船用艙室通風降噪方法探究

王靜超

（廣船國際技術中心）

0 前言

隨著MSC.337(91)號決議《船上噪音等級規則》的生效，對船舶艙室噪音的設計有了更高的要求，醫院房間噪音極限值由原來的60db提高到55db。

TORM11.4萬噸原油/成品油船是決議生效后設計的船型，需要滿足最新的噪音要求。設計階段完成的《噪音計算預估報告》顯示該船型的“醫院”艙室噪音能夠滿足法規要求。但在2017年底的航行試驗中噪音實測達到了59.6db，超出法規極限值4.6db。因此，需要探究噪聲超標的原因并提出降噪方法。

1 原因分析

根據《噪音計算預估報告》的推薦，設計之初，已經將醫院房間的地板做成阻尼減噪敷料，巖棉壁板和天花做成了彈性連接。從船舶建造后期修改的方便性來講，修改通風的工作量遠小于敷料、木作等[1]。因此，通過調查和分析，確定了以下可能原因：

1.1 通風管氣流噪聲過高

通過查閱風管制作圖、《居住區通風管布置圖》，醫院抽風管采用的是單層螺旋風管，管徑分別為R100、R125、R160，對應的抽風量分別為72m3/h，272m3/h和672m3/h，通過計算，三段螺旋風管內的風量流速分別為：

根據《船舶設計手冊》降低通風系統噪聲的描述“風管內的風速V＜25m/s時，空氣流速對噪聲的影響不大”，各段風管內的風速滿足此要求，并且符合常規抽風風管風速不超過10m/s的設計原則[2]。因此，本船通風管氣流噪音不存在過高情況，風管氣流不是產生噪音過高的要因。

1.2 風柵開口距離風機太近

經過查閱醫院管道風機的相關信息發現，該風機管道內的噪音值為69dB(A)(如圖2），管道內的噪音高于醫院噪音要求的55dB(A)。在對《居住區通風管布置圖》分析時發現，見圖1所示，醫院抽風系統的其中一個風柵距離管道風機較近，管道風機的噪音是否會經過風柵口傳遞到室內，我們對該型船進行了現場的測量。

圖1 醫院通風布置

圖2 EK200M風機及管道信息表圖

風柵距離風機1.7米，用一段直管風管連接，在測試條件下關閉風機時艙室噪音54.3dB(A)，開啟風機時艙室噪音59.6dB(A)，超標約4.6dB(A)。且當風機開啟時，距離風機較遠的風柵出口噪音與房間噪音值接近，靠近風機較近的風柵出風口噪聲約為63.8dB(A)。事實證明，靠近風機的風柵將管道風機內部的噪音通過“過短的路徑”傳遞到了艙室內。

因此，風柵開口距離風機太近為主要原因。

1.3 其他艙室經過醫院的風管、風機氣流噪聲超標

根據《居住區通風管布置圖》（圖1），與醫院相鄰的“213高級船員餐廳”的抽風方形風管穿過了醫院排到艙外，且其抽風機也布置在醫院的艙室上方。

通過調查相應風管的制作圖紙，方形風管單邊長度分別為200mm和300mm，對應到企業標準《矩形風管設計和制作要求》，屬于L≤600的等級，因此風管采用0.75mm厚的鍍鋅鋼板滿足要求，見表1所示。

表1 矩形風管材質及厚度的選用

確認了風管的材質和厚度，再根據《船舶設計手冊》“通風系統噪聲控制”要求，確認風管氣流噪聲是否過高。按照《居住區通風管布置圖》高級船員餐廳的抽風量為998m3/h,則可計算出流經該管路的風速為：

進而計算出氣流噪聲功率級為Lw=34.5dB(A)。另外，經過核實了“高級船員餐廳”抽風機為EKD250M-EC的管道風機，其性能曲線、噪音參數等數值，如圖3所示。該風機的外界噪聲值為46dB(A),風管氣流噪聲31.5dB(A)，都低于房間55 dB(A)的噪聲要求。

圖3 EKD250M風機及管道信息表

因此，過路管、風機噪音不存在超標情況，過路管和風機噪音大不是主要原因。

1.4 百葉窗風速太高

通過查閱圖紙發現，醫院設置了兩個百葉窗，分別為“醫院抽風百葉窗”為M250x350，“高級船員餐廳抽風百葉窗”M250X350，兩個百葉窗都布置在醫院右壁上，如圖1所示。

經過計算兩個百葉窗的通風風速：

201百葉窗風速：

213百葉窗風速：

從計算結果可以看出，高級船員餐廳抽風百葉窗的通風風速不滿足常規“艙室百葉窗風速不超過3.5m/s”的要求，百葉窗風速過高產生的噪音會通過連接的風管對醫院的噪音產生疊加效應，船上通過關閉213房間風機及抽風百葉窗后，測試201醫院的噪聲值，降低了2.1dB（A）。因此，百葉窗風速太高也是主要原因。

2 解決方案

2.1 降低風機噪音

管道風機是標準產品，是根據風量和風壓對標準產品的選型使用，不會根據某個特殊要求進行修改，所以不能采取對原風機進行降噪來處理；

另外，管道風機的內部噪音是各類型風機里面控制最為出色的，不同型號之間的內部噪音差別不大，更換更大風量的型號來降低轉速以達到降低噪音的目的會造成資源的浪費，且收效不明顯。

2.2 增大風柵與風機距離

之前的測試標明，出風口與風機之間的距離長短會影響到出風口傳遞風機噪音的效果，換言之，可以通過增大出風口與風機之間的距離，來減少噪音的傳遞。但是根據通風布置圖中，風柵在房間中的位置，由于結構、電纜通道和其他管路的限制，在醫院上方通過增加風管風機與風柵距離的方案較難以實施，且風量損失嚴重。

2.3 增加消音器

根據風機的性能曲線和參數，當風機中頻帶在250Hz時管道噪聲最高，此間頻率下的風機管道噪音為67dB(A)，據此選擇對應的消音器，如圖4所示。

圖4 消音器信息

通過之前的檢測，風柵出風口噪聲約為63.8 dB(A)，按照《船舶設計手冊》“通風系統末端噪聲級要比規定艙室噪聲級低5dB(A)，即使艙室中再有其他噪聲時，也不會使艙室噪聲超過規定值”的原則，計算出需要降低噪音的程度，即，63.8-55-5=13.8dB(A)。因此選擇160-900規格的消音器，預計降低噪音值為16dB(A)。修改后的醫院抽風風管布置如圖5所示。

圖5 修改后AM模型

消音器安裝完成后，在高級船員餐廳抽風機未啟動的情況下，對該房間的噪音進行了現場測試，噪音值為51.2dB(A)，達到了55dB(A)的要求。

2.4 增大百葉窗的通風面積

按照艙室百葉窗風速不超過3.5m/s的要求，對高級船員餐廳抽風百葉窗的大小進行重新計算和選型。

計算百葉窗通風面積:

又根據CB/T749-1997標準《固定鋼質百葉窗》中的尺寸要求，選擇百葉窗M300mm×400mm，通風面積0.12m2。

通過增大百葉窗的通風面積，達到了降低了百葉窗的通風風速的目的。

2.5 改變風管形式，并增加消音管

根據《船舶設計手冊》——“在層高允許的前提下，盡量采用圓截面風管，因為在相同流量條件下，矩形風管比圓截面風管周圍噪聲高20dB～25 dB”，擬將高級船員房間經過醫院的抽風管由方形風管改為單層螺旋風管。

首先，計算出合理的螺旋風管大小，該風管的通風量為998+170=1168m3/h，因此，選擇R200的單層螺旋風管，風速為10.3m/s，偏高，選擇R250的單層螺旋風管，風速為6.6m/s。

然后，調查層高是否滿足要求，即醫院天花距離結構之間的空間是否充足。經調查AM模型和現場測量，如圖6，天花與結構“小梁”之間的距離約為500mm，空間高度滿足螺旋風管布置條件，將方形風管替換成螺旋風管，如圖7所示。

圖6 天花與結構距離

圖7 替換后風管模型

2.6 在螺旋風管上增加消音器

根據前文所描述的消音器的選擇方法，當風機中頻帶在250Hz時管道噪聲最高，此間頻率下的風機管道噪音為67dB(A)，選擇250-900規格的消音器，預計降低噪音值為13dB(A)。

實船安裝完畢后，啟動高級船員餐廳抽風機，測試醫院的噪音值為51dB(A)，低于55dB(A)的要求。

3 結束語

貨船上的醫院布置，一般位于A甲板。其噪音經常會受到上甲板空調器和A甲板廚房或餐廳抽風機的影響。因此，在設計初期，最優方案是將醫院遠離以上處所[5]。若布置很難避免，可以借鑒本文方法對醫院進行降噪處理。