王少云，黃勇，張?jiān)?，?yán)加真，高宏俊

(深圳市科德聲學(xué)技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518000)

高層建筑和商住綜合體中，暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)是建筑機(jī)電系統(tǒng)的重要組成部分，冷卻塔在制冷系統(tǒng)中有著重要作用，其本身的噪聲和振動(dòng)也是建筑機(jī)電系統(tǒng)必須解決的問(wèn)題。

冷卻塔的運(yùn)行時(shí)間一般是在晝間，目前由于很多商場(chǎng)、餐廳和電影院等的營(yíng)業(yè)時(shí)間越來(lái)越晚，甚至通宵，這就需要冷卻塔24h 工作，由于晝夜電價(jià)的原因，一些續(xù)冰冷卻塔也是在夜間運(yùn)行。在商住綜合體內(nèi)，商業(yè)和住宅基本沒(méi)有太多的界限，通常商業(yè)旁邊就是住宅，冷卻塔這種大型機(jī)電設(shè)備，本身噪聲較大，且距離住宅的位置越來(lái)越近。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)在晝間時(shí)段和夜間時(shí)段是不同的，夜間時(shí)段通常比晝間時(shí)段的噪聲要求嚴(yán)苛10dB(A)，這就提高了冷卻塔在夜間運(yùn)行的噪聲治理要求[1～4]。

建筑中的冷卻塔一般安置在裙樓、設(shè)備層或樓頂，但一些建筑為了達(dá)到空間利用的最大化，冷卻塔只能安置在地下室，這種下沉式的安裝方式，給冷卻塔的進(jìn)排氣帶來(lái)一些特殊要求，同時(shí)也給降噪帶來(lái)很大的難度，不但要滿足降噪要求，還要滿足其正常運(yùn)行所需要的通風(fēng)條件。本文通過(guò)具體案例，分析和探討了下沉式安裝的冷卻塔的噪聲治理問(wèn)題[4～6]。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于深圳市龍崗區(qū)，整個(gè)綜合體的建筑體量接近68 萬(wàn)m2，購(gòu)物中心部分總建筑面積14 萬(wàn)m2，地上約10 萬(wàn)m2，地下約4 萬(wàn)m2，南北地面標(biāo)高不一致。

商業(yè)中心有2 個(gè)冷卻塔機(jī)房，分別為南機(jī)房和北機(jī)房，位于地下室2 層，冷卻塔采用下沉式安裝方式，地庫(kù)進(jìn)風(fēng)，側(cè)面外部排風(fēng)，排風(fēng)口距離住宅較近。2 個(gè)冷卻塔機(jī)房共有13 臺(tái)冷卻塔，南機(jī)房7 臺(tái)，北機(jī)房6 臺(tái)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)段見(jiàn)表1；南、北機(jī)房排氣口的外界情況及冷卻塔機(jī)房情況見(jiàn)圖1、圖2、圖3。

表1 設(shè)備運(yùn)行時(shí)段

2 設(shè)備介紹

冷卻塔品牌：BAC；冷卻塔數(shù)量：6 組12 臺(tái)和1 組單臺(tái)，冷卻塔參數(shù)見(jiàn)表2；冷卻塔噪聲見(jiàn)表3、表4。

圖1 南機(jī)房排氣口外界情況

圖2 北機(jī)房排氣口外界情況

圖3 冷卻塔機(jī)房

表2 冷卻塔參數(shù)

表3 VT1-M455-O 聲功率

表4 VT1-N348-P 聲功率

機(jī)房?jī)?nèi)冷卻塔正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)房外排氣口處噪聲在84～87dB(A)，地下室進(jìn)氣口處在83～86dB(A)（地下室有混響現(xiàn)象）。

3 治理標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096—2008），《社會(huì)生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 22337—2008）[7]以及《深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)環(huán)境噪聲污染防治條例》要求，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)住宅敏感區(qū)滿足晝間55dB(A)、夜間45dB(A)，地下室區(qū)域進(jìn)風(fēng)口滿足晝間60dB(A)。

4 噪聲處理和分析

冷卻塔頂部排風(fēng)和側(cè)面進(jìn)風(fēng)，主要噪聲源是風(fēng)扇噪聲和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲。

冷卻塔排風(fēng)口距離住宅約10m，對(duì)住宅的噪聲貢獻(xiàn)為75～78dB(A)，要求降噪量約25dB(A)，但受機(jī)房空間局限影響，降噪難度較大。同時(shí)由于冷卻塔排風(fēng)的風(fēng)量大，要考慮排風(fēng)阻力、再生噪聲的影響，還要考慮冷卻塔填料腐蝕性對(duì)降噪設(shè)施的影響[1,2,5～9]。

冷卻塔機(jī)房覆蓋地下室2 層，冷卻塔從地下室負(fù)一樓、負(fù)二樓進(jìn)風(fēng)，地下室內(nèi)部存在較大混響，機(jī)房空間較小，對(duì)降噪設(shè)施要求較高，降噪措施需采用通風(fēng)消聲器。

排風(fēng)噪聲通過(guò)排風(fēng)導(dǎo)風(fēng)筒至排風(fēng)出口位置，在出口位置安置排風(fēng)消聲器，消聲器有效長(zhǎng)度為2100mm，材質(zhì)鋁制，消聲片前后端帶低阻力圓弧導(dǎo)流頭，降低阻力損失，排風(fēng)導(dǎo)風(fēng)筒考慮阻力影響，采用擴(kuò)大導(dǎo)風(fēng)方式[10]。

進(jìn)風(fēng)噪聲通過(guò)在機(jī)房負(fù)一樓和負(fù)二樓進(jìn)風(fēng)口安裝進(jìn)風(fēng)消聲器，消聲器有效消聲長(zhǎng)度1800mm，材質(zhì)鋁制，消聲片前后端帶低阻力圓弧導(dǎo)流頭，可降低阻力損失[10]。

考慮冷卻塔的振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生低頻影響，對(duì)冷卻塔和管道做相應(yīng)減震處理。

冷卻塔降噪立面圖見(jiàn)圖4。

消聲器選用專利產(chǎn)品“一種框架式消聲單元及垛疊式消聲器”（ZL201520481176.3），該項(xiàng)目選用SFS-H-18 和SFS-H-21 系列，專門應(yīng)用于大型設(shè)備和通風(fēng)通道，安裝進(jìn)排風(fēng)消聲器后的風(fēng)速情況理論核算結(jié)果見(jiàn)表5。

5 噪聲模擬分析

表5 理論核算結(jié)果

該項(xiàng)目采用Soundplan 噪聲地圖軟件對(duì)冷卻塔排風(fēng)噪聲擴(kuò)散情況進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果見(jiàn)圖5、圖6。Soundplan是進(jìn)行外部噪聲計(jì)算、建筑物透聲計(jì)算、環(huán)境聲傳播計(jì)算、互動(dòng)噪聲控制優(yōu)化設(shè)計(jì)的集成軟件?？赏ㄟ^(guò)噪聲地圖對(duì)冷卻塔排風(fēng)降噪情況做理論分析，對(duì)降噪工程的聲學(xué)效果做提前預(yù)估，提高項(xiàng)目的成功性。

圖5 機(jī)房排風(fēng)經(jīng)過(guò)排氣降噪后的擴(kuò)散影響情況-平面

圖6 機(jī)房排風(fēng)經(jīng)過(guò)排氣降噪后的擴(kuò)散影響情況-立面

6 通風(fēng)模擬分析

一般冷卻塔的降噪措施都不能影響其正常的熱工性能，消聲器的降噪量越大，其通風(fēng)比率就越小或者消聲長(zhǎng)度越長(zhǎng)，同時(shí)通風(fēng)阻力也就越大。為了不影響冷卻塔的正常使用，阻力損失不得超過(guò)設(shè)備靜壓。常規(guī)設(shè)計(jì)的消聲器阻力損失不超過(guò)50Pa，考慮到下沉式機(jī)房的特殊性和空間的局限性，需要對(duì)冷卻塔的內(nèi)部通風(fēng)效果做模擬分析，以確保工程實(shí)施后不影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

該項(xiàng)目采用Fluent 氣流組織模擬對(duì)冷卻塔的氣流運(yùn)行情況做分析（Fluent 是目前國(guó)際上比較流行的商用CFD 軟件包，在美國(guó)的市場(chǎng)占有率為60%，應(yīng)用于流體、熱傳遞和化學(xué)反應(yīng)等有關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域）。建立機(jī)房?jī)?nèi)場(chǎng)CAD 模型（見(jiàn)圖7）、機(jī)房風(fēng)筒CAD 模型（見(jiàn)圖8）；繪制壓力圖（見(jiàn)圖9）、速度圖（見(jiàn)圖10）、排風(fēng)最不利布局模擬壓力圖（見(jiàn)圖11）、排風(fēng)最不利布局模擬速度圖（見(jiàn)圖12）。

圖7 機(jī)房?jī)?nèi)場(chǎng)CAD 模型

圖8 機(jī)房風(fēng)筒CAD 模型

圖9 壓力

圖10 速度

圖11 排風(fēng)最不利布局模擬壓力

圖12 排風(fēng)最不利布局模擬速度

經(jīng)過(guò)通風(fēng)模擬分析得出結(jié)論：1）北面機(jī)房的阻力—風(fēng)速有所降低，北面機(jī)房的最不利阻力55Pa，塔最大進(jìn)風(fēng)速度5.5m/s，相比之前有所降低；2）南面機(jī)房的最不利阻力45Pa，風(fēng)速4m/s，相比之前變化不大；3）南部塔的出風(fēng)風(fēng)筒最不利阻力60Pa，最大出風(fēng)4.2m/s；4）北部塔的出風(fēng)風(fēng)筒最不利阻力60Pa，最大出風(fēng)4.5m/s；5）總進(jìn)出風(fēng)阻力最大130Pa，所選型的鼓風(fēng)式冷卻塔外余壓150Pa，滿足設(shè)計(jì)要求。

7 降噪措施

經(jīng)過(guò)噪聲模擬分析和CFD 氣流組織模擬分析，冷卻塔的降噪措施根據(jù)既定方案實(shí)施，滿足設(shè)計(jì)要求。目前該項(xiàng)目已完工，后期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試符合設(shè)計(jì)要求，商業(yè)中心已運(yùn)行兩年，現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖13～圖16。

圖13 地下室進(jìn)風(fēng)消聲器

圖14 冷卻塔排氣風(fēng)筒

圖15 南機(jī)房排風(fēng)消聲器

圖16 南機(jī)房排風(fēng)消聲器

8 結(jié)語(yǔ)

冷卻塔作為戶外大型設(shè)備，噪聲問(wèn)題需要特別注意，在高層建筑內(nèi)，冷卻塔通常放置在裙樓或樓頂，但由于空間或其他規(guī)范要求，一部分冷卻塔會(huì)被安裝在設(shè)備層或者地下室，這就需要對(duì)冷卻塔的降噪措施、降噪空間及通風(fēng)情況做綜合考慮。在滿足聲學(xué)要求的同時(shí)滿足其通風(fēng)性能，做到低碳、環(huán)保。聲學(xué)專業(yè)前期介入并做全面的考慮，有利于規(guī)避機(jī)電系統(tǒng)在后期使用過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題，有利于建設(shè)方和業(yè)主，有利于提升建筑的品質(zhì)。