暖通空调系统消声与隔振

暖通空调系统消声与隔振第一页，共66页。2《建筑环境学》中将噪声分成：暖通空调系统的噪声属于其中的工业噪声范畴。2第二页，共66页。311暖通空调系统的消声与隔振本章主要讨论暖通空调系统所产生的噪声的控制和处理。主要内容包括：噪声源噪声控制标准噪声控制措施装置的隔振3第三页，共66页。411.1空调系统的噪声源本节要求：1.了解通风空调工程中主要噪声源2.掌握风机噪声特点分析3.掌握风机噪声估算方法4.了解风管噪声产生的原因11.1空调系统的噪声源4第四页，共66页。511.1空调系统的噪声源系统噪声源设备噪声气流噪声5第五页，共66页。11.1空调系统的噪声源一、设备噪声6系统噪声源水泵风机制冷机冷却塔6第六页，共66页。复习：建筑声环境的基本知识

1.声音的计量：⑴声功率W：声源在单位时间内对外辐射的声能，即在全部可听范围所辐射的功率，单位W。⑵声强I：单位时间内通过垂直于传播方向上单位面积的平均声功率，W/m2。⑶声压p：由声波引起的介质压强变化，即声波传播时介质的压强与无声波时介质的静压之差，Pa。7第七页，共66页。复习：建筑声环境的基本知识2.声级的概念人的听觉响应与声强、声压呈对数关系。并且人耳听觉范围非常宽，为了方便对声音的计量，设定级差来进行声音的计量。按10倍为一级，把人耳感觉范围内的声音参数划分为若干个区段，每一区段作为一个级。 声级的符号为L，以不同的下标符号来代表声强、声压和声功率，三种声级的单位均为分贝dB。8第八页，共66页。级是相对比较的量，是实际参数与参考值的比。⑴声压级p0——参考声压，可听阈p0=2×10-5Pa⑵声强级

I0——参考声强，可听阈I0=1×10-12W/m2⑶声功率级W0——参考声功率，W0=1×10-12W复习：建筑声环境的基本知识9第九页，共66页。复习：建筑声环境的基本知识3.声源声级的叠加：声级的叠加是非线性，不能简单算术叠加，而是需要按对数运算规律进行。两个声源的声级叠加：n个相同声源L1叠加：10第十页，共66页。1111.1空调系统的噪声源通风机的噪声噪声计算：离心式：（11.1）轴流式：

（11.3）式中LW——风机的总声功率级，dB；

LWC——通风机的比声功率级，dB；

Q——通风机的风量，m3/h；

H——通风机的全压，Pa；

δ——工况修正值，dB，见附录37。11第十一页，共66页。1211.1空调系统的噪声源通风机的噪声比声功率级LWC：——表示相似通风机的噪声特征。它是指同系列通风机在单位风量(1m3/s)，单位静压(1mmH2O)下运行的噪音。12第十二页，共66页。1311.1空调系统的噪声源通风机的噪声确定方法：①一般由厂家的风机样本给出；②根据流量系数查有关设计手册，如教材附录35；③经验估算，最高效率点附近可取LWC=24dB。13第十三页，共66页。1411.1空调系统的噪声源通风机的噪声定性分析：⑴风机声功率级与风机的风量、风压、功率成正比；⑵随风机转数的增加而增加；风机转数增加1倍，声功率级约增加15dB；⑶与风机叶轮直径成正比；直径增加1倍，声功率级约增加6dB；14第十四页，共66页。1511.1空调系统的噪声源1.通风机的噪声定性分析：⑷与机型有关：噪声功率级：辐流风机＞离心风机；⑸与离心机叶片形式有关：离心机噪声：后向叶片＞前向叶片；⑹与风机运行效率有关：低效率噪声＞额定效率噪声。15第十五页，共66页。1611.1空调系统的噪声源⒉冷水机组的噪声估算：⑴离心式冷水机组

Q0——制冷量，kW。

LP一般是指距机组1m处的噪声值。⑵往复式冷水机组

16第十六页，共66页。1711.1空调系统的噪声源⒊水泵的噪声

N——水泵电机功率，kW。⒋冷却塔的噪声厂家样本提供，分为三种:标准型、低噪声型、超低噪声型。17第十七页，共66页。1811.1空调系统的噪声源二、气流噪声⒈产生气流噪声的风道管件有： 直管、弯头、三通、出风口、阀门等局部阻力构件。⒉特点： ①风速越大，气流噪声越大； ②气流噪声比风机噪声小得多，影响不明显； ③管件本身对噪声也存在一定的衰减。18第十八页，共66页。1911.1空调系统的噪声源二、气流噪声⒊处理方式：低速风管系统流速已考虑了噪声因素，故：低速系统通常不再考虑气流噪声。大多数通风空调系统是低速系统。噪声要求较高或风速过大时，需考虑。风速小于8~10m/s19第十九页，共66页。20一、噪声控制标准室内噪声标准

——指房间内允许的噪声级。低频噪声允许的分贝值较高。11.2噪声控制标准11.2基本要求⒈室内噪声标准的含义2.主要评价方法和转换20第二十页，共66页。21二、噪声评价方法⒈A声级LA采用频率计权网络A为基础，模仿人耳的频响特性测得的声级称为A声级，用dB(A)表示。⒉NR曲线不同频带允许噪声值（声压级）的标准。又称N曲线。11.2噪声控制标准11.2基本要求⒈室内噪声标准的含义2.主要评价方法和转换21第二十一页，共66页。22二、噪声评价方法3.A声级与NR数的转换LA=NR+5（11.6）式中LA——声级计A档读数；

NR——噪声评价曲线号数。11.2噪声控制标准11.2基本要求⒈室内噪声标准的含义2.主要评价方法和转换22第二十二页，共66页。2311.3噪声控制措施本节要求：⒈通风空调系统降低声源噪声的主要措施；⒉空调系统的噪声在哪些地方会产生自然衰减？⒊消声器的种类及各类消声器的消声原理和特点。11.3噪声控制措施23第二十三页，共66页。2411.3噪声控制措施一、降低声源噪声噪声控制的治本措施主要应注意：①设备选型——高效低噪。②减少流量和流速，降低阻力。③传动方式——直联。24第二十四页，共66页。2511.3噪声控制措施一、降低声源噪声④管路设计要合理：——减少风机进出口处的管道急弯；——风管弯头和三通支管等处，装设导流叶片，避免涡流；——少装或不装调节阀，减少或避免气流遇阀门阻碍所产生的噪声。25第二十五页，共66页。2611.3噪声控制措施二、噪声的自然衰减⒈直管道噪声衰减量与管道内表面积（周长及长度）成正比，与管道截面积成反比。另外与管壁吸声系数成正比，但一般光滑管道吸声系数很低，忽略不计。26第二十六页，共66页。2711.3噪声控制措施二、噪声的自然衰减⒉弯头低频段噪声衰减量：方形大于圆形。高频段噪声衰减量二者相同。导流叶片方弯头介于圆形与方形之间。27第二十七页，共66页。2811.3噪声控制措施二、噪声的自然衰减⒉弯头弯头的噪声衰减量与弯头直径有关，在一定尺寸范围内，大直径弯头的噪声自然衰减量较大。矩形弯头按当量直径De计算：

a、b——矩形的边长28第二十八页，共66页。2911.3噪声控制措施⒊三通三通噪声传递：按分支管面积比分配。三通噪声衰减：式中ΔL——噪声自然衰减值，dB；

F——计算支管的截面积，m2；

ΣFi——三通分叉后全部支管截面积之和，m2。29第二十九页，共66页。3011.3噪声控制措施4.变径管噪声衰减：式中m=F2/F1

F2为变径后管道截面积

F1为变径前管道截面积“突然扩大”、“突然缩小”计算相同。

30第三十页，共66页。3111.3噪声控制措施5.风口末端损失自然衰减的原理：类似于突然扩大变径管，在截面积发生改变的过程中，部分声功率因反射产生衰减。计算参数：风口尺寸（当量直径De或风管截面积F）噪声频率。

31第三十一页，共66页。3211.3噪声控制措施6.房间吸声房间内表面和室内设施对声音的吸收，使声功率级受到衰减。（11.9）参数：Q——风口指向因素，与风口、测点夹角、风口长边尺寸、噪声频率有关。r——测试距离R——房间常数，与房间内表面积和吸声状况有关。32第三十二页，共66页。3311.3噪声控制措施三、空调系统的消声计算1.计算目的保障室内噪声满足噪声控制标准的要求。2.计算内容(1)室内声压级①声源的声功率级（+）②管路的自然衰减量（-）③房间吸声量（-）33第三十三页，共66页。3411.3噪声控制措施三、空调系统的消声计算1.计算目的保障室内噪声满足噪声控制标准的要求。2.计算内容(2)噪声超标量室内声压级与容许标准声压级之差。34第三十四页，共66页。3511.3噪声控制措施三、空调系统的消声计算3.选择消声设备对上述计算，当室内声压级Lp不能满足室内的某一NR曲线时，则应该分别按其频率所要求的消声量来选择消声器。35第三十五页，共66页。3611.3噪声控制措施四、消声器消声器根据其消声原理，大致可分为阻性消声器和抗性消声器两大类。36第三十六页，共66页。3711.3噪声控制措施1.阻性消声器（1）消声原理：管内敷设吸声材料，声波在吸声材料的孔隙中引起空气和材料振动而产生摩擦及粘滞阻力，将声能转化为热能而被吸收，使沿管道传播的噪声迅速衰减。37第三十七页，共66页。3811.3噪声控制措施1.阻性消声器（2）吸声材料特点：具有孔隙。与保温材料类似，区别在于前者为开孔，而后者为闭孔。（3）适应频段：对中、高频噪声的消声效果较好。38第三十八页，共66页。3911.3噪声控制措施2.抗性消声器结构上分为两类：膨胀型和共振型适宜控制低、中频噪声。(1)膨胀型消声器消声原理：利用气流通道断面的突然扩大，使沿通道传播的声波反射回声源方向。

39第三十九页，共66页。4011.3噪声控制措施2.抗性消声器：(1)膨胀型消声器使用特点：无消声材料，耐高温、腐蚀，不起尘；膨胀比较大，通常为4～10，消声器体积较大，故一般用于小管道。40第四十页，共66页。4111.3噪声控制措施2.抗性消声器：(2)共振型消声器消声原理：频率相同，产生共振，共振引起摩擦，消耗声能。噪声频率与吸声结构固有频率相同。结构内空气柱中的空气与共振结构体之间产生摩擦。41第四十一页，共66页。4211.3噪声控制措施2.抗性消声器：(2)共振型消声器使用特点：具有较强的频率选择性，有效频率范围小，可专门针对指定的噪声频率进行消声。固有频率的设定：通过设定共振结构的特殊尺寸设定消声器的固有频率。包括共振腔深度、穿孔板孔径和板厚。其中当孔径小于1mm时，称为微穿孔板消声器。42第四十二页，共66页。4311.3噪声控制措施3.复合式消声器将阻性和抗性二者结合，形成阻抗复合式消声器：内部吸声材料吸收中、高频噪声——阻性效应；利用气流通道截面积的突然扩大或通过一定的开孔率及孔径，使低、中频噪声得以迅速衰减——抗性效应。43第四十三页，共66页。4411.3噪声控制措施3.复合式消声器特点：扩大控制噪声的范围。复合型消声器能处理的噪声频率范围比阻性和抗性消声器宽；单从高频或低频段来看，同样尺寸的复合型消声器，消声性能分别不如阻性消声器和抗性消声器好。44第四十四页，共66页。4511.3噪声控制措施4.其它类型具有消声功能的风管配件如:消声弯头和消声静压箱。45第四十五页，共66页。4611.3噪声控制措施5.消声器的选择与布置(1)选择首先考虑风管系统的自然衰减，利用附加消声功能的风管配件。按频率特性选用对应的消声器。注意消声器安装尺寸和阻力。

46第四十六页，共66页。4711.3噪声控制措施5.消声器的选择与布置(2)布置靠近噪声源；布置在气流稳定管段上；离局部阻力构件保持4~5倍风管直径距离。风机进、出口管段均应设置消声措施；防止其他途径二次噪声污染。管道通过噪声房间，虽然管道装有消声器，但管道和噪声房间仍需要考虑防噪措施。47第四十七页，共66页。4811.4暖通空调装置的隔振本节基本要求：

1.基本概念：固体声振动传递率2.振动传递率的计算与分析；3.隔振材料的基本特性；4.常用隔振材料及装置的种类。11.4暖通空调装置的隔振48第四十八页，共66页。4911.4暖通空调装置的隔振振动的产生：热泵、冷水机组、风机、水泵等设备在运转过程中会产生振荡，是由于旋转部件的惯性力、偏心不平衡产生的扰动力而引起的强迫振动。49第四十九页，共66页。5011.4暖通空调装置的隔振振动的危害：产生高频噪声；通过设备底座、管道与构筑物的连接部分引起建筑结构的振动：过大的振动影响建筑物的使用寿命；以声波形式向空间辐射产生固体噪声污染。50第五十页，共66页。5111.4暖通空调装置的隔振隔振方式：积极隔振隔离振动源的振动，防止或减小振动对外部的影响。消极隔振：防止或减小外部振动（如机械设备锻锤、交通轨道等）对构筑物及室内仪器、仪表、精密机械的影响，而采取的隔振措施。我们讨论的内容属积极隔振范畴。51第五十一页，共66页。5211.4暖通空调装置的隔振一、基本概念1.固体声——通过固体材料振动传递到房间内的噪声。设备振动，传给基础，再而传给结构；振动传递到房间，转化为噪声。52第五十二页，共66页。5311.4暖通空调装置的隔振一、基本概念2.振动传递率T——通过隔振装置传给基础的力与振动作用于机组的总力之比。又称隔振系数或隔振效率。

(11.11)FT——基础受到的振动力；F0——机组产生的总振动力；f——振源的振动频率，Hz；与转速有关f0——隔振装置的自振频率，Hz。53第五十三页，共66页。5411.4暖通空调装置的隔振分析：

(1)当振源频率与隔振装置的固有频率之比

隔振装置自有频率f0＞振源振动频率f振动传递率|T|>1隔振装置不起作用。54第五十四页，共66页。5511.4暖通空调装置的隔振分析：

(2)当振源频率与隔振装置的固有频率之比

振动传递率：T=∞系统发生共振，减振系统不但不起减振作用，反而放大振动的干扰力。55第五十五页，共66页。5611.4暖通空调装置的隔振分析：

(3)当振源频率与隔振装置的固有频率之比

振动传递率：T<1，即有：FT<F0基础受到的振动力小于机组总的振动力，说明隔振装置起到了减振作用，

56第五十六页，共66页。5711.4暖通空调装置的隔振结论：理论上f/f0越大，T越小，隔振效果越好。f/f0越大（即隔振装置的自有频率越小），造价越高，且减振效果的提高越来越缓慢。实际工程：一般取f/f0＞3。具体按建筑类别或设备种类，推荐采用的振动传递率见设计手册（如教材表11.8、表11.9）。57第五十七页，共66页。5811.4暖通空调装置的隔振二、隔振装置的选择㈠常用类型⒈隔振器橡胶减振器弹簧减振器58第五十八页，共66页。5911.4暖通空调装置的隔