实验室通风系统风机噪声的综合治理

盖磊，周东

(1.山东建筑大学 市政与环境工程学院，山东 济南 250101;2.济南市规划设计研究院，山东 济南 250101)

0 引言

实验室通风系统虽能有效控制实验室有害物质对室内外空气质量的影响与破坏，但在使用过程中又会造成一定的室内外噪声污染。目前，各种噪声治理技术已发展比较成熟，但实验室通风系统的噪声治理效果并不尽人意，究其原因主要有:实验室通风系统在设计之初仅考虑通风效果，其噪声污染问题并未引起人们的足够关注，特别是某些配套风机位于高空室外时，对室外声环境的污染进一步加重;通风系统组成较复杂，不能够合理准确的找到噪声源;各种噪声治理措施不能够有效综合使用，以达到最佳效果。

本文将针对这些问题，以济南市供排水监测中心综合实验室通风系统的噪声为例进行具体分析，并找出合理有效的治理措施。

1 工程背景及噪声污染现状

图1 风机平面布局

济南市供排水监测中心综合实验室通风系统采用3台 BF4-72型、1台BF4-79型、风机作为引风机，风机平面布局见图1。BF4-72型风机设计风量4012～7419m3/h、风压 2014～1320Pa、配套电动机功率 5.5kW，BF4-79型风机设计风量 14000～17500m3/h、风压 1250 ～850Pa、配套电动机功率7.5 kW。此外，实验平台上部设有通风柜，通风柜设计风速0.3～0.6m/s，排风机械管道设计风速 9～12m/s。实验楼共6层，与邻近的18层居民住宅楼仅相距16m远，4台风机均位于实验楼的屋顶处，且送风系统面向居民楼一侧设置。

实验室通风系统投入运行以后，周围居民对其造成的噪声污染反应强烈。

该检测中心位于GB3096—2008《声环境质量标准》中的“1”类区，执行 GB12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》中“1”类标准，即厂界噪声昼间55dB(A)，夜间45dB(A)。据有关环境监测部门监测，该单位厂界噪声昼间监测值为71.7dB(A)，超标16.7dB(A)。经分析，厂界噪声超标主要是由通风系统所配风机造成。为搞清楚风机的噪声特性，使用B＆K2260分析仪在距风机2m处进行了测量，噪声高达85.2dB(A)，噪声频谱见图2中风机2m处噪声频谱。由频谱图可以看到，风机噪声为宽带噪声，等效连续A声级高达85.2dB(A)，且呈中低频特性。由于相同声压级的低频噪声比高频噪声更易使人烦恼，因此周围居民对该噪声污染反映强烈。

为了搞清风机是否是影响居民生活的噪声源，在居民楼面向通风系统一侧的各层窗口处分别对噪声进行了测量，发现居民楼噪声最大值出现在11层处，将居民楼11、13层噪声频谱与风机噪声进行了比较，见图2，不难判断其噪声频率特性相似，说明风机是影响居民的主要噪声源。

图2 噪声频谱

2 噪声源分析

2.1 风机本体噪声

风机是一种强噪声的机电产品，它的噪声主要包括进气口和排气口辐射的空气动力性噪声、机壳及轴承辐射的机械性噪声、基础振动辐射的固体声，此外，还有配套电动机噪声[1]。

本工程使用的风机为引风用玻璃钢离心风机，具有噪声较大、风压大、适用于复杂系统等特点，主要安装在室外或楼顶。虽然工程设计时已考虑采用风机进气口设置消声器与避震喉，设置隔振垫等噪声控制措施。但运行后整个系统噪声污染仍十分严重。

2.2 管道噪声

管道噪声来源于风机进气口传送来的风机噪声和管道再生噪声[2]。管道再生噪声又分机械性振动噪声和空气动力性涡流噪声。机械性振动噪声是管道受到气流冲击时产生的自鸣噪声，涡流噪声是气体在管道中流动受到扰动时产生的噪声。管道噪声尽管只产生于管道某些部位，但整个管道都可辐射强烈噪声，对环境造成严重污染。

由于所有风管均采用耐腐蚀材料PVC材质，根据声质量定律，可知PVC管隔声量较低。

3 噪声综合治理技术

根据现场调查，发现本工程具有下列特点:(1)各风机沿厂界呈线性布置，且居民楼与噪声源之间无任何遮挡，使得噪声源的影响范围很广[3]，根据噪声叠加原理，要想达到理想的控制效果，须对每一风机进行处理;(2)由于风机位于室外屋顶，在居民楼处噪声声压级大、影响范围较广。

由于风机使用并非24h连续运转，在夜间很少使用，故以昼间超标16.7dB(A)作为降噪目标。

3.1 设置隔声罩

从减少造价、便于维修和现场条件角度，将四台风机围护在一隔声罩内。隔声罩在原有钢结构基础上制作，壁体采用多层复合结构，设计隔声量25dB(A)。

按照隔声罩设计理论，其降噪效果:式中:TL为罩壁隔声量;α为罩内的壁平均吸声系数;τ为罩壁的透射系数。

可以看到，要提高隔声性能，罩必须有足够隔声量，其内表面必须进行强吸声处理。壁面结构采用彩钢夹芯复合板作围护墙，彩钢夹芯复合板[4]既有符合本工程要求的隔声量，又有优良的防腐性能和较美观的外表。墙内侧敷FC板、离心玻璃棉毡进行吸声处理，玻璃棉毡护面板采用穿孔铝板，穿孔率为20%，隔声罩壁面结构见图3。

图3 隔声罩壁面结构

引风机加隔声罩后，机器特别是电动机散热条件变差，有可能影响到机器的正常工作。故需要设通风装置，并在通风口加配套阻性消声器，消声器设计消声量20dB(A);为了便于管理与检修，隔声罩设计为可装卸式;计算隔声罩骨架系统的力学性能，保证隔声罩坚固、安全，局部拆卸方便;隔声罩在施工过程中还要注意洞和缝的良好密封，且要不妨碍原屋面的排水。

3.2 在风机进风口设置消声器

图4 消声器

在隔声罩外，改变每台风机排气口的排气方向，使排气口背向居民楼，并加设阻抗复合式消声器，设计消声量25dB(A)，阻抗复合式消声器见图4。

3.3 进气管道的隔声包扎

风机的进气口噪声会通过连接管道向外辐射，由于所有风管均采用耐腐蚀PVC材质，根据声质量定律可知PVC管隔声量较低，故需进行隔声包扎，隔声包扎见图5。

图5 隔声包扎

图6 治理前声场分布

图7 治理后声场分布

为更准确地掌握风机噪声治理前后对居民楼的影响强度与范围，使用Cadna/A软件[5]进行了声场模拟[6]，见图6、7。模拟结果显示，在紧邻风机一侧的居民楼上，噪声强度高达70dB(A)且影响范围广，采取设置隔声罩、消声器、隔声包扎等噪声控制措施以后，居民楼的声环境状况得到明显改善，噪声强度最大值已降低到55dB(A)。

4 结语

通过对该实验室通风系统的风机噪声现场测试、频谱特性分析和噪声治理措施的实施，发现本工程具有以下特点:

(1)本工程中，风机位于室外高空，对周围声环境影响范围广、强度大。因此，在最初通风系统工艺设计阶段，就应选择合理的风机类型，且避免其位于室外高空。

(2)设置隔声罩是室外风机噪声控制的最有效措施之一。设计时，在满足隔声量的同时要注意隔声罩的散热、密闭性、防雨、方便检修等问题。

(3)在工程中，可利用计算机的强大功能进行声场模拟，有效提高噪声控制规划的效率与精度，便于噪声治理措施的选择与评价。

目前，该噪声治理工程已经竣工，经环境监测部门监测，厂界噪声昼间值已降至国家相应标准。

[1]周新祥.噪声控制技术及其新进展[M].北京:冶金工业出版社，2007:235.

[2]周兆驹.鼓风曝气系统管道噪声控制研究[J].上海环境科学，2001，20(7):329－330.

[3]周兆驹，孙明霞，盖磊，等.村庄布局及院落形式对交通噪声衰减的影响[J].山东建筑工程学院学报，2006，21(3):222－225.

[4]周兆驹，郑耀斌，王建新，等.室外大型空气压缩机的噪声治理技术[J].环境污染治理技术与设备，2005，6(5):74 －77.

[5]周兆驹，盖磊，李文，等.大型建设项目环境噪声控制规划初探[J].噪声与振动控制，2009，29(6):520－522.

[6]王亚平，程志红，张晓峰.济南题壁堂古戏楼建筑声学环境研究[J].山东建筑大学学报，2011，26(3):237－240.