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第九章 空调系统的消声、防振、与空

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第 九 章空调系统的消声、防振与 空调建筑的防火排烟1 1第一节 噪声及其物理量度一、空调系统的噪声1、噪声:声音强度大而又嘈杂刺耳或者对某 项工作来说是不需要或有防碍的声音噪声是声波的一种,它具有声波的一切物 理特性2 2第一节 噪声及其物理量度2、噪声源:(1)工业噪声:空气动力噪声:由空气振动产生(气流内部运动 或与物体互相作用所产生的噪声)气流受空气动 力扰动产生局部的压力脉动,并以波的形式通过周 围的空气向外传播而形成噪声 如通风机、发动机 、喷气式飞机和火箭等产生的噪声 机械性噪声:由固体振动产生,如齿轮、轴承和 壳体等振动产生的噪声电磁性噪声:由电磁振动产生,如电动机、发 电机和变压器、日光灯镇流器等产生的噪声 3 3第一节 噪声及其物理量度(2)通风和空调工程的主要噪声源:通风机、水泵、制冷机、机械通风冷却塔空调系统中通风机是最主要噪声源,其噪声以空 气动力噪声为主,经风管传入室内a、空气动力噪声: 气流在吸入口和叶轮中脱流 形成的;b、撞击噪声:气流进入或离开叶片时产生;c、回转噪声(叶片噪声):气体压力和速度脉动 变化而形成4 4第一节 噪声及其物理量度5 5第一节 噪声及其物理量度二、声音的物理量度: 1、声波:n特性:声速c,声波波长λ,声波频率f三者之间的关系:c=fλ(m/s)在常温下,c≈340m/s。

n对人耳来说,只有f=20~20000Hz的声波才 能被听到;n一般情况,低频率:1000Hz6 6第一节 噪声及其物理量度2、声强与声压:(1)声强: 某一点的声强,指该点垂直于声波传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的能量 I,w/m2,声强与离声源的距离的平方成反比 声强分可闻阈:最低声强,约为10-12 w/m2;痛阈:最大声强,约为1 w/m27 7第一节 噪声及其物理量度(2)声压:声波在空气中传播时,由于空气受到振动而引 起了疏密的变化,会在原来的大气压强上叠加一个 变化的压强,这个叠加的压强就称为声压;P, μbar1Pa=10μbar (3)声强、声压两者关系:某一点的声强和该点的声压的平方呈正比;对于声强为10-12 w/m2的可闻阈,其声压约为2.0×10-5Pa,即0.0002μbar8 8第一节 噪声及其物理量度3、声强级和声压级:(1)声强级:用I/I0的常用对数表示声波强度的级别LI=10lg(I/I0 ) dB 基准声强I0=10-12 w/m2可闻阈:LI=0 痛阈:LI=120(2)声压级:LP=10lg(P/P0)2=20lg(P/P0) dB 基准声压P0=2×10-5Pa(对应的声强为10- 12 w/m2 )。

9 9第一节 噪声及其物理量度4、声功率和声功率级:(1)声功率:声源在单位时间内以声 波的形式辐射出的总能量;符号W,单 位W2)声功率级:LW=10 lg(W/W0),W0= 10-12 w1010第一节 噪声及其物理量度5、声波的叠加:(1)当n个不同声压级共同作用于某一点时:ΣLP=10 lg(100.1LP1+…+100.1LPn) dB(2)当m个相同的声压级相叠加时:ΣLP=10lg(m×100.1LP)=10lgm+10 lg100.1LP=10 lgm+L P1111第一节 噪声及其物理量度当2个相同的声压级相叠加时:ΣLP=10 lg2+LP≈3+LP (3)两个不同的声压级叠加时:LP3=LP1+10 lg(1+10-0.1D) =LP1+ΔL,ΔL=10 lg(1+10-0.1D)式中: D= LP1- LP2ΔL也可由图表查得 1212第一节 噪声及其物理量度三、噪声的频谱特性:通风空调消声计算中用的是倍频程倍频程是两个频率之比为2:1的频程倍 频 程 频 带中心频率 频率范围 中心频率 频率范围 6345~901000710~142012590~18020001420~2840250180~35540002840~5680500 355~710 8000 5680~113601313第二节 噪声的主观评价和 室内噪 声 标 准一、噪声的评价:1、等响曲线:响度级LN,单位phon(方);n取频率为1000Hz纯音的声压级作为等响 的基准;n若某噪声听起来与该纯音一样响,则该 噪声的响度级(phon)就等于这个纯音 的声压级(dB值);n利用与基准声音比较的方法,通过大量 试验,可得到等响曲线。

14141515第二节 噪声的主观评价和室内噪 声 标 准从等响曲线可看出:最上面的曲线是痛阈曲线,最下面的曲线是可闻阈曲线人耳对高频,特别是2000~5000Hz的声音最敏感,而对低频声不敏感1616第二节 噪声的主观评价和室内噪 声 标 准二、室内噪声标准1、A声级的评价标准:n为模拟人耳对声音响度的感觉特性,在声 级计上设计了三种计权网络,即A、B、C 三种网络n由于A网络对高频敏感,对低频不敏感, 与人耳对噪声的感觉相一致因此通常就 用A网络测得声级,即A声级的dB(A)作 为评价噪声的指标1717第二节 噪声的主观评价和室内噪 声 标 准2、噪声评价曲线(N曲线) 由于人耳对各种频率噪声的响度感觉不同 ,而且控制各种频率噪声的技术措施也不同 ,所以需要规定不同频带允许噪声值,于是 就采用噪声评价曲线(N或NR曲线)作标准 噪声评价曲线是根据人耳对低频敏感程度 较弱以及低频的消声处理比较困难而制定的 1818第二节 噪声的主观评价和室内噪 声 标 准噪声评价曲线按噪声级由低到高顺序排列并 编号它的号数N就称之为噪声的评价数,且规 定N值等于中心频率1000Hz的倍频程声压级的分 贝整数。

3、噪声评价数N与A声级LA之间的关系:LA=N+519192020第二节 噪声的主观评价和室内噪 声 标 准4、室内允许的噪声标准 (1) 民用建筑允许的噪声标准 [dB(A) ]建筑物类型 建筑等级高级 建筑等级中级 建筑等级普通 音乐厅、影剧 院等文娱建筑 303540福利卫生建筑354045居住、办公类 建筑404550集会建筑、科 研建筑 45 50 55 2121第二节 噪声的主观评价和室内噪 声 标 准(2)各类建筑物室内允许噪声级建筑物类别LA[dB(A)] 广播录音室、播音室26~34 音乐厅、剧院、电视演播室34~38 电影院、演讲厅、会议厅38~42 办公室、设计室、阅览室、审 判厅42~46餐厅、宴会厅、体育馆、商场46~54 候机厅、候车厅、候船厅50~58 洁净车间、带机械设备的办公 室58~662222第三节 空调系统的噪声源空调系统的主要噪声源 风机、水泵、压缩机、风管振动、气 流流动等 一、通风机的噪声:风机噪声=f (叶片型式、片数、风量 、风压等)(气流噪声+旋转噪声)频率:大约在200~800Hz,处于低频范 围内 2323第三节 空调系统的噪声源(一)、离心通风机1、 在缺乏声功率级的实测值时,一般中低压 离心通风机在接近最高效率点运行时可按下 式估算噪声值: LW= 5+10lgL+20lgH ( dB) L——m3/s , H(全压)——Pa2、已知通风机的功率N和风压H:LW=67+10lgN+10lgH (dB)(Lg1=0, Lg10=1)2424第三节 空调系统的噪声源3、当风机转速不同时:(LW)n2=(LW)n1+50lg(n2/n1 ) (dB)当风机转速增加一倍,声功率级约增加?4、当风机叶轮直径不同时:(LW)d2 =(LW)d1 +20lg(d2/d1) (dB)5、风机各频带的声功率级:一台风机工作时:(LW)Hz=LW+Δb (dB)Δb——通风机各频带声功率级的修正值,dB。

2525第三节 空调系统的噪声源风机声功率级修正值Δb 2626第三节 空调系统的噪声源(二)、轴流式通风机 轴流式通风机的声功率级可按下式确定:LW= 19+10lgL+25lgH + δ (dB) 式中δ——工况修正值(dB) ,可查表得到, δ =-5.2~9; 叶片数为4,叶片角度为20度,流量比为0.9时 δ最小;叶片数为8,叶片角度为25度,流量比 为0.4时δ最大2727第三节 空调系统的噪声源(三)、两台或多台风机工作时:可先计算两台的总声功率级再与第三台叠加 ,以此类推LWZ=(LW)max+Δβ (dB)式中 (LW)max——声功率级较高的一台风机 的声功率级,(dB);Δβ——附加的声功率级,(dB),其值 可查表确定 2828第三节 空调系统的噪声源附加声功率级值ΔβΔLW (dB) 0 1 2 3 4 6 9 10 15 Δβ (dB) 3.0 2.6 2.2 1.8 1.5 1.0 0.5 0.4 0.1ΔLW:两台风机声功率级的差值29291.两台声功率级LW均为85dB的风机并联运行 ,总声功率级LWZ多大? 2.一台1KW的离心风机的声功率级LW= 71dB,那么同一系列风压相同的另一台 10KW的离心风机的声功率级LW多大?两 台联合运行时的总声功率级LWZ多大? 3.风量、风压相同的轴流风机与离心风机相 比,声功率级LW至少大多少?3030声波的叠加:(1)声压级:LP=10lg(P/P0)2=20lg(P/P0) dB 当n个不同声压级共同作用于某一点时:ΣLP=10 lg(100.1LP1+…+100.1LPn) dB 当m个相同的声压级相叠加时:ΣLP=10lg(m×100.1LP)=10 lgm+LP (2)声功率级:LW=10 lg(W/W0) 当m个相同的声功率级相叠加时:ΣLw=10lg(m×100.1Lw)=10 lgm+Lw(3)声功率级与声压级的关系: LP=LW+ 10 lg(1/4πr)31313.风量.风压相同的轴流风机与离心风机相比,声 功率级LW至少大多少?离心通风机LW= 5+10lgL+20lgH (dB) L——m3/s , H(全压)——Pa轴流式通风机LW= 19+10lgL+25lgH + δ (dB) 工况修正值δ =-5.2~9 (dB); 19+10lgL+25lgH + δ-(5+10lgL+20lgH) =14 +δ+5lgH=14-5.2 + 5lgH=8.8+5lgH3232第四节 空调系统中噪声的自然衰减一、噪声在风管内的自然衰减 1.噪声的自然衰减:噪声通过风管系统后,由于摩 擦、风管截面的突然扩大或缩小以及声波反射等原因 ,会产生衰减,这种衰减称为噪声的自然衰减。

1)由于流动空气对管壁的摩擦,使部分声能转换成 热能; 2)由于在系统部件(风道变截面、支路、弯头等) 处有部分声能被反射;机理:吸收、反射、透射到管外 2.再生噪声:在有气流时,由于气流撞击和形成涡 流等原因而产生的噪声3333第四节 空调系统中噪声的自然衰减3. 自然衰减的系统部件: 1) 直管的噪声自然衰减——由于声波沿 管道传播方向不变噪声衰减量很小 2) 弯头的噪声自然衰减——由于声波传 播方向的改变而产生衰减噪声衰减量的大小与弯头的形状和风 管宽度或直径大小有关矩形风管的衰减 量比圆形的大3434第四节 空调系统中噪声的自然衰减3. 自然衰减的系统部件: 3) 分支管(三通)的噪声自然衰减——在风道 分支时,噪声能基本按比例地分配给各个支管 噪声衰减量的大小与计算支管的截面积与全 部支管的截面积之比的大小有关 4) 变径管的噪声自然衰减——由于管道段面积 突然扩大或缩小,导致噪声声能朝传播的相反 方向反射,产生衰减3535第四节 空调系统中噪声的自然衰减3. 自然衰减的系统部件: 5)风口反射的噪声自然衰减——通。

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