盧運(yùn)

(上海建工一建集團(tuán)有限公司,上海200437)

隨著城市的發(fā)展，近十年來(lái)，城市綜合體在城市建設(shè)領(lǐng)域日漸普遍起來(lái)，大型綜合體內(nèi)集成了商業(yè)、辦公、酒店式公寓、會(huì)展、餐飲、娛樂(lè)等功能，為滿足建筑物使用功能，建筑裙房屋面常常滿布著冷卻塔、排油煙風(fēng)機(jī)、送排風(fēng)風(fēng)機(jī)、風(fēng)冷熱泵等各種各樣的大型設(shè)備，上述設(shè)備開(kāi)啟時(shí)帶來(lái)的噪音，時(shí)時(shí)刻刻對(duì)綜合體自身及周邊環(huán)境帶來(lái)著顯著影響，如處理不當(dāng)，往往還會(huì)遭至居民及租戶的投訴，進(jìn)而影響到綜合體整體的正常運(yùn)行。

根據(jù)筆者的施工經(jīng)驗(yàn)，在上述設(shè)備中，對(duì)環(huán)境噪聲影響最大的，一般都是大樓換熱的核心冷卻塔，其產(chǎn)生的噪聲如不加以處理，冷卻塔電機(jī)及淋水帶來(lái)的噪聲，往往可以接近甚至超過(guò)100分貝，因此冷卻塔降噪治理在大型綜合體項(xiàng)目中以越來(lái)越被各方所重視。

本文以某項(xiàng)目冷卻塔降噪工程為例，試圖探究冷卻塔降噪方案及其優(yōu)化力爭(zhēng)能夠?yàn)榻窈蟠笮途C合體項(xiàng)目裙房冷卻塔降噪治理方案提出思路和參考。

1 項(xiàng)目概況

現(xiàn)場(chǎng)2#樓冷卻塔安裝位置東北側(cè)20m處為1#辦公塔樓（高度200m）、東側(cè)15m處為3#樓屋面、東南側(cè)30m處為高檔住宅，詳見(jiàn)圖1冷卻塔四周平面示意圖。

圖1 冷卻塔四周平面示意圖

2 冷卻塔降噪預(yù)測(cè)的計(jì)算方式及治理目標(biāo)

對(duì)于冷卻塔噪聲衰減的預(yù)測(cè)，一般習(xí)慣于將冷卻塔機(jī)組視為一個(gè)整體，這其實(shí)忽略了冷區(qū)塔進(jìn)出口噪聲特性及大小之間的差異。[1]因此在本項(xiàng)目冷卻塔噪聲計(jì)算時(shí)，冷卻塔源頭發(fā)出的噪聲被分解成為三種噪聲的疊加，即：入風(fēng)口噪聲、出風(fēng)口噪聲、機(jī)殼噪聲。

在計(jì)算噪聲時(shí)，按照《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》（HJ2.4 -2009）中的要求，選擇面聲源預(yù)測(cè)模型進(jìn)行噪聲計(jì)算，即將2#冷卻塔群矩形面聲源長(zhǎng)寬分別記作a、b，則面聲源中心軸線上的聲壓級(jí)隨距離r的衰減如下：

式中Adiv——聲波幾何發(fā)散引起的倍頻帶衰減；

r——預(yù)測(cè)點(diǎn)距離聲源的距離；

r0——參考位置距離聲源的距離。

本項(xiàng)目冷卻塔設(shè)備噪聲參數(shù)詳見(jiàn)表1（數(shù)據(jù)由生產(chǎn)單位提供）：

表1 冷卻塔噪聲參數(shù)

本項(xiàng)目冷卻塔降噪治理目標(biāo)為《社會(huì)生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》GB22337-2008中的2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，即晝間低于60dB（A），夜間低于50dB（A）。本項(xiàng)目冷卻塔設(shè)備為日間運(yùn)行，按滿足60dB（A）的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3 冷卻塔噪聲處理的方式

3.1 冷卻塔進(jìn)風(fēng)口加裝組合式隔聲屏障

冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處的噪聲包括淋水噪聲、風(fēng)機(jī)噪聲，由于進(jìn)口處氣流需穿過(guò)塔體，帶著落水熱量，因此進(jìn)風(fēng)口處噪聲以淋水噪聲為主。冷卻塔的循環(huán)水經(jīng)填料層自由下落到落水槽所產(chǎn)生沖擊噪聲的強(qiáng)度與落水速度的平方成正比[2]。為消除上述淋水噪聲，往往在冷卻塔周?chē)惭b大型組合式隔聲屏障，通過(guò)屏障將冷卻塔整體包覆在內(nèi)。如筆者經(jīng)手的另一項(xiàng)目B，其裙房冷卻塔降噪工程是采用型鋼做鋼結(jié)構(gòu)，通過(guò)在冷卻塔外圍搭建桁架，形成 30.00 m （ 長(zhǎng)）* 23.10 m （寬）* 11.15 m（ 高）的整 體 式組合隔聲屏障。桁架之間滿布長(zhǎng)度為1000mm、1200mm和1500mm斜插片，插片間距為250mm，并在隔聲屏障低位加裝計(jì)權(quán)隔聲量不低于30dB的隔聲門(mén)，供設(shè)備檢修使用。其桁架結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖2。

圖2 B項(xiàng)目冷卻塔進(jìn)風(fēng)口組合式聲屏障桁架結(jié)構(gòu)圖

3.2 冷卻塔出風(fēng)口加裝導(dǎo)流消聲器

冷卻塔出風(fēng)口處的噪聲包括冷卻塔電機(jī)噪聲、冷卻塔淋水噪聲等，其中電機(jī)噪聲是主要噪聲來(lái)源。這是由于空氣在冷卻塔頂導(dǎo)流管內(nèi)產(chǎn)生湍流和摩擦，激發(fā)的壓力擾動(dòng)產(chǎn)生噪聲[2]。為消除上述電機(jī)噪聲，一般在冷卻塔出風(fēng)口先安裝變徑管，再安裝出風(fēng)導(dǎo)流消聲器，通過(guò)采用降低出口風(fēng)速及微穿孔的消聲材料的使用來(lái)降低冷卻塔出風(fēng)口的噪聲，減小其對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。此外，由于冷卻塔出口有水霧帶出，使用一般的阻性消聲器不適宜[3]。因此變徑管建議采用鋁板材質(zhì)，導(dǎo)流消聲器建議采用微穿孔消聲器，下小上大安裝于支架上。

3.3 冷卻塔基礎(chǔ)安裝減振器

考慮到冷卻塔機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，由于風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的不平衡，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)。設(shè)備振動(dòng)會(huì)通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)及管道傳播對(duì)建筑整體產(chǎn)生振動(dòng)及噪聲影響，因此對(duì)冷卻塔進(jìn)行減振設(shè)計(jì)非常有必要。

以本項(xiàng)目單臺(tái)冷卻塔為例，冷卻塔設(shè)備轉(zhuǎn)速約550轉(zhuǎn)/分（葉片數(shù)：6片），單臺(tái)設(shè)備運(yùn)行重量6765kg，鋼架重量550kg（20#槽鋼支架），即減振體系總重量9510kg（考慮30%安全系數(shù)）。根據(jù)上述重量，現(xiàn)場(chǎng)最終通過(guò)假定選型，選擇了BT3型可調(diào)節(jié)水平彈簧減振器（50mm撓度）8只進(jìn)行減振。校核結(jié)果如下：

P1 = 9510 k g ÷8 =1189kg

設(shè)備干擾頻率：

f =n /60× 葉 片數(shù)=55Hz

減振器固有頻率：

值取50mm）

頻率比：

隔振效率 T=（ 1 - ?）×100%，其中

( ?為傳遞率；D為阻尼比，D=0.05 )

即

T=（1 - ?）×1 00% =99.5 %

隔聲系數(shù)（衰減量）

N = 20l g（ 1 / ?）=46dB

4 冷卻塔降噪方案初稿

由于降噪方案計(jì)算公式繁瑣，最終根據(jù)上述計(jì)算公式，借助計(jì)算機(jī)軟件輔助，本項(xiàng)目最終確定了如下冷卻塔降噪布置方案：

4.1 在冷卻塔出風(fēng)口處加裝消聲器，降低出風(fēng)口噪聲影響。

4.2 在冷卻塔區(qū)域面向1#塔樓的進(jìn)風(fēng)面?zhèn)燃友b進(jìn)風(fēng)消聲器，降低進(jìn)風(fēng)口。

4.3 在冷卻塔周?chē)友b隔聲罩處理，降低機(jī)殼漏聲的干擾。

冷卻塔降噪布置方案初稿，詳見(jiàn)圖3、4。

圖3 冷卻塔降噪布置方案初稿-俯視圖

圖4 冷卻塔降噪布置方案初稿-側(cè)視圖

5 冷卻塔降噪方案優(yōu)化

初步降噪方案編制完成后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量比對(duì)及與冷卻塔生產(chǎn)單位、幕墻施工單位、建筑使用單位溝通，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)原方案從以下幾點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行優(yōu)化。

5.1 噪聲敏感點(diǎn)的分析復(fù)核

由于建筑使用單位對(duì)于鄰近建筑物（3#樓）使用功能發(fā)生變化，其露臺(tái)改為開(kāi)放式商業(yè)，因此增加3#樓露臺(tái)作為噪聲敏感點(diǎn)，對(duì)噪聲敏感點(diǎn)進(jìn)行重新分析。

噪聲敏感點(diǎn)重新分析的結(jié)果如下：

5.1.1 2#樓屋面東北側(cè)20m處的1#辦公樓由于采用玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，幕墻玻璃自身具有較好的隔聲效果，且本項(xiàng)目幕墻在噪聲傳播高度上，沒(méi)有開(kāi)啟扇，故此處不作為噪聲敏感點(diǎn)。

5.1.2 2#樓屋面15m處的3#樓屋面由于使用方改做開(kāi)放式屋面，供商業(yè)使用，且距離2#屋面距離最近，應(yīng)當(dāng)作為噪聲敏感點(diǎn)進(jìn)行考慮。

5.1.3 東南側(cè)30m處的高層建筑，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘，其前排房屋為1層商鋪，高度低于2#屋面，不在噪聲影響角度內(nèi)。高檔住宅塔樓距離2#樓屋面的實(shí)際直線距離為50m，故以東南側(cè)50m處作為噪聲敏感點(diǎn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

最終通過(guò)比對(duì)，選定了2#屋面15m處的3#屋面及50m處的高檔住宅塔樓作為本項(xiàng)目冷卻塔降噪處理的噪聲敏感點(diǎn)。各噪聲敏感點(diǎn)分析詳見(jiàn)表2。

表2 噪聲敏感點(diǎn)分析表

5.2 重新考慮聲源的計(jì)算方式

由于本項(xiàng)目冷卻塔距離周?chē)肼暶舾械木嚯x均較小，而冷卻塔安裝區(qū)域自身的長(zhǎng)度又達(dá)到了20m，如將冷卻塔群整體作為線聲源考慮，計(jì)算誤差較大，因此將原先以整個(gè)冷卻塔群視作一個(gè)噪聲源的計(jì)算方式改為將4個(gè)冷卻塔分別作為獨(dú)立的線聲源，對(duì)各聲源進(jìn)行疊加計(jì)算，計(jì)算的公式為：

LA＝10× lg ∑100.1×Lpi

式中：LA為疊加的聲壓級(jí)；Lpi為各個(gè)聲源的聲壓級(jí)。

5.3 優(yōu)化組合式隔聲屏障形式

冷卻塔的通風(fēng)散熱性能對(duì)于消聲器的阻力損失極為敏感，設(shè)計(jì)消聲器時(shí)必須考慮其空氣動(dòng)力性能，確保冷卻塔的正常運(yùn)行不受影響[4]。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，發(fā)現(xiàn)本項(xiàng)目2#屋面面積不足，隔聲屏障如采用全包結(jié)構(gòu)，安裝空間較小，隔聲屏障距冷卻塔進(jìn)風(fēng)處的距離過(guò)近，對(duì)冷卻塔進(jìn)風(fēng)將帶來(lái)不利影響，進(jìn)而將影響到冷卻塔的整體運(yùn)行效率。因此對(duì)沒(méi)有噪聲敏感點(diǎn)的西側(cè)隔聲屏障作取消處理，東側(cè)隔聲屏障由進(jìn)風(fēng)處消聲器改為消聲百葉，以改善冷卻塔進(jìn)風(fēng)空氣動(dòng)力性能，并降低屋面負(fù)載。

5.4 不考慮建筑物噪聲反射因素

原降噪方案預(yù)測(cè)時(shí)，考慮了噪聲傳播至建筑物后，噪聲會(huì)出現(xiàn)反射并疊加的情況，因此考慮了3dB的反射預(yù)留。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)走訪發(fā)現(xiàn)，上述假定的噪聲敏感點(diǎn)內(nèi)僅有東南側(cè)50m處的高檔住宅實(shí)際可能出現(xiàn)噪聲反射的情況。但其人員存在的地點(diǎn)（即住戶窗口）出現(xiàn)噪聲反射增強(qiáng)的前提條件是住戶的窗戶必須是關(guān)閉的，而3dB的噪聲反射對(duì)比窗戶的隔聲效果可以忽略不計(jì)，因此最終不考慮該因素。

6 優(yōu)化后的方案

最終經(jīng)過(guò)各方的共同探索，本項(xiàng)目的冷卻塔降噪方案確認(rèn)如下：

6.1 在冷卻塔的出風(fēng)口處加裝消聲器，降低出風(fēng)口噪聲影響，出風(fēng)口與消聲器之間加裝出風(fēng)靜壓箱，穩(wěn)定風(fēng)壓，使得出風(fēng)口的風(fēng)能夠順利通過(guò)消聲器。

6.2 在冷卻塔區(qū)域面向塔樓的進(jìn)風(fēng)面?zhèn)燃友b進(jìn)風(fēng)消聲百葉，降低進(jìn)風(fēng)口高度，取消西側(cè)的聲屏障，降低聲屏障對(duì)進(jìn)風(fēng)的影響。

7 冷卻塔降噪施工注意事項(xiàng)

7.1 鋼結(jié)構(gòu)的防銹涂裝

為確保降噪設(shè)施在戶外運(yùn)行的持久性，鋼結(jié)構(gòu)的防銹防腐環(huán)節(jié)尤其重要。防銹防腐施工過(guò)程中應(yīng)特別注意涂裝時(shí)的環(huán)境溫度宜在5～38℃之間，相對(duì)濕度不應(yīng)大于85%，涂裝時(shí)構(gòu)件表面不應(yīng)有結(jié)露。此外，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均需在涂漆前徹底除銹，除銹達(dá)到Sa2.5 級(jí)，表面除銹后到涂底漆的時(shí)間間隔不應(yīng)超過(guò)6h，在此期間表面應(yīng)保持潔凈，嚴(yán)禁沾水，油污。

7.2 消聲插片安裝

由于桁架上有大量的消聲插片需要安裝，未避免噪聲從消聲插片接口處泄露，在施工時(shí)，應(yīng)特別注意施工工序問(wèn)題。建議先對(duì)插片對(duì)接的中間位置進(jìn)行封堵。其具體方法為：根據(jù)二者之間鋼構(gòu)的規(guī)格及支撐的尺寸，調(diào)整封堵的厚度，兩側(cè)的穿孔板和鋼板在有限的空間內(nèi)做折彎處理，并固定在鋼構(gòu)的邊緣。

若上述方案不易實(shí)現(xiàn)則需考慮將兩側(cè)的板材延伸到橫桁架的兩側(cè)，固定完成后，將需要放置角鋼的位置進(jìn)行切割，或兩側(cè)的板材提前預(yù)留固定點(diǎn)，且固定點(diǎn)的位置需與插片安裝點(diǎn)的位置避開(kāi)，縫隙處采用隔音密封膠進(jìn)行密縫。

7.3 其它施工注意事項(xiàng)

考慮到本項(xiàng)目屋面較小，材料堆放場(chǎng)地狹小，在材料吊裝及施工作業(yè)期間，應(yīng)做好防墜措施及應(yīng)急預(yù)案，由于冷卻塔填料屬于易燃品，在施工中，應(yīng)特別對(duì)動(dòng)火作業(yè)進(jìn)行審批及旁站管理。

8 結(jié)論

本工程完工后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，冷卻塔降噪措施效果顯著，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，降低了冷卻塔噪聲對(duì)周?chē)挠绊?，同時(shí)冷卻塔整體運(yùn)行效率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，隔聲屏障對(duì)冷卻塔進(jìn)風(fēng)影響在可接受范圍內(nèi)，提升了本大型綜合體的整體使用價(jià)值。

希望本方案的設(shè)計(jì)及優(yōu)化能夠?qū)窈笃渌?xiàng)目冷卻塔降噪方案的編制提供參考，能夠在同類(lèi)項(xiàng)目中得到推廣。