李 強

(重慶市環(huán)境保護工程設(shè)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(fā)作用來散去工業(yè)上或制冷空調(diào)中產(chǎn)生的廢熱的一種設(shè)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(xiàn)，這些商用、民用建筑，普遍采用中央空調(diào)系統(tǒng)，尤其以冷卻塔為主，以達(dá)到節(jié)約用水和節(jié)省動力消耗的目的。

隨著社會經(jīng)濟水平的快速發(fā)展，城市化進程不斷加快，人們對其居住聲環(huán)境質(zhì)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(huán)境影響評價工作中，通過對中央空調(diào)系統(tǒng)中冷卻塔的正確選型、合理設(shè)置位置、以及采取經(jīng)濟、技術(shù)可行的降噪措施以最大程度地降低冷卻塔噪聲對環(huán)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(nèi)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(tài)的氣體，在冷凝器內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏撼貭顟B(tài)的氣液混合物，上述過程釋放出來的熱量由冷凝器中相應(yīng)介質(zhì)輸送到冷卻塔內(nèi)進行冷熱交換，以降低相應(yīng)介質(zhì)的溫度，來進行循環(huán)使用。

2.2 冷卻塔的分類

冷卻塔的分類可以按照通風(fēng)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(huán)境影響評價中最關(guān)注的為通風(fēng)方式和噪聲級別劃分。

根據(jù)通風(fēng)方式分類：有自然通風(fēng)冷卻塔、風(fēng)機輔助通風(fēng)的自然通風(fēng)冷卻塔即在自然風(fēng)冷空氣入口處加設(shè)風(fēng)機、機械通風(fēng)冷卻塔即采用塔頂部風(fēng)機強制通風(fēng)方式，機械通風(fēng)式冷卻塔目前應(yīng)用最為廣泛。

根據(jù)噪聲源強大小：可分為普通型、低噪聲型、超低噪聲型、超靜音型等冷卻塔。

3 冷卻塔噪聲的環(huán)境影響評價具體步驟

在實際環(huán)境影響評價工作中，如果項目設(shè)計方案或者業(yè)主中已確定冷卻塔供貨廠家，可根據(jù)冷卻塔供應(yīng)廠家提供的相關(guān)產(chǎn)品性能資料中明確的冷卻塔噪聲源強按照相應(yīng)的預(yù)測模式進行預(yù)測評價，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，采取經(jīng)濟技術(shù)可行的降噪措施；若項目尚處于規(guī)劃設(shè)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(jù)建筑物暖通設(shè)計情況，首先選擇合適的冷卻塔型號，然后根據(jù)確定的預(yù)計型號，進行噪聲影響預(yù)測評價及采取相應(yīng)的噪聲污染防治措施。

3.1 冷卻塔選型的方法

當(dāng)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(fù)荷概算指標(biāo)值

冷卻塔的確定建立在制冷機確定的基礎(chǔ)之上，環(huán)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(jù)空調(diào)冷負(fù)荷概算指標(biāo)獲得，如商場、百貨大樓和營業(yè)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(qū)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(fù)荷指標(biāo)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(diào)冷負(fù)荷指標(biāo)，如上述例子，制冷量=54422.65×120 W=6530.718 kW，相當(dāng)于約1850冷t，其中1冷t相當(dāng)于制冷量3.53 kW。

3.1.3 確定制冷機和冷卻塔型號

根據(jù)《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》規(guī)定[2]，中央空調(diào)制冷機的數(shù)量一般采用2～4臺。民用建筑中央空調(diào)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(dāng)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(yīng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機冷卻塔的噪聲[4]，其聲功率級主要是風(fēng)機噪聲決定的，根據(jù)1.Dyer等研究，提出計算近似式為：Lw=105+10logHP；HP為風(fēng)機馬力。

隨著冷卻塔結(jié)構(gòu)的發(fā)展和低噪聲風(fēng)機的采用，分析實際測定數(shù)據(jù)，公式可改寫為：

Lw=105-k+10logHP。

類比實測法：應(yīng)注意類比監(jiān)測的條件，如需足夠準(zhǔn)確的了解冷卻塔周圍的聲壓級，至少對4個側(cè)面和頂部45°方向，距風(fēng)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(yīng)按照《玻璃纖維增強塑料冷卻塔》(GB7190-88)規(guī)定，測點應(yīng)設(shè)置在距塔徑一倍處測量。

一般情況下單體冷卻塔出風(fēng)口噪聲級范圍在66～71 dB之間，低噪聲冷卻塔出風(fēng)口噪聲級范圍在61～66 dB之間，超低噪聲冷卻塔出風(fēng)口噪聲低于61dB。2008年國家環(huán)保局《環(huán)境保護產(chǎn)品技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)點、出風(fēng)筒斜450外方向測點的噪聲限值[5]。

3.3 冷卻塔聲環(huán)境影響預(yù)測方法及評價內(nèi)容

3.3.1 預(yù)測模式

冷卻塔噪聲預(yù)測方法一般采用模式法，在噪聲環(huán)境影響評價中主要按照生態(tài)環(huán)境部頒布的相應(yīng)聲環(huán)境導(dǎo)則中的面源預(yù)測模式[6]。

將冷卻塔振動表面看做面源中心軸線，當(dāng)預(yù)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(yù)測內(nèi)容

首先確定冷卻塔的型號、源強、數(shù)量以及所在位置，其次給出冷卻塔與預(yù)測點的距離、高差，分析冷卻塔與敏感目標(biāo)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(yù)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(biāo)的貢獻(xiàn)值、預(yù)測值、預(yù)測值與現(xiàn)狀值的差值，環(huán)境保護目標(biāo)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(jù)評價工作等級，給出評價結(jié)果。

4 冷卻塔噪聲評價內(nèi)容

環(huán)保部頒布的《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》(HJ2.4-2009)中，通過評價標(biāo)準(zhǔn)的確定和評價內(nèi)容兩方面來確定。

4.1 評價標(biāo)準(zhǔn)的確定

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

4.2 評價內(nèi)容

根據(jù)聲環(huán)境影響預(yù)測結(jié)果和國家相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，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(huán)境保護目標(biāo)的達(dá)標(biāo)分析。對于新建項目廠界是否達(dá)標(biāo)，是以冷卻塔噪聲的貢獻(xiàn)值進行評價，改擴建項目(主要以工業(yè)企業(yè)為主)廠界是否達(dá)標(biāo)，是以新增冷卻塔噪聲在項目廠界的貢獻(xiàn)值與現(xiàn)有項目邊界噪聲值(以監(jiān)測值為主)疊加后的預(yù)測值進行評價。對于環(huán)境保護目標(biāo)是否達(dá)標(biāo)，則是以冷卻塔噪聲在敏感目標(biāo)處的貢獻(xiàn)值和現(xiàn)狀值疊加后的預(yù)測值進行評價。

4.3 評價結(jié)果

通過上述分析后，分析冷卻塔噪聲在廠界和環(huán)境保護目標(biāo)處是否超標(biāo)，如超標(biāo)，需要分析其超標(biāo)原因。并提出經(jīng)濟技術(shù)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(guī)劃防治對策、技術(shù)防治措施和管理措施三方面來減緩冷卻塔噪聲的環(huán)境影響。

5.1.1 規(guī)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(yīng)盡量遠(yuǎn)離住戶密集區(qū)等對聲環(huán)境要求較高的地區(qū)；應(yīng)避免位于狹小空間或兩棟建筑的狹縫區(qū)域，避免產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

5.1.2 管理措施

主要是加強冷卻塔日常的運營監(jiān)管和維護，確保冷卻塔有效、達(dá)標(biāo)運行。

5.1.3 技術(shù)防治措施

根據(jù)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(biāo)自身防護措施。

一般優(yōu)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(shù)防治措施

國家環(huán)保部于2013年發(fā)布了《環(huán)境噪聲與振動控制工程導(dǎo)則》(HJ2034-2013)，要求大型冷卻塔和風(fēng)冷室外機組應(yīng)因地制宜地采取不同隔聲結(jié)構(gòu)或隔聲、消聲復(fù)合結(jié)構(gòu)，降低其環(huán)境影響[10]。因此，主要探討對淋水噪聲和風(fēng)機噪聲的降噪措施。

5.2.1 淋水噪聲降噪措施

根據(jù)淋水噪聲的特點，降低它的方法一般分為兩大類：削弱塔內(nèi)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(zhuǎn)變?yōu)槁暷艿木壒?，削弱聲源?yīng)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(xì)化；在受水面上鋪設(shè)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(fēng)口增設(shè)拋物線形狀的擋聲板，在進風(fēng)不受影響的同時落水噪聲不會向外輻射。

5.2.2 設(shè)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(shè)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(fēng)，降低冷卻效果；聲屏障一般只設(shè)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(fēng)面積，受風(fēng)壓力大，安裝建筑是否牢固，有無安裝位置。

5.2.3 增設(shè)消聲器

在冷卻塔進出風(fēng)口增設(shè)消聲器，在考慮消聲量外，通風(fēng)阻力要小。

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

6 實例

某房地產(chǎn)環(huán)境影響評價中，項目初步設(shè)計中，冷卻塔集中布置于1#辦公樓商業(yè)裙樓屋頂頂部，作為辦公樓中央空調(diào)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(fēng)冷冷卻塔，其單臺工作時產(chǎn)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(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》(HJ2.4-2009)中的面源預(yù)測模式進行預(yù)測，冷卻塔對1#辦公樓和民安園的噪聲貢獻(xiàn)值分別為65.4 dB和46.3 dB，根據(jù)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(huán)境排放噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB22337-2008)2類標(biāo)準(zhǔn)：晝間≤Leq60 dB(A)。

考慮到冷卻塔噪聲投訴事件頻發(fā)，評價提出調(diào)整冷卻塔布局位置，調(diào)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(cè)設(shè)置隔聲板，進出風(fēng)口設(shè)置吸聲材料等降噪措施，在排風(fēng)口設(shè)置彎頭，朝向道路側(cè)，以盡可能降低對周邊環(huán)境的影響。

7 結(jié)語

噪聲影響是冷卻塔的主要環(huán)境影響因素之一。在建設(shè)項目尚處于規(guī)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(jù)冷卻塔型號、大小的不同，通過選擇正確的預(yù)測模式法進行噪聲環(huán)境影響預(yù)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(huán)境的影響。