金茂品牌故事:声音博弈志
发布主体:中国金茂
发布时间:2021-01-04 10:48:38

声音是自然界中的一种奇特物理现象:不同音符,不同声量,以不同方式排列组合,产生不同的声音,或悦耳动听,或嘈杂刺耳。

美国言语听力协会曾提醒民众:长期在夜晚接受50分贝以上的噪音,容易导致心血管疾病;55分贝,会对儿童学习产生负面影响;60分贝,会让人从睡梦中惊醒;70分贝,心肌梗死的发病率会增加30%左右。

事实上,我国生态环境部12369投诉平台也在倾诉着人们对静谧环境的渴望。数据显示:近年来噪声投诉数量逐年上升,2019年投诉占已增至38.1%。随着环境声越来越受到人们关注,一场工程师与声音的博弈正在上演。

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控温空调、新风系统、抽水马桶……,智能家居设备的使用让生活变得更加简单而美好。但它们时不时也会使点性子,运行中产生一些响动。在当下全民奔跑的时代,快节奏生活本就容易让人烦躁不安,如遇不爽利的氛围,这些“额外”的声音便会不经意间被放大,让人难以接受。

可又无法因为这些“声音”的存在,忽略设备本身带来的裨益。于是,工程师们便纷纷忙碌起来,他们从建筑本身出发,改进设备本体、改变阻隔材质、调整传导逻辑来减小声音的干扰。在行业的共同努力下,常规消音技术能消减一部分刺耳的高频噪声,使大部分建筑室内噪声达到国家标准,即卧室夜间噪声不超30分贝,这相当于机械钟表秒针走动的声量。

然而,类似洗衣机转动、冰箱制冷、大型机组运转所产生的、难以被消除的低频声音更容易引发不适,但由于解决难度高而而鲜少被关注。“低频声音会通过墙体等介质传导到房屋中,在一定程度上会给声音敏感度较高的群体带来困扰。”中国金茂绿建公司科创中心主任单华锋道出了建筑行业共同面临的痛点。

曾经,生活在金茂某小区的一位老人提出过此类困扰。夜间休息时,老人总会时不时听到蚊子般的“嗡嗡”声。最初工程师们猜测是设备机组运转异常导致的声量增大,然而经过多次检测后,他们发现机房设备均运行正常,老人卧室夜间环境声也低于国家标准。

大型设备机组

“对于我们的客户,我们不能用国家标准去衡量他的需求,客户的需求就是我们的追求”。对于老人的困扰,工程师们选择认真对待。经过深度的了解与排查,工程师们最终定位到可能是设备运行时产生的轻微低频振动导致。虽然对于普通群体没有任何影响,也几乎不会被听见,但却会刺痛一些特殊人群,这个问题不容忽视。

在整个行业还没有关注到低频声音问题之前,中国金茂的工程师们就已经下定决心,通过技术创新实现突破,填补行业空白。

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在遇见粒子阻尼技术之前,工程师们已经针对低频声音问题尝试过很多解决方案。例如用弹簧、橡胶等材质做成阻尼器,减少设备振动以达到降噪效果。但过往经验告诉他们,上述技术除本身的局限性以外,在给已建项目加装减振降噪设备时,往往器材操作和安装空间都非常有限,改造时既不能间断设备运转也不能影响设备性能,比如不能因为给新风机加装了阻尼设备后,系统出现风压或风量不够等问题。“我们都认为降噪技术的发展已经到达了一个天花板。”

也是在这样的背景下,2018年,单华锋团队遇到了厦门大学航空航天学院肖望强教授,也第一次认识了粒子阻尼技术,了解到这一技术是解决舰船设备噪声振动超标的关键。“接触到肖老师的团队,我们第一感觉就是有没有可能把军工、航天领域的技术转化为民用,落地应用在建筑领域。”

在没有进行任何前序产品借鉴,没有标准化研发、适配的情况下,工程师们开始了日复一日的实验测试,同时还找到了几户对低频声音敏感度较高的业主家庭协助测试。

现场测试

“在测试过程中,就能看到明显效果。”使用粒子阻尼技术后,夜间卧室环境声比国家标准还要低5-8分贝,即便隔壁就是大型设备机房,卧室内也能够像乡村夜晚一样静谧。

粒子阻尼技术的现身,仿佛迷雾中的灯塔,给低频噪声声音治理带来了更多可能。通过颗粒体和阻尼器构成一个耦合、封闭的非线性系统,依靠摩擦和非弹性碰撞,一个几厘米大小的粒子阻尼盒,便能迅速地耗散振动能量。它不仅体积小、减振效果明显,作用时不增加线位移,还耐高低温,可靠性高、安装灵活。形象地说,粒子阻尼技术的原理就像用力投掷铅球一样,当铅球抛出后落在地板上时,地板无法把铅球运动的势能转化分解,就会发出较大“咚”的声响;想象如果把铅球投掷在疏松的沙滩上,铅球的势能就会被转化成一颗颗沙粒的动能,分散出去,发出的声音就会小很多。

粒子阻尼原理

牛刀小试后的测试结果,并没有让单华锋团队沾沾自喜,反而坚定了深耕这项技术的决心。在他们看来,科学技术必须不断研究,认真实验,“得寸进尺”地深入与扩展,通过持之以恒的钻研,才可能获得理想的成果。

于是,他们开始背着大包小包的设备到机房与业主家搜集声源位置、设备型号、转速、可安装空间等信息。根据现场收集的资料,通过仿真计算得出粒子阻尼产品的粒子填充量,并绘制产品图样。有时为了确定一个声源、一组数据,他们需要多次往返于机房和业主家,逐一校对调试。在完成产品制作与安装后,他们还需要再次对减振降噪效果进行检测,并形成相应报告与改造前进行对比。若效果未达到最佳,则需要再次进行数据采集、分析和计算。此外,由于不同设备的大小、形状、重量各不相同,每个设备的减振降噪都意味着一次定制化研发的过程。

就是在这样一次次的测试和改进中,工程师们观察到了粒子阻尼产品的特殊性。他们发现粒子虽然体积小,但重量大。如果不采用焊接、铆接等方式将粒子阻尼减振降噪产品与振动设备刚性的连接在一起,时间一久产品就有可能脱落,产生粒子泄漏,严重影响产品使用寿命和安全性。

经过反复实验和持续改进,他们制作出了包括粒子阻尼壁板减振器、管道减振器、新风机组减振器等一系列标准化产品,并将具有一定局限性的产品雏形升级为结构更加稳定、安装更为方便、使用寿命更长的成熟产品。同时,工程师们还根据测试经验,整理出了一套完整的安装工艺及定制化产品开发流程,为粒子阻尼技术在更多场景的广泛应用提供了想象空间。未来,一些用于洗衣机、空调、音响等家用电器上的粒子阻尼减振降噪产品也将陆续推出,将帮助更多的普通家庭摆脱生活噪声的困扰。

粒子阻尼产品

随着粒子阻尼技术走向成熟,其不仅在中国金茂的住宅项目中得到了应用,也广泛的应用在了酒店、写字楼、商业建筑中。当一个新项目启动后,工程师们会以声音顾问的身份参与到设计中,协助识别低频声源,实现降噪产品与机电设备在建设过程中同步安装,彻底改善噪音问题。

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科学绝不是一种自私自利的享乐,有幸能够致力于科学研究的人,首先应该拿自己的学识为人类服务。“作为国内首个将粒子阻尼技术运用到建筑行业的企业,我们的产品并不局限于内部使用,未来也将秉持着开放的心态与其他企业携手共进”单华锋表示。

实际上,粒子阻尼技术的研究与运用只不过是中国金茂工程师们在科技创新上一个“小而美”的缩影。甘愿沉下心来,不惜一切代价,将一项新技术转化为一个新产品,将应用范围从一个设备扩展到多个场景,背后包含的是中国金茂对科技的笃定、敬畏和热忱。

在中国金茂董事长宁高宁的眼里,地产也是科学。他认为,科学技术是推动企业发展、生产力发展的最主要因素,所谓的商业模式、管理体制都不如科学技术来得实在、来得强大。

未来中国金茂将有更多新技术落地实施,包括能够解决新风系统杀菌除异味的技术、能够检测业主生活状态的毫米波技术等。一切新技术的出现,都是为了满足人们对美好生活的追求,都意味着对未知的新征服。在科技的征途中,中国金茂把对品质和责任的信仰凝结成了四个字:科学至上。

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