论文部分内容阅读
摘 要：建筑物内的设备运行造成的结构传声是噪声扰民的主要声源。本文研究了二次加压泵房噪声与振动的特性，结合二次供水泵房设备噪声振动治理的工程实践和心得，对二次供水泵房噪声治理工程中的问题作一探讨，以期解决由于老旧小区的二次供水泵房设计及建设缺陷，造成泵房低频噪声扰民问题。
关键词：建筑物；二次加压泵房；结构传声；辐射噪声； 噪音控制
随着城市化进程的加快，高层建筑如雨后春笋般拔地而起。城市的土地利用率也越来越高，很多开发商为了节省土地资源，将供水泵房设置于地下室人防工程内。特别在前些年的二次供水泵房建设中，由于缺少相关的法规和监管，造成许多泵房在建设之初就埋下了噪音的隐患。设备运行时产生的声污染，给附近居民的生活带来了严重的危害，给社会的和谐与稳定带来了诸多不利的因素。本文结合二次供水泵房设备噪声振动治理的工程实践和心得，对二次供水泵房噪声治理工程中的问题进行探讨。
1、噪声的危害
噪声是一种由为数众多的频率组成的并具有非周期性振动的复合声音。噪音是非周期性的声音振动，噪声对人体健康的影响，主要作用于人体的各器官，对人的中枢神经系统、植物神经及心血管系统方面进行干扰，表现于妨碍人们正常休息、睡眠、使人烦躁异常、神经衰弱等。由于泵房多采用变频供水方式，水泵启动的次数和持续时间都没有规律性，特别是晚间休息时的无规律启动噪声对人的影响会更大。
2、泵房噪声的特点
二次供水泵房的噪声主要为低频噪声，所谓低频噪声是指频率在500赫兹（倍频程）以下的声音。低频噪声递减得很慢，声波又较长，能轻易穿越障碍物。
3、噪声的传播途径
3.1 通过门、窗以及通风管路的空气介质直接传播到小区住户。
3.2 水泵振动通过基础、结构大梁、墙壁、楼板、管路系统、钢性支/ 吊架等沿建筑结构广泛传播，振动通过再激励周围空气介质向四周辐射形成的固体噪声传导和二次声辐射。由于现代建筑特有的钢筋混凝土构造使振动波在传播过程中衰减很小，因而固体噪声频率范围宽、传播距离远，判断其声源及传播规律也比较困难。
3.3 低频噪声在传播过程中经过多次反射形成驻波，低频噪声在波腹中的振幅最强，对人的健康危害也最重。
4、二次供水泵房噪声与振动特性
4.1二次供水水泵机组属于旋转运动机器，由于电机转子，叶轮等旋转部件不平衡，产生扰力，引起了水泵的振动，振动以弹性波的形式通过水泵机架、相连的供水管线及其支/吊架传递至楼上，引起了墙体、楼板等的微振动而辐射结构噪声。结构噪声属于固体声，频率较低，声波在刚性建筑结构中随传播距离的衰减很小，因此受影响的住宅楼层较多。
4.2 水泵机组运行时泵体和电机产生辐射噪声，同时噪声通过泵房内各刚性壁面的反射叠加而产生混响声。这部分噪声以空气声的形式传播，部分声能透过泵房楼板而传递至临近上层的居民家中，由于楼板为混凝土结构，本身对空气声隔声量预计能达45dB 以上，因此传播距离的衰减很大，其也局限影响到紧邻的地面一层。
5、噪声的控制方法
5.1隔振：从振源入手，在水泵机组与基础之间装隔振器与隔振垫层，用弹性联接代替刚性联接，以此来减少振源的振动能量向基础传递。对于重量较轻的水泵来说，常采用增加设备质量来降低共振频率，这种方法通常是将设备安装在预制混凝土的底座上，隔振器置于混凝土底座与地基之间，对于离心泵机组的基础质量推荐与其自身质量相等。
5.2 减振：根据管道系统的布置特点和振动传播的途径，泵房的管道主要采取橡胶补偿软联接，即在水泵的进出水口、穿墙处采用可曲挠单球或双球合成橡胶接头；管道外包扎阻尼材料，多孔吸声材料外面再包以不透声的隔声材料组合成复合隔声结构；吊架、支架采用钢弹簧隔振器的形式与墙连接；穿墙位置进行周边凿空，加装橡胶垫、填充石棉等减振措施。
5.3 泵房内空气声治理 将站房的门体改为隔声门，站房内顶棚和墙面进行吸声处理，对隔声薄弱的环节采用高质量的隔声板加强隔声，进排风口消声处理。
6、工程案例
6.1 工程概况
“九龙城市乐园小区”为老旧小区，水泵房设置在地下室一层，地上一层为架空层，二层及以上为居民住宅。泵房供水方式为无负压变频供水方式，该水泵房正对上方一户人家影响较大，自泵房建成使用至今，运行噪音对该户人家造成较大的困扰，严重影响日常生活，相关部门多次采取措施未能从根本上解决问题。
6.2 水泵房概况
地下室水泵房供水分低区、高区两个区，均为无负压供水设备。
低区3台水泵参数：Q=64m3/h，H=44.3-60.9m，P=11kW，兩开一备；
高区3台水泵参数：Q=30m3/h，H=76-97.8m，P=11kW，两开一备；
6.3 规范要求及噪音监测
根据《住宅设计规范》7.3.1，住宅卧室、起居室内噪声级，应满足下列要求：
1.昼间卧室内的等效连续A声级不应大于45dB；
2.夜间卧室内的等效连续A声级不应大于37dB；
3.起居室的等效连续A声级不应大于45dB。
多次到现场监测查看，在泵房内及该居民家中测量噪音值，噪音较大。现场观察发现居民家中的噪音主要来自管道振动传播及共振产生。水泵运行时产生的噪音和机械振动延管道传播，管道与墙体直接连接，引起结构共振；不稳定的水流和水锤现象也会使管道产生振动，噪音和振动通过一面墙传到居民房间。
6.4 治理方案选择
对水泵房各类噪音对该户影响的分析，噪音治理的主要方案应确定在降低机械振动及切断固体传播途径，其主要措施性方案如下：
1） 水泵减振措施 水泵运行时振动噪音源，通过实地考察，水泵机组的振动通过管道传导导致噪声传播。水泵动平衡不好，泵本身的振动较大，应经常对水泵进行维护和检修，定期更换磨损的联轴器。此外，水泵支撑座底加装减振设施。
2） 给水管道减振消声
固体传声是影响该居民室内噪声的主要原因，目前该泵房内管道安装过程中与墙体、梁板联结采用刚性支架，且管道与墙壁刚性连接，未加任何消声、隔声措施，需对其进行改造，在管道上加橡胶接头、弹性减振支架和隔振垫。管路同水泵连接部位要加隔振橡胶垫及隔振法兰，穿墙位置进行周边凿空，加装橡胶垫、填充石棉等减振措施。
6.5 施工措施及治理效果
1）水泵降噪减振，首先对水泵进行维护保养，更换磨损的联轴器。考虑到生活用水对居民的重要意义，施工工程中尽量避免停水，更换设备部件逐一进行。
2）供水管道增加橡膠软接头，管道穿墙位置进行凿空，加装橡胶垫，填充柔性材料，隔绝固体传声。
3）对变频控制柜进行优化设置，对主泵与备用泵之间进行定时切换，同时根据水量大小及时调整水压，在用水量较少时，实现自动休眠功能。
采取减振措施以后，运行维护人员到该户室内检测，施工前后室内噪声明显得到改善，原耳听到的蜂鸣声已基本消失，不再影响睡眠休息。户主反应目前噪声情况良好。
7、结语
7.1设计施工时应加强环保意识，考虑各种设备产生的噪音对环境敏感人群的影响，注意将设备基础与原有建筑结构分开，从源头上降低固体传播噪音，避免对业主的影响。
7.2 对与生活水泵房安装一定要按柔性连接进行管道安装，避免日后进行处理。
7.3尽量选择噪音较小的水泵设备，从根源上减少震动和噪音。
7.4在无法避免结构传播固定设备噪音的前提下，减振措施如减震垫、柔性接头、弹性支架是降低环境噪音敏感点噪音的有效手段。
7.5避免将生活水泵房安装于临近居民住宅或是居民住宅正下方。
参考文献
[1] 《建筑给排水设计规范》
[2] 《城市区域环境噪声标准》
[3] 《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88
[4] 《住宅设计规范》
[5] 施抒伟.柯瑞荣.罗茨风机房噪声综合治理[J].环境工程.
[6] 李勉钧.必须重视噪声污染的治理[J].
关键词：建筑物；二次加压泵房；结构传声；辐射噪声； 噪音控制
随着城市化进程的加快，高层建筑如雨后春笋般拔地而起。城市的土地利用率也越来越高，很多开发商为了节省土地资源，将供水泵房设置于地下室人防工程内。特别在前些年的二次供水泵房建设中，由于缺少相关的法规和监管，造成许多泵房在建设之初就埋下了噪音的隐患。设备运行时产生的声污染，给附近居民的生活带来了严重的危害，给社会的和谐与稳定带来了诸多不利的因素。本文结合二次供水泵房设备噪声振动治理的工程实践和心得，对二次供水泵房噪声治理工程中的问题进行探讨。
1、噪声的危害
噪声是一种由为数众多的频率组成的并具有非周期性振动的复合声音。噪音是非周期性的声音振动，噪声对人体健康的影响，主要作用于人体的各器官，对人的中枢神经系统、植物神经及心血管系统方面进行干扰，表现于妨碍人们正常休息、睡眠、使人烦躁异常、神经衰弱等。由于泵房多采用变频供水方式，水泵启动的次数和持续时间都没有规律性，特别是晚间休息时的无规律启动噪声对人的影响会更大。
2、泵房噪声的特点
二次供水泵房的噪声主要为低频噪声，所谓低频噪声是指频率在500赫兹（倍频程）以下的声音。低频噪声递减得很慢，声波又较长，能轻易穿越障碍物。
3、噪声的传播途径
3.1 通过门、窗以及通风管路的空气介质直接传播到小区住户。
3.2 水泵振动通过基础、结构大梁、墙壁、楼板、管路系统、钢性支/ 吊架等沿建筑结构广泛传播，振动通过再激励周围空气介质向四周辐射形成的固体噪声传导和二次声辐射。由于现代建筑特有的钢筋混凝土构造使振动波在传播过程中衰减很小，因而固体噪声频率范围宽、传播距离远，判断其声源及传播规律也比较困难。
3.3 低频噪声在传播过程中经过多次反射形成驻波，低频噪声在波腹中的振幅最强，对人的健康危害也最重。
4、二次供水泵房噪声与振动特性
4.1二次供水水泵机组属于旋转运动机器，由于电机转子，叶轮等旋转部件不平衡，产生扰力，引起了水泵的振动，振动以弹性波的形式通过水泵机架、相连的供水管线及其支/吊架传递至楼上，引起了墙体、楼板等的微振动而辐射结构噪声。结构噪声属于固体声，频率较低，声波在刚性建筑结构中随传播距离的衰减很小，因此受影响的住宅楼层较多。
4.2 水泵机组运行时泵体和电机产生辐射噪声，同时噪声通过泵房内各刚性壁面的反射叠加而产生混响声。这部分噪声以空气声的形式传播，部分声能透过泵房楼板而传递至临近上层的居民家中，由于楼板为混凝土结构，本身对空气声隔声量预计能达45dB 以上，因此传播距离的衰减很大，其也局限影响到紧邻的地面一层。
5、噪声的控制方法
5.1隔振：从振源入手，在水泵机组与基础之间装隔振器与隔振垫层，用弹性联接代替刚性联接，以此来减少振源的振动能量向基础传递。对于重量较轻的水泵来说，常采用增加设备质量来降低共振频率，这种方法通常是将设备安装在预制混凝土的底座上，隔振器置于混凝土底座与地基之间，对于离心泵机组的基础质量推荐与其自身质量相等。
5.2 减振：根据管道系统的布置特点和振动传播的途径，泵房的管道主要采取橡胶补偿软联接，即在水泵的进出水口、穿墙处采用可曲挠单球或双球合成橡胶接头；管道外包扎阻尼材料，多孔吸声材料外面再包以不透声的隔声材料组合成复合隔声结构；吊架、支架采用钢弹簧隔振器的形式与墙连接；穿墙位置进行周边凿空，加装橡胶垫、填充石棉等减振措施。
5.3 泵房内空气声治理 将站房的门体改为隔声门，站房内顶棚和墙面进行吸声处理，对隔声薄弱的环节采用高质量的隔声板加强隔声，进排风口消声处理。
6、工程案例
6.1 工程概况
“九龙城市乐园小区”为老旧小区，水泵房设置在地下室一层，地上一层为架空层，二层及以上为居民住宅。泵房供水方式为无负压变频供水方式，该水泵房正对上方一户人家影响较大，自泵房建成使用至今，运行噪音对该户人家造成较大的困扰，严重影响日常生活，相关部门多次采取措施未能从根本上解决问题。
6.2 水泵房概况
地下室水泵房供水分低区、高区两个区，均为无负压供水设备。
低区3台水泵参数：Q=64m3/h，H=44.3-60.9m，P=11kW，兩开一备；
高区3台水泵参数：Q=30m3/h，H=76-97.8m，P=11kW，两开一备；
6.3 规范要求及噪音监测
根据《住宅设计规范》7.3.1，住宅卧室、起居室内噪声级，应满足下列要求：
1.昼间卧室内的等效连续A声级不应大于45dB；
2.夜间卧室内的等效连续A声级不应大于37dB；
3.起居室的等效连续A声级不应大于45dB。
多次到现场监测查看，在泵房内及该居民家中测量噪音值，噪音较大。现场观察发现居民家中的噪音主要来自管道振动传播及共振产生。水泵运行时产生的噪音和机械振动延管道传播，管道与墙体直接连接，引起结构共振；不稳定的水流和水锤现象也会使管道产生振动，噪音和振动通过一面墙传到居民房间。
6.4 治理方案选择
对水泵房各类噪音对该户影响的分析，噪音治理的主要方案应确定在降低机械振动及切断固体传播途径，其主要措施性方案如下：
1） 水泵减振措施 水泵运行时振动噪音源，通过实地考察，水泵机组的振动通过管道传导导致噪声传播。水泵动平衡不好，泵本身的振动较大，应经常对水泵进行维护和检修，定期更换磨损的联轴器。此外，水泵支撑座底加装减振设施。
2） 给水管道减振消声
固体传声是影响该居民室内噪声的主要原因，目前该泵房内管道安装过程中与墙体、梁板联结采用刚性支架，且管道与墙壁刚性连接，未加任何消声、隔声措施，需对其进行改造，在管道上加橡胶接头、弹性减振支架和隔振垫。管路同水泵连接部位要加隔振橡胶垫及隔振法兰，穿墙位置进行周边凿空，加装橡胶垫、填充石棉等减振措施。
6.5 施工措施及治理效果
1）水泵降噪减振，首先对水泵进行维护保养，更换磨损的联轴器。考虑到生活用水对居民的重要意义，施工工程中尽量避免停水，更换设备部件逐一进行。
2）供水管道增加橡膠软接头，管道穿墙位置进行凿空，加装橡胶垫，填充柔性材料，隔绝固体传声。
3）对变频控制柜进行优化设置，对主泵与备用泵之间进行定时切换，同时根据水量大小及时调整水压，在用水量较少时，实现自动休眠功能。
采取减振措施以后，运行维护人员到该户室内检测，施工前后室内噪声明显得到改善，原耳听到的蜂鸣声已基本消失，不再影响睡眠休息。户主反应目前噪声情况良好。
7、结语
7.1设计施工时应加强环保意识，考虑各种设备产生的噪音对环境敏感人群的影响，注意将设备基础与原有建筑结构分开，从源头上降低固体传播噪音，避免对业主的影响。
7.2 对与生活水泵房安装一定要按柔性连接进行管道安装，避免日后进行处理。
7.3尽量选择噪音较小的水泵设备，从根源上减少震动和噪音。
7.4在无法避免结构传播固定设备噪音的前提下，减振措施如减震垫、柔性接头、弹性支架是降低环境噪音敏感点噪音的有效手段。
7.5避免将生活水泵房安装于临近居民住宅或是居民住宅正下方。
参考文献
[1] 《建筑给排水设计规范》
[2] 《城市区域环境噪声标准》
[3] 《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88
[4] 《住宅设计规范》
[5] 施抒伟.柯瑞荣.罗茨风机房噪声综合治理[J].环境工程.
[6] 李勉钧.必须重视噪声污染的治理[J].