近年來，城市建筑密度不斷增加，受限于用地緊張，許多水泵、熱泵機組等設備被安裝在建筑樓頂。然而，部分設備缺乏有效的減振降噪措施，導致低頻噪聲和振動通過建筑結構傳播至室內，嚴重影響居民的生活質量。有研究表明，長期暴露于低頻噪聲環境中可能會導致神經衰弱、失眠等健康問題。因此，如何有效治理樓頂設備的噪聲與振動成為當前建筑環境工程領域的重要課題。

本研究結合某民宿酒店的實際案例，系統分析了噪聲與振動的來源、傳播路徑及治理措施，旨在為類似項目提供科學依據和技術參考。

1 噪聲限值

噪聲限值是聲學設計的目標要求，也是評價聲環境質量的核心指標。GB 55016—2021《建筑環境通用規范》對建筑物外部噪聲源和內部建筑設備傳播至主要功能房間室內的噪聲限值均有明確規定，如表1和表2所示。

表1 外部噪聲源傳播至室內空間噪聲限值

表2 內部建筑設備傳播至室內的噪聲限值

需要注意的是，低頻噪聲基于自身特性更容易對人的睡眠、工作、情緒和行為等產生不利的影響。以往出現較多低頻噪聲擾民案例[3]，但缺乏相關的技術指導文件，導致執法人員在處理此類投訴案件時缺少明確的判定依據。2025年5月1日起正式施行的GB 55038—2025《住宅項目規范》對低頻結構噪聲提出了明確的限值要求，如表3所示。

表3 建筑設備結構噪聲限值

2 項目噪聲與振動情況

2.1 項目概況

某待治理的民宿酒店處于2類聲環境功能區，建筑設有3層，建筑樓頂裝有臥式水泵4臺、熱泵機組5臺。3層房客屢屢投訴受到明顯噪聲與振動干擾。鑒于此，對建筑樓頂及受噪聲與振動干擾的3層民宿客房分別進行噪聲與振動情況檢測。

2.2 振動現狀

3層民宿客房室內地面振動檢測結果如圖1所示。根據圖1數據可以看出：室內振動明顯，特別是50 Hz位置有一明顯振動峰值，達到了82 dB；但各頻帶振動值都在GB/T 50355—2018《住宅建筑室內振動限值及其測量方法標準》要求的限值范圍內，僅總Z振級(74 dB)超過了一級限值(73 dB)，但未超過二級限值(78 dB)。

圖1 室內振動頻率特性

2.3 噪聲情況

3層民宿客房內噪聲檢測結果如圖2所示。由圖2可知：室內噪聲低頻成分明顯，特別是在50 Hz位置有一明顯峰值，達到了72 dB；連續等效A聲級為56 dB(A)，遠超45 dB(A)(表1中2類、3類、4類聲環境功能區睡眠使用功能房間室內噪聲限值)。

圖2 室內噪聲頻率特性

圖3 房間內結構噪聲

結構噪聲限值在多個規范、標準中都有提及，但標準值并不完全對應。根據本項目特點，對結構噪聲進行了測量與分析，對比了3層民宿房間內結構噪聲與各類限值數據，如圖3所示。圖3中限值來源如下：(1)限值1源自GB 22337—2008《社會生活環境噪聲排放標準》，為2類、3類、4類聲環境功能區A類房間(以睡眠為主要目的，需要保證夜間安靜的房間，包括住宅臥室、醫院病房、賓館客房等)晝間結構傳播固定設備室內噪聲排放限值；(2)限值2源自GB/T 50355—2018《住宅建筑室內振動限值及其測量方法標準》，為住宅建筑臥室晝間一級室內結構噪聲限值(二級限值同GB 22337—2008《社會生活環境噪聲排放標準》)；(3)限值3源自GB 55038—2025《住宅項目規范》，為臥室、起居室內的建筑設備結構噪聲限值。

對比以上限值指標可以看出，2025年5月1日起正式施行的GB 55038—2025《住宅項目規范》對結構噪聲限值相較于之前的規范標準要求有明顯提高，而本項目的低頻結構噪聲已明顯超過各規范的限值要求。

3 噪聲與振動分析

3.1 產生機理分析

水泵是使用電機直接驅動的機械，由泵體和電機組成。水泵運行時產生的噪聲主要由如下幾部分構成：泵體運行噪聲、電機噪聲、水流動和撞擊噪聲、振動引起的結構輻射噪聲。其中，振動引起的結構輻射噪聲，主要源于電機和水泵轉動部件不匹配、進口流速和壓力分布不均等因素引發的設備振動，此振動通過基座、管道等連接部件向外輻射，形成二次噪聲。

熱泵機組噪聲主要源于壓縮機和風扇。壓縮機工作運行會同時產生振動與噪聲，振動通過與之相連的管路以及零部件等傳至設備外殼，形成輻射噪聲。同時，壓縮機和風扇的運行噪聲也會傳至設備外殼，通過設備外殼向外輻射噪聲。

3.2 傳遞路徑分析

機械設備振動傳輸途徑一般有3個：(1)機械設備運行產生的振動通過基座/彈性支撐傳遞到支撐基礎、樓板墻體或相鄰結構，引起它們的振動，以彈性波的形式沿著建筑結構傳遞到相鄰空間，在相鄰空間內輻射噪聲；(2)設備振動傳遞到與之相連的管道，管道又通過與之相連的吊架、托架和墻面將振動傳到樓板、墻體，引起它們的振動，進而輻射噪聲；(3)設備振動直接向周邊輻射噪聲。通過現場勘察與數據分析，本項目主要振動傳遞路徑為：設備振動通過設備基座激發樓板、墻體振動，形成二次輻射噪聲。主要空氣聲傳遞路徑為：頂樓設備噪聲通過樓板透射、外圍護墻體及窗等繞射進入房間內部。

屋頂和室內的噪聲與振動情況對比如圖4和圖5所示。數據對比可以看出，中高頻噪聲自屋頂設備到室內已經有較大衰減，但低頻噪聲與振動室內外差值并不大，部分頻帶室內振動值超過屋頂振動值，這與低頻噪聲特性有關。低頻聲波因波長較長，具備較強的繞射和穿透能力，能夠有效克服障礙物的阻擋，進行遠距離傳播并穿透建筑圍護結構進入室內空間。在建筑環境中，振動源設備產生的機械振動會通過設備基礎、建筑承重構件(如梁柱、樓板)、管道系統以及剛性支撐結構等傳播路徑向建筑內部傳遞。這種結構傳聲現象會導致振動能量在建筑內部不斷擴散，最終影響到所有與之相連的功能區域。值得注意的是，當室內空間的幾何尺寸與特定低頻聲波的波長形成特定比例關系時，可能會激發室內空氣的簡正模式振動，產生駐波現象，從而在某些頻段上顯著放大室內的低頻噪聲水平。

圖4 室內外噪聲數據對比

圖5 室內外振動數據對比

3.3 噪聲與振動干擾原因分析

通過對本項目進行分析并結合多項目的調研結果，發現設備產生噪聲與振動干擾的主要原因有如下幾項。

(1)建筑設計布局不合理。依據CECS 59：94《水泵隔振技術規程》，防振敏感區域(有防振和安靜要求的房間)的垂直相鄰樓層及水平毗鄰空間不得設置水泵。GB 50118—2010《民用建筑隔聲設計規范》(以下簡稱《規范》)進一步明確：優先采用獨立水泵房布局，與噪聲敏感建筑保持物理隔離。同時，《規范》也提出，水泵若必須設置在建筑內部，需滿足以下條件：①優先選址于地下層，且與主體建筑保持結構分離(如設置防震縫或緩沖隔振帶)；②禁止直接位于主體建筑基礎正下方或與承重結構剛性連接；③配套實施雙層級隔振措施(如彈簧隔振器+惰性塊基座)及墻體/管道隔聲包覆。GB 55038—2025《住宅項目規范》進一步規定，水泵機房等產生噪聲或振動的房間不應緊鄰臥室布置。本項目將未采取有效減振降噪設計的水泵、熱泵機組直接置于敏感房間樓頂，設計布局明顯不合理。

(2)隔振措施不合理或無效。主要體現為：①已投入運行設備雖已采取了隔振措施，但減振器選擇不當或安裝有誤等使得減振器不起作用；②橡膠減振器年久失效，未及時更換；③管道、支撐托架等與設備/基座為剛性連接，起不到減振作用；④支撐管架/吊架等無論管徑大小、連接設備類型及振動特性等，均采用相同型號，不匹配，導致減振失效，部分甚至起放大作用；⑤減振器安裝有誤，有的甚至在減振器兩端用鋼筋焊死，使減振失效；⑥管道穿墻未采取有效減振措施，采用剛性連接，部分采用減振連接但未進行專業化設計，導致隔振效果差，達不到理想效果。

基于以上現象，極有必要對現場設備噪聲和振動進行專項檢測，并根據測試結果，結合相關規范標準，對存在的問題進行整改，以達到使用要求和相關標準要求。

4 減振降噪方法

4.1 設備隔振

對水泵、水管和風冷熱泵機組分別進行隔振處理。建筑樓頂共有臥式水泵4臺，轉速為2 910 r/min，電機功率為11 kW，水泵和電機的總質量為110 kg。為降低水泵機組振動噪聲對樓下民宿房間的影響，對水泵采用混凝土質量塊+阻尼彈簧減振器的隔振設計，如圖6所示。

圖6 水泵隔振

水泵的干擾頻率f計算公式如下：

式中：n——轉速，r/min。

經計算，干擾頻率f=48.5 Hz。

選用4個ZDA-80型阻尼彈簧減振器，減振器固有頻率f0計算公式如下：

式中：δ——壓縮變形量，根據減振器型號及承載負荷，為27.7 mm。

經計算，f0=3 Hz。

隔振效率計算公式為：

式中：D——阻尼比；

λ——干擾頻率與固有頻率之比。

阻尼比取0.05，減振系統的隔振效率計算結果為99%。

水泵與管道之間采用橡膠撓性接管，管道采用阻尼彈簧減振器彈性支撐。

風冷熱泵機組的壓縮機和壓縮風扇干擾頻率均為50 Hz，機組運轉質量為7 400 kg，選用8個ZD-1280型阻尼彈簧復合減振器。經計算，減振器固有頻率為3.3 Hz，壓縮變形量為23.1 mm，隔振效率達到99%。

4.2 空氣聲隔聲

本項目屬于改造工程，對建筑樓板、墻體加厚施工難度較大，因此，根據噪聲傳遞路徑，結合本項目特點，對空氣聲的隔絕主要通過2個方面：(1)通過隔聲吊頂降低樓板直接向下輻射的直達聲/透射聲；(2)通過提升外窗隔聲減小繞射聲。

隔聲吊頂構造為雙層石膏板上覆玻璃棉，石膏板錯縫安裝，吊頂與墻體連接處采用密封處理。隔聲吊頂設計如圖7所示。

考慮樓頂設備的噪聲部分通過建筑外窗繞射進入房間，對房間對外隔聲最薄弱部位的外窗采用5 mm厚玻璃+0.5 mm厚隔音膜+5 mm厚玻璃+0.5 mm厚隔音膜+8 mm厚玻璃的多腔體平開塑鋼窗。

圖7 隔聲吊頂

圖8 治理前后數據對比

4.3 效果驗證

綜合采取減振降噪措施后，對3層民宿客房內的噪聲情況進行檢測。采取措施前后的數據對比如圖8所示。由圖8可知，相同房間、同一檢測位置、相同工況條件下，主要振動干擾源的50 Hz位置由72 dB降至47 dB，室內噪聲級由56 dB(A)降至33 dB(A)，達到了預期設計指標。

5 結束語

通過對某民宿酒店樓頂的水泵、熱泵機組、管道等采取有效的隔振改造設計，并采取在附加房間內增加隔聲吊頂、增強外窗隔聲性能等措施，房間內噪聲級達到了預期設計指標，特別是主要振動干擾源的50 Hz位置，噪聲降幅達到了25 dB，效果顯著。因此，只要根據實際情況采取有效減振降噪措施，建筑樓頂安裝機組設備的情況下亦可保障房間內達到國家標準及使用要求。中廣通環保在水泵降噪、熱泵機組降噪、空調機組降噪、空調機組噪音治理等領域取得了顯著的成果，致力于成為一站式環保噪聲治理公司解決各類商業空調機組隔音降噪問題，為商業及工業空調機組噪聲治理提供專業解決服務方案。