天津市华澄供水工程技术有限公司 天津市 300381
摘要：以泵房噪声形成的原因作为切入点，分析常用降噪措施技术。寻求切实有效的隔声墙措施，以某超高层住宅项目中间设备层供水泵房试验措施，配合工程上的隔振技术，保障泵房拥有良好的隔音效果，满足规范要求。
关键词：超高层建筑；隔振降噪材料；降噪措施；噪音治理。
伴随着城市内人口愈渐稠密，土地资源越来越匮乏的情况下，超高层建筑层出不穷。超高层建筑用水量大，供水泵房不可避免的要设置在更高的位置。中间楼层泵房设备和管道运行时会产生的噪声，随着人们对居住、工作环境的要求越来越高，创造居住环境和工作环境的舒适与安静具有十分重要的意义。
1.噪声与振动的测量
为全面了解泵房内的噪声与振动的现状及来源，确定产生噪声、振动产生的主要原因，为后续对降噪方案的设计做基础，对中间设备层泵房水泵型号和泵房环境相似的现有泵房的进行噪音和振动的测量。
主要测量是泵房在高峰时间段，使用AWA6228+多功能声级计测振仪泵房内外室内噪声声级，UT315A测振仪和振动加速度。泵房测量结果见表1
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表1.泵房内测量结果
2.泵房噪音形成的原因及降噪措施
查阅资料结合泵房现场噪声情况，将噪声形成原因包括水泵噪声、阀门噪声及管道噪声三个方面。
2.1水泵机组噪音
（1）水泵噪声产生主要是加压水泵高速运转时产生的剧烈振动引起的中低频率噪声[1]，其高频噪声较小在31.5 ～125 Hz的低频段常有一个峰值，其总噪声级一般在85～95dBA[2]。低频率噪声有穿透能力强、噪音大的特点，是泵房噪音主要产生原因，也是需要最难治理的问题。低频不仅仅会带来驻波问题，还会带来难以根除的低频混响，噪声环绕能力在空间狭小且封闭的泵房，能量密度会逐渐增加[3]，加强了空间上噪音的穿透力。
（2）泵组直接或间接安装在混凝土基础上，泵体会和基础引起共振，增大和传播低频噪音。随着建筑物的混凝土、钢筋、梁、墙等建筑结构传递到用户室内。所以当泵组运行时，中低频噪声不仅造成泵房内部噪音大，也会对用户造成很大影响。
2.2阀门噪音
阀门噪音可分为两类流体噪音与振动噪音。流体也是传声的介质，仅次于固体传播。当阀门关闭过程中，泵的加压能量损耗在阀门系统，阀门前后的压差增大会造成‘气穴’现象，引起流体噪音和气转化过程中的噪音。管壁振动噪音由水流的阀门前后流体不稳定脉动产生的，通过支架和管道传播噪音[4]。
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图1.水泵机组与基础
2.3管道噪音
（1）水泵进出管路是噪声传播的主要途径之一，大部分振动依然通过出口管路及管中的水质进行传播。每组泵内的各泵出口管路均呈90度角与水管连接，在压力管路中容易造成剧烈湍流，形成了涡流噪声，并增大了管路的振动[5]。
（2）安装吊架或支架全部焊接而成，并固定于楼板或地面，形成刚性连接，有利于振动和噪声传播。
（3）设备的水管穿过墙体时，振动会经由楼板传递建筑主体机构，进而传递到室内形成噪音。
2.4降噪措施
（1）吸声隔声降噪
为消除噪声，常见材料如玻璃棉、岩棉、吸音板和泡沫铝等多孔吸声材料。多孔吸声材料有共振吸音结构，吸声孔是有连通性的，声音与材料孔壁发生摩擦，将声能转化为热能。单独使用多孔吸声材料吸收低频噪音效果较差，在建筑设计中，空气层、薄膜共振、薄板共振这三类吸声结构使用广泛，比较常见[6]。
当噪音在空气中传播的过程中，设置降噪措施阻挡声能的传递，从能降低噪音，称为隔声降噪。隔声降噪措施根据泵房各种传播的噪音情况，来设计不同分类。泵房中有采用隔声门窗、隔声墙和隔音楼板等对声源进行隔断，在使用过程中根据具体情况具体分析，选择最适合环境及使用需求的组合隔音方式，使其特性与功效被充分利用。隔声罩和隔音吊顶也是运用在水泵方面的隔声措施，隔声罩加装在水泵基础四周，隔声罩的隔音方式具有可拆卸、隔声质量高等特点[7]。
（2）隔振降噪
将振源与工程结构隔离开，用以减小或消除振动所带来的影响的措施称为隔振。振动随着刚性连接传递到墙板上，对于住户的噪音有很大影响，隔振降噪对于用户内的噪声减少有非常明显的效果[3]。当前，隔振技术在工业中的应用已经相对完善，比较成熟的泵房隔振方法分为水泵基础隔振和管道隔振。
水泵基础隔振：包括浮筑楼板和惰性隔振台座等。在原楼板的基础上，加了一层弹性垫层，使得机房地面与原地板进行隔离，将泵机组地面完全浮于基层地面或建筑楼板上，有效地减少振动及噪音沿建筑结构传播途径。
管道隔振：管道隔振措施选用比传统橡胶寿命更长，对低频隔振性能更好的隔振材料或隔振器，全泵房管道与承重面或地面的刚性连接全部改为软连接设计，隔绝振动的传播。a）在水泵进出水口与管道间使用弹性软连接；b）管道与管道支架、管道吊架使用隔振器进行连接；c）管道隔振可吸收振动，降低结构传递噪音，有效防止振动通过管道以及楼板墙体进行传播，对于隔振降噪有着很大的作用。
3.吸声隔声材料结构试验
本章主要介绍工程常用的吸音材料的降噪效果，以及传统单层隔音材料与板复合结构的吸声效果对比。隔音性能测试在实验室内搭建的实验台进行。
3.1吸声隔声材料概述
（1）纸面石膏板。石膏板优点为性价比高，隔热防火，是一种建筑行业应用广泛的建筑隔板。石膏板表面粗糙多孔，有一定的吸音能力，其中纸面石膏板的具有空腔结构，相比于普通是石膏板防潮、隔音能力进一步加强。
（2）硅酸钙板。优点为防水耐潮，防火隔热，燃烧时不会有毒气体，强度优于普通石膏板，广泛的使用在吊顶和有防火要求的建筑隔板中。硅酸钙板的防潮防火性能非常适合应用于高层泵房和机房当中。
（3）岩棉板。有抗压性强的特性，具有良好的防火性；玻璃棉的p H值为7.5～8.0，不会引起钢铁构件锈蚀，具有良好的抗潮湿性能。
（4）玻璃棉板。内部有玻璃纤维，能很好地禁锢空气，使之无法流动，杜绝了空气的对流传热，大大降低了产品导热系数，同时快速衰减声音的传输，因而具有卓越的保温隔热、吸音降噪效果。
3.2吸声隔声材料隔音性能测试
为了试验隔降噪能力，首先测量4种隔声板材进行的空气隔声量测量。确保测试的精准性，每项测量5组数据，取平均值。测量结果见表2。
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表2.隔音性能测试
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表3 玻璃棉和憎水岩棉厚度与隔声量关系
3.3吸音材料组合实验分析
为了达到更好的隔音效果，尝试将降噪材料组合构造。选取岩棉，玻璃棉板和硅酸钙板，按照薄板共振吸声结构进行组合分析。试验结果见表4
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表4.组合构造隔声量
3.4试验分析
（1）从表2中看出纸面石膏板的隔声性硅酸钙板隔声量近似。憎水岩棉板和玻璃棉板随着厚度的增加隔声量增大，但隔音量趋向于收敛（表3），工程中应当合理选择，节约成本。
（2）从表4中看出50mm玻璃棉板+10mm硅酸钙板+50mm玻璃棉板隔声效果优于单种材料隔声方式，试验中最高可达到34.8dB。复合结构在优化降噪效果的同时，降低造价、节省空间。但是降噪试验结果并不理想，推测原因为：1.根据公式λ=u/ f，频率和波长成反比。水泵的低频噪音波长较长，降噪材料的面积过小未能有效的吸收低频噪音。2.本实验着重于降噪材料的数据对比优化，需要泵房现场进行进一步测试复合结构的隔音效果。
4.中间设备层泵房项目降噪措施
4.1工程概况
某超高层住宅建筑，共62层，建筑高度为339米。其中36层为设备层，35层和37层均为住宅楼层。设备层泵房内设计为2台传输水泵，6台供水水泵，推测泵房正上方和正下方住宅区域受影响影响最大。
4.2降噪设计目标
因为中间层泵房上层、下层均为住宅用房的卧室，设计目标为满足GB 50118‒2010《民用建筑隔声设计规范》中住宅建筑部门规定，高要求卧室昼间允许噪声级≤40dB（A）。
4.3 降噪设计方案
4.3.1泵房隔声消声措施
为了减弱水泵房内由于噪声多次反射而形成的混合噪声[8]，降低泵房内噪声向楼上楼下住户的透射，在泵房内顶面及四周墙面安装吸隔声墙体。
吸隔声墙施工设计方案：0.6mm厚使用水泥钉固定在墙壁或楼板，50mm厚玻璃棉固定于轻型龙骨之间，隔音棉板使用¬硅酸钙板分隔。三角龙骨厚度为0.6mm，长3m，铆钉连接固定在轻钢龙骨上。50mm厚玻璃棉，固定于三角龙骨之间，最外层为0.7mm厚穿孔铝扣板的吸声面板，与三角龙骨固定。
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图2.吸隔声墙结构
4.3.2水泵机组隔振
安装时采用双级隔振系统，第一级隔振为水泵房楼面整体做浮筑楼板；第二级隔振为水泵基础安装隔振措施。水泵台座柔性连接安装能起到隔振、降噪、缓冲作用，消除振动和固体传声。
（1）浮筑楼板
结构楼板及周边墙壁上清理平顺。墙壁四周粘贴10mm厚围边隔振材料，高度高于浮筑楼板总铺设厚度。在楼板面设置CDM隔振块，隔振块粘在楼板处，隔振块之间的缝隙以柔性材料填充密实。隔振层上方铺设钢板形成支撑平面，钢板之间的缝隙以点焊形式进行固定，并将缝隙用胶带密封。钢板上方铺设防水薄膜，并浇筑钢筋混凝土垫层。施工完毕后用粘合剂将围边材料固定，材料之间的接缝用胶带密封。
（2）基础台座与惰性隔振台座
基础台座使用C30混凝土浇灌，并预埋螺栓。惰性隔振台座外围框架以槽钢焊接而成，底部焊接钢板，框架之间焊接槽钢进行加固，内部填充C30混凝土。惰性隔振台座下安装弹簧隔振器和复合隔振垫。隔振器安装在托架上，托架由厚钢板焊接而成，与惰性隔振台座通过焊接相连。复合隔振垫由多层隔振垫组合使用，隔振垫之间以钢板进行分隔，并且用工业胶固定以防侧滑变形，与基础台座以螺栓连接。
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图3.浮筑楼板
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图4.基础台座与惰性隔振台座
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图5.泵房隔振措施
4.3.3管道隔振
泵房内设备振动通过设备隔振进行控制，但与设备相连的配套管道将设备本体的振动向外传导引起，机房地板、墙体、屋顶等结构的振动。某楼供水泵房整体管道避免刚性连接的设计，降低管道噪音的传输。
所有给水泵设备进口和出口与管道连接部位分别安装双球橡胶软连接，位于阀门后；泵房水管道落地支撑和管道吊架采取隔振措施处理，管道落地支撑管道间垫硅胶片，在支撑架下方安装复合隔振垫；泵房内管道穿墙采取隔振措施处理，在墙体预埋钢套管套管与管道之间的缝隙用岩棉进行填封，边缘处以防火泥进行密封。
4.4泵房现场降噪效果测试
泵房施工结束后，验证泵房隔声墙降噪措施的效果，对新建泵房内噪音进行，当全部水泵以运行时中间层泵房噪音测量见表5。
为了验证中间层泵房隔振措施对住宅的影响，调节泵房内水泵，对泵房正下方35层卧室和正上方37层卧室进行噪音测量，测量结果见表6。
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表5.中间层泵房噪音测量
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表6.中间泵房上下层房间噪音测量
5.总结
中间层泵房按照上述降噪措施进行施工后，上下相邻楼层的噪音环境已经满足国家标准中住宅的高要求。隔音板厚度越厚，隔声量越大，但是随着厚度的增加，对隔声量的影响逐渐减少，工程中应该按照泵房现场环境、隔声需求和成本综合考虑。隔音材料组合隔音性能优于仅使用单种隔声材料。中间泵房隔音墙内噪音平均值78.8B（A），泵房隔声墙外噪音平均值为41.7 dB（A），隔声量约为37.1dB（A），优于试验台的结果，相对于传统泵墙体有了明显的提升，可以起到隔声降噪的作用。
本次实验采用先在搭建简易的试验台，后在项目中印证效果的方式，目的是确保工程项目降噪措施的成功，为后续相似中间层供水泵房提供参考。本文中实验的隔声吸音材料，受泵房工程需求和市场现有型号的影响，并非隔音效果最好的材料和密度。今后采用隔音性能更好的隔音材料，进行新的组合方式，不断地优化组合设计，在节约成本的前提下，达到更好的降噪效果。
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