湖南省建筑設(shè)計院集團(tuán)有限公司

唐偉 賀德軍 袁建新 丁學(xué)貴

中央空調(diào)越來越廣泛應(yīng)用于商場、辦公、酒店中，在給人們帶來冷暖的同時也產(chǎn)生了一些噪聲，大家可能有過這樣的經(jīng)歷，在住酒店時，尤其是晚上可以明顯感覺到空調(diào)的聲音，嚴(yán)重時會影響睡眠，這是客房內(nèi)的風(fēng)機盤管產(chǎn)生的，噪聲沒有得到有效的消除，沿著管道進(jìn)入房間，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的值時，就會影響客人。酒店檔次越高，其客房的噪聲標(biāo)準(zhǔn)就越高，這也是住高檔酒店時睡眠較好的原因之一。在設(shè)計中，部分設(shè)計師往往比較關(guān)注房間的冷熱效果，且規(guī)范規(guī)定必須進(jìn)行逐時負(fù)荷計算，所以空調(diào)系統(tǒng)一般能滿足房間溫度要求，而在噪聲設(shè)計方面重視不夠，除了特殊建筑（如音樂廳等）有專門的噪聲設(shè)計要求外，通常只在圖紙注明房間的最大允許噪聲值，往往是憑經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)置消聲器，未進(jìn)行詳細(xì)的計算，導(dǎo)致房間的噪聲超標(biāo)。本文以五星級酒店客房為對象，介紹風(fēng)機盤管噪聲設(shè)計以及解決噪聲超標(biāo)的措施和途徑，希望為設(shè)計師提供一定參考。

1 項目簡介

項目位于長沙，建筑面積約12.2 萬m2，1～2 層為酒店配套用房，3～10 層為酒店客房，客房噪聲要求不超過NC30，如表1[3]：

表1 NC30 倍頻中心頻率聲級值

客房空調(diào)布置如圖1，采用風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)，新風(fēng)處理機組設(shè)置于屋面機房內(nèi)，由新風(fēng)立管及水平支管送到各層客房。風(fēng)機盤管布置在客房走道上空，采用側(cè)送上回的氣流組織方式。

圖1 客房空調(diào)布置平面圖一

在完成客房樣板間施工后，進(jìn)行了噪聲測試，測試位置為回風(fēng)口正下方與送風(fēng)口前下方，噪聲值為45 dB(A)，相當(dāng)于NC40，未達(dá)到客房噪聲標(biāo)準(zhǔn)。

在調(diào)整風(fēng)機盤管安裝位置及采取多項消聲措施后房間噪聲達(dá)標(biāo)，下文將詳細(xì)介紹計算過程以及所采取的措施。

2 噪聲計算理論

圖1，風(fēng)機盤管未設(shè)送風(fēng)、回風(fēng)管直接與送風(fēng)口、回風(fēng)口相連。為了采取消聲措施，須調(diào)整風(fēng)機盤管位置，增設(shè)送風(fēng)、回風(fēng)管連接風(fēng)口，在送、回風(fēng)管上采取消聲措施，調(diào)整后的空調(diào)布置圖如圖2。

圖2 客房空調(diào)布置平面圖二

2.1 空調(diào)系統(tǒng)噪聲的產(chǎn)生

空調(diào)系統(tǒng)的噪聲包括噪聲源（空調(diào)機組）的噪聲和空氣在管路中流動產(chǎn)生的氣流噪聲，噪聲在管路中傳播時，經(jīng)過各個部件（直管、彎頭、三通、末端等）噪聲強度逐步減小（簡稱自然衰減），同時空氣以一定速度在管路中流動，氣流與管壁相互摩擦產(chǎn)生摩擦聲，流經(jīng)各個部件由于管路截面積或方向的變化產(chǎn)生紊流及撞擊振動噪聲（簡稱氣流噪聲）?？照{(diào)系統(tǒng)某處噪聲值由噪聲源傳到該處的噪聲值與該處部件產(chǎn)生的氣流噪聲值的疊加。

空氣流經(jīng)空調(diào)管路各個部件時會產(chǎn)生氣流噪聲，當(dāng)空氣流速超過某個值時，氣流噪聲就會超過聲源傳到該處的噪聲值成為主導(dǎo)因素。

2.2 風(fēng)機盤管的噪聲

客房的噪聲主要為風(fēng)機盤管的噪聲，根據(jù)某廠家技術(shù)資料，可得到風(fēng)機盤管各個頻段的噪聲值。

表2 FP-102 風(fēng)機盤管的噪聲值

2.3 直管段產(chǎn)生的氣流噪聲

直管段產(chǎn)生的氣流噪聲聲功率級Lw（dB）計算公式[2]：

式中：Lwc為直管比聲功率級，dB，一般取10 dB；v 為直管內(nèi)氣流速度，m/s；F 為管道斷面積，m2。

直管段氣流噪聲各頻帶聲功率級的修正值可查表3[3]。

表3 直管段氣流噪聲各頻帶聲功率級的修正值

2.4 彎頭產(chǎn)生的氣流噪聲

彎頭產(chǎn)生的氣流噪聲聲功率級Lw（dB）計算公式[2]：

式中：Lwc為彎頭比聲功率級，dB，可查圖3[3]，圖3 中NStr為斯脫立哈爾數(shù)，NStr=fz·d/v；fD為倍頻帶低限頻率，Hz，fD=fz/20.5；fz為倍頻中心頻率，Hz；d 為風(fēng)管直徑或當(dāng)量直徑，m；v 為直管內(nèi)氣流速度，m/s。

圖3 矩形彎頭比聲功率級

2.5 送風(fēng)、回風(fēng)口產(chǎn)生的氣流噪聲

送風(fēng)、回風(fēng)口產(chǎn)生的氣流噪聲功率級Lw（dB）可查圖4、5[3]，修正值可查表4、5[3]：

表4 送風(fēng)口倍頻帶聲功率級修正值/dB

圖4 送風(fēng)口氣流噪聲功率級

圖5 回風(fēng)口氣流噪聲功率級

表5 回風(fēng)口倍頻帶聲功率級修正值/dB

2.6 風(fēng)管直管段噪聲衰減

直管道衰減量與管道周長、長度及管壁吸聲系數(shù)成正比，與管道斷面積成反比。管路較長，管內(nèi)流速較低（≤8 m/s）時，管道的自然衰減量可按表6 查得[2]。

表6 矩形風(fēng)管噪聲衰減量

當(dāng)風(fēng)管內(nèi)襯吸聲材料后，風(fēng)管具有很好的消聲效果，尤其對于中高頻。25 mm 厚內(nèi)襯的矩形金屬風(fēng)管的噪聲衰減量見表7[1]。

表7 25 mm 厚玻璃棉吸聲內(nèi)襯矩形風(fēng)管噪聲衰減量

2.7 彎頭的噪聲衰減

矩形彎頭的噪聲衰減見表8[1]，其中風(fēng)管寬度指平面圖上彎頭可見面的尺寸。從表8 可以看出，彎頭對于中高頻的消聲效果較好，對于高頻的消聲效果比較穩(wěn)定，對于低頻效果比較差，且管道寬度越大，低頻消聲效果越好。另外，若彎頭內(nèi)增加吸聲材料，噪聲衰減量將增加[1]。

表8 彎頭噪聲衰減量

2.8 風(fēng)口反射噪聲衰減

風(fēng)管內(nèi)傳播的噪聲從風(fēng)口進(jìn)入房間時會發(fā)生反射而產(chǎn)生衰減，稱為末端反射損失。末端反射損失與頻率和風(fēng)口面積及風(fēng)口所處的位置有關(guān)，衰減量可由圖6 查得[2-3]：

圖6 末端反射衰減計算圖

2.9 房間內(nèi)某點的聲壓級計算

將空調(diào)房間風(fēng)口作為聲源，由風(fēng)口傳至房間某點的聲壓級可由式（3）[3]計算：

式中：Lw為風(fēng)口進(jìn)入房間的聲功率，dB；Q 為風(fēng)口的指向性因數(shù)，與風(fēng)口位置及其與接收點的輻射角有關(guān)，可由圖7[3]查得；r 為距風(fēng)口的距離，m；R 為房間常數(shù)，m2；F 為房間內(nèi)總表面積，m2；a 為房間內(nèi)平均吸聲系數(shù)，一般建筑取0.1～0.2[1]。

圖7 風(fēng)口的指向性因數(shù)Q

3 計算結(jié)果

客房空調(diào)布置平面圖1、2 對應(yīng)的剖面示意如圖8、圖9。為了計算結(jié)果及分析表述方便，將圖8 所示的風(fēng)機盤管布置方式簡稱方式一。將圖9 所示的風(fēng)機盤管布置方式簡稱方式二、方式三，其中方式三風(fēng)管和彎頭內(nèi)襯吸聲材料。表9、10 為方式一計算過程，方式二、方式三計算過程與方式一類似。

圖8 客房空調(diào)剖面圖一

圖9 客房空調(diào)剖面圖二

表9 方式一送風(fēng)口前下方噪聲計算值

表10 方式一回風(fēng)口正下方噪聲計算值

4 分析與結(jié)論

通過計算可以看出，風(fēng)機盤管的噪聲對房間噪聲有直接影響。

在采取消聲措施的同時，應(yīng)合理控制風(fēng)速，以避免氣流噪聲增大導(dǎo)致消聲失敗。尤其是，出風(fēng)口的氣流噪聲可能直接決定房間噪聲，所以控制風(fēng)速非常重要。

從圖10、11 可以看出，方式三房間噪聲值最小，達(dá)到客房噪聲標(biāo)準(zhǔn)。方式一噪聲值最大，方式二噪聲值次之，兩者均超過客房噪聲標(biāo)準(zhǔn)。

圖10 三種方式送風(fēng)口前下方聲功率圖

圖11 三種方式回風(fēng)口正下方聲功率圖

方式二房間送、回風(fēng)口發(fā)散到房間的噪聲比方式一小，表明調(diào)整風(fēng)機盤管、增設(shè)了送回、風(fēng)管起到了消聲降噪作用。因為直風(fēng)管對噪聲的衰減作用較小，所以方式二送風(fēng)噪聲值減少量很小。因受到直風(fēng)管及彎頭衰減共同作用，方式二回風(fēng)的噪聲值減少量較大。

在調(diào)整風(fēng)機盤管、增設(shè)了送回、風(fēng)管后，方式二房間噪聲有所改善，但改善的幅度較小，說明僅僅增設(shè)送回風(fēng)管還不夠。

方式三在風(fēng)管和彎頭內(nèi)襯吸聲材料，房間的噪聲值到達(dá)噪聲標(biāo)準(zhǔn)，表明內(nèi)襯吸聲材料使風(fēng)管、彎頭的消聲作用顯著增強，在設(shè)計中可考慮采用。

同一型號不同廠家的空調(diào)設(shè)備噪聲值有差異，另外不同檔次的空調(diào)設(shè)備噪聲值也不同，因此建議應(yīng)根據(jù)不同的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，選擇具有合適噪聲性能的空調(diào)設(shè)備。同時，在空調(diào)設(shè)計時，進(jìn)行必要的聲學(xué)計算，進(jìn)而選擇合適風(fēng)速及消聲降噪措施，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的降低噪聲滿足房間要求。