摘要：噪聲污染是繼大氣污染和水污染後的第三大污染。建築給水排水系統發出的噪聲，影響到人們的正常生活，引起了人們的廣泛關注。本文結合筆者多年實踐經驗，對建築給水排水系統噪聲的主要聲源進行分析，詳細介紹了建築給水排水系統噪聲的控制方法。
前言
隨著我國社會經濟建設的快速發展，人們的生活質量不斷提高，對居住區周邊的環境也越來越重視，噪聲污染就是影響環境的重要來源之一。噪聲污染是繼大氣污染和水污染之後的第三大污染來源，其中建築內部的噪聲最為嚴重。建築內部噪聲來源分為兩種，一種是常用的家用電器，比如電視、空調等，另外一種來自建築給水排水系統產生的噪聲。由於建築施工、給水管道、排水管道和水泵自身的機械振動等原因，室內的噪聲環境愈加嚴重。根據《民用建築隔聲設計規範》(GBJ118-88)規定：夜間臥室噪聲不得超過30db，最高不得超過40db。但給水排水系統所產生的噪聲遠遠超過規範標準，嚴重影響到建築內部和周邊居民的休息質量，嚴重情況下可能導致人們產生神經衰弱症。因此，如何控制建築給水排水系統噪聲成為了技術人員急需解決的問題。
建築給水排水系統噪聲分析
1 泵房噪聲
(1)水泵運轉過程中機械振動產生的噪聲
由於水泵自身的結構、加工精度、比重、轉速、流量和揚程及安裝等因素，水泵在運行中會發生激烈的機械振動，產生金屬撞擊的噪聲。噪聲通過出水管、基座向室內傳播。在實際操作中發現，轉速越大，機械振動產生的噪聲越大。
(2)水錘產生的噪聲
水錘是指水泵突然啟動或停止時，以及閥門的突然開啟與關閉過程中，管道內的水流流速發生劇烈變化從產生一些列的壓力交替變化的一種水擊現象。其中危害及噪聲最大的是停泵水錘，因為在水泵突然停機時，出水管處的水流由於慣性的作用會通過止回閥繼續向上運動一段距離，使水泵出水口處產生一定的真空度，壓力急劇下降。而由於慣性作用提升那段水柱在重力及壓力兩種力共同作用下加速反向運動。但是水泵出水口處設有止回閥，阻止了水流的倒流。此時反向運動的高速水流劇烈地衝擊閥門，產生巨大的水錘噪聲。
水錘的危害巨大，不僅會引起水泵及管道的振動，產生巨大的水錘噪聲，而且會使機械設備受損，管道爆裂，供水中斷等嚴重事故。
2 給水管道及相關附件噪聲
(1)給水管道產生的噪聲
給水管道中是有壓流，而且通常情況下流速較大，因此水流在流動過程中會與管壁和空氣發生摩擦。另外，水流在經過90°彎頭、十字形管、T字形管等管道配件時，水流的流向會發生改變。根據動量定理，水流會對管壁衝擊而引起管道的振動。並且壓力越大，流速越大，產生的動量越大，管道振動也越激烈。這些因素都會產生噪聲，並會通過管道及其支架不斷傳播。
另外水流在管網壓力及重力作用下流向洗滌盆等受水器時，水流會撞擊洗滌盆的盆底和邊壁，也會產生一定的噪聲。
(2)水龍頭等給水附件的水錘噪聲
人們在日常生活中，當開啟水龍頭或者電控閥時都會聽見嘯叫聲，甚至會有「咔、咔、咔」的聲音。這是由於閥門在突然開啟時的瞬間，水流速度發生極大變化，使得閥門前後的壓力變化而造成的水錘現象，也叫水擊。水擊使得管道發生振動，產生噪聲，讓人們感到極不舒服。
(3)氣蝕噪聲
在給水管網中，特別是熱水管道系統，溶解在水流中的空氣會在壓力下降和溫度升高時逐漸釋放出來，並在管道中及頂部不斷積聚，最後會形成氣團。氣團危害極大，它的形成不僅會降低管道的輸水能力，還會造成局部壓力的衝擊，引起強烈的振動。
(4)液壓進水閥關閉引起的噪聲
在水箱或者水池中，當液壓進水閥關閉時，過水斷面會越來越小，而在進水壓力不變的情況下，流速會越來越大。高速的水流會衝擊水閥的閥芯，容易使閥門發生水擊而震動，產生的噪聲也較為嚴重。
3 衛生器具及排水管道的噪聲
(1)衛生器具排水噪聲
當衛生器具在開始排水時，水流與管道摩擦，以及水流撞擊S型、P型存水彎而產生噪聲；當器具內的水快排盡時，水流會呈漩渦狀，容易形成負壓，形成抽吸現象，並使得污廢水在流動中摻入空氣，形成氣塞，引起管道振動。氣塞還會使管道內壓力變化起伏，造成水封被周期性破壞而發出噪聲。
(2)排水管道噪聲聲源
污廢水在排水管道中排放時是非滿流。由於水質較為複雜，常常會有固、液、氣三相流動，相比給水而言，排水的流動更為複雜。
污廢水在排水橫管中的流態可分為：急流段、水躍及躍後段、逐漸衰減段。其中急流段水流速度大，水深較淺，沖刷管壁較嚴重。由於水躍的形成，驟然使橫支管內某處的水位升高，甚至會充滿整個管道斷面，造成水流中的氣體不能自由流動，使橫管中的壓力突然增加，進而引起水封高度的變化，發出噪聲。
不僅如此，當排水橫支管中的水流納入排水立管時，由於水流的突然轉彎，會撞擊十字管或者三通、Ｔ字型管等配件。水流的在撞擊流狀態下，由橫支管進入排水立管中，在橫支管和立管連接處在短時間會形成水舌。這種特殊的水力現象會造成水流能量的損失，而使得立管內造成一定的負壓，導致水封極容易破壞，並產生噪聲。
排水立管中水流形態較為複雜，常見的排水流態有：附壁螺旋流、水膜流、氣塞流三種。當排水立管中水量較小時，水流經管壁摩擦，使得水流沿著管壁周邊做螺旋運動，產生較小的噪聲；而隨著流量的增加，螺旋運動開始破壞，當水流覆蓋管壁時，水流附著於管壁面呈水片下落的狀態。這是因為管壁的吸附能力大於表面張力，當水量繼續增加時，水流由於管道中空氣的阻力和管壁的摩擦作用而形成水膜流，水膜厚度在下落時不斷變化，引起管道內空氣壓力劇烈變化；當水量再增加時會產生穩定的氣塞流，引起立管內的壓力發生變化，會發生氣體的撞擊，摩擦，甚至會破壞水封而產生巨大的噪聲。
建築給水排水噪聲的控制
結合建築給水排水設計及實踐中針對噪聲控制的方法和效果，詳細介紹建築給水排水噪聲的控制技術。
1 泵房的噪聲控制
目前建築小區的泵房大多都設在地下一層，有的甚至地下兩層，對除底層住戶之外影響不大，但是也要採取相關的噪聲控制。
(1)在水泵的出水口設置緩閉止回閥或者消聲止回閥代替普通的止回閥。緩閉止回閥可以減緩管道中水流的變化，從而降低停泵時水錘壓力來降低噪聲。經實測使用普通止回閥，水泵停泵後約0.8s會突發一脈衝音，音值為95db，以後噪聲逐漸衰弱。而使用消聲止回閥，水泵停泵後噪聲從穩態的82db逐漸衰減。
另外可以選用振動慣量大的水泵，以減小水泵的減速過程，減緩水錘壓力的形成。或者在水泵的出水口設置氣壓水罐，當水錘壓力形成時，氣壓水罐中的氣體被壓縮，管道中的水進入氣壓水罐中，可以有效的降低水錘壓力從而降低水錘噪聲。
(2)根據水泵的型號、荷載等資料，在水泵的基座出設置橡膠隔振墊，並在水泵的吸水管和出水管上設置可曲撓橡膠接頭。不僅可以減小水泵的機械振動，還能減少噪聲的傳播。
也可以通過轉換橡膠接頭的位置來降低噪聲：如下圖圖一中，水錘的作用直接在止回閥的閥板上，從而引起伸縮節的壓縮，然後再反彈產生激烈震動。而圖二中，將止回閥放在橡膠柔性接頭後面，即使停泵時產生水錘，震動強度也會遠遠小於圖一。
(3)地下室生活加壓泵房宜避開住宅臥室正下方地下室，屋頂消防穩壓設備不宜布置在需要安靜的房間(如住宅的臥室等)的上下及毗鄰的位置。
此外管道的支架宜採用彈性吊架或者彈性托架，並且在水泵出水管穿牆和樓板處及洞口與管外壁間填充彈性減震材料。
2 給水噪聲控制
因為給水水質及水壓較穩定，所以要從控制水壓、流量、管道的安裝等方面來減小噪聲。
(1)做好建築豎向分區，合理分配水壓，控制水流流速，確保入戶前水流的最大凈水壓力不超過0.3MPa，以防止超壓出流。在設計中，確定流速和管徑一般按表一選取
表一 生活給水管中各種管徑對應的合理流速
(2)合理布置給水管道，將管徑不超過25mm的管道全部沿樓板找平層或者沿牆暗敷，有條件的地方將給水立管全部設置於管道井中，並遠離休息室。
管道的支架或者吊環內設置絕緣彈性材料，此外當給排水管道穿越樓板和牆體時，應有隔聲措施，其孔口與管道間應採用玻璃纖維、岩棉等材料填充。以減小噪聲沿管道傳播。
另外嚴格按規定設置管道支架間距，特別是塑料給水管，要儘量縮小間距，以減少管道的振動，在施工中按照下表確定管道支架的間距。
表二 水平塑料管支架的最大間距
(3)在加壓給水立管的頂部設置自動排氣閥，以減少管道中積聚的氣團，使管內壓力平衡。在熱水管網系統中，上行下給式在系統配水幹管最高點設排氣裝置，而下行上式可以利用最高配水點排氣。
(4)選用充氣型水嘴。不僅可以節水，還可以控制水嘴出流的流量，降低流速，從而減小水嘴開啟時的哨叫聲。並且在滿足最大空氣間隙時，應儘量減少水嘴至受水器的距離，以及選用弧形器壁的受水器等。筆者在背景噪聲為62.4db時，測得四方形受水器和弧形收水器的噪聲，結果如下表：
表三 不同形狀受水器的噪聲比較
通過實驗數據可知，在相同的背景下，弧形受水器比四方形受水器產生的噪聲要低3.4db。
(5)生活水箱(池)進水管浮球閥噪聲應採用如下措施進行控制：一、進水壓力不宜大於0.15MPa；二、出水口加裝短管使之淹沒在開閥水位下500mm或在出水口處安裝消能筒；三、浮球閥與進水管保持一定的距離減少液面波動對浮球閥的影響。儘量選用雙隔膜式浮球控制閥代替傳統的進水控制閥，該閥流阻小，無震動，噪聲小。
3 排水噪聲控制
由於排水管道中的流態較為複雜，筆者主要從排水管道的管材，管道的布置及相關配件等方面講述控制噪聲的方法
(1)排水管材儘量選用比重大的鑄鐵管或者UPVC螺旋管。關於各種管材的消聲效果，美國Polysonics Acostical的工程師們做了測試。
英國的工程師在環境溫度20℃，背景噪聲＜30db；測試參數為平均Ａ計權噪聲級，測試結果如下表。
表四 各式排水管載流噪聲比較
由上表可知內壁光滑的UPVC管比壁螺旋管的噪聲高約10db左右。這是由於螺旋管中螺旋突起的導流作用，使得水流在立管內形成水膜緊貼在立管壁做螺旋下降運動，不僅可以減小水流在立管內的流速，而且又使立管內氣流通暢，壓力較為問題，產生的噪聲較小。所以在無條件限制的地方優先使用UPVC螺旋管。
(2)排水立管布置要遠離臥室，書房等，並且推廣運用同層排水體制。該體制不僅維護方便，而且有很好的隔聲效果，使得下層用戶很好的避免因為上層用戶給水排水衛生器具的使用噪聲帶來的困擾。
(3)保證地漏等存水彎里的水封高度大於50mm，以抵抗管道壓力波動引起的噪聲。在排水立管上，每隔5～6層設置乙字彎管，能不斷改變立管內的水流方向，增加向下流的阻力，可使水流速度下降50％。
(4)在橫支管和立管連接部，設置偏心三通等，改變連接處的構造形式，使得橫支管的水流沿著偏心三通的切線方向進入立管，避免了水舌的形成或者減小了水舌的形成面積，從而減少了水流衝擊現象的發生，降低噪聲。
(5)在經濟條件允許的情況下，儘量選用坐式大便器。筆者在背景噪聲為65db下，分別對腳踏蹲式大便器、沖落式座便器及虹吸式座便器的排水噪聲進行了測量，結果如下：
表五 各式大便器的排水噪聲對比
由上述測量數據可知，虹吸式座便器的噪聲最小，所以在經濟允許的情況下優先選取虹吸式座便器。
來源：北極星水處理網
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