空气调节教学课件第八章

第八章空调系统的消声、防振与空调系建筑的防火排烟第一节噪声及其物理量度1．声音与噪声的量度声音——物体振动使周围空气分子交替产生密集和稀疏状，并向外传播而形成波动，荡波动传到人耳感觉到声音，也称声波。噪声——各种不同频率和声强的声音无规律地组合在一起就成为噪声。人耳产生感觉的声音频率范围：20~20000Hz低频声300Hz中频声300~1000Hz高频声1000Hz在常温下，声音在空气中的传播速度340m/s声音在橡胶中的传播速度40~50m/s2．噪声的量度1）声压、声强、声功率声压P——物体振动使空气中产生交变压力，单位面积上所承受的声音压力，单位Pa。人耳可感觉的最小声压称阈声压，也称基准声压P0，为2x10-5Pa;人耳可忍受的最大声压称痛阈声压，为20Pa。声强I——在垂直于声波传播方向的单位面积上，单位时间通过的声能，单位W/㎡。人耳可感觉的最小声强称基准声强I0，为10-12W/㎡；人耳可忍受的最大声强，为1W/㎡。声功率W——单位时间内声源以声波形式辐射的总能量，单位W。基准声功率W0，为10-12W。2）声压级、声强级、声功率级人耳的可听范围很宽，从阈声压到痛阈声压，绝对值相差一百万倍。贝尔（B）——是声音的量度单位。为了表达方便、实用，声音的量度采用对数标度，以相对于基准量的比值的对数来表示。分贝（dB）——是实际中通常采用的声音的量度单位。数量上，分贝（dB）是贝尔（B）的1/10，声音是以“级”来表示它的大小。声压级LpLp=20lg(P/P0)(dB)(1)阈声压级为0Db，痛阈声压级为120dB，相差20倍。声强级LILI=10lg(I/I0)=Lp(dB)(2)声音的声强级和声压级的分贝值相等。声功率级LwLw=10lg(W/W0)=Lw(dB)(3)3）声波的叠加当有多个声源同时产生噪声时，其合成的声级按对数法则运算。∑Lp=10lg(100.1LP1+100.2LP2+···+100.1LPn)(4)实际上，当两个声源的声压级相同，叠加后仅比单个声源的声压级大3dB。当两个声源的声压级不同，叠加后比单个声源的声压级最多大3dB。3．噪声的频谱特性频程（频带）——人们把宽广的声频范围（20~20000Hz）划分为几个有限的频段，倍频程——每个频程都有它的频率范围和中心频率，倍频程是指中心频率成倍增加的频程。在空调工程的噪声控制中，常用的是倍频程。表中所列，是噪声控制或测量中，常见的八个倍频程。频谱——表示组成噪声的各频程声压级的图。第二节噪声的主观评价和室内噪声标准噪声的主观评价对噪声的评价客观评价——用物理量→声压、声强、声功率，主观评价——人耳对声压、频率的主观感觉→响度级。响度级——把声压级和频率综合起来评价声音大小的一个主观感觉量。以1000Hz的纯音为基准音，利用与基准声音比较的方法，得到各个可听范围的纯音的响度级。单位为方（phon）。在低声压级时，人耳对频率2000~4000Hz的声音最为敏感；在上述频率范围之外，人耳的灵敏度下降，尤其是频率越低。随着声压级的增加，人耳对频率响应的差别减小。2．噪声测量声级计——量测噪声的常用仪器。原理：声信号通过传声器把声压转换成电压信号，经过放大后，通过计权网络，在声级计的表头上显示出分贝值。A声级——在声级计上有A、B、C三种不同的计权网络，常以A网络侧得的声级来代表噪声的大小，称A声级，记作dB（A）。因为A网络对高频声敏感，对低频声不敏感，与人耳对噪声的频率响应特性一致。声级计A、B、C三档读数特点：LA≈LB≈LC噪声的频谱以高频为主；LC≈LBLA噪声的频谱以中频为主；LCLBLA噪声的频谱以低频为主。3．噪声标准噪声评价N（NR）曲线——国际标准组织制定的评价曲线。评价曲线特点：1）中低频噪声的允许声压级分贝值较高，2）高频噪声的允许声压级分贝值较低。4．空调房间的允许噪声标准第三节空调系统的噪声源1．空调系统中的主要噪声源噪声源①——通风机的噪声↓{叶片形式、片数、风量、风压等参数}有关。↓↓由叶片上紊流而引起的由相应的旋转噪声引起→取决于转数和叶片数。宽频带的气流噪声。通风空调所用的风机，其噪声主要处在低频范围。噪声源②——风管内气流压力变化引起的钢板的振动而产生的噪声。高速风管中的噪声不可忽略。噪声源③——出风口风速过高将引起噪声。因此，应适当限制出风口的风速。通风机噪声的计算比较各种风机的噪声大小，通常用声功率级表示。风机制造厂家提供产品的声学特性资料。当缺少资料时，根据风机的额定风量和全风压值，估算风机的声功率级。对于多台通风机串联或并联工作时的总声功率级的计算，可先计算两台通风机的总声功率级，然后，再与第三台通风机进行叠加，以此类推。空调系统中噪声的自然衰减噪声在风管内的自然衰减自然衰减——通风机产生的噪声在经过风道传播的过程中，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；因此，噪声会有衰减。系统部件的噪声自然衰减值，一般是在没有气流的静状态下测得的。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。随着气流速度的升高，有可能会成为系统中的一个新噪声源。通常在风管内气流速度υ≤8m/s时，计算系统部件的自然衰减。考虑自然衰减的系统部件：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。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。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。单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。风口反射的噪声自然衰减——通风机噪声经由管道系统达到房间出风口处，由于从风口到房间的突然扩大过程中，有一部分声能反射回管道内，产生衰减。房间的噪声自然衰减房间噪声自然衰减的产生——由于房间内的内壁、家具和设备等的吸声作用，导致进入房间的噪声产生衰减。风口声功能级与室内声压级的转换——从风口进入室内的噪声按声功率级，而室内的噪声允许标准是以声压级为基准的。因此，需要转换。第四节空调系统中噪声的自然衰减1．空调通风系统消声设计程序a.对于噪声无严格要求的一般性建筑，根据房间用途确定房间的允许噪声值的NR评价曲线，计算通风机的声功率级，计算管路系统各部件的噪声消声量，并计算风机噪声景管衰减后的剩余噪声，求房间内某点的声压级根据NR评价曲线的各声频带的允许噪声值和房间内某点各频率的声压级，确定各频带必须的消声量，根据必须的消声量选择消声器。b.对于噪声有严格要求的房间或风管系统中风速过大时，须对气流噪声进行校核计算。2．降低空调系统噪声的主要措施合理选择风机类型，使风机的正常工作点接近它的最高效率点，风管内风速不宜〉8m/s,转动设备应考虑防振隔声措施第六节消声器的种类和应用根据消声器原理的不同，可分为四大类：阻性型、共振型、膨胀型、复合型1．阻性型消声器吸声原理：当声能入射到吸声材料上，一部分被吸声材料吸收。这是由于吸声材料的松散性和多孔性，当声波进入孔隙，引起孔隙中空气和材料细微的振动，由于摩擦力和粘滞力，使一部分声能转化为热能而被吸收。吸声材料：吸声材料大都是松散而多孔的，而且孔隙贯穿材料。常用的材料：超细玻璃棉、开孔型聚氨脂泡沫塑料、微孔隙声砖、木丝板等。消声器型式：管式消声器片式、峰窝式（格式）消声器折板式、声流式消声器室式消声器（迷宫式消声器）消声弯头、消声静压箱消声特性：对中、高频噪声消声效果显著，但对低频噪声消声效果较差。2．抗性消声器（膨胀性消声器）吸声原理：由管和小室相连而成。由于通道截面的突变，使沿通道传播的声波反射回声源方向，达到消声目的。消声器的膨胀比（大小断面积比）5。吸声材料：不使用吸声材料。消声特性：对中、低频噪声消声效果较好。但消声频程较窄、空气阻力大、占用空间大。3．共振型消声器吸声原理：在管道上开孔，并与共振腔相连。当外界噪声的频率和共振吸声结构的固有频率相同时，引起小孔孔颈处空气柱强烈共振，空气柱与颈壁剧烈摩擦，消耗声能，起到消声作用。吸声材料：不使用吸声材料。消声特性：一般用以消除低频噪声。但频率的选择性较强，消声显著的频率范围很窄。4．复合型消声器吸声原理：把阻性消声器对消中、高频声效果显著的特点与抗性或共振性消声器对消低频声效果显著的特点进行组合，设计成一种复合式消声器。消声器型式：阻抗复合式、阻抗共振复合式、微穿孔板等声特性：在较宽的频程范围内有良好的消声效果。5．消声器的设计选型确定空调系统所需的消声量↓根据消声的频谱特性要求，选择消声器的型式↓根据已知的通风量、消声器设计流速、消声量确定消声器的型号和数量6．消声器的安装1）消声器一般设置在通风机房和空调房间之间的管道中；消声器最好放在通风机房外；如果必须经过机房时，消声器的外壳及联接部分都要做好隔声处理；经过消声器后的风管不应暴露在噪声大的空间，以防止噪声穿透消声器后风管；否则要对消声器后的风管作消声处理；空调系统的送风和回风系统都应考虑消声处理；新风进风口、排风口应注意防止风机噪声对环境的干扰。第七节空调装置的减振1．固体声的产生空调系统中的风机、水泵、制冷压缩机等设备运转↓转动部件的质量中心偏离转轴中心导致振动产生↓振动传给支承结构（基础、楼板等）↓振动以弹性波的形式沿房屋结构传到其它房间↓成为噪声（固体声）2．固体声的消除办法在振源与支承结构之间安装弹性结构件，如弹簧、橡皮、软木等。第八节空调建筑的防火排烟一、概念详见图8--13:要防止火灾危害，主要靠解决防（火）排烟问题。防火排烟设施与建筑设计及空调设计密切相关。二、建筑设计的防火防烟分区防火分区的目的是防止火灾的扩大；用防火墙、防火门、防火卷帘和耐火楼板来进行分区；在建筑设计中，通常规定：楼梯间、通风竖井、风道空间、电梯、自动扶梯升降通道等形成竖井的部分要作为防火分区。防烟分区是防火分区的细化，它仅能有效地控制火灾产生的烟气流动；可用防烟垂壁、隔墙或顶棚下（突出不小于50cm）的梁划分防烟划（分）区；在各防烟划（分）区内应分别设置一个排烟口；要在有发生火灾危险的房间和用作疏散通道的走廊加设防烟隔断，在楼梯间设置前室，并设自动关闭门，作为防火防烟的分界（还应注意竖井分区）。（详见图8-33实例）图8--33楼梯前室空调机房疏散阳台疏散阳台自动扶梯厕所厕所防烟分区防烟幕墙防烟分区防烟幕墙商场厕所ACACAC空调机房空调机房由防火卷帘构成的防火分区防烟分区（防烟幕墙）排烟口由墙壁构成的防火分区排烟竖风道空调机和送风竖风道（井）防火防烟分区实例7,00010,0007,7007,7007,7007,7007,7007,70071,6007,7007,7007,0008,00038,0008,0008,000AC防火卷帘楼梯前室防火墙三、空调设计与防烟（一）空调方式单从防灾观点看，最好不用风道（不一定最经济）：全水系统优于空气--水系统更优于全空气系统一台空调机组负担一层楼面----防火性能理想，但造价偏高;一套空调机组负担4~6层楼面----防火性能尚好，投资也较经济（二）设置防火防烟装置(参见图8--37）1、防火阀门FD：带易熔合金(温度熔断器),用于风道与防火分区贯通的场合；与风门结合使用时，则可称防火调节风门。2、防烟风门SD：与烟感器连锁的风门，可防止其它防火分区的烟气侵入本区.此阀加上易熔合金，可兼起防火作用，称防烟防火风门（SFD）.防火防烟调节阀（SFVD）:防火,防烟,风量调节“三合一”.SFDSFDFDSFDVDVDVDFDFDVD面积分区甲种防火门甲种防火门面积分区面积分区甲种防火门管道竖井相邻建筑物间距为防止火势蔓延的相邻建筑物间距1层以内层以上以内FVD图8--37在空调系