某工程冷卻塔消聲降噪治理探討

摘 要:隨著城市居民對生活品質要求的提升，冷卻塔的噪音污染投訴已日益成為城市建設中的突出矛盾。本文將以某工程冷卻塔消聲降噪治理實例入手，分析其噪聲產生的原因，提出噪聲治理思路，闡述具體的實施方案，并結合最終治理效果的反饋情況對城市冷卻塔消聲治理給出建議。

關鍵詞:冷卻塔噪聲消聲治理

中圖分類號:TB53文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(a)-0106-03

1 項目概況

某工程為五層建筑，處于《城市區域環境噪聲標準》適用區域劃分的三類區，控制標準為晝間65dB(A)，夜間55dB(A)。該工程八臺冷卻塔布置在建筑物樓頂，與一棟15層高居民樓(A樓)和一棟18層高居民樓(B樓)形成品字形，距離分別為21m和25m。如圖1、2所示。

冷卻塔安裝完成后，為了加快設備的磨合，連續兩天進行了全負荷調試，反映強烈，經實測居民樓處噪聲級普遍超標，部分點晝間噪聲級接近70dB(A)，A樓、B樓乃至附近小區居民直觀感覺噪聲影響生活，需進行噪聲治理。

2 噪聲分析

2.1 區域分析

工程區域鄰近城市主干道，交通噪聲影響大，實測背景噪聲晝間58～65dB(A)，夜間54～60dB(A)，且越高層噪聲超標越嚴重，如A樓14層處窗外晝間噪聲級63.4dB(A)，夜間噪聲級達到64.9dB(A)，即工程所處區域已經是噪聲超標區域，在此前提下，冷卻塔的運行噪聲不應超出背景噪聲，即不對環境噪聲產生貢獻。

2.2 噪聲源分析

該組冷卻塔為單面進風橫流塔，其塔型的噪聲特征為出風口噪聲大于進風口噪聲，在本案例中出風口位于冷卻塔頂面垂直向上，進風口位于冷卻塔側面朝向居民樓。出風口噪聲以塔為中心向四周擴散，同時又由于單面進風，進風面噪聲具有唯一指向性，水平傳播至居民樓處，與出風口噪聲在品字形圍合區域形成加強混響，噪聲得到加強。

實測冷卻塔噪音值為，單臺冷卻塔出風口45°方向1.5m處噪聲級為76dB(A);冷卻塔進風側水平方向1.5m處，噪聲級為71分貝;結合上述分析所知，單臺冷卻塔的噪聲已經超出環境噪聲，多塔同時開啟后噪聲疊加值在品字形區域得到加強，從而導致居民樓處噪聲超標。

3 噪聲治理思路

基于以上分析，確定噪聲治理思路:針對該區域背景噪聲超標的情況，首要的控制目標是確保冷卻塔運行噪聲等于或小于背景噪聲，不致因冷卻塔的運行使區域聲環境惡化;其次該區域雖屬于《城市區域環境噪聲標準》適用區域劃分的三類區，但該標準自1995年頒布實施，隨著城市發展該區域性質已經發生變化，實質上已經由工業區變為居住、商業和工業混雜的區域，從提高居民居住環境質量出發，噪聲治理標準參照二類區進行設計，即晝間60dB(A)，夜間50dB(A)。

噪聲治理分三步走:一為改變聲源方向，即調整冷卻塔進風面，使進風面噪聲傳播方向背向居民樓;二為對聲源本體降噪，通過更換冷卻塔風扇為超低噪音風扇，出風口和進風口增加消聲器來實現;三為通過委托專業消聲治理廠家進行消聲治理設計，在冷卻塔體四周設置封閉的消聲屏障，在進風面和出風面采用消聲百葉進一步消減噪聲。

4 冷卻塔的消聲治理設計

4.1 冷卻塔的噪聲頻譜分析

此參數為更換了超低噪音風扇的冷卻塔的噪聲頻譜。由上表資料可知，更換了超低噪音風扇后，冷卻塔計算出風口噪聲和進風口噪聲較原塔分別下降了4dB(A)和3dB(A)，且數據顯示主要噪聲源為頂部出風口及進風面處噪聲。(如表1）

4.2 消聲計算理論依據

4.2.1聲屏障聲衰減

在聲源與接收點之間，插入一個有足夠面密度的密實材料的板或墻，可使聲波傳播有一個明顯的附加衰減。

在噪聲預測中，聲屏障插入損失的計算方法應根據實際情況作簡化處理，對無限長薄屏障在點聲源聲場中引起的衰減可按以下公式計算:

其中Abar--聲屏障引起聲衰減；

N—— 菲涅爾數，；

—— 聲波波長（如圖3）。

4.2.1聲波在大氣中的發散衰減

(1)聲源在自由空間的輻射

其中—— 聲源輻射的聲功率級;r—— 聲源與接收點距離;

(2)聲源在半自由空間的輻射

4.3消聲材料選型

(1)冷卻塔進、出風口處設置消聲百葉，消聲百葉傳聲損失如下表所示(通過百葉前后的聲功率級差):（如表5）

(2)冷卻塔四周設消聲屏障，均采用內填吸聲棉的100mm厚隔聲板作外護面，在隔聲板內加設25mm厚吸聲板，以吸收隔聲罩內聲能;

4.4計算過程

根據聲源聲功率級、冷卻塔各面1.5m處聲壓級及冷卻塔敏感點的建筑平面圖等輸入資料，按照消聲設計理論計算依據，采用計算機技術得到以下6個高度的聲場二維色度分布模擬圖:2m、10m、25m、35m、45米，及1、2、3、4共四個剖面的聲場色度分布圖，由圖可知噪聲最不利點在15F的頂層距聲源最近處，通過降噪處理后，敏感點噪聲值約在46～49之間，能實現二類區的噪聲限值要求。（如圖4-圖13）

5 工程實施及消聲治理效果評估

5.1 工程實施

首先使用100噸吊車將冷卻塔整體180度換向;其次要求廠家更換超低噪音風扇，出風口和進風口增加消聲器，同時將完成上述更換工作后設備新的噪聲頻譜提供給消聲治理廠家，用以進行整體消聲圍蔽的設計;最后在完成消聲治理設計后，施工方依據聲屏障設計圖紙，先搭設鋼結構框架，由外到內依次安裝屋面板、隔聲板、吸聲板、消聲百葉，從而實現對冷卻塔的整體消聲圍蔽，確保實際效果達到設計要求。

5.2 消聲治理效果評估

5.2.1 冷卻塔所處區域聲環境質量評估(如圖14、表3）

數據分析:由于加裝的消聲屏障體量巨大(長46m，高9m)，部分交通干道側的噪聲為消聲屏障遮擋反射，客觀上使測點的背景噪聲降低，提高了居民區的聲環境質量標準;從附表一可以得出結論，治理前冷卻塔運行與否對周邊區域的聲環境質量影響巨大，治理后冷卻塔運行狀態對周邊區域的聲環境質量基本無影響。

5.2 冷卻塔消聲屏障效果評估

數據分析:從表三可以看出，消聲屏障外部的測點數據為58～61dB(A)，較冷卻塔設備的運行噪聲(68～71dB(A))大幅消減;消聲屏障與居民樓相距約20m，噪聲衰減足以確保居民樓聲環境質量達標。（如圖15、表4）

5.3 居民家中聲環境質量評估

工程完工后，回訪受影響的居民家庭，在家中靠近冷卻塔的窗口處實測冷卻塔開啟前后的噪聲值，聲級計指示未有變化;通過與居戶的訪談，也基本認可消聲治理的效果，實現了觀感和噪聲體感的雙滿意。

5.4 結論

消聲屏障設計采用內填吸聲棉的100mm厚隔聲板作外護面，在隔聲板內加設25mm厚吸聲板作為聲屏障結構，其整體隔聲量在40dB(A)以上，對于較低樓層平面，聲屏障的隔聲性能起主要作用，根據以上實測結果推算知，對5樓及以下樓層，冷卻塔產生的噪聲低于背景噪聲，測試結果主要受背景噪聲影響，樓頂頂面處噪聲級受公路側噪聲影響，噪聲級較高。根據以上測試結果可推斷，沙園冷卻塔經加設隔聲罩及聲屏障降噪處理后，對樓頂處噪聲敏感點的影響低于50dB(A)，滿足二類區噪聲限值標準。冷卻塔開啟狀態對聲環境質量無影響，現場實測噪聲值高主要是交通噪聲。

6 反思與建議

(1)冷卻塔作為機械設備，其生產規范明確了產品噪聲標準，但該噪聲標準客觀上與環境噪聲要求標準存在不一致。詳見下表。（如表5）

這意味著即使冷卻塔設備符合其生產規范，但其噪聲標準不滿足所在區域的聲環境質量標準，建設單位也應委托專業消聲治理單位負責額外的消聲治理設計和施工。

(2)冷卻塔常規運行環境為開敞空間，加裝消聲屏障后其運行環境變化為封閉空間，一來消聲屏障的設計需要充分考慮與冷卻塔的相對距離以保障進出風的順暢，同時又要采取措施避免進出風在消聲屏障內洄流;二來冷卻塔也需要核算外部屏障對冷卻塔效能的影響，做到既滿足噪聲、觀感，又滿足設備高效運行。

(3)冷卻塔的消聲治理是一項系統工程，設備選址必須廣泛現場調研，規避可能存在的投訴風險點;確實不能調整設備選址位置的，應在設計階段核算未來的設備運行噪聲，如存在噪聲超標風險則通過對冷卻塔設置消聲圍蔽來實現環境質量的達標，對于沒有噪聲超標風險的也需通過對冷卻塔設置封閉的建筑圍蔽以提高觀感;其次，工程施工期間，應充分考慮周邊居民的觀感，先行完成塔體的外部圍蔽(消聲圍蔽或建筑圍蔽)，調試期間，有效摸查設備噪聲是否影響周邊居民環境，若確實產生影響，應立即停機檢查，研究整改方案，待整改完全落實后再進行下一步工序;最后，工程完工后，及時完善各項驗收監測手續，以備檢查。

參考文獻

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[3]噪聲排放標準GB12348-2008.北京:中國標準出版社，2008.