上海建筑设计研究院有限公司 朱喆 何焰
厦门建发集团有限公司 林成凯
摘 要：办公区域的背景噪音值是办公项目的一个重要参数，空调机房往往是办公层的噪声来源。本文主要介绍了某办公项目从设计到调试，在标准层噪音控制方面采取的措施、发现的问题和改进的方法。
关键词：噪音；办公风量；建筑隔声；消声措施
0 前言
在办公项目中，办公区域的背景噪音高低往往影响着该项目的品质。在每个标准层设置的空调箱是办公区域常见的噪声源，必须对这个噪声源和噪声传播途径进行有效地控制，才能满足室内环境噪声标准的要求。本文将结合厦门某大厦办公楼项目，介绍办公楼层空调系统在噪音控制方面发现的问题和改进的方法，以期对其他项目有所帮助。
1 项目概况
厦门某大厦新建工程是由一栋建筑高度为215m的48层超高层办公楼和多栋裙房所组成的建筑群，总建筑面积约150000m2。办公层的空调系统于2013年5月初开始调试及试运行，楼层进入带负荷试运行阶段时，空调系统还不能完全自动调节，只能是部分手动控制启停和变频。每层标准办公层的建筑面积约为1800m2，办公区面积约为1400m2。标准层采用单风道VAV变风量空调系统，空调箱设置在各楼层核心筒的空调机房内，每个空调箱的风量为42000m3/h，机外静压为550Pa。空调箱由送风机＋盘管＋均流＋中效＋初效过滤段组成。办公区的气流组织为上送上回，回风直接进入吊顶，由风管从吊顶吸入空调箱。
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| 图1 标准层平面 | 图2 空调机房平面图 |
2 设计要求
办公区的设计背景噪音标准为≤40dBA。为了防止空调箱运行时机房内的噪声对办公区域环境的干扰，设计从控制噪声源、振动源和阻断噪声传播两方面着手。
2.1 声源和振源的控制
设计中优先考虑采取把声源和振源控制在局部范围内的一系列措施：空调机房墙体采用实心墙，计权隔声量要求达到45dBA；防火隔声门的最小计权隔声量要求达到40dBA；穿越空调机房墙体的管线均应采取封堵措施；核心筒内空调机房内的空调箱采用弹簧减振器，减振效率95%以上。
2.2 空调系统的消声
空调系统的消声主要包括降低管道传播的风机噪音和合理控制气流噪音两方面的内容。控制气流噪声的根本措施就是降低风速。本项目标准层空调系统风管的风速控制要求详见下表：
表1 风道内气流速度的允许值
空调系统产生的噪声通过风管、弯头和三通等部件以及房间的自然衰减可降低消除部分，但是往往不能满足消声要求，需设置消声装置。经过计算本项目标准层空调系统的送风管和回风管上各需设置一节1400×600×1600（L）ZP100阻性片式消声器方可满足噪声标准。
3 运行状况
在试运行阶段，离空调机房较近的办公人员反映能明显听到空调机房传出的噪声，在办公区和机房内外进行噪声和风量的实测，结果如下：
空调箱电源频率在50Hz时，电机电流达到39~43A，已达到额定值40A，送风管道上测量的风量为60000m3/h，超过设计值。电源频率在30Hz时电流为22~23A，实测风量为42000m3/h。
表2 34层噪声实测结果
4 问题分析
4.1 风量偏大
现场测试风量的仪器为比托管，测得风量为60000m3/h，但是由于送风主管的直管段比较短，测点离三通较近，测试结果的可靠性欠佳。因此，通过测得的电流值用公式（1）计算出风机的轴功率，在风机性能曲线上找出空调箱在50HZ运行时的风量和风压。
其中：N为电机功率（KW）；U为电压380V；I为电流A；cosφ为功率因数风机类在0.8~0.85之间，取0.825；η1为电机效率取0.89；η2为机械传动效率取0.96。
表3 计算结果
图7 风机性能曲线
从风机性能曲线上看出在同一转速下风机压头减小，风量增加，运行的工况点向右偏离，风机的效率下降，风机的噪音增加。此外，风机风量过大，风速过高造成气流噪声也是系统噪声增加的因素。
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| 图3 空调机房隔声措施示意图 | 图4 空调箱减震措施示意图 |
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| 图5 桥架穿墙措施示意图 | 图6 风管穿墙措施示意图 |
4.2 机房噪声泄漏
比较表2的实测值、A声级曲线和C声级曲线的值可以看出，机房内的噪音值满足标准而机房外的噪音值高于计算值，特别是低频噪音两者的差值更大，可判定存在噪声泄漏。经过现场踏勘发现电气桥架进入机房未封堵、穿墙管道封堵不严、风管与墙体之间的空隙封堵不到位等问题。此外，空调机房的砖墙采用了加气混凝土，墙体未粉刷就做了墙体吸音板，墙体材料密实度不够，也削弱了墙体的隔声能力。
5 采取的措施
5.1 风机风量调整
为了使空调箱的风量和风压满足设计要求，可以采用更换电机皮带轮以改变风机转速或者变频改变转速两种方法。如果采用变频的方法，会使得正常运行后系统风量可调节的幅度变小，因此，首选采用更换电机皮带轮的方法。电机皮带轮和风机皮带轮的关系如下：在风机皮带轮不改变的情况下，要减小风机转速，必须减小电机皮带轮。风机原配的电机皮带轮尺寸为280mm，风机皮带轮尺寸为300mm，50HZ时的转速为1350RPM，30HZ时的转速为1215RPM。电机皮带轮更换为直径224mm和直径250mm后，又进行了风速和机房噪音的实测，测试数据见表4：
表4 皮带轮相关的测试数据
噪音的测试位置见图8中的a、b、c、d点：
图8 噪音的测试位置
从测试数据来看，电机皮带轮=224mm时，风管的风速，机房的噪音都满足设计要求，因此，选择将电机的皮带轮改为224mm。
5.2 减小气流噪音
空调箱出风口的尺寸为900×900，出口风速为14.4的m/s。气流从风机出来后，先经过一个变径，随之而来的是90°急转弯和裤衩三通，这使得气流流线发生急剧变化，同时在局部区域会形成涡旋，造成能量损失、气流噪音和风管的振动。因此，采取了两个措施以改善出风主管的气流，减小出风侧的系统噪音。
首先，扩大空调箱出风口的面积。结合设备参数，将空调箱出风口由原900×900扩大为1300×1300，出风风速降为6.9m/s。
然后，对主风管的裤衩三通进行改造，形成导流消声三通。在一分为二的三通处，增加吸声空腔，具体要求为：三通两边的弧形板上开孔，孔径3mm，穿孔率15%~20%，空腔内填48K玻璃棉，玻璃棉外包无纺布或玻璃丝布，空腔厚度匹配三通弧形板，空腔外包镀锌钢板。
图9 裤衩三通的消声改造
5.3 完善建筑隔声
对前期发现的封堵不严密等问题采取了一系列的补救措施。隔声门垂直面上的胶条重新进行安装，并清除门缝杂物，确保能关闭严密。空调机房的砖墙部分拆除已安装的吸声板，增加粉刷层，粉刷厚度约75mm，增加墙体的质量和隔声能力，待砖墙按要求粉刷后，再次安装吸声板。风管上方孔洞利用双组份胶水（如107胶水等）加贴板材进行封堵。穿墙管道封堵不严处按设计要求补充封堵。
6 改造后的实测
经过一系列的改造后，在机房旁和走廊内测试了噪音值，除了就近办公点的噪音略超过标准值，其余三点的值均满足了设计标准。测试值详见表5，测试点详见图7中的①、②、③、④点。经分析，在就近办公点测试时办公桌上的电脑在运行，使得测试值超过了设计标准。
表5 34层的实测值
7 设计体会
在办公项目中，空调机房的噪音对办公区域的影响时有发生。在本项目的调整过程有以下几点体会：
（1）设计要求的各项隔声和消声措施要落实到位。
（2）空调箱出风口至机房外的主风管的气流顺畅很重要。空调箱出风口的气流速度往往较大，气流局促，弯头的转弯半径过小都会使得高速气流撞击风管产生振动，振动转化为噪音顺着风管传到机房外。
（3）空调箱风机要确保运行的工作点在风机的高效工作范围内。
（4）空调系统的消声是否成功直接取决于消声器、消声弯头和消声静压箱的设计和质量。但是，目前消声设备的制造质量没有相关的行业认证，是否采用了合格的消声设备无法证实，消声量是否满足产品标准要求，无从知晓。因此，要求制造商要有保证产品质量的措施和体系，且需根据实际的管线情况进行详细的声学计算后配备相应的消声产品。
（5）《民用建筑隔声设计规范》GB 50118–2010中8.2.1条规定，办公室于产生噪音的房间之间隔墙的空气隔声高要求标准值为50dBA，低限标准值为45dBA。有条件的工程宜参照高标准值来执行。
（6）机房隔墙墙体应采用密实度高的材料。
参考文献
[1] 卢庆普, 翁仪壁, 熊文波, 张国宁, 等.《室内低频噪声评价探讨（二）》——C声级与A声级的关系全国环境声学电磁辐射环境学术会议, 2003年.
备注：本文收录于《建筑环境与能源》2019年8月刊总第24期。
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