建筑給水排水系統噪聲分析及控制措施

　　隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提高，對居住區周邊的環(huán)境也越來(lái)越重視，噪聲污染就是影響環(huán)境的重要來(lái)源之一。噪聲污染是繼大氣污染和水污染之后的第三大污染來(lái)源，其中建筑內部的噪聲最為嚴重。建筑內部噪聲來(lái)源分為兩種，一種是常用的家用電器，比如電視、空調等，另外一種來(lái)自建筑給水排水系統產(chǎn)生的噪聲。由于建筑施工、給水管道、排水管道和水泵自身的機械振動(dòng)等原因，室內的噪聲環(huán)境愈加嚴重。根據《民用建筑隔聲設計規范》(GBJ118-88)規定：夜間臥室噪聲不得超過(guò)30db，最高不得超過(guò)40db。但給水排水系統所產(chǎn)生的噪聲遠遠超過(guò)規范標準，嚴重影響到建筑內部和周邊居民的休息質(zhì)量，嚴重情況下可能導致人們產(chǎn)生神經(jīng)衰弱癥。因此，如何控制建筑給水排水系統噪聲成為了技術(shù)人員急需解決的問(wèn)題。

　　建筑給水排水系統噪聲分析

　　1 泵房噪聲

　　(1)水泵運轉過(guò)程中機械振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲

　　由于水泵自身的結構、加工精度、比重、轉速、流量和揚程及安裝等因素，水泵在運行中會(huì )發(fā)生激烈的機械振動(dòng)，產(chǎn)生金屬撞擊的噪聲。噪聲通過(guò)出水管、基座向室內傳播。在實(shí)際操作中發(fā)現，轉速越大，機械振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲越大。

　　(2)水錘產(chǎn)生的噪聲

　　水錘是指水泵突然啟動(dòng)或停止時(shí)，以及閥門(mén)的突然開(kāi)啟與關(guān)閉過(guò)程中，管道內的水流流速發(fā)生劇烈變化從產(chǎn)生一些列的壓力交替變化的一種水擊現象。其中危害及噪聲最大的是停泵水錘，因為在水泵突然停機時(shí)，出水管處的水流由于慣性的作用會(huì )通過(guò)止回閥繼續向上運動(dòng)一段距離，使水泵出水口處產(chǎn)生一定的真空度，壓力急劇下降。而由于慣性作用提升那段水柱在重力及壓力兩種力共同作用下加速反向運動(dòng)。但是水泵出水口處設有止回閥，阻止了水流的倒流。此時(shí)反向運動(dòng)的高速水流劇烈地沖擊閥門(mén)，產(chǎn)生巨大的水錘噪聲。

　　水錘的危害巨大，不僅會(huì )引起水泵及管道的振動(dòng)，產(chǎn)生巨大的水錘噪聲，而且會(huì )使機械設備受損，管道爆裂，供水中斷等嚴重事故。

　　2 給水管道及相關(guān)附件噪聲

　　(1)給水管道產(chǎn)生的噪聲

　　給水管道中是有壓流，而且通常情況下流速較大，因此水流在流動(dòng)過(guò)程中會(huì )與管壁和空氣發(fā)生摩擦。另外，水流在經(jīng)過(guò)90°彎頭、十字形管、T字形管等管道配件時(shí)，水流的流向會(huì )發(fā)生改變。根據動(dòng)量定理，水流會(huì )對管壁沖擊而引起管道的振動(dòng)。并且壓力越大，流速越大，產(chǎn)生的動(dòng)量越大，管道振動(dòng)也越激烈。這些因素都會(huì )產(chǎn)生噪聲，并會(huì )通過(guò)管道及其支架不斷傳播。

　　另外水流在管網(wǎng)壓力及重力作用下流向洗滌盆等受水器時(shí)，水流會(huì )撞擊洗滌盆的盆底和邊壁，也會(huì )產(chǎn)生一定的噪聲。

　　(2)水龍頭等給水附件的水錘噪聲

　　人們在日常生活中，當開(kāi)啟水龍頭或者電控閥時(shí)都會(huì )聽(tīng)見(jiàn)嘯叫聲，甚至會(huì )有“咔、咔、咔”的聲音。這是由于閥門(mén)在突然開(kāi)啟時(shí)的瞬間，水流速度發(fā)生極大變化，使得閥門(mén)前后的壓力變化而造成的水錘現象，也叫水擊。水擊使得管道發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲，讓人們感到極不舒服。

　　(3)氣蝕噪聲

　　在給水管網(wǎng)中，特別是熱水管道系統，溶解在水流中的空氣會(huì )在壓力下降和溫度升高時(shí)逐漸釋放出來(lái)，并在管道中及頂部不斷積聚，最后會(huì )形成氣團。氣團危害極大，它的形成不僅會(huì )降低管道的輸水能力，還會(huì )造成局部壓力的沖擊，引起強烈的振動(dòng)。

　　(4)液壓進(jìn)水閥關(guān)閉引起的噪聲

　　在水箱或者水池中，當液壓進(jìn)水閥關(guān)閉時(shí)，過(guò)水斷面會(huì )越來(lái)越小，而在進(jìn)水壓力不變的情況下，流速會(huì )越來(lái)越大。高速的水流會(huì )沖擊水閥的閥芯，容易使閥門(mén)發(fā)生水擊而震動(dòng)，產(chǎn)生的噪聲也較為嚴重。

　　3 衛生器具及排水管道的噪聲

　　(1)衛生器具排水噪聲

　　當衛生器具在開(kāi)始排水時(shí)，水流與管道摩擦，以及水流撞擊S型、P型存水彎而產(chǎn)生噪聲;當器具內的水快排盡時(shí)，水流會(huì )呈漩渦狀，容易形成負壓，形成抽吸現象，并使得污廢水在流動(dòng)中摻入空氣，形成氣塞，引起管道振動(dòng)。氣塞還會(huì )使管道內壓力變化起伏，造成水封被周期性破壞而發(fā)出噪聲。

　　(2)排水管道噪聲聲源

　　污廢水在排水管道中排放時(shí)是非滿(mǎn)流。由于水質(zhì)較為復雜，常常會(huì )有固、液、氣三相流動(dòng)，相比給水而言，排水的流動(dòng)更為復雜。

　　污廢水在排水橫管中的流態(tài)可分為：急流段、水躍及躍后段、逐漸衰減段。其中急流段水流速度大，水深較淺，沖刷管壁較嚴重。由于水躍的形成，驟然使橫支管內某處的水位升高，甚至會(huì )充滿(mǎn)整個(gè)管道斷面，造成水流中的氣體不能自由流動(dòng)，使橫管中的壓力突然增加，進(jìn)而引起水封高度的變化，發(fā)出噪聲。

　　不僅如此，當排水橫支管中的水流納入排水立管時(shí)，由于水流的突然轉彎，會(huì )撞擊十字管或者三通、T字型管等配件。水流的在撞擊流狀態(tài)下，由橫支管進(jìn)入排水立管中，在橫支管和立管連接處在短時(shí)間會(huì )形成水舌。這種特殊的水力現象會(huì )造成水流能量的損失，而使得立管內造成一定的負壓，導致水封極容易破壞，并產(chǎn)生噪聲。

　　排水立管中水流形態(tài)較為復雜，常見(jiàn)的排水流態(tài)有：附壁螺旋流、水膜流、氣塞流三種。當排水立管中水量較小時(shí)，水流經(jīng)管壁摩擦，使得水流沿著(zhù)管壁周邊做螺旋運動(dòng)，產(chǎn)生較小的噪聲;而隨著(zhù)流量的增加，螺旋運動(dòng)開(kāi)始破壞，當水流覆蓋管壁時(shí)，水流附著(zhù)于管壁面呈水片下落的狀態(tài)。這是因為管壁的吸附能力大于表面張力，當水量繼續增加時(shí)，水流由于管道中空氣的阻力和管壁的摩擦作用而形成水膜流，水膜厚度在下落時(shí)不斷變化，引起管道內空氣壓力劇烈變化;當水量再增加時(shí)會(huì )產(chǎn)生穩定的氣塞流，引起立管內的壓力發(fā)生變化，會(huì )發(fā)生氣體的撞擊，摩擦，甚至會(huì )破壞水封而產(chǎn)生巨大的噪聲。

　　建筑給水排水噪聲的控制

　　結合建筑給水排水設計及實(shí)踐中針對噪聲控制的方法和效果，詳細介紹建筑給水排水噪聲的控制技術(shù)。

　　1 泵房的噪聲控制

　　目前建筑小區的泵房大多都設在地下一層，有的甚至地下兩層，對除底層住戶(hù)之外影響不大，但是也要采取相關(guān)的噪聲控制。

　　(1)在水泵的出水口設置緩閉止回閥或者消聲止回閥代替普通的止回閥。緩閉止回閥可以減緩管道中水流的變化，從而降低停泵時(shí)水錘壓力來(lái)降低噪聲。經(jīng)實(shí)測使用普通止回閥，水泵停泵后約0.8s會(huì )突發(fā)一脈沖音，音值為95db，以后噪聲逐漸衰弱。而使用消聲止回閥，水泵停泵后噪聲從穩態(tài)的82db逐漸衰減。

　　另外可以選用振動(dòng)慣量大的水泵，以減小水泵的減速過(guò)程，減緩水錘壓力的形成?；蛘咴谒玫某鏊谠O置氣壓水罐，當水錘壓力形成時(shí)，氣壓水罐中的氣體被壓縮，管道中的水進(jìn)入氣壓水罐中，可以有效的降低水錘壓力從而降低水錘噪聲。

　　(2)根據水泵的型號、荷載等資料，在水泵的基座出設置橡膠隔振墊，并在水泵的吸水管和出水管上設置可曲撓橡膠接頭。不僅可以減小水泵的機械振動(dòng)，還能減少噪聲的傳播。

　　也可以通過(guò)轉換橡膠接頭的位置來(lái)降低噪聲：如下圖圖一中，水錘的作用直接在止回閥的閥板上，從而引起伸縮節的壓縮，然后再反彈產(chǎn)生激烈震動(dòng)。而圖二中，將止回閥放在橡膠柔性接頭后面，即使停泵時(shí)產(chǎn)生水錘，震動(dòng)強度也會(huì )遠遠小于圖一。

　　(3)地下室生活加壓泵房宜避開(kāi)住宅臥室正下方地下室，屋頂消防穩壓設備不宜布置在需要安靜的房間(如住宅的臥室等)的上下及毗鄰的位置。

　　此外管道的支架宜采用彈性吊架或者彈性托架，并且在水泵出水管穿墻和樓板處及洞口與管外壁間填充彈性減震材料。

　　2 給水噪聲控制

　　因為給水水質(zhì)及水壓較穩定，所以要從控制水壓、流量、管道的安裝等方面來(lái)減小噪聲。

　　(1)做好建筑豎向分區，合理分配水壓，控制水流流速，確保入戶(hù)前水流的最大凈水壓力不超過(guò)0.3MPa，以防止超壓出流。在設計中，確定流速和管徑一般按表一選取

　　表一 生活給水管中各種管徑對應的合理流速

　　(2)合理布置給水管道，將管徑不超過(guò)25mm的管道全部沿樓板找平層或者沿墻暗敷，有條件的地方將給水立管全部設置于管道井中，并遠離休息室。

　　管道的支架或者吊環(huán)內設置絕緣彈性材料，此外當給排水管道穿越樓板和墻體時(shí)，應有隔聲措施，其孔口與管道間應采用玻璃纖維、巖棉等材料填充。以減小噪聲沿管道傳播。

　　另外嚴格按規定設置管道支架間距，特別是塑料給水管，要盡量縮小間距，以減少管道的振動(dòng)，在施工中按照下表確定管道支架的間距。

　　表二 水平塑料管支架的最大間距

　　(3)在加壓給水立管的頂部設置自動(dòng)排氣閥，以減少管道中積聚的氣團，使管內壓力平衡。在熱水管網(wǎng)系統中，上行下給式在系統配水干管最高點(diǎn)設排氣裝置，而下行上式可以利用最高配水點(diǎn)排氣。

　　(4)選用充氣型水嘴。不僅可以節水，還可以控制水嘴出流的流量，降低流速，從而減小水嘴開(kāi)啟時(shí)的哨叫聲。并且在滿(mǎn)足最大空氣間隙時(shí)，應盡量減少水嘴至受水器的距離，以及選用弧形器壁的受水器等。筆者在背景噪聲為62.4db時(shí)，測得四方形受水器和弧形收水器的噪聲，結果如下表：

　　表三 不同形狀受水器的噪聲比較

　　通過(guò)實(shí)驗數據可知，在相同的背景下，弧形受水器比四方形受水器產(chǎn)生的噪聲要低3.4db。

　　(5)生活水箱(池)進(jìn)水管浮球閥噪聲應采用如下措施進(jìn)行控制：一、進(jìn)水壓力不宜大于0.15MPa;二、出水口加裝短管使之淹沒(méi)在開(kāi)閥水位下500mm或在出水口處安裝消能筒;三、浮球閥與進(jìn)水管保持一定的距離減少液面波動(dòng)對浮球閥的影響。盡量選用雙隔膜式浮球控制閥代替傳統的進(jìn)水控制閥，該閥流阻小，無(wú)震動(dòng)，噪聲小。

　　3 排水噪聲控制

　　由于排水管道中的流態(tài)較為復雜，筆者主要從排水管道的管材，管道的布置及相關(guān)配件等方面講述控制噪聲的方法

　　(1)排水管材盡量選用比重大的鑄鐵管或者UPVC螺旋管。關(guān)于各種管材的消聲效果，美國Polysonics Acostical的工程師們做了測試。

　　英國的工程師在環(huán)境溫度20℃，背景噪聲<30db;測試參數為平均A計權噪聲級，測試結果如下表。

　　表四 各式排水管載流噪聲比較

　　由上表可知內壁光滑的UPVC管比壁螺旋管的噪聲高約10db左右。這是由于螺旋管中螺旋突起的導流作用，使得水流在立管內形成水膜緊貼在立管壁做螺旋下降運動(dòng)，不僅可以減小水流在立管內的流速，而且又使立管內氣流通暢，產(chǎn)生的噪聲較小。所以在無(wú)條件限制的地方優(yōu)先使用UPVC螺旋管。

　　(2)排水立管布置要遠離臥室，書(shū)房等，并且推廣運用同層排水體制。該體制不僅維護方便，而且有很好的隔聲效果，使得下層用戶(hù)很好的避免因為上層用戶(hù)給水排水衛生器具的使用噪聲帶來(lái)的困擾。

　　(3)保證地漏等存水彎里的水封高度大于50mm，以抵抗管道壓力波動(dòng)引起的噪聲。在排水立管上，每隔5～6層設置乙字彎管，能不斷改變立管內的水流方向，增加向下流的阻力，可使水流速度下降50%。

　　(4)在橫支管和立管連接部，設置偏心三通等，改變連接處的構造形式，使得橫支管的水流沿著(zhù)偏心三通的切線(xiàn)方向進(jìn)入立管，避免了水舌的形成或者減小了水舌的形成面積，從而減少了水流沖擊現象的發(fā)生，降低噪聲。

　　(5)在經(jīng)濟條件允許的情況下，盡量選用坐式大便器。筆者在背景噪聲為65db下，分別對腳踏蹲式大便器、沖落式座便器及虹吸式座便器的排水噪聲進(jìn)行了測量，結果如下：

　　表五 各式大便器的排水噪聲對比

　　由上述測量數據可知，虹吸式座便器的噪聲最小，所以在經(jīng)濟允許的情況下優(yōu)先選取虹吸式座便器。