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浅谈电梯导轨隔振降噪的实践研究
阅读: 295 作者:电梯先生 来源:电梯噪音治理 发布时间:2020-01-09

浅谈电梯导轨隔振降噪的实践研究

马登华1      何永胜2

(1.深圳市深日电梯工程有限公司,深圳 518000;2.广东省特种设备检测院,广州 510655)

摘要:现代高层住宅建筑中,电梯井道与住户分隔墙体常为同一实体,使得电梯高速运行时会有较大的导轨振动噪声影响与井道共墙的相邻住户。本文论述了电梯导轨噪声的产生机理、相关技术进展,分析了部分降噪治理技术误区,并结合导轨隔振降噪治理的成功案例分析,提出正确的电梯导轨噪声治理方法。

关键词: 电梯井道;电梯导轨;隔振支架

DISCUSS THE PRACTICE RESEARCH OF VIBRATION ISOLATION AND NOISE REDUCTION OF THE ELEVATOR GUIDE RAIL

Ma Denghua1  He Yongsheng2

(1.Shenzhen shenri elevator engineering Co. Ltd,shenzhen,518000;

   2.Guangdong Province Special Equipment Inspection Institute 510655)

Abstract:The space wall of elevator well way and household is often the same entity in the modern high-rise residential buildings. The paper discusses the produce mechanism and related technical progress of the elevator guide rail noise, and analyses the part of the error technology in the noise reduction control. Combined with the successful case analysis in the noise reduction control of guide rail, it puts forward the correct elevator guide rail noise control method.

Keywords: elevator well way;elevator guide rail;isolation stents

随着生活条件和健康意识的不断提升,人们对居住环境的声品质要求也日益突出。伴随我国房地产快速发展,出现一些技术细节的欠缺和忽略,使得电梯导轨噪声问题继“电梯机房噪声”后成为电梯噪声防治的另一个重要课题。为有力推动电梯噪声防治技术的进一步发展,笔者结合多年来在电梯导轨噪声防治方面的一些实践经验,对其产生原因、治理方法及其常见的防治误区作简单的陈述,以供大家作为参考:

 

1 电梯导轨噪声产生的原因

电梯导轨噪声主要体现在高层住宅的高速电梯(≥2米/秒)。开发商设计时基于建筑成本、容积率等因素考虑,一般电梯井道与居室间采用公共墙建筑设计,电梯导轨直接安装于公共墙上,导致电梯高速滑行时的振动通过导轨支架—墙体的声桥影响相近住户。现有的电梯导轨安装工艺基本上都是采用角铁支架或弯折钢板方式连接紧固电梯导轨。大多数厂家为减少电梯导轨滑行振动,确保电梯运行乘坐舒适,采用滚轮、滑动导靴或在上述基础上增加弹簧支撑来作为技术手段。这种技术虽较大程度上解决了电梯轿厢内运行的舒适感,但对通过建筑结构向外传递的振动控制却非常有限。另外,高速电梯一般都是采用钢丝绳复绕式吊挂提升设计,在电梯轿厢及对重侧均设置了反绳轮,而反绳轮高速运转的振动与钢丝绳的磨擦往往会形成振动叠加效应,通过墙体声桥传到附近的住户室内。从实案例来看,这种结构性低频振动,比起“电梯机房噪声”更让人容易烦噪!其中以井道墙体采用框架式轻质砖结构的高速电梯更为突出。其声音特征与保龄球在道床上滚动极为相似;某些个案,电梯运行时噪声高达50-60分贝,犹如台风一般,井道相近住户非常反感,成为电梯与建筑发展中的新问题。

 

2 阻碍电梯导轨噪声防治的客观条件分析

尽管很多电梯厂家和开发商都或多或少经受过“电梯导轨噪声问题”的困扰,也曾做过一些设计或防治方面的考虑,但往往却因客观条件限制而未能在防治方面取得新的突破。从我们对电梯噪声治理研究的情况来看,阻碍我国电梯导轨噪声治理技术发展的客观原因主要有如下几个方面:

 

2.1 电梯导轨噪声控制归属于行业边缘科学,研究难度较大

电梯导轨噪声不同于一般的噪声,属于低频振动。从技术层面来说,振动噪声应当归属噪声振动控制领域。然而,由于电梯是特种设备,施工作业涉及电梯运行安全因素,也存在施工资质的法律许可和降噪治理措施是否满国家标准问题,导致噪声控制领域的技术员因欠缺电梯专业知识而无法深入研究;而电梯厂家虽具备研究的技术条件,却往往因为欠缺“噪声与振动控制”的知识和经验无法在技术上取得突破;另外,电梯导轨噪声受影响的都为高速电梯,电梯井道一般存在较大的活塞风力效应(特别是井道排风口不良时更为严重),因此噪声的控制与建筑墙本身的隔声也存在一定的关系,涉及建筑隔声技术领域。俗语说“隔行如隔山”,电梯导轨噪声防治由于是涉及多个行业领域的边缘技术,因此防治研究难度大,成为一个行业边缘的技术难题。

 

2.2开发商更多的从建筑成本、容积率等方面考虑,在“质量”与“利润”间难决策

在房地产业竟争越来越激烈的市场背景下,建筑成本、套内面积、容积率等肯定是开发商首要的设计考虑要素。从建筑设计上考虑是电梯噪声防治最科学的一种解决途径之一,将住户的室内墙体与电梯井道墙体在设计上分离是基本上可以解决电梯导轨噪声传递的。但墙体分隔设计除增加建造成本外,每一层都需要付出3-5个平方不等的建筑面积作为防治代价。在当今房价高涨(均价过万元/平方)的情况下,很难为地产决策层所接受。开发商在“质量”与“利润”间往往把希望寄托在“可能不太严重,或有问题再想办法”,便把房子先建起来了(特别二、三线城市,采用框架式轻质墙体的电梯井道结构就是从建筑成本方面考虑而忽视井道墙体隔声问题)。由于装修入住期周期较长,受入住率和电梯使用率客观因素影响,电梯噪声在小区刚入住时并不明显,但随入住越来越多,电梯使用率越来越高的情况下,住户便慢慢对这种噪声显得无法忍受了。

 

2.4电梯厂家更多的从功能、安全方面考虑,对电梯以外的噪声控制往往是有心无力

跟随房地产的快速发展,中国成了世界上最大的电梯市场,除国际品牌电梯在国内相继建厂外,也有越来越多的民型电梯企业加入竞争,而低价恶性竞争成为市场的主旋律。由此导致电梯厂家在产品开发上除一些安全要素和电梯新技术应用外,其主要研发精力基本上是“围绕如何想方设法降低产品的生产成本”,因为“谁能生产最便宜的电梯,谁就赢得市场”。国内一流品牌电梯的销售价已有原来的约70-80万/台降至约20-30万台(二线品牌也就十几万/台),在这背后除科技的进步令到产品成本降低外,还需要更多的从电梯产品的设计、材料等作为重要因素,比如说原对重块原为铸铁的,现只能改用水泥的。由此可见,电梯生产厂家在成本控制上的用心良苦。因而,尽管电梯厂家曾不同程度经受过电梯噪声投诉的压力,但由于该问题 “非电梯安全要素”、“非电梯本身的舒适要素”、“非电梯国准要求”、“噪声与建筑设计有关”等等,使得电梯噪声往往定义于电梯厂家技术研究之外。

 

2.3现有建筑和环保方面的法规滞后是导致电梯噪声问题出现的“根源”

从更深的层面来看,国内建筑法规滞后是造成电梯导轨噪声问题发生的根源。我国《住宅设计规范》和《民用建筑隔声设计规范》的隔声条文中,专家虽然很早就意识到“电梯不应与卧室、起居室(厅)紧邻布置”,但由于考虑到我国仍处于发展阶段,因此增加了“凡受条件限制需要紧邻布置时,必须采取隔声、减振措施。”条文,因此该条款只是一个指导性的“不应或不宜”条款,并非强制性的“禁止”条款。俗语有话“令不禁,即可为之”,导致大多开发商都会把“紧邻布置”理解为是“受条件限制的”,而“隔声、减振措施”却常常被遗忘了。随着电梯井道紧邻布置的建筑越来越普遍,电梯导轨噪声问题也就越来越多,越来越严重了。

另外环保法规相对滞后,也是噪声问题产生的重要原因之一:2008年10月之前,我国环保方面的法规有《城市区域环境噪声标准》《工业企业厂界噪声标准》等范规文件,但早期规范的“噪声”只针对“环境”而言,并无明确室内的噪声(特别是设备低频噪声)标准和检测方法。电梯噪声问题在“满足建筑标准”之后,往往没法可依了。国家环保总局于2008年10月颁布了新的《工业企业厂界环境噪声排放标准》和《社会生活环境噪声排放标准》规范。应当说,新标准明确了室内噪声的要求,使得电梯噪声终于有了法律依据。然而,从法规推行近三年来的情况来看,仍然存在“环保法规与建筑法规标准存在冲突”、“室内噪声无明确行政执法机构”等使得噪声问题必须走民事法律诉讼途径,电梯噪声的解决仍然任重道远。


3  电梯导轨噪声防治常见的技术治理误区

我们的一些开发商和噪声治理为解决对住户的投诉,也对电梯导轨噪声防治进行过一些尝试和实践。但由于专业所限,往往是花了大价钱,降噪效果却非常有限。如我们接触的杭州的某地产公司所谓的电梯井道降噪系统,实际上是对井道墙体做一些简单的吸声和隔声处理,并不能从根本上解决导轨振动问题。现将一些常见的技术处理误区总结分析如下:

 

3.1把导轨噪声理解为风压活塞效应是一种错误的技术判断

高速电梯运行速度较快,运行时存在较大的井道拉风会效应,因此很容易因为感观上的误觉错误把电梯噪声理解为井道风压原因引起,也由此导致电梯噪声治理措施围绕着如何降低井道风压活塞效应而开展(比如说,对井道加出风口或扩散措施等)。很多治理公司和开发商都会把电梯噪声简单的理解为风压活塞效应,而把降噪措施仅仅停留在对电梯井道、机房进出风改良。反观这些实践案例,其所谓的降噪措施只能一定程度的降低井道风速效应,但并不能除低导轨振动通过墙体向相近住户室内的传递,因此并无明显的降噪效果。而这种降措施却甚至耗费大量的人力和物力(吸声与隔声措施以150—160元/平方计算,20层的井道降噪费用要近10万元)。由此可见,把导轨噪声理解为电梯风压活塞效应是一种错误技术判断。

 

3.2简单的把电梯导轨噪声理解墙体隔声是另一种常见的处理误区

我们一直强调噪声治理应对噪声源作科学的分析,才能对症下药。但很多人在这个问题上都会简单的把电梯噪声理解为墙体隔声,在业主投诉急需解决时乱求医。一些降噪治理公司基于销售的驱动下,默认并鼓吹所谓的电梯井道隔声系统,甚至鼓吹说能把墙撞击声降低10-20分贝。由于隔声与减振是两种不同的技术应用,因此实际上所谓的“井道隔声系统”是牛头不对马嘴,并不能解决导轨振动问题。就电梯导轨噪声源分析,空气声均在65分贝以下,而一般井道用的200-240厚混凝土墙隔声量都会在50分贝以上,就墙体隔声性能而言,是完全可以满足空气隔声要求的。我们曾在多个电梯井道内侧增加一相当于电梯运行噪声级别的噪声源(约65-70分贝),并在相邻住户室内进行墙体空气隔声测试,结果显示噪声源对墙体另一侧的室内并无明显影响。

 

3.3双混凝土井道墙体设计让开发商付出了最大的成本,噪声却依然存在

近年来在,我们还看到上海等地的公司为解决电梯噪声难题而提出的双混凝土墙体设计。这种设计的产生是因为电梯厂家基于担心电梯高速运行时噪声大影响相近住户,从而向开发商提出了井道墙体隔声的要求。而开发商基于对以往的一些治理失败经验后采取从建筑设计本身的突破。从声学原理分析,双混凝土的确存在降噪的积极作用:其一是双墙体结构使井道墙体隔声性能大大加强;其二是双墙体使振动媒介质的质量和面积增加了一倍,在振动源一定的情况下,振动肯定会减小。但经济效益来看,双混凝土墙体设计需要付出更沉重的代价,除每层牺牲近3-5个平方的套内面积外,还要付出一倍以上的井道建筑成本,因而双混凝土墙体设计绝非最科学的办法。

 

3.4轻质砖框架井道墙体结构,电梯导轨噪声会更加明显

基于建筑成本的考虑,一些轻质砖框架井道墙体结构较为普遍应用,特别是房价相对较低的二、三线城市。这种电梯井道结构虽然建造成本上比混凝土墙体节约了成本,但却会造成电梯噪声传递更快,导轨噪声会更大程度上影响相邻住户。以案例收集数据来看,轻松质墙体井道结构比混凝土墙体结构至少大4-6分贝。电梯本身的振动源是固定的,振动传递到被振动媒体上(即井道框架)的面积和质量却小近几倍。因此,电梯导轨振动在框架内传递肯定将更加明显。如果井道墙体的轻质砖本身存在隔声不良或施工工艺等漏声情况,噪声问题将更加严重。由此可见,这种井道墙体在节约建筑成本的同时,将要以电梯噪声作为代价。

 

3.5“非常规手段”(如电梯降速等)对降低电梯导轨噪声的影响到底有多大

我们之所以称之为“非常规”手段,是因为治理需要作出功能上的牺牲,比如说“电梯降速”(即降低电梯运行速度)。噪声的本身来源于电梯高速滑行振动,将电梯速度降低,振动自然就减少了。但电梯与汽车不同,其主机的啮合是根据电梯额定速度匹配的,因此降速不适宜超过10%,否侧可能会对电梯主机造成损伤;且降速后,首层到顶层运行时间由原来的25秒变成35秒,处理不好也会引起住户对电梯运行效率的投诉。我们接触的一个通力2.5米/秒电梯案例,电梯由2.5米/秒降为2米/秒后,业主室内噪声由48分贝降为42分贝左右,噪声有所降低,但无法满足住户的需要和国家标准要求。

 

另一种的隔声墙措施也是“非常规手段”之一:业主投诉无门的情况下,唯有在自已的家内以牺牲室内面积作为代价,做隔声墙或隔声吊顶等措施来降低电梯运行噪声。我们接触的一个北京的案例:住户牺牲了近7个平方在与电梯井道的公共墙处做了一面很厚的专业隔声墙,治理后室内内检测较治理前降低了6分贝(但人的感观并太大的变化),其它室内噪声值变化约2分贝。因大厦连体建筑结构原因,振动仍然会沿大厦的顶板及地面结构传递,因此住户室内隔声措施只是影响声场环境,而对实质降低电梯噪声振动传递并无明显的效果。

 

4  一些电降噪治理成功案例的研究和积累

近年来,我们在导轨振动噪声控制方面进行了大量的实践试验。在保证电梯安全运行基础上,我们突破上述导轨噪声处理的误区,研究和开发了一种新的电梯导轨安装固定工艺(电梯导轨减振降噪装置),并应用于多个高速住宅电梯导轨噪声治理实例中,取得了较好的降噪效果。本章以仅其中一治理案例作分析说明:

 

案例名称:北京百子湾某小区高速电梯导轨降噪治理

说明:小区共有3栋塔楼组成,大厦高38层,每栋大厦安装有4台2.5米/秒电梯,电梯井道与住户为公共墙设计,每层有个户型的睡房与井道共墙。电梯井道墙体为混凝土结构,据说治理前电梯高速运行期间住户室内噪声高达53分贝。

 

用户的第一次治理(吸声与隔声):

 开发商先后找了两家北京降噪公司进行过治理,第一次治理选用的方法为井道墙体隔声与吸声措施(具体详见下降噪治理图1),对电梯井内墙体均增加隔声措施(安装隔声棉固定),据说单台电梯施工用了近16天,工程费用超过十五万。

 

治理效果:室内噪声并无明显改善,现场检测室内噪声较原来降低了2分贝(数据为客户提供)\

 

用户的第二次治理(电梯降速):

在花费了较大的降噪治理费用却未能解决噪声问题情况下,开发商向电梯厂家施压,要求将电梯速度由原2.5米/秒降至1.75米/秒。据说,电梯降速后室内噪声降低明显,但由于大厦层楼较高,电梯降速后运行等待时间太长,其它住户也投诉,最终迫将电梯速度调整至2米/秒运行。

 

电梯降速后的效果:室内噪声有较明显的降低改善,据说降至1.75米时,室内噪声较原来降了6-8分贝,但调至2米/秒后,噪声又再度明显,较原来降了约4分贝左右。

 

用户的第三次治理(改变导轨支架的安装固定方式):

     小区住户多为影视名人,影响力较大,开发商被迫再度走上降噪之路,选用当地的噪声治理公司进行试验。经电梯厂家的配合,将原电梯导轨支架固定改移至两侧墙体之上(详见降噪治理图2),

 

第三次治理效果:噪声有所降低,但仍然影响严重,电梯运行时室内噪声仍然高达42-43多分贝。

 

1.jpg 

我们受委托进行第四次专业治理(彻底解决振动噪声影响):

开发商在住户不断投诉情况下,由业内专家的引导后委托我们对电梯进行了第四次导轨降噪治理。我们在确认噪声情况后,采用实践研发的电梯导轨减振装置,对电梯导轨进行了减振综合治理。电梯速度升至原2.5米/秒运行速度后降噪效果仍然良好,经第三方机构检测,住户室内噪声降至30分贝以下,住户对降噪效果也非常满意。具体工程施工情况详见(降噪治理图3),降治理住户室内噪声检测数据详见(降噪治理图4)。

图片17.png

由此可见,正确认识和理解电梯导轨噪声的产生,弄清电梯导轨噪声的“音源”传递,学会和掌握 “吸声”、“隔声”、“减振”技术的应用, 才能真正、彻底的从根源上解决电梯导轨噪声问题。

作者简介: 马登华,深圳市深日电梯工程有限公司,从事电梯降噪技术研究人员之一。

E-mail:hua.hitachi@163.com

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