浅谈暖通空调系统噪声的产生及控制

吴耀洲

（海德（杭州）工程技术研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

1 暖通空调系统产生噪声原因分析

暖通空调系统主要功能是实现供暖、制冷、除湿、洁净空气等，满足室内技术参数温度、相对湿度、气流组织、新风量、排风量、噪声等要求。系统主要是由冷热源机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、末端装置、盘管风机、空调风柜、空气处理机组、新排风系统等组成。系统在运行中，由于受设计容量、安装精度、建筑环境及设备运行特性、空间共振等诸因素的影响，产生不同的噪声源，主要体现在：

（1）设备机械运动产生的机械噪声，安装不牢固的振动噪声，管道流体运动产生的湍流噪声，空气动力流动产生的摩擦噪声，高温高压冷媒流动节流噪声，电气设备的电磁噪声，频率噪声以及安装空间的共振噪声等。

（2）其他原因产生的噪声。如设计方案、设计思路及项目经济预算、投资决策等原因，直接或间接影响，造成区间配置设计偏差过大、人为失误等不良决策，导致安装错误产生噪声。

（3）设备在日常使用中缺少规范维护，运行性能状态不佳，部件故障率高，产生运行异常声响。

2 暖通空调系统噪声控制措施

2.1 强化设计意识

暖通空调系统噪声源于设备固有声源及设计、安装、使用不当，产生二次噪声，故在方案设计中，设计理念主导着空调系统的降噪方向。设计方案在符合专业设计的情况下，充分了解业主使用意图及习惯，从设计、施工安装、设备、材料、运行使用等方面进行全面筹划，注重设计效果、施工方法、安装技术等，并按规范要求严格执行，施工技术成熟先进，现场加强协调沟通，做好各环节技术交底。如功能区，对声学有特别要求的，应采取相应的加固、减振、消声、吸声、隔声、隔振等技术措施。

2.2 控制设计参数选择

暖通空调系统设计参数是直接影响系统的能耗及运行噪声，其的合理性决定系统冷热源机组、系统冷冻泵、冷却泵、冷却塔、系统设备、末端机组等运行节能降噪。

（1）准确计算系统冷负荷，合理备存安全裕量，如果留置系数太高或计算不准确，设备配置过大，声源就会增大。

（2）选择合理的设计值。如冷冻水流速、风管风速，风管风量、出风口风速、回风口风速等参数值的合理性，可大幅度降低管道流体噪声，管道内流速越大，噪声越大。根据噪声标准，当噪声评价数30~45NR时，主风管风速控制在4~6 m/s，支风管控制在2.0~3.0 m/s，出风口风速1.0~1.5 m/s；当噪声评价数45~60 NR时，主风管风速控制在6.0~8.0 m/s，支风管控制在4.0 m/s，出风口风速1.5~2.5 m/s；通常冷冻水主管道流速控制在1.2 m/s~1.5 m/s之间。

（3）高大空间，空调面积大的场所，设计安装位置合理、设置台数合理，避免安装大冷量室内机，增大声源，应采用多台冷量匹配的内机替代，减小声源。

2.3 冷热源机组降噪

（1）选择低噪型冷热源机组。制冷机组是空调系统核心设备，其是冷热源的动力引擎，压缩机运行时通过吸气、压缩、排气、冷凝、节流、蒸发完成每一个工作循环，不断把介质转换、能量交换，它的设计构造、制造工艺、加工精度、装配精度及现场安装精度等直接影响它的运行质量。方案设计应根据制冷机组的制造结构、冷却方式进行选型，选择低噪型空调冷热源机组，如螺杆机组、涡旋式压缩机模块机组；根据安装环境和机房情况选择机型，如水冷式或风冷式；优先选择技术先进、信誉好、质量可靠，运行稳定的厂家产品。

（2）制冷机组安装、调试严格按厂家产品设计说明、技术要求进行安装调试。对于机型体积大、重量大设备，做好安装基础减振及垫层减振措施，设置减振器或橡胶垫消减振动能量，紧固地脚螺栓，减少剧烈震动产生噪声。

2.4 水系统降噪

水系统运行复杂，受阀门、末端设备配置数量、管道沿程阻力及水泵扬程、必需汽蚀余量等影响，水泵运转后产生机械噪声、振动噪声、频率噪声等，其造成的原因有多方面：

（1）水泵安装环境因素影响，机房面积小，空间小，声源折射强，回音大。

（2）设计流速过高、流量大或设计宽裕量过高。

（3）连接阀门、弯头多数量过多，变径安装比例不规范，造成管路阻力过大。

（4）管内流体及空气混合，高速流动产湍流或紊流噪声。

（5）泵体安装减振基础不符合设计要求，施工安装不规范，产生异常噪声。

系统通过如下方法实现降噪：

（1）对系统管路布局不断优化，简化路径设置，准确计算水路沿程阻力损失，选择合适的水泵扬程，避免功率过大增大声源。水泵噪声的频率及强度与功率、转速有关系，根据相关资料研究表明，噪声功率级与电功率千瓦平方数成正比，每增加1 kW相应增加噪声4~6 dB（A）[1]。

（2）供冷网管压力、流量均衡设计,相应位置增设必要的压力平衡阀（水力平衡装置），避免由于压力不均，局部管道颤抖振动产生噪声；采用同程管网或与异程网结合，以达到管网压力、流量均衡，降低噪声。

（3）管道设置补偿装置，合理计算补偿量，在系统高点设自动排气阀，防止空气与水在管内混合产水流噪声；穿过伸缩缝管道设置波纹膨胀节，并安装固定支架和导向支架，减小供冷管网的热胀冷缩产生位移振动噪声。

（4）管道与水泵、制冷机组、风机盘管、空调风柜等设备连接时采用柔性管，主管道设置承重、防晃支吊架。

（5）管道包扎及增加管道保温保冷层厚度，降低噪声分贝值，主要是通过材料吸取声能，再者隔离声源。测试数据结果表明，玻璃棉厚度当量值增加50 mm，隔声量可降低4~5 dB（A），其主要原因是管道外表单位面积包扎材质的密度增加，增强了隔声效果。

（6）水泵类设备安装方形百叶铝合金罩隔声，栅格条内贴吸音棉，阻断噪声传播。测试结果表明，该措施比原值减小5~8 dB（A），其主要原理是通过抑制噪声发散性辐射，结合棉质柔性疏松孔吸声特点，从而达到隔声效果；冷却塔降噪采取顶部出风口设消声器，集水盆设消声网，外围增设隔声屏障，测试结果表明，该方法降低噪声比原值减小8~10 dB（A）。在满足冷却塔换热的效果情况下，顶部出风口设阻性消声器，主要是让声波经过消声器后,受到阻止或减小声音传播，消声片厚度不低于50 mm，内置玻璃棉及玻璃纤维布，孔板穿孔率35%；集水盆设消声塑料网，其作用是减小布水器喷水落差产生的水声；冷却塔外围设声屏障，屏体材料采用彩刚板或泡沫铝，设置高度比塔体高1.5 m，具有较好的吸声、隔声效果。

2.5 风管系统降噪

风管系统产生的噪声有中低频、高频噪声，机械摩擦噪声、振动噪声，故在设计制作风管时，合理选择风管板材。如选择金属镀锌板或复合酚醛板，并根据现场实际，设置减振器、防晃支吊架、相应类型消声器等，支架与风管之间设橡胶垫层。

（1）板材刚度、厚度满足性能要求。测试验证，风管长度相同矩形镀锌板风管截面800 mm*200 mm，若采用厚度0.75 mm镀锌板比厚度0.5 mm做的镀锌板风管，噪声降低5%左右。主要原因是厚镀锌板比薄镀锌板刚性大硬度高，受压强度更大，在动压作用下稳定性好，更利于抑制风管颤抖，同时隔声效果更好。

（2）合理设计风管管径尺寸及长度。根据相关资料研究数据结果表明，直管道噪声衰减量与管道周长、长度及管壁吸声系成正比，与管道断面积成反比[2]。管道的弯头、变径、阀门越多,沿程阻力越大，噪声越大。

（3）风管内壁内衬吸声材料，弯头设置导流片及内衬吸声材料。

（4）风管内、风口设置消声器。采用阻性消声器消除管道的中高频噪声或采用抗性消声器消除管道的中低频噪声，也可以根据测试现状设复合型消声器。

2.6 末端设备降噪

末端设备主要有风机盘管、全空气空调风柜、全热新风机等设备，根据空调房间的性质，按国家标准噪声值要求，在满足空调冷量、风压和风量的情况下,选择低噪高效率机型。

（1）根据风机特性、产品特点及现场建筑结构，合理选择离心式或轴流式风机，余压量不宜过大,避免过大形成噪声。

（2）设置风机回风方式，采用上回风（后回风）或下回风需结合安装现场，通常上回风方式比下回风方式有利于噪声衰减及隔声。风柜机出风口、回风口与风管连接处设置柔性软接头连接,并有足够长度，宜150~250 mm。对于大风量系统,可分为多个小风量系统，降低噪声源头，必要时出回风口设置静压箱，静压箱内贴吸音材料，采取消声处理。

（3）风机盘管宜选择非高静压型，客房或办公室选择FP-136以下机型，可满足规范噪声≤42 dB（A）的要求；FP-136以上高静压型风机盘管其噪声一般大于45 dB（A），适合商场、餐厅场所使用。

（4）风机声强与风机静压、功率、转速、叶片形状、叶片数量、流速、风口型式、风口有效面积等诸因素有关，转速越高，噪声越大。

（5）风机盘管、全空气空调风柜、全热新风机出入水口安装柔性接头；重大的设备，用阻尼弹簧减振器安装，减小运行振幅，质量轻的风机盘管可以直接采用吊杆吊装；风量大于5000 m3/h不宜吊装，应落地安装，基础地面做好减振垫层，防止水平振动，或改变振动源与其他刚性结构的连接方式，降低机械振动噪声。

（6）与室内设备连接的管道穿越房间的孔洞，管道加装套管，管道与套管之间填塞不燃材料，防止噪声传播。

（7）根据设备安装环境，采取吸声、隔声、消声处理。如机房的墙做成双重空心墙，墙内填充玻璃棉，墙面、天花板贴波峰棉吸音板，然后再做围护结构；设备外壳钣金件做聚氨脂发泡层，增强吸音、隔声、消声效果，阻断噪声辐射传播。

2.7 应用BIM技术降噪

采用建筑设计模型（BIM）技术进行优化图纸设计,更精准计算暖通空调系统负荷参数，准确配置区间设备功率大小，减小设计误差，减小噪声源。具体方法如下：

（1）计算管网水力损失、冷热负荷，精准选择制冷空调设备型号及组合数量，降低经济投资及系统运行噪声。

（2）应用BIM技术汇集各专业数据，搭建数字模型、三维技术把施工信息完整表达出来，其可视化和模拟性能有效提高方案设计质量和施工安装技术水平。如对管线走向路径、设备安装定位、标高、综合排布仿真模拟，将二维施工设计图转变为三维立体模型，把现场实际问题清晰显示出来。

（3）应用BIM技术提前预知施工方案设计是否合理或所存在的问题，设计人员、施工人员一目了然，有效防止管线间相互碰撞，合理处置与消防、电气、给排水等专业设施、管道的空间位置或其他问题，避免管路水循环系统坡度不够、不畅通或形成气囊，减小噪声源。

（4）BIM技术不但具有视化性、模拟性、优化性，也具有信息完备性，在时间和空间上推进项目有很大优势，项目经理及技术负责人根据动态信息或业主要求随时优化设计参数或设计变更，有效确保项目的进度、质量、安全、成本，大大提高工作效率，为系统运行降低噪声提供了可靠保证。

2.8 施工运行管理降噪

暖通空调施工安装是减小噪声的重要环节，应从加强施工过程管理，从施工准备、进场施工、工序交验、竣工验收及技术、质量、安全、设备、材料等全面进行管理。

3 结语

暖通空调系统降噪工作贯穿系统设计运行使用的全寿命周期。针对噪声特性，控制方式需从系统设计源头开始至施工安装阶段及后期维护使用阶段，全过程控制，持续优化降噪技术，综合吸声、隔声、消声、减振、隔振等多种技术措施有效控制，不断使用新技术、新工艺、新设备、新材料及吸取行业经验，最终实现降低噪声的目的。