机电工程技术2019年第48卷增刊S1
DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2019.S1.010
贡飞飞
(日立电梯（中国）有限公司, 广东广州 511430）
摘要：振动和噪音是影响高速电梯乘坐舒适性的两大重要课题，而在井道中电梯高速运行时产生的高速气流的风压噪音是轿厢噪音的主要因素，降低井道噪音有助于改善电梯性能。本文主要从井道风压噪音及通风孔面积的计算、实际噪音测试试验数据验证进行说明，解决井道噪音导致轿厢内噪音超标问题，加深对电梯性能的认识。
关键词：风压噪音；空气流速；通风孔面积
中图分类号： TU857 文献标识码：A 文章编号：1009-9492（2019）S1-0023-02
0引言
随着现代社会经济持续高速增长，城市化程度越来越高，而大城市土地资源的匮乏，故越来越多的都市规划者都把目光投向高层和超高层建筑。在此背景下，高层或超高层的写字楼、酒店、住宅等拔地而起，而高层或超高层建筑的乘客运输要求，必须用高速电梯才能更好的满足，故为高速电梯的发展带来了巨大的机遇。
当前高速电梯主要配置高档酒店、写字楼及豪华住宅，对电梯的运行性能要求高，电梯运行时的舒适性极其重要。而影响电梯舒适性的重要因素为振动和噪音。有效的降低电梯运行中轿厢内噪音，有助于提高电梯产品竞争力。高速电梯由于在井道中高速运行而产生高速气流，轿厢同气流相互摩擦产生较大噪音。本文就对高速电梯的井道噪音及通风孔面积对轿厢噪音的影响作简要介绍并进行计算验证。
1高速电梯井道风压噪音分析
1.1井道风压噪音产生原因
高速电梯的噪声主要由空气阻力引发的噪声，称为风阻噪声，其引发主要原因如下：当电梯在井道里高速上下往复运行时，气体瞬时被急剧压缩，同时轿厢体与井道之间缝隙处的气体由于流动面积的急剧减少，相对于厢体的速度便会突然增加，因此产生很大的风阻，这些阻力与轿厢作用，就产生风阻噪声；单井道高速电梯与井道壁之间间隙更小，同时导轨、层门框架与井道壁行程多段凸起结构，由于电梯高速上、下运行，空气流速的急剧增加，气流在厢体尾部会生产很大分离和不连续的漩涡，这种非连续漩
涡不断脱落和演化会使涡流场中的压力产生剧烈波动，并产生涡流噪声。
图1 风压噪音产生原因1.2井道风压噪音的影响
电梯在高速运行过程中，井道风压产生的噪音会由压力差传递到轿厢内和厅门外，而井道内的主要噪音是由轿厢同气流高速摩擦产生的，噪音源随着轿厢位置而移动，故轿厢受井道风压噪音影响较大。根据GB规定，电梯运行时轿厢内噪音值需满足≤60dB要求。故在电梯设计中，需要保证轿厢噪音满足国标要求。
2高速电梯井道风压噪音的计算
根据空气流体力学分析，风压噪音同井道气流速度直接相关，速度越高，噪音越大。
2.1轿厢噪音计算
根据空气流体力学分析，气流速度同轿厢运行速度、井道面积、轿厢面积有关。在单井道且无通风孔时，气流速度如下：
V1=S0*V/(S1-S0) （1）其中：S0为轿厢面积（m2），即轿厢外宽度W×外深度D；S1为井道面积（m2），即井道宽度A×井道深度B；V即为电梯额定速度（m/s）。井道面积尺寸见图2所示。
图2井道面积尺寸
通过查询空气流体力学计算资料可知轿厢行走噪音：
L1= 10*lg Q + 20 lg P +L0 -TL （2）其中：TL为轿厢损失噪音（dB），即为轿厢壁板及装饰材料的吸收噪音；Q为风量，为单位时间内的空气流通量（m3/s）；P为风压，平面所受的风压力（Pa或N/m2），L0为井道基础噪音（dB）。
轿厢预测噪音：
贡飞飞：高速电梯井道噪音及通风开孔计算浅析
L= L1+ BGN （3）其中：BGN为轿厢背景噪音修正值（dB），环境噪音对轿厢噪音的修正值。
2.2井道通风孔设计
当轿厢预测噪音值L超过GB要求60dB时，而井道面积S1、轿厢面积S0、额定速度V及壁板隔音效果TL都为固定值时，此时可以在井道壁增开通风孔，以减小空气流速VI 值，达到降低轿厢噪音的目的。空气
流速同井道通风孔的计算关系如下：
V1=S0*V/(S1-S0+β*S2) （4）其中S2为通气孔总面积（m2），为井道壁上、中、下通风孔面积和；β为通气孔影响系数（常取值0.8）。
通过上述公式，即可理论推算出轿厢内噪音满足GB要求时所需开通风孔的最小面积值。
图3 井道通风孔示意
3项目应用
3.1噪音超标核算
通过上文可知在井道壁开通风孔有助于降低轿厢噪音值，根据噪音预测值理论计算，可以辅助解决现存噪音超标问题。
高速查询例如在某酒店电梯项目验收中，工程反馈电梯运行时轿厢噪音过大，超过GB规定值，不能通过验收。
经相关人员排查，实测轿内噪音值约61.2dB，轿厢噪音超标原因在于甲方擅自将规划的通井改为单井道，井道尺寸由6000mm×2500mm 改为3000mm×2500mm，此电梯轿厢内尺寸2200mm×1700mm，电
梯速度4m/s时，且单井道无通风孔，据井道尺寸、轿厢材料及相关尺寸，通过预测噪音计算公式理论计算结果如下所示：
轿厢损失噪音取TL=1.5dB，背景噪音L0=55dB，井道气流速度V1=6.24m/s，轿厢行走噪音L1=59.2dB，轿厢预测噪音L=L1+BGN=60.6dB(A)。
计算可知，轿厢预测噪音值60.6dB超过GB规定值，同实际测量值61.2dB相接近，可判断现场噪音超标主要原因非测试及安装问题。
3.2整改方案设计
设定轿厢预测噪音目标设计值为57dB，而井道尺寸、轿厢行驶损失、背景噪音、额定速度均不改变，故需在井道开通风孔，设定通风孔总面积S2(在井道上、中、下各开通风孔尺寸S孔(m2))。综合公式（2）（3）（4），反推计算出井道通风孔面积尺寸S孔=0.85（m2）。同甲方及现场工程安装沟通，可在井道壁上、中、下各开面积为1㎡的通风孔进行整改，此时计算结果如下所示：
轿厢损失噪音取TL=1.5dB，背景噪音L0=55dB，井道气流速度V1=3.01m/s，轿厢行走噪音L1=49.3dB，轿厢预测噪音L=L1+BGN=56.04dB(A)。
此时通过理论计算轿厢预测噪音值为56.04dB，符合噪音设计要求。
3.3试验论证
现场按照整改方案指引要求，在井道上、中、下各开1㎡通风孔后，再次测量轿厢运行噪音（约57dB），满足GB 要求。记录整改前后的噪音数据曲线，如图4所示。
图4 整改前后的噪音数据曲线
由图4试验测试数据可知，未开通风孔时最大噪音值61.7dB，平均噪音值60.9dB；现场整改开井道通风孔后，最大噪音值57.2dB，平均噪音值为56.6 dB。试验数据同理论计算值相吻合，验证了井道通风面积同轿厢噪音值的关系。故在电梯设计中，可通过井道噪音计算，预测运行时轿厢噪音值及所需通风孔面积，可有效的保证电梯运行时轿厢内噪音值符合客户要求。
4结束语
高速电梯降噪隔音措施很多，本文仅从井道土建设计的角度对降低井道噪音进行简述，论述了井道面积、空气流速及风压噪音的关系，为高速电梯单井道噪音设计提供参考。此外，开发设计、制造、安装、维保、质量控制等环节都对高速电梯的噪音都有影响，故需严格遵守工艺规程并对质量进行控制。提高高速电梯的乘坐舒适性，离不开全体电梯工作人员的共同努力。
参考文献：
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[2].吴望一流体力学 [M] 北京大学出版社 1982
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作者简介：贡飞飞，1985年生，男，湖北黄冈人，大学本科学历，从事有机房梯开发工作。
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