隔声房隔声理论模型及仿真研究报告.docx

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隔声房隔声理论模型及仿真研究报告

隔声房隔声理论模型及仿真研究报告

1室外预测点噪声值理论公式计算

1.1声源简化

在噪声预测中，经常是根据靠近声源某一位置（参考位置）处的已知声级（实测得到）来计算距声源较远处预测点的声级。

在预测过程中遇到的声源往往是复杂的，需简化处理。

噪声影响预测中，经常把声源简化成三类声源，即点声源、线状声源和面声源。

当声波波长比声源尺寸大得多或是预测点离开声源的距离比声源本身尺寸大得多时，声源可当作点声源处理，等效点声源位置在声源本身的中心。

当许多点声源连续分布在一条直线上时，可认为该声源是线状声源。

当平面上辐射声能的作用处处相等时，可认为该声源为面声源。

1.2单个室外的点声源在预测点产生的声级计算基本公式

如已知声源的倍频带声功率级（从63Hz到8000Hz标称频带中心频率的8个倍频带），预测点位置的倍频带声压级Lp（r）可按下式计算：

——倍频带声功率级，dB；

——指向性校正，dB；它描述点声源的等效连续声压级与产生声功率级

的全向点声源在规定方向的级的偏差程度；

——倍频带衰减，dB；

——几何发散引起的倍频带衰减，dB；

——大气吸收引起的倍频带衰减，dB；

——地面效应引起的倍频带衰减，dB；

——声屏障引起的倍频带衰减，dB；

——其它方面效应引起的倍频带衰减，dB；

如已知靠近声源处某点的倍频带声压级Lp（r0）时，相同方向预测点位置的倍频带声压级Lp（r）可按下式计算：

预测点的A声级LA（r），可利用8个倍频带的声压级按下式计算：

式中：

Lpi（r）——预测点（r）处，第i倍频带声压级，dB；

——第i倍频带A计权网络修正值，dB。

在不能取得声源倍频带声功率级或倍频带声压级，只能获得A声功率级或某点的A声级时，可按下式近似计算：

A可选择对A声级影响最大的倍频带计算，一般可选中心频率为500Hz的倍频带作估算。

1.3室内声源等效室外声源声功率级计算方法

噪声从室内向室外传播的声级差计算，如图18声源位于室内。

设靠近开口处（或窗户）室内、室外的声级分别为Lp1和Lp2。

若声源所在室内声场近似扩散声场，则：

式中：

TL——为隔墙（或窗户）的倍频带隔声量，dB。

图1室内声源等效为室外声源图例

也可按式计算某一室内声源靠近围护结构处产生的倍频带声压级：

式中：

Q——指向性因素，通过对无指向性声源，当声源放在房间中心时，Q=1，当放在一面墙的中心时，Q=2，当放在两面墙夹角处时，Q=4，当放在三面墙夹角处时，Q=8；

R——房间常数；

r——声源靠近围护结构某点处的距离，m。

然后按式计算出所有室内声源在围护结构处产生的i倍频带叠加声压级：

式中：

——靠近围护结构处室内N个声源i倍频带的叠加声压级，dB；

——室内j声源i倍频的声压级，dB；

N——室内声源总数。

1.4室外预测点噪声值的叠加

根据已经获得的声源源强的数据和各声源到预测点的声波传播条件资料，计算出噪声从各声源传到预测点的声衰减量，由此计算出各声源单独作用在预测点时产生的A声级（LAi）。

建设项目声源在预测点产生的等效声级贡献值（Leqg）计算公式：

式中：

——建设项目声源在预测点的等效声级贡献值，dB（A）；

——i声源在预测点产生的A声级，dB（A）；

T——预测计算的时间段，s；

——i声源在T时段内的运行时间，s。

预测点的预测等效声级（Leq）计算公式：

式中：

——建设项目声源在预测点的等效声级贡献值，dB（A）；

——预测点的背景值，dB（A）。

2消声百叶对隔声房降噪效果的影响

利用环境声学软件，以变电站为依托工程。

主变室房间尺寸为11m×17m×15m，建筑为框架结构。

通风口尺寸为8.4m×5.3m。

本预测中模拟3种情况的室外噪声分布，通风口尺寸为8.4m×5.3m为孔洞时，隔声房外1m、22m的噪声情况；通风口尺寸为8.4m×5.3m为普通百叶窗时，隔声房外1m、22m的噪声情况；通风口尺寸为8.4m×5.3m为双叶型百叶窗时，隔声房外1m、22m的噪声情况。

具体预测情况见表1。

表1孔洞尺寸表

序号

孔洞尺寸

（m×m）

控制措施

预测项目

1#

8.4m×5.3m

无

1m、22m处预测值

2#

8.4m×5.3m

普通百叶窗

1m、22m处预测值

3#

8.4m×5.3m

双叶型百叶窗

1m、22m处预测值

通风洞口无任何措施时的噪声分布见图2。

a

图2全孔室外噪声预测图（a平面图，b剖面图）

当墙面孔洞处无任何消声措施时，1m处的噪声值为75.5dB（A），22m处的噪声值为56.9dB（A）。

通风洞口安装传统通风百叶时的噪声分布见图3。

主变室

a

b

a

图3普通百叶室外噪声预测图（a平面图，b剖面图）

当墙面孔洞处安装传统百叶时，1m处的噪声值为72.6dB（A），22m处的噪声值为54.0dB（A）。

通风洞口安装双叶型消声百叶时的噪声分布见图4。

主变室

a

图4双叶型百叶室外噪声预测图（a平面图，b剖面图）

当墙面孔洞处安装双叶型消声百叶时，1m处的噪声值为68.2dB（A），22m处的噪声值为49.4dB（A）。

预测结果见表8。

预测结果对比图见图5。

表2预测结果表

序号

孔洞尺寸

（m×m）

控制措施

1m处预测结果

dB（A）

22m处预测结果

dB（A）

1#

8.4m×5.3m

无

75.5

56.9

2#

8.4m×5.3m

普通百叶窗

72.6

54.0

3#

8.4m×5.3m

双叶型百叶窗

68.2

49.4

图5各种措施预测结果对比图

当在某面墙的中心开设8.4m×5.3m的通风洞口时，若洞口内不安装任何设施，该墙外1m处的噪声值为75.5dB（A），22m处的噪声值为56.9dB（A）；当该洞口安装普通的通风百叶时，该面墙外1m处噪声值为72.6dB（A），22m处的噪声值为54.0dB（A）；当该洞口内安装双叶型消声百叶时，该墙面外1m处噪声值为68.2dB（A），22m的噪声值为49.4dB（A）。

从洞口无任何措施到安装普通通风百叶，该墙面外1m处噪声值降低了2.9dB（A），22m处噪声值降低了2.9dB（A）；从普通百叶到双叶型消声百叶，该墙面外1m处噪声值降低了4.4dB（A），22m噪声值降低了4.6dB（A）。

3增加墙体隔声量与增加消声百叶消声量对预测点噪声影响的比较

为了研究墙体隔声量与消声百叶对隔声房降噪效果的影响，墙体通风口尺寸为8.4m×5.3m，通风洞口安装普通百叶窗，墙体隔声量由40dB（A）提高到52dB（A），预测隔声房外噪声分布情况。

隔声房墙体隔声量的对比见表3。

表3墙体隔声量对比表

频率

项目

Rw

（dB）

31Hz

63Hz

125Hz

250Hz

500Hz

1kHz

2kHz

4kHz

墙体1

47

26

30

33

38

42

47

51

55

墙体2

52

28

30

38

42

47

53

56

61

隔声房外噪声分布情况见图6。

b

a

图6隔声房外噪声预测图（a平面图，b剖面图）

将墙体通风口尺寸为8.4m×5.3m，通风洞口安装普通百叶窗，墙体隔声量为47dB（A）的噪声预测结果（见图7），与墙体隔声量为52dB（A）隔声房噪声预测结果进行对比。

对比结果见表5。

表5不同墙体隔声量预测结果对比表

序号

墙体隔声量

（dB）

孔洞尺寸

（m×m）

控制措施

1m处噪声预测值

（dB）

22m处噪声预测值

（dB）

1#

40

8.4m×5.3m

普通百叶窗

72.6

54.0

2#

52

8.4m×5.3m

普通百叶窗

72.6

53.8

从预测结果可知，当墙体隔声量由47dB提高到52dB，安装通风百叶外的墙面外1m处、22m处噪声预测值几乎没有变化。

当隔声构件有孔洞时，当墙体隔声量提高5dB时，隔声结构外的噪声几乎没有下降，即提高墙体隔声量对整个结构的隔声量影响不大。

为了提高隔声房的整体降噪量，增加通风口的消声量是重点。

4仿真结果分析

本章对隔声房的降噪原理进行了理论研究，隔声的评价量，隔声性能的影响因素等。

以变电站为依托工程，利用噪声预测软件建立模型进行了预测。

重点研究了孔洞大小对隔声房降噪效果的影响、消声百叶对隔声房降噪效果的影响、增加墙体隔声量与增加消声百叶消声量对预测点噪声影响的比较。

（1）孔洞对隔声的影响

从预测结果可知，隔声房墙体上的孔、洞及缝隙，对隔声效果的影响很严重。

由于声波的衍射作用，即使一个小孔，也会大大降低隔声房的隔声量。

如本预测中，离地面高度为1m的墙面中心开设尺寸大小为0.1×0.1m的方孔，占单个墙面面积为0.07%，还不到0.1%，1m外隔声量下降9.9dB（A）。

若构件孔洞面积占整个面积的1%时，该构件隔声量不会超过20dB,若孔洞面积超过10%时，则隔声量不会超过10dB（A）。

因此，对隔声房的通风口必须采取措施，防止孔洞对隔声房隔声效果产生严重的影响。

（2）消声百叶对整体隔声量的影响

当隔声房墙体通风口尺寸为8.4m×5.3m，墙体隔声量为47dB时，通风洞口安装普通百叶窗后，与通风洞口无任何降噪措施相比，墙面外1m处噪声值降低了2.9dB（A），22m处噪声值降低了2.9dB（A）；当将普通百叶窗优化为双叶型消声百叶后，与安装普通百叶窗相比，该墙面外1m处噪声值降低了4.4dB（A），22m噪声值降低了4.6dB（A）。

（3）有孔洞墙体提高墙体隔声量对隔声效果的影响

当隔声构件有孔洞时，当墙体隔声量提高5dB时，隔声结构外的噪声几乎没有下降，即提高墙体隔声量对整个结构的隔声量影响不大。

为了提高隔声房的隔声量，增加通风口的消声量是重点。

5经济性分析

根据国内声学材料厂家调研资料，变电站场所常用的吸声材料调研价格如下表。

表6不同吸声材料价格对比表

序号

名称

厚度（mm）

单价（元/m2）

1

离心玻璃棉

25mm

30

2

离心玻璃棉

50mm

60

3

钢制穿孔板

0.8mm

100

4

砂岩吸声板

10mm

300

5

泡沫铝

8mm

450

6

阻燃聚氨酯泡沫

25mm

70

说明：

此价格为国内代表性厂家报价的平均价，没有考虑市场价格波动的影响。

从表中可以看出，离心玻璃棉的单价最低，且在吸声应用当中，对变压器低频噪声的吸声效果较好。

因此，推荐采用的离心玻璃棉是吸声降噪材料中性价比最高的材料。

6结论

（1）当变压器的铁芯、绕组及油箱机械振动的固有频率，接近或等于硅钢片磁致伸缩振动的基频及其整数倍时，将会产生谐振，使变压器噪声显著增加，变压器噪声频率特性以500Hz以下的低频噪声为主，治理难度较大。

（2）墙面通风口面积占墙面面积不到1%时，墙体隔声量不会超过20dB,若孔洞面积超过10%时，则隔声量不会超过10dB（A），因此控制通风口的消声量是主变压器室降噪的关键。

（3）优化设计的双叶型消声百叶与普通百叶窗相比，消声量可以增加4.5dB左右，且双叶型消声百叶的空气动力性能更好。

（4）通过对各种吸声材料的技术经济比较，离心玻璃棉是适合变压器低频噪声特性最合适的吸声降噪材料，建议工程中优先采用。