對(duì)于設(shè)有空調(diào)等建筑設(shè)備的現(xiàn)代建筑, 空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行必然會(huì)有噪聲。其設(shè)置于建筑外部的設(shè)備(如冷卻塔)以及風(fēng)機(jī)或空調(diào)機(jī)組通過(guò)進(jìn)、排風(fēng)口而產(chǎn)生的噪聲對(duì)建筑周?chē)h(huán)境產(chǎn)生影響;而機(jī)房振動(dòng)或風(fēng)道產(chǎn)生的噪聲對(duì)建筑房間產(chǎn)生影響。因此為了保護(hù)環(huán)境, 防止噪聲污染, 對(duì)于城市區(qū)域, 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3096 -82 規(guī)定了各種區(qū)域的噪聲要求, 見(jiàn)表1 。

同時(shí)有關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了室內(nèi)噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)。

所謂噪聲, 就物理學(xué)觀點(diǎn)講, 則是各種不同頻率和聲強(qiáng)的聲音無(wú)規(guī)律地雜亂組合。而就心理學(xué)和生理學(xué)觀點(diǎn)講, 凡是使人聽(tīng)之煩噪、討厭、影響健康和不需要的聲音都屬噪聲。

人耳聽(tīng)覺(jué)感到的聲音輕響程度, 并不單純?nèi)Q于聲壓級(jí)(或聲強(qiáng)級(jí))的大小, 而是由聲壓級(jí)(或聲強(qiáng)級(jí))與頻率的綜合結(jié)果。因?yàn)槿硕鷮?duì)不同頻率的聲音的敏感程度是不同的, 即對(duì)高頻噪聲比較敏感, 聽(tīng)起來(lái)較響, 而對(duì)低頻噪聲不敏感。為了使噪聲的量度接近人耳的響應(yīng)特性, 在一般測(cè)量聲壓級(jí)的儀器(即聲級(jí)計(jì))中, 參考等響曲線, 在聲級(jí)計(jì)上設(shè)置了三種不同的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)A 、B 、C , 使測(cè)量時(shí)接收到的聲信號(hào)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)濾波后按頻率獲得不同程度的衰減。其中A 網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對(duì)40 方(phon)純音的響應(yīng), 它使接收到的聲信號(hào)在低頻范圍衰減相當(dāng)大, 因此, 用A 網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的噪聲較為接近人耳對(duì)聲音的感覺(jué)。近年來(lái)在噪聲測(cè)量中,多用A 網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲級(jí)來(lái)代表噪聲的大小,稱(chēng)之為A 聲級(jí), 記作dB(A)。A 聲級(jí)是單一的數(shù)值, 是噪聲的所有頻率成分的綜合反映。如果我們想較細(xì)致地確定各倍頻程的噪聲評(píng)價(jià),那么就應(yīng)采用噪聲評(píng)價(jià)曲線。

國(guó)標(biāo)聲學(xué)組織(ISO)提出一族噪聲評(píng)價(jià)曲線(即NR 曲線)如圖1 所示。

噪聲評(píng)價(jià)曲線按噪聲級(jí)由低到高的順序進(jìn)行編號(hào), 它的號(hào)數(shù)N R 叫做噪聲評(píng)價(jià)數(shù), 規(guī)定N R值等于中心頻率為1000 赫的倍頻程聲壓級(jí)的分貝整數(shù)。噪聲評(píng)價(jià)數(shù)NR 與聲級(jí)計(jì)A 檔讀數(shù)LA 的換算關(guān)系是:N R=LA -5 。

空調(diào)工程中主要的噪聲源是通風(fēng)機(jī), 制冷機(jī)和機(jī)械通風(fēng)式冷卻塔等設(shè)備?？照{(diào)送、排風(fēng)系統(tǒng)的噪聲, 主要是由通風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的, 這種噪聲是由空氣動(dòng)力噪聲和機(jī)械噪聲組成。通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件是裝有多個(gè)葉片的葉輪, 葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)不斷對(duì)氣流施加作用力。作用力的平均部分對(duì)應(yīng)于維持氣流運(yùn)動(dòng)的推力, 而作用力的交變部分則對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生空氣動(dòng)力噪聲的激發(fā)力。空氣動(dòng)力噪聲包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦旋噪聲。

旋轉(zhuǎn)噪聲是指當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片相對(duì)于氣流運(yùn)動(dòng)時(shí), 迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)所受壓力不同。對(duì)于給定葉片來(lái)說(shuō), 流場(chǎng)分布是定常的。對(duì)于給定空間位置來(lái)說(shuō), 由于流場(chǎng)隨葉片旋轉(zhuǎn), 每當(dāng)一個(gè)葉片通過(guò)時(shí), 壓力起伏變化一次。旋轉(zhuǎn)著的葉片不斷地逐個(gè)通過(guò), 相應(yīng)逐個(gè)產(chǎn)生壓力脈沖而向周?chē)椛涞脑肼暋Ｃ棵腌妰?nèi)通過(guò)的葉片數(shù)叫做片通過(guò)頻率,它就是旋轉(zhuǎn)噪聲的基頻。旋轉(zhuǎn)噪聲除了基頻外還存在許多諧波成分。通風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)噪聲頻率是葉片通過(guò)頻率與其諧波頻率的合成, 它由通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和葉片數(shù)目決定。旋轉(zhuǎn)噪聲的聲壓對(duì)葉片尖端的圓周速度非常敏感。葉片尖端的圓周速度越高, 則旋轉(zhuǎn)噪聲越強(qiáng), 而且諧波噪聲成分增強(qiáng)的速度要比基頻噪聲大。在近場(chǎng), 隨諧波階數(shù)的增加,聲壓與圓周速度的二次方至五次方成正比。在遠(yuǎn)場(chǎng), 聲壓與圓周速度的五次方至九次方成正比。這就使得通風(fēng)機(jī)噪聲顯得高調(diào)刺耳。為了降低風(fēng)機(jī)噪聲, 一般離心風(fēng)機(jī)葉輪圓周速度V 不應(yīng)高于18m/s , 軸流風(fēng)機(jī)圓周速度V不應(yīng)高于20m/s , 否則, 空氣動(dòng)力噪聲將明顯提高。所以在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)選用轉(zhuǎn)速較低的后向式離心風(fēng)機(jī)。

貫流式風(fēng)機(jī)工作時(shí), 由于流體從葉輪流道出口處流出時(shí)與蝸舌碰撞產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噪聲, 直葉風(fēng)機(jī)的葉片與蝸舌平行, 氣流撞擊蝸舌的能量比較集中。使用國(guó)產(chǎn)的直葉和斜葉葉輪產(chǎn)品(D=0 .09m , L =0 .614m , Z =35 ,θ=5°), 在同一國(guó)產(chǎn)室內(nèi)機(jī)上測(cè)定。結(jié)果表明, 在風(fēng)量相同的情況下, 直葉風(fēng)機(jī)的A 聲級(jí)噪聲為41 .7dB , 而斜葉風(fēng)機(jī)的A聲級(jí)噪聲僅為39 .3dB , 降噪效果達(dá)2dB 之多。因此, 采用葉片傾斜安裝的貫流式葉輪, 由于沿軸向壓力脈動(dòng)具有相互抵消的效果, 可以有效地降低貫流式風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)噪聲。

風(fēng)機(jī)葉片相對(duì)于氣流運(yùn)動(dòng)時(shí), 氣流繞過(guò)葉片在葉片后緣也會(huì)有渦旋的產(chǎn)生, 發(fā)展與脫體過(guò)程, 從而輻射渦旋噪聲。降低風(fēng)機(jī)渦旋噪聲的一個(gè)重要因素是降低葉片進(jìn)口處氣流的相對(duì)加速度系數(shù), 而離心式通風(fēng)機(jī)葉片的幾何形狀對(duì)片進(jìn)口處氣流的相對(duì)加速度系數(shù)的影響非常大, 因此要降低風(fēng)機(jī)的渦流噪聲就必須正確設(shè)計(jì)葉片的幾何形狀。

離心風(fēng)機(jī)葉輪出口氣流與蝸舌作用的交變力使氣流密度發(fā)生變化, 是風(fēng)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噪聲的因素之一。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)可以通過(guò)改變閥門(mén)開(kāi)度或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等方法來(lái)改變風(fēng)量。但閥門(mén)調(diào)節(jié)會(huì)引起系統(tǒng)內(nèi)靜壓過(guò)高產(chǎn)生噪聲、漏風(fēng)等缺點(diǎn)。而如果采用變頻調(diào)速方法來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量, 變速調(diào)節(jié)流量后, 使實(shí)際工況下風(fēng)機(jī)葉輪的出口氣流速度降低。這樣葉輪出口氣流與蝸舌作用的交變力引起的氣流密度的變化減少, 降低了旋轉(zhuǎn)噪聲。同時(shí)物面上渦脫落產(chǎn)生的變應(yīng)力引起的氣流密度的變化也少, 使渦旋噪聲也降低。又因?yàn)轱L(fēng)機(jī)噪聲的聲功率與流速的六次方成正比, 這樣實(shí)際工況下風(fēng)機(jī)的噪聲就有了較大的降低。

機(jī)械噪聲是由固體振動(dòng)產(chǎn)生的, 包括空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備本身或系統(tǒng)中構(gòu)件的機(jī)械振動(dòng)。如通風(fēng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng), 以及軸承、聯(lián)軸器等傳動(dòng)裝置的偏擺、碰撞、摩擦和其它機(jī)件運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡產(chǎn)生的噪聲。對(duì)于同一系列風(fēng)機(jī), 如果機(jī)械加工質(zhì)量低劣,會(huì)使比聲功率級(jí)大幅度提高。為了減少機(jī)械噪聲, 對(duì)風(fēng)機(jī)應(yīng)講究其結(jié)構(gòu)的合理性, 裝配的精密性和良好的平衡性能。在風(fēng)機(jī)傳動(dòng)中, 直聯(lián)傳動(dòng)比聯(lián)軸器傳動(dòng)的噪聲小, 三角膠帶傳動(dòng)噪聲最大。為了避免碰撞和振動(dòng)還應(yīng)控制運(yùn)動(dòng)零部件結(jié)合處的間隙, 并盡可能采用噪聲低的滑動(dòng)軸承。為了避免碰撞和振動(dòng)還應(yīng)控制運(yùn)動(dòng)零部件結(jié)合處的間隙, 并盡可能采用噪聲低的滑動(dòng)軸承。為了減少機(jī)械振動(dòng)應(yīng)在風(fēng)機(jī)安裝時(shí)設(shè)置有效的隔振墊或隔振器, 以減少傳遞到基礎(chǔ)上的機(jī)械振動(dòng)。此外, 還可以在風(fēng)機(jī)機(jī)殼上敷設(shè)阻尼涂料, 以降低機(jī)殼的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。

主動(dòng)噪聲控制(簡(jiǎn)稱(chēng)ANC)是利用聲干涉原理來(lái)降低噪聲。它通過(guò)對(duì)噪聲源的跟蹤、識(shí)別,產(chǎn)生一頻率相同、相位相反, 并有相當(dāng)幅值的抵消信號(hào), 經(jīng)過(guò)放聲設(shè)備輸出, 與原噪聲干涉, 從而達(dá)到控制區(qū)域內(nèi)的噪聲降低。為了能夠在希望區(qū)域內(nèi)有效地降低噪聲, 要求產(chǎn)生的抵消聲場(chǎng)與原聲場(chǎng)在時(shí)間和空間上匹配, 以跟蹤噪聲源的變化并在控制區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)噪聲的降低。軸流通風(fēng)機(jī)的噪聲主要由風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)時(shí)的葉片通過(guò)頻率及其低次諧頻成分構(gòu)成。利用多通道自適應(yīng)主動(dòng)控制系統(tǒng)能夠在時(shí)間和空間范圍使抵消聲均與原聲場(chǎng)較好地得到匹配, 從而有效地抑制那些幅值高的離散頻率的噪聲, 而使噪聲得到較大的降低。當(dāng)然作為空調(diào)系統(tǒng)還可以采用降低風(fēng)管內(nèi)的空氣動(dòng)力阻力, 改進(jìn)風(fēng)管結(jié)構(gòu), 在風(fēng)機(jī)室、制冷機(jī)房、空調(diào)器的進(jìn)風(fēng)口、空氣分配器以及部分風(fēng)管內(nèi)敷設(shè)吸聲材料, 設(shè)置消聲器等方法來(lái)控制噪聲。

隨著建筑業(yè)的崛起, 空調(diào)設(shè)備已成為現(xiàn)代建筑中必不可少的部分?？照{(diào)設(shè)備的運(yùn)行總是會(huì)產(chǎn)生一些噪聲的。為了控制噪聲, 設(shè)備制造商應(yīng)對(duì)空調(diào)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、形式予以改進(jìn), 降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪聲;工程界應(yīng)優(yōu)先考慮選用噪聲低、振動(dòng)小的空調(diào)設(shè)備, 并采取有效的降噪減振措施, 將噪聲對(duì)室內(nèi)外環(huán)境的影響控制在國(guó)家允許的噪聲標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。為人們的生活和作創(chuàng)造良好的聲學(xué)環(huán)境。