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肆、噪音控制方法

羅茨鼓風機之噪音控制，一般須從三個環節來考慮之，即

․從音源上根治噪音，即前提第“三”節所講之低噪音設計問題；

․在噪音傳播途徑上採取控制措施；

․在噪音接受點上採取防護措施，也就是使用耳塞、耳罩等防音用具進行個人防護。

以下僅就其中第二項內容加以討論。

一、降噪工作程式

噪音控制大致分為兩種情況，一是新建工程，在專案設計階段應考慮噪音控制問題；二是工

程已建成，運轉時發現鼓風機噪音較大，須要進行治理者。相較之下，前者主動性強，迴旋餘地

大，可根據須要與可能，確定較為合理之噪音控制方案；後者受制約之因素較多，通常只能兼顧

原有之條件進行改造，採取一些補救措施而已。

噪音控制之基本工作程式大致如下：

1.瞭解噪音源及其傳播之途徑

對於鼓風機，應掌握其噪音大小及頻譜特性等技術資料，並瞭解包括鼓風機在內各種噪音源

之分佈情況，根據須要繪出噪音分佈圖。

2.確定減噪量

將鼓風機之噪音資料與噪音控制目標進行比較，確定所須降低之分貝值(通常包括 A 音級與各頻帶音壓級所須降低之數值)。如以大陸地區之工業企業噪音衛生標準規定而言，其工業企業生產工廠與作業場所之噪音標準為 85 dB(A)。現有企業經過努力暫時達不到此標準之可適當放寬，但不得超過 90 dB(A)。

對於給定之 A 音級允許值 LA，可先按式(42)以確定噪音評價數之允許值 NR，然後按式(41)再確定各個倍頻帶上之音壓級允許值 Lpi。

實際應用中，通常將鼓風機之噪音頻譜與 NR 目標曲線繪在一起，如圖 25 所示者。消去目標曲線以上之部分，便可達到既定之降噪目標。

魯氏鼓風機設計與分析連載五

魯氏鼓風機之氣流脈動與噪音控制(3)

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中華水電冷凍空調月刊97年9月

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圖 25 各頻帶消音量示意圖

3.制定與實施降噪方案

羅茨鼓風機產生之噪音，主要通過下述三種途徑而向外傳播：

(1)機殼內之噪音由進、排氣口向外輻射，稱為氣流噪音；

(2)機殼及主、副油箱內部之噪音通過殼體向外透射，稱為二次固體音；

(3)鼓風機之振動向基礎及大氣中傳播，所激發之噪音者，稱為一次固體音。

常用之控制方法有消音、隔音與減振等方式。消音，即在鼓風機進、排氣管道上安裝消音器，

消減氣流噪音；隔音，就是在利用隔音構件(隔音罩、隔音間等)，阻擋並減弱二次固體音在大氣中之傳播；減振，則是採用減振器、撓性接頭等以減緩振動，消減一次固體音。

具體措施可以是單項的，也可以是綜合性的。但必須符合實際須要，既要講究音學效果，又

要考慮其經濟合理性。例如，若一個機房內有多台鼓風機運轉時，操作人員一般不是經常站在機

器旁邊者，此時可將機房建成隔音間，而不去對每台鼓風機單獨進行隔音處理。

4.降噪效果之鑒定與評價

噪音控制方案實施之後，應及時對降噪效果進行鑒定。如果未達到預期效果時，應分析其原

因，並根據實際情況採取補充措施，直到符合要求為止。

二、消音器

消音器是一處既允許氣流通過，又能衰減或阻礙噪音傳播之裝置。採用消音器控制氣體動力

性噪音，既簡便又有效。通常在鼓風機進氣口或排氣管路中安裝消音器，可以大幅度地降低從進



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氣口輻射或管路中傳播之噪音。

消音器有阻性、抗性及阻抗複合型等多種類型，其中以阻性消音器使用最廣。對各類消音器

之基本要求是：

․音學性能好，消音量較大，氣流再生噪音低；

․空氣動力性能好，阻力損失小；

․結構性能好，內部零件不生銹，填充材料不外漏，安裝及維護方便等。

1.阻性消音器

阻性消音器，是一類利用吸音材料之吸音作用，使沿通道傳播之噪音不斷被吸收而逐漸衰減

之裝置。如圖 26 與圖 27 所示，把吸音材料固定在氣流通過之管道周壁，或按一定方式在管道中

排列起來，構成阻性消音器。常用之吸音材料有玻璃棉、泡沫塑料等，都是多孔性材料。音波入

射時，引起多孔材料中之空氣及纖維振動，由於摩擦與粘滯阻力之作用，一部分音能便轉化為熱

能而耗散掉，達到消音之目的。

(A)直管式

直管式片式

圓芯式環式

圖 26 阻性消音器斷面示意圖

(B)芯筒式

圖 27 阻性消音器剖面示意圖

阻性消音器之消音量計算公式較多，但都不十分準確，這是由於音波在消音器通道中傳播時

情況比較複雜之緣故。通常，只有在特定之條件下，對一些簡單之結構型式，方可以導出近似之

消音量估算公式。

對於單通道直管式消音器之消音量，常用之估算公式為

)/()( SLUL ⋅⋅=Δ αψ ；dB (45)

式中 U 為消音器通道之周長(m)，L 為消音通道之有效長度(m)，S 為氣體通流面積(m2)，ψ (a)為消音

係數(與吸音材料之吸音係數 α有關，詳如表 5所示者)。

表 5 消音係數ψ (α)與吸音係數α之關係

α 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.6～1.0

ψ(α) 0.10 0.25 0.40 0.55 0.75 1.0～1.5

面積 S 由氣體流量及允用流速來確定。一般說來，當流速超過 10 m/s 時，實際消音量將比式(45)之計算值要低。對一定大小之截面而言，頻率過高之短流以束狀通過氣流通道，不與吸音材



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料接觸時，消音器對噪音不起作用。因此式(45)有一個上限截止頻率，即

DCDCf 85.1/85.1= ；Hz (46)

式中 C 為音速(m/s)，D 為消音通道之特徵尺寸(m；直徑或當量直徑)。

式(45)之下限截止頻率為

bCKfd /⋅= ；Hz (47)

式中 K 為與吸音材料類型、密度、厚度及護面層穿孔率有關之係數(一般由試驗確定)，b 為吸音層之

厚度(m)。

吸音層之厚度與消音頻率有關。吸音材料之低頻吸音係數很小，而中、高頻吸音係數較大。

如果須要消除者主要是高頻噪音，則採用較薄之吸音層就可以了；如果要消除者是低頻噪音，則

須要增加吸音層之厚度。採用超細玻璃棉做吸音材料時，其容重一般為 20～25 kg/m3，厚度由噪音頻譜特性來決定。對於高頻噪音，厚度約為 30～50 mm；對於寬頻帶噪音，厚度約為 80～150 mm。

消音器外殼一般用厚度在 2 mm 以上之鋼板製造，以保證有足夠之機械強度與隔度值。由於羅茨鼓風機氣流脈動較大，為了保護吸音材料不被氣流帶走，須要採用穿孔板與玻璃布做吸音材

料之護面層(如圖 28 所示者)。其中，穿孔板之穿孔率一般為 20%～30%，與穿孔直徑及孔心距間之關係如下：

(1)三角形排列(圖 29(A))

%10032

2

×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

adπϕ (48)

式中 a 為孔心距(mm)，d 為穿孔直徑(mm)，φ為穿孔率(%)。

圖 28 吸音材料之護面層 1.穿孔板. 2.玻璃布 3.吸音材料 4.外殼

(A)三角形排

(B)正方形

圖 29 消音器之消音頻埔曲線 A



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(2)正方形排列(圖 29(B))

%1004

2

×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

adπϕ (49)

圖 30 示出了一種阻性消音器之消音頻譜曲線。當頻率在 1,000 Hz 以上時，其消音量高達 40 dB；低於 1,000 Hz 時，其消音效果在 25～30 dB 之間。

圖 30 一種消音器之消音頻譜曲線

2.抗性消音器

抗性消音器，是一類通過控制音抗來進行消音之設備。如圖 31 所示，此種消音器不使用吸音

材料以直接吸收音能，而是利用管道截面之突然擴張與收縮，使沿管道傳播之噪音在突變處向音

源反射回去；或者藉助於管道旁通之共振腔，使沿管道傳播之某種頻率之噪音在該共振腔短路，

進而得以降低。

抗性消音器主要適用於窄頻帶噪音之消音。對羅茨鼓風機而言，其進、排氣噪音都具有明顯

之寬頻特性(進氣噪音之低頻特性顯得稍微強烈一點)。因此，採用抗性消音器之消音效果不及阻性消音器來的好，且尺寸(體積)也相對大一些。但在不宜使用阻性消音器之情況下，主要是一些不允許纖維材料逸出之場合，須要使用抗性消音器，圖 32 為其常見之一種結構型式。

(A)擴張式 (B)共振式 (C)微孔式圖 31 抗性消音器示意圖

圖 32 一種抗性消音器之結構簡圖



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3.阻抗複合型消音器

阻性消音器對中、高頻帶噪音消音效果較好，抗性消音器適用於消除低、中頻範圍內之窄頻

帶噪音，兩者結合可構成阻抗複合型消音器(如圖 33 所示者)。當羅茨鼓風機具有高強度之寬頻噪音時，可以採用這種消音器以控制其噪音。

(A)、(B)擴張式阻抗複合型

(C)、(D)共振式阻抗複合型

圖 33 阻抗複合型消音器示意圖

三、隔音罩與隔音間

消音器只能消減進、排氣管路中之噪音，而不能消除從機殼表面輻射出來之噪音。為了更有

效地降低現場噪音，除安裝消音器之外，通常尚對鼓風機組加裝隔音罩，或者將機房改造成隔音

間。

1.隔音罩

隔音罩是把噪音圍在罩內，使之不外逸之噪音控制裝置。對隔音罩之基本要求是：

(1)音學性能好，隔音量比較大；

(2)有換氣裝置，散熱性能好；

(3)有視窗裝置，不開罩門可對鼓風機進行監視；

(4)有適當之空間，不拆罩可進行加油、換皮帶等簡單操作；

(5)運輸及安裝方便，價格適宜等。

隔音罩有兩種換氣方式，如圖 34 所示。在自吸式換氣方式中，鼓風機進氣口位於罩子內部，

罩體上設有進氣用之消音通道，工作時利用鼓風機本身之進氣須要，在罩內形成負壓，以此將罩

外之新鮮空氣由消音通道吸入罩內；機械通風方式中，鼓風機進氣口接有封閉管道，通常在罩體

上安裝一台專用之換氣扇(或軸流風機)，將罩內熱空氣及時吸走，同時在罩內造成負壓，將罩外冷空氣吸入。



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從音學構造上來說，隔音罩通常分為單層與雙層等兩種構造。單層隔音構件主要由罩板、阻

尼塗料、吸音層及護面層組合而成(如圖 35 所示者)，其隔音量一般可達 20～30dB(A)；雙層隔音構件在兩個單層構件中間夾有一定厚度之空氣層，其隔音量比單層者更高。罩板一般採用 1～2 mm厚之金屬板材製作，阻尼層通常是 5～10 mm 厚之瀝青漿料，吸音層使用泡沫塑料或厚度為 30～50 mm、容重為 15～25 kg/m3 之玻璃棉。使用散狀玻璃棉時，護面層由玻璃布與金屬網(或穿孔板)組成。

當噪音之音波遇到罩板時，大部分被反射回去，只有一少部分透射出來。採用鋼板作罩板時，

隔音量可以用下式做近似之估算。

44)log(180 −⋅≈ fmR ；dB (50)

式中 m 為罩板面密度(kg/m2)，f 為噪音頻率(Hz)。

使用時，隔音罩隔音效果尚與阻尼塗料及吸音材料之音學特性有關。實際隔音量為

αlg100 += RR ；dB (51)

式中 α為隔音罩內表面之平均吸音係數。

(A)自吸式 (B)機械式

圖 34 隔音罩之換氣方式

1.隔音罩 2.消音通道 3.鼓風機 4.消音器 5.過濾器 6.換氣扇 7.消音器

圖 35 隔音罩之音學結構

1.罩板 2.阻尼層 3.吸音層 4.玻璃布 5.金屬網(或穿孔板)

另外，隔音罩大多為可拆式拼裝結構，一般設有能敞開之小門及玻璃視窗。拼縫及門窗往往

是隔音之薄弱環節，應儘量將其數量限制到最少、尺寸控制到最小，並在接縫處墊以乳膠或橡皮

條等襯料密封之。



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為保持總體隔音效果，應對鼓風機進、排氣管道(罩外部分)一同進行隔音處理。一般先將防振泥漿、瀝青油氈等阻尼材料敷於管道外壁，以阻尼管壁振動，然後敷一層礦棉、玻璃棉等輕質

材料層，再做鋼絲網水泥粉刷層，以進一步降低管壁輻射之噪音。

2.隔音間

如果鼓風機設有專門之機房，可以結合現場條件，將其改造成隔音間，以降低噪音對外界之

影響。如圖 36 所示，機房一般為磚砌結構，磚牆之灰縫要抹實，門、窗要按隔音要求進行處理。

為了降低機房裏面之噪音，可對機房內部表面採取吸音措施，如貼吸音材料或懸掛吸音體。

一般情況下，如果機房高度不超過 6～8 m 時，主要應對頂棚及牆壁上半部做吸音處理；如果機房既窄又高，則要對牆壁進行吸音處理。但吸音處理在降噪工程中通常只是一種輔助措施，因為它

只能消除反射音，並不能消除直達音在機房內之影響。為隔絕振動傳播，減弱固體音之輻射，可

在鼓風機(機座)下面安裝減振器，或設計專門之隔振基礎。同時，在鼓風機與管道之間安裝彈性接頭，可防止機體之振動向管路系統傳遞；在管路過牆處安放橡皮或石棉襯墊，可避免管道與牆

體剛性連接。

圖 36 隔音機房之降噪措施

1.消音通道 2.過濾器 3.進氣消音器 4.鼓風機 5.排氣消音器 6.吸音面 7.旁路消音器 8.加氣混凝土板

四、水下消音

鼓風機通過殼體輻射出來之噪音，通常在很寬之頻率範圍內具有較高之強度。中、高頻成分

很容易用吸音材料進行消除，但低頻噪音之消減比較困難。儘管人耳對低頻音不太敏感，但當噪

音達到一定強度，特別是當低頻音與人體某些器官之固有頻率接近時，會使人感到心慌頭暈。

有一種有效之消音措施，可將鼓風機置於 2～5 m 深之水中(如圖 37 所示者)。由於水能夠隔音，並對低頻音有良好之吸收性能，因而能夠獲得一般陸上消音設施難以達到之效果。此時，為

了使低頻噪音儘量消散在水中，進、排氣消音器盡可能採用薄壁結構。

水下消音不僅能降低鼓風機之輻射噪音，而且有利於加快噪音在大氣中之衰減。因為空氣對

高頻音吸收能力較強，而對低頻音吸收能力較差。

通過水下消音處理，使低頻噪音大幅度消減之後，總的音級在大氣中隨距離衰減之速度得以

加快。如圖 38 所示者，在離音源較近之地方，陸上鼓風機之噪音(虛線)與水下鼓風機之噪音(實線)



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差距較小，隨著距離之加大，兩條曲線之差距有增大之趨勢。並且，與陸上使用環境相比，水下

鼓風機具有良好之散熱性能，唯須要採取有效之防水措施。

圖 37 水下消音示意圖

1 過濾器 2 消音器 3 鼓風機 4 水下消音器 5 彈性接頭

圖 38 噪音隨距離衰減之變化曲線



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