高層辦公建筑水泵房噪聲解決方案

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高層辦公建筑水泵房噪聲解決方案

文章出處：技術資訊網責任編輯admin 閱讀量：發表時間：2021-03-17 11:16

目前，許多住宅小區、辦公樓和賓館的水泵房等普遍存在減振降噪措施不當的問題。機房的噪聲對其周邊及上下的房間造成嚴重的干擾，從而影響人們的工作和生活。本文針對某高層辦公建筑水泵機房的噪聲干擾問題，通過現場測試及仿真分析，找出了噪聲干擾的主要原因，并提出了相應的解決方案。
1 工程現狀
本工程的水泵房位于高層辦公樓18層，當設備運轉時，臨近的17層和19層的辦公人員受到嚴重的噪聲干擾；18層主要用于放置物品，無辦公人員受到噪聲干擾。設備房里有3臺循環水泵和3臺空調水泵。循環水泵出口法蘭通過軟接與出水總管相連，出水總管通過吊架與19層樓面相連。
經現場勘察，發現17和19層樓道地面及墻面明顯存在振感，初步判斷為由18層水泵房引起。并發現水泵房存在以下情況：
1）水泵均有做隔振處理：水泵固定在混凝土中間質量塊，質量塊下設置圓柱形閉式彈簧減振器。但由于水泵運行較長時間未更換減振器，減振器存在失效可能。
2）管道落在型鋼吊架上，通過箍圈固定，故管道與樓板間為剛性連接。
3）機房未作隔聲或吸聲處理。
4）雖然水泵有隔振處理，但水泵管道支架直接落地安裝，存在剛性連接。
由于17層的樓道及19層的樓道分別位于機房的正下方和正上方，并且17和19層的辦公室均不便進行測試，經與甲方溝通，我們選取17和19層樓道的中間處及18層機房控制室外1m處作為考核點。驗收要求改造后三處考核點的背景噪聲（無其他噪聲干擾）能達到《民用建筑隔聲設計規范》要求的多人辦公室的底限標準，即≤45dBA。
2 現場測試
測試包括振動測試及噪聲測試。振動測試參照《建筑工程容許振動標準》，噪聲測試參照《民用建筑隔聲設計規范》。
測試儀器如表1所示。

振動測試現場圖如圖1所示，噪聲測試現場圖如圖2所示。
振動及噪聲測試時，除空調正常運行外，無其他設備及人員干擾。現場振動測試結果如表2所示，噪聲測試結果如表3所示。

對19層樓道地面振動進行了FFT測試，如圖3所示。由結果可知，150Hz處振動異常明顯。

另外，測試了循環泵的隔振效率。隔振效率定義為：減振器所隔離掉的振動的百分率，即，

循環泵機腳及其對應地面處（即循環泵減振器上和下處）通頻帶的位移幅頻曲線如圖4所示。取峰值頻率處（23.4Hz）的結果，得出循環泵減振器的隔振效率為65.4%。

綜上測試結果可知：
1）三處考核點的背景噪聲值均超過45dBA。
2）循環泵減振器的隔振效率僅為65.4%，結果表明，減振器隔振效果不好。
3）循環泵軟接后法蘭處比軟接前法蘭處振動大很多，在125Hz倍頻帶，循環泵軟接后的振動值為軟接前的25倍；另外，19層樓道地面振動在150Hz處存在明顯峰值。由上述可知，水泵出口法蘭通過軟接與出水總管相連，出水總管通過吊架與19樓樓面相連。因此，可初步判斷循環泵的出水總管存在共振現象。
4）機房不僅有空氣傳聲，還存在固體傳聲。
3 模態仿真
模態是多自由度線性系統的一種固有特性，可以由系統的特征值與特征矢量來共同表示，它們分別從時空兩個方面來表達系統的振動特性。
結構的模態參數主要是通過求解多自由度結構振動運動方程得到，對于工程問題，在求解固有頻率和振型時，可以忽略阻尼的作用，便得到無阻尼自由振動方程。

求解上式，便可得到方程的特征值和特征矢量，即為結構的固有頻率和振型。
由前章可知，循環泵的出水總管可能存在共振現象，因此對其模態進行仿真分析。用BEAM188單元模擬管道，管道軟接處用COMBIN40單元進行模擬，管道吊架固定處以固支進行考慮。管道的材料屬性是：密度為7800kg/m3，彈性模量為206GPa，泊松比為0.3；軟接的軸向剛度為1.5 MN/m，徑向剛度為0.5MN/m。
仿真模型如圖5所示，使用ANSYS的Lanczos算法進行計算。仿真結果表明出水總管存在142.1Hz的模態，如圖6所示。由于142.1Hz與峰值頻率150Hz接近，判斷循環泵出水總管產生共振，并對樓道噪聲產生重要作用。

4 減振降噪方案
根據測試及仿真結果，提出機房的減振降噪方案：
1）更換彈簧減振器
把循環泵及空調泵的圓柱形閉式彈簧減振器，替換為GTE開式彈簧減振器，并采用TZT減振臺座。減振示意圖如圖7所示。在安裝過程中，須合理布置減振器的數量及位置，以保證減振器的壓縮量一致。

2）出水總管作彈性處理
對出水總管作彈性處理：管道用軟木固定，并通過型鋼和吊桿加裝HVS吊式彈簧減振器，如圖8所示。

3）加裝隔聲吊頂
在機房加裝隔聲吊頂，構造如圖9所示。
4）加裝減振墊。
對管道支架加裝橡膠減振墊。

5 減振降噪效果
采用上述減振降噪方案后，對機房再次進行振動和噪聲測試，振動和噪聲明顯降低。改造后三處考核點的背景噪聲如表4所示。結果表明，三處考核點的背景噪聲均小于45dBA（《民用建筑隔聲設計規范》要求的多人辦公室的底限標準），改造效果良好。

6 結論
本文通過振動及噪聲測試和模態仿真分析，找出機房影響臨近辦公人員的原因：
1）水泵減振器失效；
2）水泵出水總管共振：
3）機房未做隔聲或吸聲處理；
4）管道支架或吊架存在剛性連接。根據上述問題提出了具有針對性的減振降噪方案。工程施工完成后，對水泵房進行驗收測試，振動和噪聲明顯降低。考核點的噪聲結果表明改造效果良好。

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