新型发泡铝材消声装置应用于地铁项目探讨
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摘要 ：新型发泡铝材是在溶解铝内加入增粘剂和发泡剂，通过发泡在金属内形成多气泡层的新概念金属材料，这种多孔性材料具有质量轻，表面多孔隙，形成复杂不规则反射面并且吸收能量能力超群，相比原材料铝材极大的扩大了应用范围，尤其因对液态和气态穿透贯通性好而具备良好的消音性能，在制作，使用和废弃过程中都不会有对人体损害作用的物质产生，并可全回收利用。已广泛应用于国外多个领域和项目，取得良好的应用效果，但在国内还属于新材料新技术。
关键词 ： 发泡铝高吸声 地铁 应用价值
Abstract: the new type foam aluminum is dissolved in aluminum add the viscous agent and foaming agent, through the foam in metal is formed in the new concept of more bubbles layer metal materials, the porous material has light quality, more surface pore, form complex reflective surface and absorbing energy irregular ability outstanding, compared with the raw materials of the expanded aluminum great scope of application, especially for the liquid and gas through breakthrough of good performance and mute, in the production, use and abandoned process won't be damaging to the human body the substance is formed, and the recycling. Has been widely used in many fields and foreign project, obtain good application effect, but in our country, also belong to new material and new technique.
Keywords: foam aluminum high absorption subway application value
中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：
1地铁通风空调系统的现有消声技术
1.1地铁通风空调系统现有使用的风机噪音消声构件包括管道式消声器和结构消声器。其消声构造主要是采用一定厚度玻璃棉并外敷防水布加铁皮或不锈钢面板包裹而成。其消声机理主要是利用玻璃棉的消声性能加辅助多孔板，通过一定的构造形式完成气流导向，同时完成消声效果。目前这类消声器广泛使用于地铁通风空调系统消声系统项目中。
1.2此类玻璃棉为主体的消声器的特点主要包括：
（1）因需要大量的玻璃棉完成吸声指标从而形成较大体积构件，尤其体现在结构风道中的结构消声器体积巨大。
（2）因存在透风孔洞，在长期较大风速气流环境下，玻璃棉会透过孔隙散失，虽包裹防水密封布，但不能
改变玻璃棉散失情况。
（3）在安装初期消声效果明显，但随着投入使用时间的拉长，玻璃棉中水分含量的增加，形成玻璃棉内部构造塌陷从而形成大孔隙环境，消声性能逐渐下降，3~5年后吸声性能急剧下降。并且在正常地铁运营环境下，无法维修和更换，也不可冲洗清扫，实际失去消声降噪功能。
（4）当发生火灾时形成有毒气体，危害人员安全。
2 发泡铝消声结构材料属性及特点
2．1新型发泡铝材是在溶解铝内加入增粘剂和发泡剂，通过发泡在金属内形成多气泡层的新概念金属材料，这种多孔性材料具有质量轻，表面多孔隙，形成复杂不规则反射面并且吸收能量能力超群，相比原材料铝材极大的扩大了应用范围，尤其因对液态和气态穿透贯通性好而具备良好的消音性能，在制作，使用和废弃过程中都不会有对人体损害作用的物质产生，并可全回收利用。已广泛应用于国外多个领域和项目，取得良好的应用效果，但在国内还属于新材料新技术。
2.2 发泡铝特性：
（1）超轻性 密度为0.2~0.4g/cm3 是铝的1/10，铁的1/30，木材的1/4。
（2）吸音性 多孔结构具有良好吸音性，发泡铝广泛应用于建筑项目的内外装饰，天棚材，地板材和铁道，工厂，机械设备等。
（3）耐燃性 为金属材料，具备100%耐燃性，火灾时没有有毒气体。
（4）吸收能量性 多孔性构造能有效吸收能量，对于高强度冲击具有出色的吸收能量效果。
（5）电磁波屏蔽性 采用超薄厚度可维持90dB以上的防穿透性
（6）环保性 无毒，无味，无粉尘，无异味，100%再生利用
2.3目前消声发泡铝构造组成：
(1) 格子性消声器
(2) 垂直型消声器
2.4 发泡铝消声器特点
* 采用坚固的金属材料，永久无变形及降噪效果,安装一次，永久使用
* 耐湿性强，性能永久保持
* 采用不燃材料，无需担心火灾
* 采用对人体无害且环保可回收的发泡铝作为吸音材料
* 不会因风机的气流摩擦而自身产生微尘，保持空气质量
* 易于维护保养，可直接用水清洗，不降低吸声性能
3 在地铁建设及运营上的应用价值
3.1 取代玻璃棉消声材料，可实现一次安装，永久使用，不会因玻璃棉消声器随时间而性能下降而影响系统消声效果，直接避免影响地铁运营。
3.2 消音吸能效果不会随时间消减，极高保持设计建造意图，长期有效保证设计建设目的。
3.3因100%金属材料，不存在火灾隐患
3.4采用对人体无害的金属材料，并不形成微小尘粒，在安装使用期间不会对人员造成身体危害，而使用玻璃棉消声器因玻璃棉的消散形成细微棉丝，通过通风系统进入人员流动场所，容易引起呼吸类疾病。。
3.5 因采用金属材料，易于维护保养，可以直接用水冲洗，不影响消声效果。
3.6 构造简单，加工便捷，可工地现场安装，缩短施工周期
4 应用存在问题分析
4.1目前国内多条已建和在建地铁均使用玻璃棉消声原理消声器，对于此类新材料还没有应用实例，虽国外已大范围使用，但在国内使用效果还存在争议。
4.2 因目前国内仅有少数生产厂家，采购，应用，施工配合都需要进行不断合作完善，相关协调费用较大，虽本身产品价格可以接受，但相关配合费用难以估计控制。
4.3 因产品针对性较强，需要厂家订制，有施工配合及测量尺寸等方面的配合，还存在针对每一站点需进行性能化设计，故相关项目配合难度加大，货物全进口对于进度及合同管理也存在较高要求，对于项目工期存在管理困难点。
5 实例
5.1以国内在建某一站点通过计算机模拟的应用方案：
（1）噪音源的特征：以换气口内鼓风机为噪音源
（2）鼓风机参数：风量：3400m3/min ，功率：75KW
噪音测定结果 鼓风机运转，发出106.1 dB（A）的噪音，频率在500~1000Hz时达到最大，在一定时间内持续发出噪音，并通过换气口传达到外部。
（3）噪音测定结果
No 音压水平:OVERALL[Db(A)] 测定
位置
125 250 500 1000 2000 4000 O.A
1 91.0 96.7 101.8 101.2 97.0 91.0 106.1 1.5m
（4）发泡铝吸音率
频率 125 250 500 1000 2000 4000
吸音率 0.21 0.64 0.96 0.62 0.5 1.0
（5）安装发泡铝垂直型消声器的降噪量分析（发泡铝9mm+空气层80mm）
降噪理论（W3000*H3500*L3000）
L=K*P*L/S
K=1.05 1.4
尺寸=W3000*H3500*L3000
内部周长 P=105m（内部垂直间隔 100mm）
内部截面积 S=5.25M2 （内部垂直间隔 100mm）
消声器长度 L=3m
降噪量=21.2dB(A)
距离降噪理论
L=10Log(r2/r1)
R1=安装前噪音测试位置（风机前）
R2=安装后噪音测试位置（消声器长度：3m）
距离降噪量=4.8 dB(A)
（6）安装玻璃棉垂直型消声器（玻璃棉100mm）
降噪理论（W3000*H3500*L3000）
L=K*P*L/S
K=1.05 1.4
尺寸=W3000*H3500*L3000
内部周长 P=105m（内部垂直间隔 100mm）
内部截面积 S=5.25M2 （内部垂直间隔 100mm）
消声器长度 L=3m
降噪量=21.2dB(A)
距离降噪理论
L=10Log(r2/r1)
R1=安装前噪音测试位置（风机前）
R2=安装后噪音测试位置（消声器长度：3m）
距离降噪量=4.8 dB(A)
（7）降噪量对比
发泡铝降噪量=106.1-83.2=22.9
玻璃棉降噪率=106.1-80.1=26
降噪效果发泡铝比玻璃棉高12%
参考文献
[1] 韩镇邦．空调通风系统设备噪音的产生原因及控制对策[J]．现代企业文化，2010
[2] 顾勤辉．消声降噪技术在地铁通风空调系统中的应用[J]．科学与生活，2010
[3] 廖凯．重庆市轨道交通六号线消声减震方案探讨[J]．中国科技纵横，2009
作者简介：周峻，男，中级工程师，在读上海同济项目管理硕士研究生，从事西安地铁公司技术处设计管理工作
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。