei n s t a l l a t i o nw a y s t h ep a p e ri s c o n s i s to ft w oc o n t e n t ，o n ei st oa n a l y s i st h er e l a t i o n s h i pa m o n gt h ea i rp r e s s u r e f l u c t u a t i o n ，v i b r a t i o na n dn o i s ei nt h ep v c - ud r a i n a g ev e r t i c a lp i p e a n dt h eo t h e ri s t oe x p l a i nt h en o i s er e d u c t i o nc a p a c i t yo ft h es a m ef l o o rd r a i n a g es y s t e m t h e e x p e r i m e n tw a sc o m p l e t e di nt h en o i s et e s tr o o m t h es p e c i f i cc o n c l u s i o n sa r ea s f o i l o w s 1w h e nt h ep v c - u d r a i n a g ev e r t i c a lp i p ei sc o n n e c t e db yt h eu s u a ln o r m a lt e ea n d e c c e n t r i ct e e ，r e s u l t i n gt h en o i s ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt h e s et w ot e eh a v eac e r t a i n r e l a t i o n s h i pw i t ht h ev i b r a t i o n i nt h ef i r s tf l o o ro ft h en o i s et e s tr o o m ，t h ev i b r a t i o n a f f e c t st h eh i g hf r e q u e n c ys o u n dp r e s s u r el e v e lc h a n g e s ，t h e r e b ya f f e c t i n gt h eo v e r a l l s o u n dp r e s s u r el e v e lc h a n g e s i nt h es e c o n df l o o r , w h e nt h ef l o wr a t ei sl e s st h a n 2 0 l s ，t h ev i b r a t i o nh a sa ni m p a c to nt h eh i g hf r e q u e n c ys o u n dp r e s s u r el e v e lc h a n g s ， t h u sm a ya f f e c tt h eo v e r a l ls o u n dp r e s s u r el e v e lc h a n g e w h e nt h er a t eo ff l o wi s a b o v e2 0 l s ，t h ev i b r a t i o nc h a n g e si nt h ef r e q u e n c yb a n ds o u n dp r e s s u r el e v e lc a n a f f e c tt h eo v e r a l ls o u n dp r e s s u r el e v e ln o i s ei nt h ep v c - ud r a i n a g ev e r t i c a lp i p e 2i nt h ef l o wr a t ei s1 o 5 0 l s t h ep v c - ud r a i n a g ev e r t i c a lp i p ec o n n e c t sw i t h t h ed i v e r s i o ne c c e n t r i ct e ec a nm o r em o r ee f f e c t i v e l yi m p r o v et h em a x i m u mn e g a t i v e a i rp r e s s u r ev a l u ec h a n g e si nt h ep i p et h a nt h a tw i t ht h en o r m a lt e ea n di ti s17 9 9 5 1 s m a l l e re x c e p tw h e nt h ef l o wr a t ei s1 5 ，2 0 ，2 5 ，a n d3 0 l sr e s p e c t i v i t y , t h e m a x i m u mn e g a t i v ea i rp r e s s u r ev a l u ec h a n g e so ft h ep v c - ud r a i n a g ev e r t i c a lp i p e t h a tc o n n e c t sw i t ht h ed i v e r s i o ne c c e n t r i ct e ei sl a r g e rt h a nt h a tw i t ht h en o r m a lt e eo n t h ed i s t a n c ew h e r ei sa b o v e0 3 5m e t e rf a ra w a yf r o mt h ep o i n to f d r a i n a g e 3w h e nt h er a t eo ff l o wi s2 5 4 0 l s t h ed i s t a n c ei sb e t w e e n2 8 5a n d3 3 5m e t e r f a ra w a yf r o mt h ep o i n to fd r a i n a g eo nt h ep v c ud r a i n a g ev e r t i c a lp i p e ，t h ep i p e w i t ht h ed i v e r s i o ne c c e n t r i ct e eh a sas m a l l e rm a x i m u m p o s i t i v ep r e s s u r ev a l u et h a n i i l 北京建筑t 程学院硕士论文a b s t r a c t t h a tw l t ht h en o r m a lt e e i ti s1 0 2 - - 7 0 1 s m a l l e r w h e n 也er a t eo ff l o wi s4 5 5 o l s ，t h ed i s t a n c ei sb e l o w1 8 5m e t e rf a ra w a yf r o mt h ep o i n to fd r a i n a g eo nt h e p v c ud r a i n a g ev e r t i c a lp i p e ，t h em a x i m u mp o s i t i v ep r e s s u r ev a l u eo ft h ep i p et h a t w i t ht h ed i v e r s i o ne c c e n t r i ct e ei s1 6 6 - - - 7 7 2 s m a l l e rt h a nt h ep i p ew i t ht h e n o r m a lt e e w h e nt h ep v c ud r a i n a g ev e r t i c a lp i p ew i t ht h ed i f f e r e n tt e e s ，t h ec h a n g e o ft h em a x i m u m p o s i t i v ea i rp r e s s u r ei ss i m i l a rt ot h ev a r i a t i o no ft h ev i r b r a t i o ni nt h e s e c o n df l o o ro ft h en o i s et e s tr o o m ，t h ea i rp r e s s u r ef l u c t u a t i o nm a i n l ya f f e c t st h e v i r b r a t i o na c c e l e r a t i o nv a l u eo nt h et e e sa n di ti st h em a i n l yf a c t o rt oc h a n g et h en o i s e v a l u e 4w h e nt h ef l o wr a t ei s1 0 - - 5 0 l s ，t h es a m ef l o o rd r a i n a g ep a t t e r ne m e r g e si na g o o dn o i s er e d u c t i o np e r f o r m a n c ea n dt h en o i s er e d u c e db yt h es a m ef l o o rd r a i n a g e s y s t e mi s2 0 5 9 d bs a m a l l e rt h a nt h et r a d i t i o n a ld r a i n a g ep a t t e r n t h ev i b r a t i o n c a u s et h ev a r i a t i o no ft h eo v e r a l ls o u n dp r e s s u r el e v e l a st h ef l o wo fr a t ei s5 5 l s t h en o i s ev a l u ed i f f e r e n c ei s0 4 d bw i t ht h ed i f f e r e n td r a i n a g ew a y sa n di tc a nb e i g n o r e dw i t h i nt h ei n s t r u m e n te r r o r s t l l es a m ef l o o rd r a i n a g ep a t t e r nr e d u c e st h e n o i s em a i n l yo nt h ef r e q u e n c yb a n do f10 0 0 - 16 0 0 0 h z 5i nav a r i a b l ef l o wr a t e t h em a x i m u mas o u n dl e v e li sb e c o m i n gb i g g e ra n d b i g g e rs i m i l a rt ot h ef l o wi n c r e a s e sw i t ht h ed i f f e r e n td r a i n a g ep a t t e r n ，a n dt h en o i s e v a l u eo ft h et r a d i t i o n a ld r a i n a g ew a y si sf a s t e r w h e nd i s c h a r g i n gw a t e rv o l u m eo f s a n i t a r yi s4 5 la n d6 0 lr e s p e c t i v e l y , t h es a m ef l o o rd r a i n a g ep a t t e r ns h o w sa o b v i o u sn o i s er e d u c t i o np e r f o r m a n c ea n dt h em a x i m u mn o i s eas o u n dl e v e ic a l lb e d e c r e a s e d4 1d ba n d5 5 d b k e y w o r d s ：a i rp r e s s u r ef l u c t u a t i o n ，n o i s e ，v i b r a t i o n ，t h es a m ef l o o rp a t t e r n ，p v c - u d r a i n a g ep i p i n gn o i s er e d u c t i o n i v 北京建筑工程学院硕士论文原创性声明 北京建筑工程学院 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：熏改兰 日期：如| 口年弓月b 日 授权书 本人同意将所著硕士学位论文( ( p v c u 排水管道噪声的影 响因素研究著作权中的数字化制品复制权、信息网络传播权和 汇编权授权j 匕宝建篁王猩堂院婴窒生处行使。上述授权的范围包 括：j 匕塞建笪王猩堂院自己使用或委托他人使用。 本人保证为该论文作者，依法享有著作权，并愿承担因著作 权问题引起的责任。 北京建筑工程学院须依照我国著作权法的有关规定，充分尊 重本人享有的著作权权利( 包括获酬权) 。 本授权有效期王年。 论文作者：凌戌兰 ( 签章) 2 0 l o 年弓月易日。 作者联系方式： 地址：习t 束审) 勿磁匠展恍锣当碾j 弓加撇程邮编：i o o o 争4 蝓溉淼6 腻 手机：膨牛甜弘多和6 电子信箱：饥山乙缸叩占多。m 北京建筑工程学院硕士论文 第l 章绪论 1 绪论 1 1 研究背景 人们在生活中离不开声音，声音作为信息，传递人们的思维和感情，并进行 工作和社会活动，声音在生活中起着非常重要的作用，但有些声音干扰人们的工 作、学习、休息，影响人们的身心健康。从声理学上讲，人们不需要的声音就是 噪声；从物理学上看，无规律，不协调的声音，即频率和声强都不同的声波杂乱 组合就称其为噪声【1 1 。 噪声污染和空气污染、水污染一样被称为当今的三大污染。从2 0 世纪5 0 年 代起，工业、运输业迅猛发展，噪声污染日益严重。在城市化的今天，城市快速 道、高架复合道路、轨道交通、大型健身娱乐场所、空调系统等相继出现，几乎 人人受到噪声的影响。据统计，环保部门收到的污染投诉绝大部分是噪声【2 1 。 噪声对人的影响和危害是多方面的。人在较强噪声环境下滞留一段时间后， 会出现听力下降。研究表明，长期接触8 0 d b 以上的噪声，听力就有可能受损， 在大于8 5 d b 的环境工作2 0 年，将有1 0 的人出现耳聋，大于9 0 d b ，耳聋比例 将超过2 0 。长时间接触噪声，会使大脑皮层的兴奋抑制而使得平衡状态失调， 形成牢同的兴奋状况，累及支配内脏的植物神经发生功能紊乱，进而引起头痛、 头晕、失眠、多梦、记忆力减退、注意力分散、耳鸣、易疲倦、反应迟钝和精神 压抑以及胃肠功能紊乱、营养不良等一系列症状【3 6 1 。 说起噪声，人们自然而然与机器的轰鸣和汽车的喇叭声等一系列外部嘈杂噪 声联系到一起。随着经济的发展，人们生活水平的提高，现代人的生活和工作都 发生了很大的变化。有关文献指出，发达国家中人们在室内滞留的时间已占全天 的9 0 7 j ；据统计，当今世界上有7 0 0 0 多万耳聋者，其中相当部分是噪声所致， 家庭室内噪声是造成儿童聋哑的主要原因。建筑内部噪声对人体产生的危害越来 越彼人们高度重视，2 0 0 8 年1 0 月2 6 日l o 月2 9 日之间在上海召开了第三十七 届国际噪声控制工程大会，在该展览会上特别强调了室内噪声。 按照国家环境保护部修订发布的声环境质量标准( g b 3 0 9 6 - - 2 0 0 8 ) 规定， 对于住宅的卧室、起居室的允许噪声级( a 声级) 昼间应小于或等于5 5 d b ，夜 间应小于或等于4 5 d b l 8 1 。根据新标准，可能有一半以上住宅楼达不到标准，所 以建筑室内噪声控制是亟待解决的问题。其中室内排水系统的噪声较为突出，产 生这一噪声的因素较多。本文以建筑排水系统的噪声产生原因为基础，主要探讨 了p v c u 排水管道的噪声控制，研究p v c u 排水管道噪声的影响因素。 1 2 建筑排水系统噪声概述 1 2 1p v c u 管产生噪声 北京建筑工程学院硕士论文第l 章绪论 住宅楼内噪声的来源较多，其中由于排水管材选择而引起的生活污水排水管 道流水噪声较为突出【9 】。传统的建筑排水管道以铸铁管为丰，排水噪声比较低。 但铸铁管内壁有毛刺，较粗糙，易堵塞；粗糙系数n 一般在0 1 3 左右，水流阻力 大，外壁易结露、爆皮、生锈，很不美观；与p v c u 管相比，相同的安装长度， 其人工费高3 6 6 ，材料费高5 7 ，总造价高, w , 5 6 7 1 1 0 】。9 0 年代后期国家建设部、 国家经贸委、国家质量技术监督局和国家建材局等部门出台了相关政策文件要求 淘汰砂模铸造铸铁排水管用于室内排水管道，推广应用p v c u 管。p v c u 管因其 抗腐蚀性能好、质轻、安装方便等特点而越来越受人们青睐，近1 0 多年来在室内 排水管道中应用比例也越来越大。但是根据实测，在背景噪声小于3 0 d b 环境下， 普通p v c u 排水管排水时所产生的噪声远大于4 0 d b ( a ) i 。 排水管道噪声包括两方而，一是水流经排水横支管转至立管义由立管转至横 干管时冲击三通、弯头所致的冲击噪声；二是水流在立管内流动过程中产生的噪 声。一般认为，流体在光壁立管内流动过程中产生噪声的因素主要有3 方面：( 1 ) 流体在管内流动冲击管壁产生噪声；( 2 ) 水流下落过程中形成横向隔膜阻碍立管 内气体及时排出，延迟了部分水流下落的速度，产生先后水滴的撞击以及水流冲 击气体而引发噪声：( 3 ) 下落水流冲击管壁反弹的水滴与后至的水流发生碰撞产 生噪声【12 1 。 1 2 2 排水立管流态影响噪声 建筑内部排水管道中的水流按非满流设计，是水、气、固三相流的复杂运动。 排水时历时较短，排水量不均匀，水气容易掺混，气压变化大。立管中水流流态 主要有附壁螺旋流、水膜流和水塞流。据国内外已有的实验证明，当流量较小， 充水率( i ) 。i ，5 0 m 3 ，室内高度为3 0 5 m ， 实验室宽度不小于3 5 m ：实验墙由砖，石块和预制混凝土构成，不能