中央空调冷冻机房低频噪声及振动的治理
1 低频噪声的来源及测量
低频噪声是指频率在500Hz（倍频程）以下的声音。办公楼的低频噪声源主要有电梯、变压器、高楼中的水泵、中央空调（包括冷却塔）及交通噪声等5大类。低频噪声与高频噪声不同，高频噪声随着距离越远或遭遇障碍物时，能迅速衰减，如高频噪声的点声源，每10m距离就能下降6dB。而低频噪声却递减得很慢，声波又较长，能轻易穿越障碍物。振动、低频噪声和一般噪声的性质相同，都是一种振动的波,是能量传播的一种方式。
低频噪声按传播途径主要分为结构传声、空气传声及驻波，其中驻波危害最重。结构传声是指安装在大楼内的变压器、水泵、中央空调主机通过大楼的基础结构大梁、承重梁将低频振动的声波传导到其它楼层。空气传声是指低频噪声通过空气直接传播到其它楼层或邻近办公楼。驻波是指低频噪声在传播过程中经过多次反射形成驻波，低频噪声在波腹中的振幅最强，对人的健康危害最重。
目前我国现行的环境噪声标准中还没有针对低频噪声的标准，所以在对城市办公区和居住区的低频噪声进行测量时，都是以现行的有关噪声标准为标准，声级计的分贝数往往显示没有超标。《城市区域环境噪声标准的测量方法》（GB/T 14623-93）、《工业企业厂界噪声测量方法》（GB/T 12349-90）中的测量方法都是用声级计的A声级来测量和评价环境噪声。由于A声级的频率特性曲线是对噪声的低频段和高频段大幅度衰减，对中频段没有衰减。它的频率特性曲线像一个反盖的锅底，中间高两头低。因此，用A声级对低频噪声测量时，低频噪声的声级都已大幅度被衰减了，仪表却显示不出来。所以只有采用线性档或用C声级档来测量，才能真实客观地反映出低频噪声的存在。但目前国家环境噪声测量方法中并没有用线性档或用C声级档来测量环境噪声，这是目前国内环境噪声标准和测量方法存在的不足。据了解，国家现已在酝酿制定针对低频噪声的环境标准和测量方法。
2 治理案例分析
随着城市办公区域和住宅小区居民对环境噪声中低频噪声的投诉越来越多，低频噪声及振动的治理对于减轻低频噪声对人的危害尤显迫切。本文对治理中央空调主机低频噪声及振动的一个案例进行了分析。
2.1 项目概况
广州某大厦位于广州珠江新城南段，西靠广州大道中路，南靠珠江边，是一幢甲级综合办公楼。大厦楼高三十二层，空调主机房坐落在十八层（连通十九层），机房面积607m2 （48m×12.65m），空调主机采用约克螺杆式冷冰机组，型号YSEAES45CKE，制冷量 428USRT/台，共计6台，布置位置东面3台、西面3台，正常工况下东西面分别是1用1备。另设有新晃风冷机组4台，每台主机排风量136,000m3 /h。机房南侧立面装有防水百叶，供主机排风散热及进风换气之用；东、西、北三个立面装有双层抽真空隔声窗；原设计图纸在十八层楼面铺设2层50mm厚的挤塑板（FM450），共厚 100mm，作隔振用。在挤塑板上面捣制一层钢筋混凝土楼面，厚度100～200mm，空调主机安装在这层钢筋混凝土基础上。当十八层机房东西端分别运行1台螺杆式冷水机组时，在十七层和二十层地面可感觉有振动，尤其是十七层楼面振动更为明显。
该大厦的机房噪声源分布点多（6台螺杆式冷水机组、4台风冷机，还有水泵及机房顶的风机等）、传递振动的点（面）多（主要有空调机组、冷冻水管支承架、电缆支承架等），为便于对机房噪声进行治理设计，特邀请广东省计量科学研究院对噪声源进行了噪声测量并做了频谱分析，在单机运作及双机运作的正常工况下分别进行测量，测量位置在机房内及十七、十九、二十层声源敏感位置，共测量了16个点。从测量数据可知：单台螺杆式冷水机组运行时的噪声为90dB（A），停机后环境本底噪声为48dB（A），风冷机噪声值暂时未测到，但风冷机组单独运行时，十七层同样具有明显振动。
建设单位要求的治理目标：主机系统经减振后，振动降8～10dB（支撑点）；消声百叶消声量达12～ 15dB。
2.2 噪声源分析
从噪声测量结果及现场观察可知，噪声对十七层及二十层的影响较大，单机运作时最大达60.7dB，满负荷两机运作噪声将会更明显。十七层楼面振动比二十层更大，造成这种状态主要有以下几点原因：
（1）螺杆式冷水机组与管道连接隔振设施做得不够。冷水机组进出水口直接以无缝管连接到第一个向上弯头后，接不锈钢金属软管，再连接到管道。从冷水机组直接引出的Φ280无缝钢管较长，在向上转弯位置处用管支承到地面。当冷水机组运行时，振动通过支承托架传至地面，该接触点地面振动明显。不锈钢金属软接头因固定螺栓没有松开，其减振作用不够，振动继续沿管道系统向四处支管扩散。
（2）冷冻供回水管在运作时产生振动，振动源有 2个：1）冷水机组正常工况下因刚性连接将振动传给管道系统；2）水流在冷冻供回水管内流动时产生的振动。冷冻供回水管的安装，按规范要求在一定距离内要用支架承接，支架与管道间用木托支承，因管道—木托—支架之间是刚性连接，而支架架设在建筑物的立柱和墙体上，而且支承点分布广，噪声及振动容易通过固体传声的形式向上下楼层传播。从测量的噪音频谱可知，冷水机组在低频范围内噪声值最强，而建筑物及隔声窗的固有频率也是在此低频范围内，由此造成共振产生的吻合效应将严重降低建筑物和隔声窗的隔声量。
（3）机房南立面是铝合金防水百叶，百叶距离冷水机组不足1.5m，机外1m处噪声为93.1dB，因防水百叶的隔声量较低，此处传出的噪声对十七、二十层会造成一定影响。
（4）与冷水机组连接的电缆槽架，刚性与地面连接，手感地面振动明显。
（5）水泵系统隔振措施不完善。现水泵底座已装弹簧减振器，水泵进、出水位置没有装橡胶减振软接，现通过对单台水泵进行试运转（停开主机），在十七层、二十层楼面振动较明显。原因有两个：1）振动通过水泵的进、出水管道传递给承托架，再传到地面，因支承点分布广，传到地面的振动点多，总体振动明显；2）水泵底部虽然装有弹簧减振器，减振器规格相同，布置均匀，由于水泵的重心不在水泵底座中部，造成弹簧承受压力偏差较大，降低了应有的减振效果。
（6）风冷式散热机每套排风量136,000m3 /h，其通过排风扇向上排热风。
2.3 设计治理方案
（1）在螺杆式冷水机组与管道连接口，加装橡胶减振软接头
这样可使冷水机组振动源在最近距离内给予减弱，降低传给冷冻主管的振动（主机进、出水口支架示意见图1）。如果减振软接头产品不能满足设计要求可承受的50吨压力，则要将橡胶减振软接头改为装在主管近空调主机第一个弯头的上方，减振软接头竖直安装（符合空调设计要求），弯头至空调主机段主管安装弹簧支承托架。
 |
（2）机房南立面防水百叶内侧加装消声百叶
风冷散热机每台排风量136,000m3 /h，正常工况下四台机工作时，排风量达544,000m3 /h，现用于进风的百叶面积为192m2 ，现场测量其进风有效面积占总面积的23%（百叶间距75mm，进风间隙17mm），总进风面积为192ｍ2 ×23%=44.16ｍ2 ，平均风速为3.42m/s。新设计的折板式消声器进风面积应大于现有防水百叶进风有效面积。消声器与原有防水百叶保留150～200mm间距，以降低进风阻力。消声百叶安装后将有效消除高频噪声，对降低中低频噪声有一定效果。
（3）电缆槽架隔振
电缆从水冷机组引出，因电缆粗大，软性差。当水冷机组运行时，其振动传递给电缆、线槽，通过支架传递到地面，拟在电缆支架、电缆槽与支架间加装减振器。线槽减振托架示意见图2。
 |
（4）风冷机组（热泵）隔振及排风消声
风冷机组共4台，在冷冻供回水出口加装橡胶软接头，使振动源在最近距离内给予削减。冷冻供回水管的减振措施：因冷冻供回水管管径较小，重量轻，拟采用减振吊架直接吊装在楼板上（见图3），因受条件限制不能采用此方案施工的，可采用原槽钢支架进行改造加装弹簧减振器（见图4）。
 |
风冷机组排风系统用钢结构架设，外敷设镀锌板。现拟将排风箱内壁改造成吸音体，原箱体上位直角连接改为吸音体圆弯连接，气流畅通，减少阻力，降低箱体内的混响声。而在排风百叶窗内侧加装折板式消声百叶会减小排风箱内容积，提高气流速度，增大排风百叶阻力，建议暂不进行施工，待其它措施完成后根据实际效果再定。
（5）水泵隔振
拟在水泵下位加装钢筋混凝土质量块，增大水泵总体重量，使水泵重心位移靠至中部，让减振弹簧受力均匀。因安装混凝土质量块可使弹簧减振器在高减振效果基础上减少水泵自身振动（尤其是开、停水泵时的短时间振动），但由于需对现有管道做较大改动，拟在加装橡胶减振软接头、减振支托架后根据实际效果再决定是否施工。
（6）冷冻供回水管的隔振
冷冻供回水管的隔振是本工程最大的难点。因管道重量大（水的重量加上无缝钢管的重量），支承架（点）多，振动传递到建筑物的机率很高。如果要求设计减振效果越好，则装满水的无缝钢管重力越大，固定越困难。本项目管网支承点多，据现场观察，共几十个支承点，各点支承重量较难确定。但若对这几十个支承点进行隔振设计，则可有效降低振动向建筑物的传递，施工方法参照图4。
2.4 治理效果
治理前后测量结果对比见表1、表2。
 |
3 结论
该项目空调主机系统经减振后，振动降10.2～ 43.2dB（支撑点）；消声百叶消声量达30～31dB。在中央空调系统安装的同时应考虑到低频噪声及振动的治理，首先在设备选型上应选用低噪声的的设备和优化空调系统；其次是应对安装设备的地面进行特殊处理，尽量减少共振现象的产生；最后应避免所有与建筑结构的硬性连接，用软性连接来消除或降低低频噪声和振动的影响。
参考文献：
[1] GBJ187-85工业企业噪声控制设计规范[S].
[2] GB3096-93城市区域噪声标准[S].
[3] GB12348-90工业企业厂界噪声标准[S].
[4] GB/T10071-1988城市区域环境振动测量方法[S].
[5] GB/T14623-1993城市区域环境噪声测量方法[S].
[6] 俞鹏，霍国庆，黄逸凡.城市居住区设备噪声频率特性分析[J].中国环境科 学，2006，26（40）：491-495.
[7] 马大猷.噪声控制振动控制工程手册[K].北京：机械工业出版社，2002,9.
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
