采暖、通风和空调(HVAC)和管道系统的要求可能与过程工业有很大不同。暖通空调系统使用管道输送流体，在建筑物的不同区域之间传递能量。管道管道带来了新鲜的水，同时将废物从建筑物中清除出去。这种能量转移和水的流动必须高效、安静地进行，不能干扰在建筑物中生活和工作的人。这对系统设计人员来说是一个挑战。
传热流体(通常是水)和淡水被泵送到整个建筑。BETVICTOR体育官网水泵在抽水时振动并产生噪音。BETVICTOR体育官网泵也位于中央机械室。建筑师们因把这些房间布置在建筑物中最糟糕的位置而臭名昭著，通常是靠近某个重要人物的办公室。即使机房地处偏远，噪声和振动也可能通过管道传播，影响到建筑物其他区域的人员。
这些问题可能最让暖通空调或管道咨询工程师恼火，因为当建筑接近完工，甚至可能有人居住时，在项目的这一点上进行更改通常是昂贵的，并导致业主非常不高兴。有效降低泵噪声和振动的关键是在工程设计阶段对设备进行适当的隔离，如图1所示。
图片1。底座安装的HVAC泵的典型标准细节。注意氯丁橡胶球形接头，弹簧吊架和惯性底座。(图片由Bornquist, Inc.提供)噪音和振动本身不一定是问题。必须有三个要素构成问题:源(泵或其他旋转设备)，路径(管道或结构)和接收器(建筑物的居住者)。去掉这三个要素中的任何一个，问题就不存在了。
泵的振动传递有两种途径:通过建筑结构和管道。本文将重点讨论通过附带管道传递的噪声和振动。通常，工程师会指定弹簧或橡胶垫将泵与建筑结构隔离。BETVICTOR体育官网对于管道，有几种选择。说明者可以选择软管-编织组件。其他可用的选择是橡胶或聚四氟乙烯(PTFE)连接器。通过管道进行隔振的最佳方案是什么?暖通空调和管道系统通常在相对较低的压力和温度下运行，这使它们成为弹性连接器的理想选择。不锈钢软管、编织和弹性体连接器在机房中都很常见。这里是如何弹性体连接器与不锈钢软管和编织隔振比较。
图片2。Hose-and-braid连接器。图片3。典型的PTFE连接器。图片4。典型的橡胶管接头。图片5。典型的球形耦合。图片6。典型的宽拱接头(图片来自FSA管道手册)软管和编织
软管-编织连接器由不锈钢或青铜波纹软管与不锈钢或青铜编织(见图2)组成。这些连接器可以有各种终端配件(法兰，焊接，螺纹，沟槽或组合)，可以处理更高的温度和压力。软管-编织连接器不会使配套的管道端受到流体静力载荷。不锈钢或青铜连接器旨在成为一个系统生命周期产品，这意味着不需要定期检查或维护。这些连接器仅设计用于横向移动，不能处理轴向移动，除非它们组合成一个环组件。此外，制造商要求有效隔振的最小长度。
聚四氟乙烯耦合
聚四氟乙烯联轴器偶尔用于隔振(见图3)。聚四氟乙烯是一种含氟聚合物，能够承受更高的温度和压力，并且可以与许多不适合用于金属或其他弹性体的腐蚀性流体一起使用。这些连接器是法兰连接的，与整体控制棒，以限制运动。
弹性联轴器
弹性体联轴器通常是法兰连接的，有阀芯或球形阀体(见图4到图6)。弹性体化合物有几种类型，氯丁橡胶和乙丙二烯单体(EPDM)是暖通空调或管道系统中最常见的材料。标准结构包括三个主要层:管，加强层和盖。阀芯型阀体具有带内部钢丝加强的全面法兰或专门设计的加强法兰。球形接头具有珠状密封，构造时不需要额外的加固。控制棒通常安装在这种类型的连接器上，与之匹配的法兰可以承受相当大的压力和推力负载。弹性体联轴器通常不是建筑寿命产品，必须定期检查和更换。
建筑管道系统噪声特性研究
暖通空调和管道噪音可能来自大型部件(冷水机组、锅炉、冷却塔、泵、空气处理机)或任何较小部件(风扇、阀门、终端机组、扩散器或格栅)。BETVICTOR体育官网所提出的测试结果将严格集中于水运动系统和相关管道。没有标准的管道配置，因此结果将反映一个有点任意的管道布置。
设备产生的声音和振动的频率范围很广。例如，大型空气处理系统产生低频隆隆声(16至125赫兹[Hz])，通过风扇和泵的中频噪声(63至1,000赫兹)。移动的空气产生的噪音可以高达8000赫兹，被认为是哨声或嘶嘶声。在管道系统中最受关注的频率是在63 Hz到1000 Hz左右的中频(见表1)。
表1。不同类型设备的频率。(由ASHRAE提供，HVAC系统噪声和振动控制实用指南)BETVICTOR体育官网泵很少是空气噪声问题的来源;然而，结构噪声问题可能很严重。这通常是由于泵或附属管道隔离不充分造成的。在叶轮叶片通道频率处，可以听到强烈的噪声，可以通过指定叶轮直径不大于截水半径的85%来将噪声降至最低。可接受的噪音水平取决于房间的使用情况。剧院和演奏厅将比办公室或体育馆有更严格的噪音要求。工程师通常会根据每种房间的性能和噪声特性来选择终端设备。选择标准可基于美国采暖、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)的标准dBA、dBC、房间标准(RC)或噪音标准(NC)设备性能。
伸缩缝性能比较
传输的噪声和振动将受到几个变量的影响，包括所连接设备的特性;管道支架的数量、类型和位置;管道材料、压力和管道几何形状。重要的是要将整个管道组合视为一个系统，任何一个组件的变化都会影响整个管道运行的噪声和振动特性。
实验室和现场测试显示了一些有用的结果，可以应用于大多数装置。以下是FSA成员公司在过去几年进行的测试结果摘要。
噪声和振动是如何传播的?是穿过管壁还是穿过流体介质?答案是两者都有，但更多的是通过管壁取决于设备。冷水机组和锅炉往往通过管壁传递更大的振动，而泵可能通过流体传递更多的振动。BETVICTOR体育官网振动通过管壁以弯曲波的形式传递，通过流体介质以压力波的形式传递。所有类型的柔性联轴器通过降低管壁刚度来提供隔离。弹性接头通过吸收压力变化进一步降低流体传递振动。橡胶墙可以圆周扩张以适应这些干扰;金属连接墙不能。请注意，有些温度和压力组合只有金属连接器才能适应。
金属和橡胶，哪个能更好地降低噪音和振动?虽然这一结果似乎很明显，但仍有应用需要金属连接器，因此量化两种材料之间的减振差异非常重要。此外，尽管橡胶有几种类型，但没有一种弹性体的性能比其他的更好。
所有测试的弹性体和聚合物(三元乙丙橡胶或氯丁橡胶或聚四氟乙烯)对充水管道具有类似的隔振特性。
如表2所示，在30英尺长的双弯管组合中进行测试时，所有隔离器的性能都明显优于软管-编织隔离器。
表2。5个不同接头的30英尺管道组件振动测试结果。插入损失表示从源到接收器的减振量，在这种情况下，在管道的两端运行，连接器位于中心。(由polyonics声学顾问公司提供)管道布置对噪声和振动的影响有多大?很多。而且不可能模拟或测试所有可能的组件;然而，有一些结果是可以概括的:
- 法兰效应:法兰和其他重部件，如阀门和刚性支架，反射管壁振动并形成驻波。它们本质上是管道系统中的节点，可以大致预测管道组件的谐振频率。
- 管道支撑效果:管道支架不会影响振动传递，除非它们非常坚硬，这基本上使它们成为建筑结构的一部分。测试表明，硬度必须至少为每英寸2000磅。Clevis衣架通常是这个值。弹簧吊架明显较低，对结构的振动传递几乎没有影响。
- 弯管效果:管道弯头将管壁弯曲波转化为扭转波，反之亦然。试验表明，柔性接头具有较好的抗弯曲波性能，但抗扭转振动性能较差。如果波是扭转的，将任何类型的连接器直接定位在弯头的下游可能都不能有效地减少振动。
- 压力效应:提高流体介质的压力作用不大，一般增加连接器的隔振特性。超过50 psi的影响可以忽略不计。
- 控制棒效果:指定工程师提出的一个常见问题是，控制棒可能会使橡胶接头的隔振“短路”。试验表明，控制棒对连接器的隔振特性几乎没有影响。由于法兰在系统中扮演节点的角色，因此通过连接器壁的反射来减少连接器内的振动。橡胶面/钢法兰接口在这里是至关重要的，但发生相反的情况:连接器会使控制棒短路。
振动测试表明，与不锈钢软管和编织相比，弹性体是一种优越的隔振材料。
弹性接头在轴向和周向上的灵活性使它们能够吸收管壁和流体携带的振动。可能不太明显的是，弹性体的类型和连接器的设计对减振没有相当大的影响。聚四氟乙烯的性能几乎和其他类型的橡胶一样好。
具体的振动特性会因每个建筑而有所不同，因为这些在很大程度上取决于管道布局。还有一些组件效应对隔离系统噪声可能很重要。
参考文献
1.伸缩缝。管道技术手册，8.0版;流体密封协会
2.HVAC系统噪声和振动控制实用指南，2005年第二版;马克·e·谢弗;美国采暖、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)
3.ASHRAE手册，2015年应用;第48章，噪音及振动控制
4.ASHRAE手册，2017基础;第八章，声音与振动
5.管接头的隔振措施多义词声学顾问;第1842号报告，1974年8月24日
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