新世紀科學技術和經濟建設的高度發展,催生出大量新型寫字樓、賓館飯店、展館、商場和高級公寓等現代化建筑物,其中尤以高層建筑發展最快。
但伴隨而來的是鍋爐、熱交換站、給排水、中央空調系統等配套設施,對建筑物內外部環境的噪聲振動影響也日益突出。如何妥善完成現代建筑中各類系統、設備噪聲振動控制的前期配套設計或后期治理改造,實現噪聲治理工程與人居環境的協調統一和景觀美化,是近年來建筑工程和環保專業的熱門話題,更是考驗各從業單位技術實力的試金石。
結合多年從事暖通空調、鍋爐、自備電站、給排水等設備噪聲振動治理的工程實踐和心得,對現代建筑噪聲治理工程中的熱點問題作一探討。
1 影響現代建筑“聲環境”的典型污染源及其特點
與現代建筑時尚、高檔、綜合發展的趨勢相匹配,其內部配套設施的配置不斷完善、檔次不斷提高、規模不斷擴大,通常均裝備有鍋爐或熱交換站及其采暖循環系統、各類給排水系統、中央空調系統(含冷卻塔或風冷熱泵機組、空調機組、冷凍機組及冷卻循環系統等)、電梯、排風機、變配電設備甚至自備柴油發電機組等輔助設備。由于其種類繁多、結構布局多變、管路系統復雜,在運行中不可避免地產生一定的噪聲和振動,形成現代高層建筑中特有的空氣噪聲和固體噪聲污染。
空氣聲是通過門、窗以及通風管路的空氣介質直接向建筑物內傳播的設備噪聲。固體噪聲則是設備振動通過基礎、墻壁、樓板、管路系統、鋼性支/ 吊架等沿建筑結構廣泛傳播,再激勵周圍空氣介質向四周輻射形成的固體噪聲傳導和二次聲輻射。由于現代建筑特有的鋼筋混凝土構造使振動波在傳播過程中衰減很小,因而固體噪聲頻率范圍寬、傳播距離遠,判斷其聲源及傳播規律也比較困難。因此必須綜合分析各設備振動頻率、管路系統布置以及墻體材質、結構等不同影響因素,找出主導聲源進行針對性治理。另外還要注意甄別空氣聲和固體聲影響的主次關系和相關程度,盡可能同步統籌治理,避免二次改造產生的延誤和重復擾民。
2 現代建筑噪聲振動污染源控制對策
要從根本上改善現代建筑室內聲學環境,就必須合理采用隔振、減振、阻尼、隔聲、吸聲、消聲等單項或綜合技術手段,對各類不同噪聲振動源實施盡可能系統、專業、匹配、完善的噪聲振動控制。
2. 1 水泵系統(泵房)的噪聲振動控制
2. 1. 1 設備基礎的隔振
水泵設備運行時產生的振動,常以彈性波形式通過基礎、支架傳遞至建筑結構,再經結構傳導輻射固體噪聲。這不僅污染居民的工作、學習、生活環境,而且還影響到設備自身的使用壽命、儀器儀表的正常使用甚至建筑物的疲勞壽命。因此必須選擇合理的隔振系統對水泵的基礎部分進行妥善的隔振處理。設備基礎隔振應遵循“面面俱到”的匹配原則,并特別關注以下內容:
(1)必須對所有敏感環節都實施全面有效的隔振處理,徹底隔斷“振橋”;即使忽視的是一個微小環節,也可能會造成固體傳聲的漏洞。
?。?)如條件允許,通常應加設配重隔振底座并適當加大隔振臺座的尺寸,可以有效抑制主機位移振幅、增加系統穩定性,并相對減少機組重心偏移的影響。
?。?)隔振器的選擇,應根據隔振降噪的要求、設備的轉速、機房的環境和工程投資而定。在一般情況下選擇橡膠隔振器即可;當設備轉速低或要求隔振效率較高時,應采用彈簧隔振器;但應注意: ①防止金屬彈簧的高頻失效問題。②采用優質阻尼彈簧隔振器消除起動和停車時的共振現象。
?。?)注意避免“差拍效應”的不良影響。當多臺型號相同的設備共用隔振臺架時,由于轉速的微小差異而很容易產生“差拍效應”(又稱“拍頻”現象),會顯著降低隔振系統的效率。其對策之一是盡可能將多臺振動設備分而治之。
2. 1. 2 管路系統隔振
流體輸送管路是水泵系統的重要組成部分,作為機械振動的良導體,可使設備本體振動沿管路遠程傳播;而在流體激振力作用下,管路也會產生自身振動,甚至是強烈沖擊。因此,管路隔振對于水泵系統的噪聲振動控制具有重要意義。
(1)管路隔振:在水泵進出口管路適當位置安裝減振軟管接頭;管路中應使用支撐剛度和載荷匹配的彈性托/ 吊支架;管路穿墻部位要作好隔振(及隔聲)處理;必要時還可在管路關鍵部位加裝阻尼耗能器抑制其管路顫震。
(2)消除流體渦漩和脈動噪聲:管路中流體除受水泵葉輪直接擾動外,當其流經節流或降壓閥門、止回閥、彎頭或其它管路附件時,都會產生液體脈動和渦流噪聲。管路中閥門突然關閉時還會產生俗稱“水錘”的液力沖擊。要降低管路系統噪聲,首先應在管路設計、安裝工作中合理控制管內液體流速,盡可能使其平順、通暢,減少不必要的急劇變向和截面突變,其次應盡可能選用優質低噪聲閥門;另外還為此專門研究開發了液體消聲器和水錘抑制器,可有效地降低流體管路內的脈動噪聲,對生活用水管路和水龍頭經常出現的共振以及水錘沖擊噪聲也有較好抑制作用。
?。?)水箱的補水噪聲控制:水箱補水系統中使用的浮球閥常引發顯著的噴射噪聲和渦流噪聲,并經剛性聯接的閥門、管路等逆向傳播固體噪聲。通過采取加裝橡膠軟接頭、用優質電磁閥套件取代浮球閥、水箱隔振以及加裝散水噴注消聲器等措施,通常可以取得很好的降噪效果。
?。?)水泵機房的吸聲、隔聲:根據建筑結構和現場情況,有時需要對泵房內壁進行吸聲處理(以減弱房間內的混響反射和低頻駐波)。設備間門、窗等也應根據實際情況更換或改造成隔聲門窗。