冷卻塔噪聲環境影響評價及污染防治措施分析

李 強

(重慶市環境保護工程設計研究院有限公司，重慶 400020)

1 引言

冷卻塔[1]是利用水和空氣的接觸，通過蒸發作用來散去工業上或制冷空調中產生的廢熱的一種設備。隨著大型酒店、商場、高檔住宅樓以及高檔辦公樓等大型建筑不斷出現，這些商用、民用建筑，普遍采用中央空調系統，尤其以冷卻塔為主，以達到節約用水和節省動力消耗的目的。

隨著社會經濟水平的快速發展，城市化進程不斷加快，人們對其居住聲環境質量的要求日益提高，民用冷卻塔噪聲污染投訴事件逐年提高。因此，在環境影響評價工作中，通過對中央空調系統中冷卻塔的正確選型、合理設置位置、以及采取經濟、技術可行的降噪措施以最大程度地降低冷卻塔噪聲對環境的污染。

2 冷卻塔的工作機理及分類

2.1 冷卻塔的工作機理

冷卻塔工作機理的核心內容是通過冷凝器進行冷熱交換，以便帶走熱量。制冷劑被壓縮機壓縮成為高溫高壓狀態的氣體，在冷凝器內轉變為高壓常溫狀態的氣液混合物，上述過程釋放出來的熱量由冷凝器中相應介質輸送到冷卻塔內進行冷熱交換，以降低相應介質的溫度，來進行循環使用。

2.2 冷卻塔的分類

冷卻塔的分類可以按照通風方式，熱水和空氣的接觸，流動方向方式，形狀、噪聲源強大小等進行分類，其中在環境影響評價中最關注的為通風方式和噪聲級別劃分。

根據通風方式分類：有自然通風冷卻塔、風機輔助通風的自然通風冷卻塔即在自然風冷空氣入口處加設風機、機械通風冷卻塔即采用塔頂部風機強制通風方式，機械通風式冷卻塔目前應用最為廣泛。

根據噪聲源強大?。嚎煞譃槠胀ㄐ汀⒌驮肼曅?、超低噪聲型、超靜音型等冷卻塔。

3 冷卻塔噪聲的環境影響評價具體步驟

在實際環境影響評價工作中，如果項目設計方案或者業主中已確定冷卻塔供貨廠家，可根據冷卻塔供應廠家提供的相關產品性能資料中明確的冷卻塔噪聲源強按照相應的預測模式進行預測評價，根據預測結果，采取經濟技術可行的降噪措施；若項目尚處于規劃設計或者可行性研究階段，冷卻塔供貨廠界尚未確定，型號無法獲得時，就需要根據建筑物暖通設計情況，首先選擇合適的冷卻塔型號，然后根據確定的預計型號，進行噪聲影響預測評價及采取相應的噪聲污染防治措施。

3.1 冷卻塔選型的方法

當冷卻塔型號尚未確定時，冷卻塔具體方法如下。

3.1.1 確定冷負荷概算指標值

冷卻塔的確定建立在制冷機確定的基礎之上，環境影響評價中計算冷卻塔的制冷量，可采用估算法，主要依據空調冷負荷概算指標獲得，如商場、百貨大樓和營業室為150～250 W/m2，辦公為90～120 W/m2，公寓、住宅為80～90 W/m2，北方地區一般取上限值。

3.1.2 制冷量計算

如以建筑面積約54422.65 m2(41F)的某高層辦公樓為例，對于辦公冷負荷指標選取上限值120 W/m2，則冷卻塔制冷量=建筑物總建筑面積×空調冷負荷指標，如上述例子，制冷量=54422.65×120 W=6530.718 kW，相當于約1850冷t，其中1冷t相當于制冷量3.53 kW。

3.1.3 確定制冷機和冷卻塔型號

根據《實用供熱空調設計手冊》規定[2]，中央空調制冷機的數量一般采用2～4臺。民用建筑中央空調的制冷機通常為壓縮機形式，按冷量從大到小分為離心式、螺桿式、活塞式 ，當制冷量超過700kW時即采用離心式，其他一般為螺桿式。通過制冷量的確定，查找相對應的冷凝器額定水量(冷卻水量)，從廠家提供的冷卻塔樣本中選擇合適的冷卻塔型號。

3.2 冷卻塔噪聲源分析及源強的確定方法

一般冷卻塔噪聲以風機噪聲和淋水噪聲為主，同時冷卻塔是屬于低、中、高頻兼有的寬頻帶噪聲[3]，目前廣泛使用的冷卻塔是機械通風玻璃鋼冷卻塔。其噪聲源強可以通過估算法和類比實測法確定。

公式法：機械通風機冷卻塔的噪聲[4]，其聲功率級主要是風機噪聲決定的，根據1.Dyer等研究，提出計算近似式為：Lw=105+10logHP；HP為風機馬力。

隨著冷卻塔結構的發展和低噪聲風機的采用，分析實際測定數據，公式可改寫為：

Lw=105-k+10logHP。

類比實測法：應注意類比監測的條件，如需足夠準確的了解冷卻塔周圍的聲壓級，至少對4個側面和頂部45°方向，距風機出口1.5m進行測量，近似獲得聲功率級。針對玻璃鋼冷卻塔的噪聲測量應按照《玻璃纖維增強塑料冷卻塔》(GB7190-88)規定，測點應設置在距塔徑一倍處測量。

一般情況下單體冷卻塔出風口噪聲級范圍在66～71 dB之間，低噪聲冷卻塔出風口噪聲級范圍在61～66 dB之間，超低噪聲冷卻塔出風口噪聲低于61dB。2008年國家環保局《環境保護產品技術要求低噪聲型冷卻塔》(HJ/T385-2007)給出了不同型號低噪聲冷卻塔標準點、出風筒斜450外方向測點的噪聲限值[5]。

3.3 冷卻塔聲環境影響預測方法及評價內容

3.3.1 預測模式

冷卻塔噪聲預測方法一般采用模式法，在噪聲環境影響評價中主要按照生態環境部頒布的相應聲環境導則中的面源預測模式[6]。

將冷卻塔振動表面看做面源中心軸線，當預測點和面聲源中心距離r 處于以下條件時，可采用下述方法進行近似計算：rb/π 時，距離加倍衰減趨近于6 dB，類似點聲源衰減特性(Adiv≈20 lg(r/r0))。其中面聲源的b>a。

3.3.2 預測內容

首先確定冷卻塔的型號、源強、數量以及所在位置，其次給出冷卻塔與預測點的距離、高差，分析冷卻塔與敏感目標之間聲波的傳播途徑，給出影響聲波傳播的地面狀況、障礙物、樹林等，預測冷卻塔的廠界噪聲，給出廠界噪聲的最大值及位置，以及廠界附近敏感目標的貢獻值、預測值、預測值與現狀值的差值，環境保護目標受冷卻塔噪聲的影響程度，確定噪聲影響的最大范圍，以及受該噪聲影響的人口具體分布情況，根據評價工作等級，給出評價結果。

4 冷卻塔噪聲評價內容

環保部頒布的《環境影響評價技術導則 聲環境》(HJ2.4-2009)中，通過評價標準的確定和評價內容兩方面來確定。

4.1 評價標準的確定

主要是通過冷卻塔所處國家劃定的聲環境功能區和用途，來確定其所選用的標準，如作為大型商業集中供暖或者供冷，其應執行的是《社會生活環境噪聲排放標準》(GB22337-2008)[7]，如作為辦公樓或者企業，日常供暖或提供循環冷卻水使用，其應執行的是《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB12348-2008)[8]。

4.2 評價內容

根據聲環境影響預測結果和國家相關環境標準，確定冷卻塔噪聲的影響程度及影響范圍，并進行項目廠界和環境保護目標的達標分析。對于新建項目廠界是否達標，是以冷卻塔噪聲的貢獻值進行評價，改擴建項目(主要以工業企業為主)廠界是否達標，是以新增冷卻塔噪聲在項目廠界的貢獻值與現有項目邊界噪聲值(以監測值為主)疊加后的預測值進行評價。對于環境保護目標是否達標，則是以冷卻塔噪聲在敏感目標處的貢獻值和現狀值疊加后的預測值進行評價。

4.3 評價結果

通過上述分析后，分析冷卻塔噪聲在廠界和環境保護目標處是否超標，如超標，需要分析其超標原因。并提出經濟技術可行的降低冷卻塔噪聲影響的污染防治措施。

5 冷卻塔噪聲污染防治措施分析

5.1 冷卻塔噪聲污染防治的一般原則

對于冷卻塔的噪聲污染防治主要是以規劃防治對策、技術防治措施和管理措施三方面來減緩冷卻塔噪聲的環境影響。

5.1.1 規劃防治對策

主要是從冷卻塔選址考慮[9]，主要從幾個方面考慮：冷卻塔選址應盡量遠離住戶密集區等對聲環境要求較高的地區；應避免位于狹小空間或兩棟建筑的狹縫區域，避免產生共振現象。

5.1.2 管理措施

主要是加強冷卻塔日常的運營監管和維護，確保冷卻塔有效、達標運行。

5.1.3 技術防治措施

根據噪聲影響的特點，一般采取聲源、聲傳播途徑降低噪聲措施以及敏感目標自身防護措施。

一般優先考慮的是冷卻塔的合理選址，而最常見的冷卻塔降噪措施主要是通過聲源和聲傳播途徑的降噪來減緩冷卻塔噪聲影響。

5.2 冷卻塔噪聲技術防治措施

國家環保部于2013年發布了《環境噪聲與振動控制工程導則》(HJ2034-2013)，要求大型冷卻塔和風冷室外機組應因地制宜地采取不同隔聲結構或隔聲、消聲復合結構，降低其環境影響[10]。因此，主要探討對淋水噪聲和風機噪聲的降噪措施。

5.2.1 淋水噪聲降噪措施

根據淋水噪聲的特點，降低它的方法一般分為兩大類：削弱塔內聲源強度和阻斷塔外傳播途徑．由于水滴噪聲源于水滴撞擊水面由動能轉變為聲能的緣故，削弱聲源應在水滴濺落到水面之前，有效地將其能量消除或減弱[11]。

一般降低淋水噪聲的措施有：增加冷卻塔填料厚度，改進填料布置形式；在填料與受水盤水面之間懸吊高壓聚乙烯材料制成的消聲材料，減小落水差，使水滴細化；在受水面上鋪設聚氨酯多孔泡沫塑料。其在具有泡沫塑料的柔軟性的同時又具有多孔漏水的通水性，減小落水撞擊噪聲；在進風口增設拋物線形狀的擋聲板，在進風不受影響的同時落水噪聲不會向外輻射。

5.2.2 設置聲屏障

在冷卻塔降噪措施中，聲屏障是比較常用的的降噪措施，在冷卻塔周圍設置聲屏障是要考慮以下3點：聲屏障雖有降噪效果，但其會影響冷卻塔正常通風，降低冷卻效果；聲屏障一般只設置一個邊，最多呈L形布置；冷卻塔一般均布置在屋頂處，將增大聲屏障受風面積，受風壓力大，安裝建筑是否牢固，有無安裝位置。

5.2.3 增設消聲器

在冷卻塔進出風口增設消聲器，在考慮消聲量外，通風阻力要小。

進風口一般增設進風消聲圍裙，即為一種消聲空腔。進風先通過消聲百葉窗，然后進入環狀消聲腔，使淋水噪聲通過進風口外輻射量有大的衰減。

6 實例

某房地產環境影響評價中，項目初步設計中，冷卻塔集中布置于1#辦公樓商業裙樓屋頂頂部，作為辦公樓中央空調使用，僅晝間使用，共3臺，并排安裝，尺寸為長8.2 m×寬5.6 m×高4.0 m，在選型時采用了最新的低噪聲風冷冷卻塔，其單臺工作時產生的噪聲值約65 dB，項目距離冷卻塔最近的建筑為1#辦公樓，距離約為5 m，距離最近居民樓45 m。

按照《環境影響評價技術導則 聲環境》(HJ2.4-2009)中的面源預測模式進行預測，冷卻塔對1#辦公樓和民安園的噪聲貢獻值分別為65.4 dB和46.3 dB，根據上述分析，冷卻塔對1#辦公樓影響較大，噪聲不能滿足《社會生活環境排放噪聲標準》(GB22337-2008)2類標準：晝間≤Leq60 dB(A)。

考慮到冷卻塔噪聲投訴事件頻發，評價提出調整冷卻塔布局位置，調整后，距離最近居民樓60 m，同時對影響較大的1#辦公樓，提出采取面向1#辦公樓側設置隔聲板，進出風口設置吸聲材料等降噪措施，在排風口設置彎頭，朝向道路側，以盡可能降低對周邊環境的影響。

7 結語

噪聲影響是冷卻塔的主要環境影響因素之一。在建設項目尚處于規劃階段或者可行性研究階段，冷卻塔型號尚未明確時，首先通過估算制冷量來對冷卻塔進行初步選型，根據冷卻塔型號、大小的不同，通過選擇正確的預測模式法進行噪聲環境影響預測和評價，從冷卻塔合理平面布局、從源頭降低源強噪聲、控制傳播途徑和加強管理措施等方面進行噪聲污染防治措施考慮，以減緩冷卻塔噪聲對周圍環境的影響。