建筑排水系统降噪措施的现场评价方法模拟研究

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　　【摘要】 从减振、隔振、吸声和隔声等方面采取措施可以降低管道排水噪声对室内环境造成的声污染。在实验室内模拟卫生间坐便器排水产生管道噪声的情景，并对管道采取包覆、加管道井等降噪措施，采集不同条件下的声学数据，并从中寻找到可以表征降噪措施性能的关键数据。
　　【关键词】 排水噪声;情景模拟;包覆管道井;降噪
　　【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.02.017
　　Abstract： The measures of vibration reduction，isolation，sound absorption and sound insulation can reduce the sound pollution caused by pipe drainage noise to indoor environment. In the laboratory，the scene of pipe noise generated by toilet seat drainage was simulated，and noise reduction measures such as cladding and adding pipe wells were adopted to collect acoustic data under different conditions，and key data that could represent the performance of noise reduction measures were found.
　　Key words： drainage noise;scenario simulation;cover the pipe well;denoise
　　伴随我国居民居住水平日益提高，室内噪声污染问题备受关注。管道排水噪声是建筑室内噪声的主要来源之一。在室外噪声被阻隔的条件下，当排水管道噪声大于45分贝时，将会对人的身心健康产生危害。轻则影响睡眠，重则引起疾病。排水管道中声源的辐射噪声由声源，管道和端口共同作用形成，主要分为三类：排水横管中的噪声，排水横支管内的噪声，排水立管中的噪声。我们关注的排水管道噪声实际是噪声源通过管道及其降噪措施的阻隔和衰减后，听到或测到的声压数值。
　　从减振、隔振、吸声和隔声等方面采取措施可以降低管道排水噪声对室内环境造成的声污染。在实际工程应用中，选择低噪声卫生洁具、优化管路系统设计、管材管件的选材和结构优化、管路包覆吸声抑振材料和合理的房间布局等措施都可以降低管道排水噪声对室内声环境的影响。这些措施已经在新的排水系统建设和老旧排水系统的改造升级中获得普遍应用。
　　我们在实验室内模拟卫生间坐便器排水产生管道噪声的情景，并对管道采取不同的包覆降噪措施，采集不同条件下的声学数据，并从中寻找到可以表征降噪措施性能的关键数据。
　　1 试验材料与设备
　　1.1 试验材料与设备
　　坐便器（吉博力：酷方）;HDPE排水管及管件（吉博力：dn110×4.3）;橡塑海绵;轻质发泡砖（用于搭建管道井：ρ=0.9 kg/m3）;瓷砖（用于管道井表面装饰）。
　　1.2 试验设备
　　振动噪声采集系统：德国米勒贝姆振动与声学系统有限公司。
　　2 实验室简介
　　试验在中国建材检测认证集团噪声实验室内进行。实验室的结构侧视图如图1所示，实验室的一层和二层是四间混响室，同层混响室间使用标准实验墙相隔，三层为环境模拟和测试间。
　　实验室采用PAK声学测试平台，该平台配备16支声学信号采集端口，可以同时采集管道系统中不同部位辐射出的噪声信号，并实时输出噪声声压-时间曲线。
　　3 试验方案
　　将坐便器安装在三层的测试间，以同层排水方式与下方的排水管道相连。排水立管间使用同材质的管件相连，立管底部使用两个45°弯头与横管相连（见图2）。
　　试验单次排水量以坐便器的水箱容量为准，分别为3 L和6 L。分别测试5种不同排水系统：（1）裸管;（2）管材+吸声橡塑海绵;（3）管材+轻质发泡砖管井;（4）管材+吸声橡塑海绵+轻质发泡砖管井;（5）管材+轻质发泡砖管井+装饰瓷砖。4间混响室内均分别安装4支声学信号采集端口，同时记录声源室和接收室内的噪声声压级。
　　4 结果与分析
　　坐便器排水过程产生的噪声曲线与实验室管材声学性能检测的曲线存在明显区别。如图3所示，坐便器排水时的噪声-时间曲线呈现为锯齿状波浪线，这是因为管道内的水流量不同。管材声学性能测试要求管道内的水流量是恒定值，而在马桶排水时，管道内的水流量是变化的。变化的水流与管道撞击，相继产生不同大小的噪声，噪声又在管道中叠加，使得实际的管道排水产生的噪声曲线相对复杂。
　　噪声曲线可以准确反映噪声大小随时间的变化。综合对比全部测试的噪声曲线，我们认为最大的噪声峰值和30 dB/A以上噪声的持续时间是重要的数据参数。
　　4.1 不同降噪措施的性能评价
　　管道包覆吸声材料和修葺管道井是常见的降噪措施。从图4可以看到，吸声橡塑海绵使得声源室内的噪声峰值降低近10 dB/A，轻质发泡砖管道井则将噪声峰值降低高达20 dB/A以上，但将两种措施综合使用獲得的效果与单独使用管道井相近，可见气泡砖管道井是一种高效的降噪措施，使用者可以兼顾施工成本，选择适合的降噪措施。
　　4.2 排水量对噪声评价的影响
　　通常认为排水管道中的水流量越大管道噪声也越大，但实测数据显示，两种排水量（3 L和6 L）下的噪声峰值相近，但排水量为6 L时，高于30 dB的噪声持续时间延长了近1倍，见图5。我们认为这与卫生洁具的排水口的内径有关，内径限制了单位时间内排出水流的流量，排水时间与水流总量成正比。实际生活中卫生间内持续的排水会延长噪声持续时间，在降噪措施无法完全消除噪声干扰时，减少噪声持续时间也有利于改善室内声环境。 　　4.3 隔断墙对噪声的阻隔作用
　　通常卫生间与其他房间之间以不承重的隔断墙进行区隔。尽管我们清楚隔断墙具有一定的隔音效果，但始终没有将它看作降低室内噪声的手段。隔断墙的存在使得接收室内的噪声峰值较声源室进一步降低，噪声持续时间也大大缩短，最佳是可以实现“无噪声”效果;在未做任何降噪措施的条件下，声源室2中的辐射噪声峰值为61 dB/A，可视作新的噪声源，经隔断墙的隔声作用，辐射声波噪声峰值将至38 dB/A，这反映出隔断墙具有良好的隔声效果，这同样启示我们，优化隔断墙的降噪效果，将有助于改善室内噪声问题。
　　另外我们也注意到，伴随声源室内的噪声显著降低，接收室内噪声峰值的降低并不明显。这与噪声的频率有关，噪声是由不同频率的声波组成，不同材料和结构对声波的吸收和阻隔都具有一定的选择性，总有部分频率的声波无法被吸收或者阻隔而继续向外辐射传播。我们认为以与卫生间相邻房间内接受到的辐射结构声数值作为评价室内房间噪声等级的依据更具现实意义。一方面，这些房间的噪声水平低至相关规定要求即满足人们对于舒适居住环境的要求;另一方面，综合的降噪措施同样可以降低管道产品的开发难度和管道系统的工程成本。
　　目前，我国发布了一系列相关标准，对建筑噪声作出了明确要求。CECS 179-2009《健康住宅建设技术规程》、GB 50118-2010《民用建筑隔声设计规范》等，均对室内噪声限值作出规定，但是这些标准规范都缺少现场测试方法和验证规范，导致无法实施。国内使用的室内现场噪声测试设备功能普遍单一，难以满足多元化的市场需求，而缺少统一的噪声现场测试方法标准，也不利于降噪管道产品开发和排水管道系统优化的协同配套发展。既可以实现建筑噪声现场测试评价，又可以為卫生洁具、管材管件、包覆材料制造商，管路系统设计，建筑结构设计等不同客户群体提供科学准确的声学数据参考，是开发先进科学的现场噪声测试方法和配套设备的研究方向。
　　5 结论
　　1）在测试流量范围内（3 L和6 L），水流量的大小对噪声峰值的影响不明显，但减少流量可以缩短噪声的持续时间。
　　2）与橡塑海绵包覆材料相比，轻质发泡砖管井的降噪性能更佳，不仅可以降低噪声还可以减少噪声的持续时间，这与轻质发泡砖的多孔结构有关。
　　3）隔断墙具有良好的隔声降噪效果。提高隔断墙的吸声隔声性能将有助于改善室内声学环境;采用与卫生间相邻房间内的结构辐射噪声数值作为建筑室内噪声评价的依据更为合理。
　　4）噪声实验室及测试平台可以同时测量多点的噪声数据，可以为现场评价提供科学的声学参考数据，满足不同的客户需求，且该设备通过一定的改造，有望在实际工程应用中推广普及。
　　【参考文献】
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