消声和排烟

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消声设计防排烟暖通空调选型计算

消声与排烟

掌握消声器选型计算与防排烟系统的设计边界

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消声设计防排烟暖通空调选型计算

消声与排烟

掌握消声器选型计算与防排烟系统的设计边界

1第 1 页 · 消声与排烟

室内噪声评价标准

装好消声器后,怎么判断房间够不够安静?凭感觉不行——同一种声音,有人睡不着,有人没反应。需要一把'噪声温度计',把安静量化成数字,这就是 NC 与 RC 曲线要解决的事。

NC 曲线
1957 年美国提出的室内背景噪声评价曲线族,1/1 倍频程频段上各有固定限值
单值评价法
把实测频谱画在 NC 图上,找刚好不被超过的最高曲线,该曲线号就是房间 NC 值
NC 的短板
只看频谱最高点是否被压住,忽略整体形状——低频轰鸣与高频啸叫可能得出同一 NC 值
RC 曲线
1996 年改进版:RC 值量化响度,N/+/− 标记频谱平衡性;延伸至 16 Hz 共 7 个倍频程
衣服尺码对应 →噪声评价曲线

S/M/L 是主观标签,写明 175/92A 才是客观数字;NC/RC 把'安静'变成可对比的刻度

RCmark=RC1000+RC20002RC_{mark}=\frac{RC_{1000}+RC_{2000}}{2}
2第 2 页 · 室内噪声评价标准

噪声评价曲线图解

从左到右:把八个倍频带的实测声压级,逐段压到 NC 限值曲线上比对。

图解渲染中…
A2倍频带中心频率:63/125/250/500/1k/2k/4k/8kHzB2NC 曲线族从 NC-25 到 NC-65,按房间用途选限值C1判定原则:任一频带冒到线上即整间不合格
3第 3 页 · 噪声评价曲线图解

空调系统设备噪声

风机、压缩机、冷凝器——三大噪声源特性分析

空调系统设备噪声
风机、压缩机、冷凝器——三大噪声源特性分析
4第 4 页 · 空调系统设备噪声

噪声自然衰减机制

先沿主线看声源到接收端,再并读三条机制支路;箭头汇合处表示共同形成总衰减。

图解渲染中…
a2衰减取决于管长、截面、频率和壁面条件b1截面扩展或波前展开,使声能分布到更大区域b2空气黏滞与热传导耗能,高频通常更明显b3吸声衬里或非刚性壁面通过内耗散声能
5第 5 页 · 噪声自然衰减机制

设备噪声 vs 自然衰减

噪声设计常把"装消声器"和"靠距离衰减"混为一谈——前者压源头,后者扣传播,根本不是一个层面的事。

设备噪声(主动源)
  • 来源:空调/风机/水泵主动辐射
  • 控制:消声器、隔声罩、减振基础
  • 基准:距设备1m处声压级为标定
  • 责任:设备选型与安装阶段
自然衰减(被动过程)
  • 来源:声波在空气/墙体中传播损耗
  • 控制:远离设备、利用墙体与遮挡
  • 规律:距离每倍增约−6dB(点声源)
  • 责任:建筑平面与房间分隔
设备噪声是"产生量",自然衰减是"折扣率"——消声设计先压源头功率,再用距离兜底,两者串成一条链路。
6第 6 页 · 设备噪声 vs 自然衰减

消声器类型与原理

自然衰减得拉远几倍距离才能见效,对付设备噪声太慢。在管道里主动「截」住噪声,靠的是消声器——而消声思路分为三条:吸、挡、兼。

阻性消声
用多孔吸声材料,让声波摩擦生热转化为热能消散;对中高频最有效
抗性消声
靠管道截面突变、共振腔,让声波反射、干涉相消;对中低频最有效
阻抗复合消声
阻性与抗性组合,宽频带降噪;空调机房进排风系统常用
两列频率相同、方向相反的水波对应 →抗性消声的干涉相消

波峰撞波谷,叠加归零,能量并不会凭空消失,而是被反射回声源方向

7第 7 页 · 消声器类型与原理

消声器结构图解

下图以声流路径为主线,分四路剖开直管式/折板式/蜂巢式/消声弯头的内部构造。

图解渲染中…
A1直管式核心:管壁内贴多孔吸声材料,靠声波摩擦耗能B1折板式靠流道弯折增加声波与吸声层的接触机会C1蜂巢式把过流断面切成上千小通道,每格独立消声D2消声弯头专攻弯头处气流反射产生的低频噪声
8第 8 页 · 消声器结构图解

消声量计算

消声器的结构看完了,怎么量化它的消声能力?工程上有两套算法——一套比装前装后,一套比消声器自身的本领。

插入损失 IL
装消声器前后同一点声压级之差,直接反映系统实际降噪量
传声损失 TL
入射声功率与透射声功率之比的对数值,是消声器本身的固有属性
适用与差异
IL 用于现场验收,受源阻抗等系统因素影响;TL 是消声器固有属性
关窗后房间安静了多少对应 →插入损失

都是'前 vs 后'实测,数值受环境条件影响,不能直接说玻璃本身有多强

IL=Lp1Lp2IL = L_{p1} - L_{p2}
9第 9 页 · 消声量计算

消声设计步骤

消声设计是一套从'摸清噪声'到'选对器件'的完整流程,五步环环相扣。

1
噪声源分析
测量设备声功率级和频谱,锁定主噪频段
2
现场条件调查
核实安装空间、风速、管道走向等约束
3
消声量确定
根据室内噪声标准反推所需消声量
4
消声器选型
结合频谱与气流要求匹配消声器类型
5
效果校核验证
通过计算或实测验证达标,必要时调整
10第 10 页 · 消声设计步骤

噪声控制措施

前面几页我们专攻了消声——但它只是噪声治理四大手段之一。真要压住一台空调机组从机房传到办公室的噪声,得四路并进。

吸声
在房间内壁贴多孔或共振吸声材料,消耗反射声能,降低混响声压级。
隔声
用厚重墙体、隔声门、密封缝阻断空气声跨越房间传递。质量越重隔声越好。
消声
专治管道气流噪声,前几页已详述:靠通道内吸声与反射叠加衰减声能。
隔振
阻断振动沿楼板、管道传入建筑,变成固体声二次辐射。靠弹簧、橡胶、软接头。
建筑漏水系统对应 →噪声四路治理

吸声=地上铺毛巾吸水;隔声=墙体堵漏;消声=管道加消声阀;隔振=管道穿墙处加橡胶圈

11第 11 页 · 噪声控制措施

空调装置防振

上页我们用消声器挡住了空气声,可设备本身还在振动,顺着楼板、墙体往隔壁房间传。今天讲怎么让这股劲'软着陆'。

振动源头与传播路径
风机、水泵、压缩机等旋转设备产生振动,经底座→支座→楼板→墙体传至其他房间
隔振原理
在设备与基础之间插入弹性元件,振动能量在'软连接'处被吸收与反射,传入结构的能量大幅下降
橡胶隔振垫
适用于转速较高、扰力较小的设备(风机、空调机组),价格低、安装简便,但高频隔振有限
弹簧减振器
适用于转速低、扰力大的设备(水泵、制冷机组),固有频率低、隔振效果好,但需配阻尼防摇晃
布置要点
减振器设在设备重心投影下并做承重校核;进出水管、风管采用软接头,避免'短路'传振
洗衣机垫橡胶垫对应 →设备装弹性减振器

洗衣机直接落地振动传遍全楼;垫上橡胶垫后振动被'吃掉',楼下就安静了

T=11(f/fn)2,f/fn>2 时 T<1(进入隔振区)T = \left|\frac{1}{1-(f/f_n)^2}\right|,\quad f/f_n > \sqrt{2} \text{ 时 } T<1\text{(进入隔振区)}
12第 12 页 · 空调装置防振

防振构造详图

防振节点从设备到楼板的完整路径:设备→减振元件→基础,管道→吊架→结构。两端隔振、中间软接是关键。

图解渲染中…
B1弹簧式:低频隔振首选B2橡胶垫:高频隔振D切断振动向管道传递F1穿楼板处隔振
13第 13 页 · 防振构造详图

防火防烟分区设计

大楼着火时,有的楼层烟气弥漫、人被困住,相邻楼层却能正常疏散——差别就在建筑被悄悄划成的'防火防烟分区'里。

防烟分区
控制烟气水平蔓延,单个分区面积≤500㎡
挡烟设施
用垂壁、梁、隔墙划分,挡烟垂壁下缘距顶板≥500mm
防火墙
耐火极限≥3h,从基层贯通到屋顶,严禁管线穿越
防火卷帘
防火墙设不了时用,常见于大开口、中庭
联动控制
火灾信号触发自动下降,普通卷帘需配水幕保护
船舶的水密隔舱对应 →防烟分区

一个舱进水其他舱不淹;一个分区进烟也不向相邻蔓延

14第 14 页 · 防火防烟分区设计

防火分区与防烟分区

左为防火分区,右为防烟分区,中间汇合展示两者协同关系。

图解渲染中…
A2防火墙、防火门、防火卷帘等不可燃分隔构件B2从顶棚下垂的挡烟设施或到顶隔墙C1防烟分区面积必须不大于所属防火分区A3依据规范按建筑面积与耐火等级划分
15第 15 页 · 防火分区与防烟分区

自然排烟与机械排烟

可开启外窗自然排烟与排烟风机的机械排烟原理对比

自然排烟与机械排烟
可开启外窗自然排烟与排烟风机的机械排烟原理对比
16第 16 页 · 自然排烟与机械排烟

排烟管道与竖井布置

排烟管道系统布置形式与竖井设置要点

排烟管道与竖井布置
排烟管道系统布置形式与竖井设置要点
17第 17 页 · 排烟管道与竖井布置

防排烟系统设计流程

从建筑条件到设备选型,五步走完整套防排烟设计。

1
收集建筑资料
建筑高度、面积、用途、结构形式,决定后续全部判断
2
判定排烟方式
按建筑高度与场所条件,判定自然排烟还是机械排烟
3
划分防烟分区
按规范划分防烟分区,确定挡烟设施位置与分隔形式
4
计算排烟风量
按面积法或换气次数法,算出每个分区所需排烟量
5
设备系统选型
选定风机、风口、管径、阀件,配套控制方式闭环
18第 18 页 · 防排烟系统设计流程

正压送风系统

上节讲了机械排烟把烟抽走,但疏散楼梯间绝不能被动等烟排——要主动'打气',让通道内气压始终高于着火区,烟自然挤不进来。

正压送风目的
阻止烟气经门缝、楼梯井侵入疏散路径,给逃生者留一条净气通道
关键送风部位
防烟楼梯间及其前室(或合用前室)是规范强制设置部位
压差控制值
前室对走廊保持 25~30 Pa,楼梯间对前室保持 40~50 Pa,否则门难推开
风机选型核心
按漏风面积算风量,按余压定风压;火灾时必须联动启动并一用一备
往气球里不停吹气对应 →正压送风维持余压

烟气想从门缝挤入时,被内部高压'顶'回去,就像气球被吹胀后外界压力挤不进来

漏风量 Q=0.827AΔP  (m3/h)\text{漏风量 }Q = 0.827\cdot A \cdot \sqrt{\Delta P}\;(\text{m}^3/\text{h})
19第 19 页 · 正压送风系统

知识总结

  • 噪声治理遵循源-路径-受体三级递降策略
  • 消声量计算是把NR曲线落到选型的桥梁
  • 隔振与消声须协同,结构传声绕过消声器
  • 排烟设计的核心是维持安全区的压差
  • 防火分区是防排烟方案成立的前提
延伸主题:通风与防排烟联合调试高层建筑正压送风系统设备机房综合降噪设计
20第 20 页 · 知识总结

自测题

点击作答

12m无吸声衬里的镀锌钢板风管输送250Hz噪声,无弯头变径。其自然衰减量最接近?

21第 21 页 · 自测题

课后思考

先自己思考再看参考答案,体会消声与排烟的边界与冲突。

1消声器的消声量是固定的吗?管道长度变化时,自然衰减量怎么变?

参考答案消声器消声量由结构决定,相对稳定。自然衰减量=单位长度衰减×管长,管线越长衰减越多。这也是消声器通常紧贴机房安装的原因之一。

220米高的商场中庭,应优先选自然排烟还是机械排烟?判断依据是什么?

参考答案看可开启外窗面积是否≥规范要求(一般≥地面面积2%~5%)。满足则用自然排烟(省能、可靠),否则需设机械排烟。高层建筑还需复核更多条件。

3消声风管和排烟风管能合用吗?为什么?

参考答案不推荐合用。排烟管内温度可达280°C以上,会烧毁消声器的吸声材料;且排烟风量大、风速高,消声效果可能不足。规范也明确要求二者分开设置。

22第 22 页 · 课后思考
消声和排烟 · 知识图解