某廣場熱泵源機組降噪方案設計

賀子軒， 張學勇

(1. 安徽建筑大學數(shù)理學院，安徽合肥 230601; 2. 安徽省建筑聲環(huán)境重點實驗室，安徽合肥 230601;3. 安徽建筑大學聲學研究所，安徽合肥 230601)

據(jù)我國生態(tài)環(huán)境部公布的數(shù)據(jù)顯示，截止到2019年2月，12369熱線接到的舉報關于噪聲污染的案件就占了32%。噪聲已漸漸成為國內外近年來投訴量最大的公害之一。因此，對噪聲進行有效控制是非常迫切和必需的。其中，熱泵機組對周圍環(huán)境帶來的噪聲影響已經(jīng)成為一個城市面對和需要著手解決的普遍性環(huán)境污染問題。

風冷式熱泵機組由于具有制冷制熱的雙重功能，并且操作簡單、管理與維修方便，目前在市場上得以廣泛應用。為了減少空調噪聲對城市人們生活所產(chǎn)生的的負面影響，需要對熱泵機組進行降噪處理，從而為人們提供一個更為舒適的生活環(huán)境。

本文以某廣場的聲環(huán)境為主要研究區(qū)域，首先進行檢測，然后依據(jù)我國噪聲評價等標準，制定并給出合理的實施方案，解決廣場上的熱泵機組噪聲擾民問題。

1 工程項目概況

1.1 工程概述

某廣場附近有4臺風冷熱泵機組及配套水泵設備，如圖1所示，機組24 h不停機運轉，設備運行時，聲壓級較高，周圍為高層居民樓，距離西側住宅僅8 m距離，熱泵機組產(chǎn)生的噪聲對周圍居民的生活產(chǎn)生了很大的影響。當熱泵機組運行時產(chǎn)生的噪聲超過國家標準GB 3096-2008《聲環(huán)境質量標準》中規(guī)定的相應區(qū)域的排放限值，應立即采取有效措施減少噪音。本文以整治該處噪聲問題為目標，擬定降噪方案，進行降噪治理。

圖1 熱泵機組現(xiàn)場

1.2 聲學測量數(shù)據(jù)及分析

熱泵機組及周邊噪聲源檢測結果測量數(shù)據(jù)見表1。西側居民樓內關窗測量數(shù)據(jù)如表2所示。

由表1和表2測試數(shù)據(jù)可以看出，風冷式熱泵機組在運行時產(chǎn)生的噪聲大約在80 dB(A)左右，其中熱泵機組排風口噪聲值最大達到了92 dB(A)，5樓、6樓受其影響最大。除了出風口噪聲還有電機噪聲對5樓、6樓都有直接影響，5樓、6樓室內關窗的聲壓級也接近50 dB(A)左右。

表1 熱泵機組及周邊噪聲源檢測數(shù)據(jù)

表2 西側居民樓內Leq,T測量數(shù)據(jù)

從熱泵的總體結構分析，設備運轉時發(fā)出的噪聲可以分為2部分，一個是熱泵機組運行時，它的鋼結構會發(fā)生輕微的振動，這種振動會產(chǎn)生一些噪聲；另一個則是熱泵機組的壓縮機和排風扇所產(chǎn)生的。后者是熱泵機組噪聲組成的主要部分。通過現(xiàn)場觀測結合上述2項測試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)熱泵機組發(fā)出的噪聲面積很大，其兩側和頂部向外發(fā)出噪聲，因而，熱泵機組的噪聲是開放性的。熱泵機組頂部有40臺風扇，臺數(shù)較多，影響范圍大，衰減緩慢。此外，熱泵機組的噪聲會從底部向下傳播，因為其底盤并沒有全封閉，只有鋼結構框架，壓縮機全部剛性支撐在框架上[1]。

2 聲學設計方案和具體降噪措施

2.1 設計依據(jù)

(1)國標《聲環(huán)境質量標準》(GB 3096-2008)[2]。

(2)國標《社會生活噪聲排放標準》(GB 22337-2008)[3]。

(3)國標《建筑隔聲評價標準》(GB/T 50121-2005)[4]。

(4)國標《民用建筑隔聲設計規(guī)范》(GBJ 50118-2010)[5]。

2.2 執(zhí)行標準

本方案施工完成后驗收標準：廠界噪音滿足GB 22337-2008《社會生活環(huán)境噪聲排放標準》、GB 3096-2008《聲環(huán)境質量標準》等規(guī)范2類區(qū)標準要求。即在受影響區(qū)域噪聲測試：晝間不大于60 dB(A)、夜間不大于50 dB(A)。

2.3 設計原則

(1)設計滿足國家相關噪聲限值排放標準的要求，滿足聲學降噪需求。

(2)在滿足降噪需求的前提下，采用經(jīng)濟性的措施[6]。

(3)設計完成后，需保證熱泵機組的運行正常，滿足熱泵機組的正常通風和散熱[7]。

(4)滿足設備的日常檢修、維護等需要。

2.4 降噪措施

2.4.1 整體設計

降噪處理前的熱泵機組，如圖2～圖4所示，此機組共有4臺，位于馬路旁邊鐵柵欄區(qū)域內，機組靠柵欄一側空隙較小，主要為設備管道。

圖2 降噪處理前風冷熱泵機組模擬

圖3 風冷熱泵機組平面

圖4 風冷熱泵機組側立面

擬對機組加隔聲罩，效果如圖5所示，結構如圖6所示。

圖5 熱泵機組隔聲罩模擬

圖6 吸隔音結構橫剖面

其中隔聲罩工藝要求：

(1)鋁穿孔板穿孔率不小于17%，保證吸聲效果。穿孔板邊沿不開孔，方便孔板與骨架的鉚接。邊緣距離開孔位置大約30 mm。

(2)隔聲罩填充的吸聲材料采用阻燃性能好，耐高溫的巖棉，其導熱系數(shù)小，纖維細而長，不易下沉，吸聲系數(shù)高[8]。

(3)所有鋼構件均需做防銹蝕處理。

(4)外隔板與骨架之間的阻尼層厚度為外隔板厚度的3倍以上，可以效消除共振及吻合效應對隔聲罩隔聲性能的影響[9]。

(5)隔聲罩孔洞及模塊與模塊之間使用密封材料來提高隔聲罩的隔聲效果[10]。

(6)安裝隔聲罩時，模塊與地面之間安裝橡膠減振墊，防止剛性傳聲[11]。

熱泵機組隔聲罩平面、立面和剖面，見圖7～圖14。

圖7 隔聲罩平面

圖8 隔聲罩a立面

圖9 隔聲罩b立面

圖10 隔聲罩c立面

圖11 隔聲罩d立面

圖12 隔聲罩剖面1

圖13 隔聲罩剖面2

圖14 隔聲罩剖面3

2.4.2 進風設計

因區(qū)域空間受限，機組下部南側、北側進風口均采用豎向直插式消音插片設計[12]，傾斜15°安裝，如圖15、圖16所示，組成迷宮式通道，保證熱泵機組進風同時，達到降噪效果。

圖15 熱泵機組進風消聲器模擬1

圖16 熱泵機組進風消聲器模擬2

進風消音器插片材料結構如圖17所示。

圖17 進風消音器插片節(jié)點

2.4.3 排風設計

頂部排風消音，采用半折彎型消音插片，并采用專業(yè)的吸隔音墻體，將設備排風口進行封堵圍擋，每臺設備的排風區(qū)域用吸隔音墻體隔開，使熱泵機組的排風形成一個獨立的空間。如圖18、圖19所示。

圖18 熱泵機組排風消音器模擬1

圖19 熱泵機組排風消音器模擬2

獨立空間下半部分為排風緩流區(qū)，主要是對排出的風進行靜壓、整流作用；上半部分為消音通道，由雙面金屬穿孔板內部填充環(huán)保吸音棉組成，對通過的氣流起到阻性和抗性的消音效果。排風消音器插片材料結構如圖20所示。

圖20 排風消音器插片節(jié)點

2.4.4 內部檢維修、操作通道

為方便設備檢維修，防止設備管道長時間踩踏損傷，在管道上方利用鋼結構、鋼板搭建行走通道，頂部排風也留有4處設備檢維修通道，頂通道均采用平開鋼制隔音門設計。平開鋼制隔音門計權隔聲量Rw不低于35 dB(A)。隔音罩下部設有爬梯一部方便上層檢維修，上層隔音罩平臺周邊設有金屬護欄，保證檢維修人員安全作業(yè)。如圖21、圖22所示。通風的風管在下列部位應設置防火閥[13]。

圖21 行走通道模擬

圖22 管護走道布置平面

2.4.5 水泵治理

為了防止噪聲通過管道振動傳到其它地方，現(xiàn)擬將減振、隔振裝置安裝于熱泵機組的底座和進出水管處[14]，達到工程設計要求，滿足設備運轉需求。

水泵減振處理示意如圖23所示，水泵治理后的效果如圖24所示。

圖23 水泵隔振大樣

圖24 水泵治理后效果圖

2.4.6 地面硬化處理

熱泵機組及水泵機組區(qū)域，對原有垃圾及雜草進行鏟除和清運，清運后采用鋼筋碎石混凝土進行地面硬化，硬化厚度不小于200 mm。

2.4.7 周圍居民

隔聲窗設計為雙層中空結構，同時避免“吻合效應”的出現(xiàn)[15]，對周圍15 m以內住戶更換隔聲窗，隔聲窗采用5+12A+5 mm，中空鋼化玻璃，計權隔聲量Rw不小于30 dB(A)。

3 結束語

本文從消聲、隔聲和減振3個方面，采取了設置消聲器、加裝隔聲罩等方式對熱泵機組產(chǎn)生的噪聲聲源的傳播途徑進行控制，通過實踐，用此方案進行專業(yè)降噪施工，不考慮其他噪聲源的干擾下，受影響建筑窗外1 m處，聲疊加后產(chǎn)生的噪聲干擾，滿足晝間不大于60 dB(A)、夜間不大于50 dB(A)。西側居民樓房間內關窗后聲壓級不大于35 dB(A)。經(jīng)最后檢測證明該設計施工方案滿足要求，實現(xiàn)預期治理目標。