多台大型热泵机组噪声治理设计与效果
摘要: 热泵机组已广泛应用于宾馆、酒楼、商场、高级写字楼、影剧院等中央空调系统中, 既是一个制冷制热源, 又是一个噪声源, 其噪声对周围环境带来污染。本文以多台大型热泵机组为例, 通过采取消声、隔声、吸声、隔振等综合治理措施, 使热泵机组噪声对居民住宅的影响由 77 降为 50dBA 以下, 热泵机组振动对楼下的影响由 47 降为 37dBA。
1 前 言
改革开放以来, 国内兴建了许多宾馆、写字楼、商场、影剧院等等, 这些地方的中央空调系统, 多数是采用国际上流行的热泵机组来解决供热制冷问题。应用较多的是开利公司产品, 例如30GQ 系列空气水热泵机组。另外, 美国约克 (YORK) 公司AWHC 系列热泵机组, 意大利考思费(CO SF)公司PA S 系列热泵机组以及日本大金空调机组等, 应用也较多。
热泵机组具有结构紧凑, 占地小, 适于室外安置, 便于整体移装, 性能稳定, 开启自控等特点。采用空气冷却与换热, 免去了冷却塔、冷却水泵、水池水箱等, 安装迅速、方便, 减少了土建工程投资。热泵机组采用多台半封闭压缩机和多回路设计, 保证了机组运行可靠, 节能效果显著, 同时, 采用低噪声风机及压缩机防振装置, 可满足一般环境使用要求。但是对于环境要求特别严格的医院、疗养院、高级住宅、高级宾馆等敏感场所来说, 热泵机组又是一个主要噪声源。
近年来, 作者处理过20 余个不同类型热泵机组的噪声与振动控制工程, 本文侧重介绍多台大型热泵机组的噪声治理技术和效果。
2 热泵机组噪声特性及相关要求
热泵机组本身噪声源有三个, 一是箱体下部压缩机噪声, 二是箱体上部轴流排风机噪声, 三是输送冷热水的循环泵(管道泵)噪声。箱体上部的轴流风机噪声一般比压缩机噪声高 3～ 5dBA , 而管道泵的噪声一般比压缩机噪声低 5 ～6dBA。表1 列出了常用的大型热泵机组单台噪声特性。
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热泵机组安装时在长度、宽度方向都有安装间隙要求, 多台热泵机组并排安装时, 机组之间最小空隙为1. 8m。这便于检修压缩机, 最好在热泵机组底座与地面(或楼面) 之间留出 0. 7m间隙(即将热泵机组抬高安装)。热泵机组噪声治理受到上述相关要求的限制, 也就是说, 应在满足上述要求的前提下采取噪声控制措施, 这就给热泵机组噪声治理带来很大困难。
这里需要特别指出的是, 表 1 中所列的噪声数据是供货商提供的最理想的声压级, 例如 30AQA 240 型热泵机组, 样本上为 82dBA , 实测值为 87dBA; 30GQ 120 型热泵机组样本上为 82dBA , 实测值为 85dBA。多台热泵机组同时开动, 可按能量叠加进行计算, 但一般比单台开动增加3～ 5dBA。因此, 噪声治理措施, 必须留有足够的余地, 否则很难达标。
3 多台热泵机组噪声治理实例
实例 1, 中国海外房产工程有限公司海师花园 7 台热泵机组, 一字形平行安装于裙房六层楼屋顶上, 热泵机组型号均为30AQA 240。裙房南侧为28 层海师花园高级写字楼, 距热泵机组约 10m , 裙房北侧为 30 层居民住宅楼(外销房) , 距热泵机组约 3m。4 台热泵机组同时开动, 其噪声为 88dBA。裙房北侧居民住宅楼八楼南窗外1. 0m 处, 夜间噪声为 77dBA , 传至十五楼南窗外1. 0m 处为75dBA , 传至 28 楼南窗外1. 0m 处为72dBA。热泵机组日夜连续运行, 本地区系二类区, 标准要求居民住宅窗外1. 0m 处昼间噪 声 应 低 于 60dBA , 夜 间 应 低 于 50dBA。未治理前昼间超标 17dBA , 夜间超标 27dBA , 居民难以忍受。
实例 2, 上海柏庭建筑咨询有限公司园景苑 5 台热泵机组, 一字平行安装于裙房四层楼屋顶上, 其中3 台热泵机组为30GQ 120 型法国开利, 2 台热泵机组为30AQA 240 型日本开利。在裙房的东、南、西三侧为 3 栋 35 层居民高级住宅(新家坡) , 距热泵机组最近处为 7m。3 台热泵机组同时开动, 机组本身噪声为 87dBA , 传至居民住宅九层楼北窗外 1. 0m 处, 夜间噪声为 75. 5dBA , 传至十五楼为 73dBA , 传至 30 楼为70dBA。本地区也系二类区, 昼间超标15. 5dBA , 夜间超标25. 5dBA。由于热泵机组噪声高, 直接影响到了楼盘价格和销售。
实例 3, 上海万隆房地产开发有限公司东元大厦 5 台热泵机组交错安装于五层楼裙房屋顶上, 主楼高28 层, 系商办住宅混合楼。热泵机组均为 30GQ 120 型日本开利。2 台同时开动, 在七楼居民住宅东窗外 1. 0m 处, 夜间噪声为 70dBA。在十八楼夜间噪声为68dBA。本地区也系二类区, 夜间超标20dBA。
4 多台大型热泵机组噪声治理对策
上述3 个实例所采取的噪声治理措施基本相同。
(1) 在热泵机组箱体上部加装大型阻抗复合式消声器, 以降低轴流风机噪声。
例如 30AQA 240 型热泵机组, 其上部 12 台风机噪声为 88dBA , 在每台热泵机组的箱体上部加装一个长×宽×高约为 5900×2200× 2000mm 阻抗复合式消声器, 消声器与热泵机组完全脱开, 用型钢支架支撑消声器, 自成体系。消声器抗性段高约 500mm , 阻性段高约 1500mm , 采用垂直安装的活动消声插片结构, 消声插片厚度分别为 50、 100、 150mm 三种, 片间距为 100 和150mm 两种, 交错排列。消声器材料结构适合于室外常年不停机使用。该型消声器设计消声量为 20dBA 左右, 压力损失为 20Pa。
(2) 在多台热泵机组的左右两侧和后侧加装半封闭隔声室(封顶) , 背靠敏感点, 前侧敞开。
半封闭隔声室顶棚高度与热泵机组箱体上沿高度基本相同。本文实例1 七台热泵机组半封闭隔声室长×宽×高约为30×10. 5×2. 6m , 实例2 五台热泵机组半封闭隔声室长×宽×高约为24×16×3. 5m , 实例3 五台热泵机组半封闭隔声室长×宽×高约为16×15×3m。半封闭隔声室顶棚和侧墙为隔声吸声板拼装结构, 外侧隔声板为 50mm , 厚采钢夹芯板, 内侧吸声层为 50mm , 厚离心玻璃棉+ 玻璃丝布+ 铝合金穿孔板饰面。
(3) 在半封闭隔声室的后侧和左右两侧加装折板式进风阻性消声器。
单元进风阻性消声器宽×高×厚约为 1000×1500×500mm , 通过风量、风速计算确定所需单元消声器的数量。消声器进风口风速一般控制在 3m ös 左右。本文实例 1 七台热泵机组半封闭隔声室安装了 32 只单元进风消声器, 实例2 和实例 3 五台热泵机组安装了26 只单元进风消声器。
进风消声器消声片厚为 50mm , 片间距为 100mm , 消声片内填装离心玻璃棉, 铝合金穿孔板金属饰面。消声片倾斜段上表面不穿孔。消声器通道路径长约 700mm , 设计消声量为 15dBA 左右, 压力损失20Pa。
(4) 热泵机组隔振
本文实例1 七台热泵机组底座下面原安装橡胶板, 已压死, 不起隔振作用。热泵机组下面正对六层楼总经理办公室, 室内噪声为 47dBA , 低频固体传声十分明显。按热泵机组运行总重量、支点重量分配值及频率特性, 通过计算, 选择了一种金属弹簧复合隔振器, 设计了一种特殊托架支撑隔振器, 以确保热泵机组与进出水管中心高不变, 管道泵加装了橡胶隔振器, 进出水管加装了橡胶挠性接管。管道刚性托架改为弹性托架。
(5) 隔声门和隔声采光窗
为进出热泵机组半封闭隔声室, 在左右两侧开设两个钢结构隔声门。在半封闭隔声室的侧墙上安装若干扇双层玻璃隔声采光窗。同时在半封闭隔声室内加装照明灯具、配电箱、插座等, 便于检查和维修设备。热泵机组和半封闭隔声室顶棚之间的空隙应采用橡胶板或软塑料板联接, 以防振动传递和漏声。
5 多台大型热泵机组噪声治理效果
( 1) 热泵机组上部加装抗复合式消声器后, 使热泵机组轴流风机噪声由治理前的85 降为 64dBA , 消声器插入损失(消声量) 为 21dBA;
(2) 半封闭隔声室外噪声由治理前的 88 降为66dBA 左右, 降噪22dBA;
(3) 本文实例 1 海师花园热泵机组噪声对高层居民住宅的影响, 夜间噪声由 77 降为 52dBA , 按规定进行背景噪声影响修正后, 居民住宅处夜间噪声低于50dBA。高层居民住宅在主要交通干道的边上, 当夜间背景噪声为 52dBA , 治理结果低于当地背景噪声水平。
(4) 本文实例 2 园景苑热泵机组噪声对居民住宅的影响, 夜间噪声由治理前的75. 5 降为 50dBA , 与当地背景噪声相当。
(5) 热泵机组隔振后, 海师花园裙房六层楼总经理办公室内噪声由治理前的 47 降为 37dBA , 隔振降噪10dBA。
总之, 多台大型热泵机组噪声通过采取综合治理措施, 全面达到了环保要求, 业主和居民都十分满意。
参考文献
[ 1 ] 吕玉恒, 王庭佛. 噪声与振动控制设备及材料选用[M ]. 北京: 机械工业出版社, 1999.
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