某工程制冷機房噪聲分析及解決措施

張莉

青島騰遠設計事務所有限公司

隨著人們對舒適度要求的提高，很多建筑都設置了空調系統(tǒng)，傳統(tǒng)的水冷空調系統(tǒng)需要設置制冷機房，而制冷機房由于設計不當或施工不注意，運行起來可能會有較大的噪聲和振動，從而會影響到制冷機房附近噪聲敏感房間的舒適性。因此將制冷機房的噪聲及振動控制在合理的范圍內是至關重要的。

1 工程概況

本工程位于青島市沿海地區(qū)，功能為學校建筑，建筑面積30000 m2，地下1 層，地上4 層，制冷機房位于建筑地下一層，由于地上一層均為辦公及教室功能，故制冷機房只能設置于辦公室的下方，與辦公室僅一層樓板之隔。

制冷機房內的主要設備包括：兩臺480 冷噸的螺桿式水冷機組，三臺冷凍水循環(huán)泵，流量320 m3/h，揚程36 m，功率55 kW。三臺冷卻水循環(huán)泵，流量420 m3/h，揚程28 m，功率55 kW。水處理及定壓設備等。冷卻塔設置在建筑的屋頂。

設備安裝完畢開始運行時產生噪聲及振動，設計人員至現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，制冷機房正上方的辦公室地面有明顯的振動，離開制冷機房區(qū)域振動降低。同時伴隨著低頻噪聲，范圍覆蓋了制冷機房上方及周圍的幾間辦公室。低頻噪聲及振動導致人無法正常辦公。查看制冷機房設備及管道安裝情況發(fā)現(xiàn)，施工時未按設計圖紙采用的隔振隔聲措施施工，制冷機組和水泵未采取有效的隔振措施，管道支吊架未采取減振支吊架，管道穿越機房墻壁、樓板時未采取有效的封堵措施，機房門、窗未采用隔聲門、窗等。

由現(xiàn)場勘查知，機房內主要的噪聲源來自于制冷機組和水泵，噪聲通過制冷機房和辦公室之間的樓板及機房未封堵的空洞和孔隙傳至一層辦公區(qū)域，使得制冷機房上方辦公室及周圍幾間辦公室都受到噪聲的影響。此外水泵周邊能感到明顯的地面振動，通過固體傳聲傳至一層辦公，引起制冷機房正上方辦公室地面的振動。針對上述問題，下面通過現(xiàn)場制冷機組及水泵安裝情況，對目前制冷機房內設備安裝普遍存在的問題進行分析，并提出相應的噪聲控制措施。

2 制冷機組的噪聲分析及降噪措施

一般制冷機組的運行噪聲大約在80 dB(A)左右，規(guī)范要求樓板及墻面的隔聲指數(shù)不小于40 dB (A)[1]，而辦公室的噪聲一般控制在45 dB(A)是符合規(guī)范要求的。故制冷機組的噪聲對噪聲敏感房間影響比較小，重點是做好制冷機組的隔振措施。

現(xiàn)場制冷機組隔振墊安裝如圖1，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，雖然制冷機組采用了隔振墊，但現(xiàn)場隔振墊已受壓變形，隔振效果明顯降低，且機組底座通過地腳螺栓與混凝土基礎相連，形成了剛性連接，使機組的振動通過地腳螺栓傳遞到地面。

圖1 制冷機組現(xiàn)場照片

合理的隔振器選型需要進行隔振設計計算，隔振器的隔振效果以傳遞率T 表示，公式如下：

式中：T 為振動傳遞率；f 為振動設備的擾動頻率，Hz；f0為隔振器的固有頻率，Hz。

當f/f0趨近于0 時，振動傳遞率接近于1，此時隔振器不起隔振作用。當f=f0時，傳遞率趨近于無窮大，產生共振。只有當，即振動傳遞率T＜1 時隔振器才起作用，其比值越大隔振效果越好，一般在工程上選用f/f0=2.5～5 時是經(jīng)濟技術合理的[2]。

一般當設備轉速小于或等于1500 r/min 時，宜選用彈簧隔振器。設備轉速大于1500 r/min 時，宜選用橡膠等彈性材料的隔振墊塊或橡膠隔振器。為了保證隔振器的隔振效果并考慮安全因素，橡膠隔振器要計算壓縮變形量。隔振器壓縮變形量大，隔振器容易受壓變形，壓縮變形量小，隔振器就會變成剛性連接，起不到隔振的效果，一般按廠家提供的極限壓縮量的1/3～1/2 采用。橡膠隔振器和彈簧隔振器所承受的荷載，均不應超過允許工作荷載[2]。目前工程中常用的隔振器是SD 型橡膠隔振墊，做法簡單，固有頻率低、比較經(jīng)濟。為了提高隔振效果可將隔振墊二層、三層、四層串聯(lián)使用，但不宜多于五層。

3 水泵噪聲分析及降噪措施

從圖2 可以發(fā)現(xiàn)水泵安裝時的一些典型問題：

圖2 水泵現(xiàn)場照片

1）水泵隔振設施做法不恰當。雖然在立式水泵底座四角設置了隔振墊，但水泵底座通過地腳螺栓，穿過隔振墊固定在混凝土基礎上，從而形成了剛性連接。水泵運行時的振動通過地腳螺栓傳遞到基礎上，故水泵周圍的地面振動比較明顯。

2）設計圖紙中選用臥式端吸泵，現(xiàn)場實際安裝為立式管道泵。立式泵進出水管安裝要求保持水平，進出水兩側管道要盡量對稱安裝，否則運行時會產生不平衡的現(xiàn)象。現(xiàn)場立式泵進出水管兩側管道不對稱，從圖2 可以看到，水泵進出水管安裝順序是進水管段-軟接頭-彎頭-壓力表段-水泵-彎頭-軟接頭-出水管段，進水管側多了壓力表段，進出水管安裝不對稱，且管道支架僅在進水側設置，出水側未設置管支架，從而導致水泵運轉時產生扭力，造成振動和噪聲。

3）水泵與管道連接隔振設施做法不合理。水泵進出水口直接以鋼管（壓力表段）連接到第一個向上彎頭后，接不銹鋼金屬軟管，再連接到管道。在向上轉彎位置處用管支架支承到地面，管支架與管道及地面之間均未采取隔振措施，故形成了剛性支撐。當水泵運行時，振動通過管支架傳至地面，該接觸點地面的振動明顯。

針對上述問題，本文提出如下解決措施：

1）空調循環(huán)水泵一般為大流量低揚程，工程中建議優(yōu)先選用臥式水泵。臥式泵運轉平穩(wěn)，效率高，噪聲低，但占地大，因此在方案設計時要考慮臥式水泵的安裝空間。立式水泵一般應用于小流量高揚程的情況，普遍應用在建筑消防給水系統(tǒng)中。

2）對于臥式水泵，應根據(jù)經(jīng)濟、高效、耐用的原則，設置隔振臺座和隔振器。水泵隔振臺座主要分為混凝土臺座和型鋼臺座，混凝土臺座可以減少設備本身的振動，調整設備底盤的偏心，降低設備的重心。型鋼臺座重量較輕，制作安裝方便。一般情況下建議采用混凝土臺座，厚度100～350 mm，隔振臺座重量不宜小于設備重量的2 倍[3]。水泵隔振設計時，水泵、電機及機座、隔振臺座視為一個剛體，作為隔振設計設備的總重量來進行隔振器的選型。隔振器可以根據(jù)情況選用彈簧隔振器或橡膠隔振器。

3）水泵進出水管道的支架及軟接的安裝。水泵進出水主管道與水泵采用軟接頭連接，軟接頭在規(guī)定壓力范圍內使用，禁止承重運行。水泵進出水管第一個彎頭處設置落地管支架，管道支架與地面之間應采用隔振措施。管道支架及軟接頭的位置有兩種安裝方式，見圖3、圖4。

圖3 臥式水泵管支撐與軟接頭安裝示意圖一

圖4 臥式水泵管支撐與軟接頭安裝示意圖二

圖3 是水泵、進出水主管、管支架作為一個隔振整體考慮，管支架的支點設置在隔振臺座上，軟接頭設置在立管上，此時水泵，隔振臺座及進出水管段通過隔振器及軟接頭與地面或樓板斷開剛性連接，振動不會傳遞到地面或樓板上，也不會傳遞給軟接頭后的進出水主管，這樣就達到了有效的隔振效果，圖中管支架與隔振臺座之間可以采用剛性連接。圖4 是只將水泵采用隔振臺座隔振，水泵進出水管接變徑后直接接軟接頭，這樣做法使水泵與地面或樓板斷開剛性連接。由于管支架的支點設置在地面或樓板上，若想斷開剛性連接，管支架需采用彈性支架。圖3 的做法隔振效果更好，但價格比圖4 要高，建議采用圖4 的隔振做法，既可以減少造價，又能達到隔振效果。

使用隔振器時設備的重心不宜太高，否則易發(fā)生搖晃。如果設備重心偏高或設備重心偏離幾何中心較大且不易調整時，可以加大減振基礎的重量尺寸，使整體重心下降，以確保設備安全、平穩(wěn)地運轉[4]。

4 本工程實例采用的隔振、隔聲措施

1）制冷機組隔振：對制冷機組隔振墊重新進行隔振設計，選擇合適的隔振墊，對現(xiàn)有的隔振墊進行更換，隔振墊與基礎之間的連接參見圖5[3]。

圖5 立式水泵隔振墊安裝示意圖

2）水泵隔振：考慮到現(xiàn)場立式水泵已安裝，更換臥式水泵增加造價的問題，對現(xiàn)有立式水泵采取隔振措施改造。在水泵底座下部增加連接板，底座與連接板采用焊接螺栓剛性連接，連接板與基礎之間設SD 型隔振墊，隔振墊數(shù)量設置4 個，連接板每個角設置一個。水泵與連接板直接放置在隔振墊上，不采用螺栓固定。隔振墊按照水泵重量及擾動頻率重新進行設計選型。更換現(xiàn)有隔振墊，隔振墊的安裝方式見圖5。

3）立式水泵管支架由原來的剛性支架改為彈性支架，斷開與地面的剛性連接，同時水泵兩側水管改為對稱設置，兩側第一個彎頭處均設置彈性管支架。

4）機房內吊裝在樓板下的水管均由原來的剛性吊架改為彈性吊架吊裝，落地管支架由原來剛性支架改為彈性支架，使管道與地面及樓板斷開剛性連接。

5）更換機房門為防火密閉隔聲門，窗戶更換為隔聲窗，門、窗的隔聲指數(shù)不宜小于35 dB(A)[1]。

6）穿越制冷機房水管，風管及電纜橋架等洞口縫隙采用柔性材料進行封堵，使噪聲阻隔在機房內部。

5 結束語

由于對制冷機組和水泵隔振墊的改造對管道影響較大，故現(xiàn)場改造工程首先對上述隔振措施的后四項進行改造，經(jīng)改造后機房的振動明顯減小，一層辦公區(qū)地面已無明顯振動，噪聲也控制在允許范圍內，故對制冷機組和水泵的隔振改造未再繼續(xù)進行。因此對于機房的噪聲源處理，要根據(jù)實際情況進行選取，在經(jīng)濟合理的原則下進行隔振、隔聲及吸聲設計。

由本工程實例得出如下結論：

1）制冷機房的位置選取尤為重要，在方案初期應選定制冷機房位置遠離噪聲敏感房間。

2）在設備選型上應優(yōu)先選用低噪聲的設備，控制機房噪聲在規(guī)范允許的范圍內。

3）對大型設備的隔振應該進行隔振系統(tǒng)設計，選擇合適的隔振措施。

4）機房內的管道和設備應避免與建筑結構的剛性連接，用柔性連接來消除或降低低頻噪聲和振動的影響。

5）機房的門、窗采用達到隔聲效果的隔聲門、窗。門和窗的隔聲指數(shù)不宜小于35 dB(A)。

6）在施工中應重視隔振措施的安裝，使其發(fā)揮有效的隔振效果。