工厂车间建筑噪声治理改造——以长沙卷烟厂联合工房卷包车间为例

钟丹 贺加添 肖坚

(1.湖南城市学院建筑与城市规划学院 湖南益阳 413000；2.湖南大学建筑学院 湖南长沙 410000)



工厂车间建筑噪声治理改造
——以长沙卷烟厂联合工房卷包车间为例

钟丹1贺加添2肖坚2

(1.湖南城市学院建筑与城市规划学院 湖南益阳 413000；2.湖南大学建筑学院 湖南长沙 410000)

以长沙卷烟厂联合工房卷包车间为例，首先调研分析了其声环境现状；然后，依据吸声降噪的理论提出了声环境改造的措施，并从理论上进行计算以预测车间内部噪声改造情况；最后，通过现场实测数据验证了车间所采取的吸声降噪措施既可靠又有效。

吸声降噪；钛科丝吸音板；吸声系数

1 项目简介

湖南中烟工业有限责任公司长沙卷烟厂联合工房卷包车间，面积约为14 200m2，净高6.3m。车间内布置大量机械设备，属于典型的多声源扁平空间[1]。长沙市疾病预防控制中心对该车间的噪声水平进行了检测，该车间的平均噪声为85.4dB(A)，分析结果显示车间噪声频率以中低频为主。

为了更好地弄清车间现有的吸声状况，项目组对长沙卷烟厂联合工房卷包车间的混响时间进行了测量，现场检测结果如表1所示。

从表1测量结果可以看出，500Hz以下的低频声混响时间较短，低频吸声效果很好，中高频混响时间较长。

目前国内烟草行业正在进行绿色工房的达标改造，而室内声环境是绿色工房考核的指标之一[2]。因此，长沙卷烟厂针对其噪声现状特提出对联合工房卷包车间进行噪声控制改造要求。

表1 联合工房卷包车间混响时间测量值

2 噪声控制措施

2.1 研究方法

长沙卷烟厂联合工房卷包车间内部四周开设的门窗面积较大，能够吸声降噪的完整墙体面积非常有限，吊顶原设计重量为50kg/m2，包括吊杆、主、次龙骨及吊顶板，现实际重量约为40kg/m2。考虑结露、积灰等因素，新增加的吸音吊顶全部重量不得超过8kg/m2。针对该现状，此次设计的侧重点主要是对车间现有吊顶进行吸声降噪处理。

目前常规的降噪控制方法有3种：

(1)在噪声源上降低噪声量；

(2)在噪声传播途径中加以控制，降低混响时间及噪声再反射；

(3)在接受者身上防护，如戴耳塞等[3]。

其中(1)、(3)条不在本技术方案的考虑范围。本技术方案仅针对第2条噪声的传播途径加以控制。因此本技术方案的控制对象为卷包车间机械设备发出的，在卷包车间空间内传播的，以及被顶面墙面反射的噪声。

噪声治理方案为在车间的顶棚及四周的墙面铺设吸声材料，通过顶棚和墙面的吸声达到降低车间噪声的效果。吸声降噪是噪声控制技术中的一项广泛采用的措施。在工业与民用建筑中均有大量的应用[4]。其主要原理是通过在室内平顶和墙面上作吸声处理，用以减少壁面的反射声，增加室内总吸声量，提高室内平均吸声系数，达到降低室内噪声的目的。

当室内有噪声源时，在任意接收点，除了听到来自声源的直达声外，还可以听到经房间壁面(墙面、平顶和地面等)多次反射而形成的混响声。由于混响声与直达声叠加的结果，就使得室内总声级比仅由直达声产生的声级要高，其提高量与室内壁面的吸声性能直接相关。因此，要降低室内的噪声，必须尽可能增大室内平均吸声系数。

吸声降噪的基本功能是只能降低室内的混响声，即经由平顶和墙面反射到接收点的声音，而不能降低来自声源的直达声。若原有房间的墙面、平顶大都是坚硬反射面，室内混响声效果显著，则吸声降噪效果就十分明显。反之 ，如果房间内壁面原有一定吸声作用，室内混响现象并不明显，则吸声降噪效果就不大[5]。长沙卷烟厂联合工房卷包车间内已在顶棚布置了稻草板吊顶，该做法对低频声有较好的吸收，但也对车间进行吸声降噪带来难度。

2.2 吸声材料的选择

由于车间原有吊顶不拆除，吊顶增加的吸声负载小于10kg/m2，这就为选用合适的吸声材料带来了困难，经反复比对，最后确认选用钛科丝吸音板。钛科丝吸音板具有独特的蜂窝状设计和无纺纤维结构，对高频和低频的声音均具有优异的吸收效果[6]。钛科丝吸音板安装拆卸便捷；产品独特的中空结构，质量轻，平整度高；具有优秀的全频吸声效果，可应用于对吸音效果要求较高的场所。

钛科丝吸音板厚度为28.5mm，每平方米重量约为1.3kg/m2，后置100mm空腔的混响室法，测得的吸声系数如表2所示。

表2 钛科丝吸音板与100mm空腔混响室法吸声系数

图1 卷包车间天花布置平面图

选择钛科丝吸音板的理由：

(1)重量轻，每平方米1.3kg，加上吊挂的龙骨及其它附件，可以确保给原吊顶主龙骨增加的荷载不超过10kg/延米。

(2)钛科丝吸音板从315Hz以上中高频吸声效果不错。这刚好与稻草板吊顶形成互补，稻草板吊顶有很好的低频吸声效果。

(4)从长沙市疾病预防控制中心的检测与评价报告出具的频响曲线可以看出，钛科丝吸音板的平均减噪系数可达0.85，声音的能量主要分布2000Hz以下的中低频，从63Hz～1000Hz，接近平直。

2.3 吸声降噪方案

针对长沙卷烟厂联合工房卷包车间内目前的现状，拟对车间的墙面及顶棚进行吸声处理，具体方案如下。

车间内因采光及设备与货物搬运等原因，车间的墙面开设了较大面积的采光窗和门洞。因此，墙面能进行有效的吸声处理面积有限。在车间四周有效墙面布置了钛科丝吸声板，共计1850m2。为了提高其吸声效果，钛科丝吸声板后置了150mm厚的空腔，可扩展其吸声的频率。

重点处理的是车间的天花部分，如图1所示。首先，在原稻草板吊顶下，利用30mm×30mm×1mm的型钢作为龙骨，后置120mm厚的空腔，吊挂尺寸为1200mm×1800m的钛科丝吸声天花，总计面积约12000m2；其次，在顶棚设计了立板式空间吸声体。所谓空间吸声体，就是将吸声材料和结构悬吊在空间，由于材料的各界面全部暴露在声场中，比单面暴露接触声波的机率大，因此吸声性能有很大的提高，即空间吸声体的边缘效应[7]。该吸声体尺寸约为200mm×350m×200mm，其展开的吸声面积为2800m2。

通过以上的处理方式，大大增加了车间内的吸声面积，降低了噪声影响。

2.4 降噪效果计算

根据所做的设计方案，车间里采用了展开面积为2800m2的矩形空间吸声体。由于空间吸声体具有边缘效应等影响因素，使得其吸声效果比原有平板吊顶要好得多。依据赛宾公式T60=0.161V/A及吸声量的计算公式A=Sα，得出吸声处理前后车间内总吸声量的变化，如表3所示。

由表3中净增吸声量数据，依据降噪计算公式，得出平均降噪量的结果，如表4所示：

表3 吸声处理前后车间的总吸声量 m2

ΔL为降噪量，A1、T1和A2、T2分别为加入吸声材料前后的房间吸声量、混响时间,V为房间体积。

表4 室内各频率平均吸声降噪量的计算结果

从计算结果可预计，改造设计后车间内中、高频声音的吸声降噪有了较大的改善。

3 改造效果

该车间在吸声降噪工程竣工后，对该车间内进行了空场混响时间的测量。考虑到测试数据要准确反映整个空间的噪声分布、影响范围的原则，确定以下布点原则[8-9]：

(1)四周过道及中间过道每行、列均匀布置5个测试点；

(2)每列取2个点测试设备与设备之间的噪声，列与列之间错开布置；

(3)每列设备取3个典型机台测试机台操作位噪声；

(4)整个区域面积约14 000m2，均匀分布了79个测试点。

具体噪声测试点的分布如图2所示，对每个点进行了两次测试，测试结果如表5所示。

图2 卷包车间噪声测试点布置图

表5 长沙卷烟厂车间噪声测试结果dB(A)

根据对79个测试点噪声强度的计算，得出降噪后其噪声的算术平均值为79.2dB(A)，不仅能满足《工业企业噪声卫生标准》的规定，而且符合绿色工房声环境考核的要求。

4 结论

总之，车间噪声是一项综合机械设备噪声治理和车间室内声学处理的复杂性工程，需要从多个方面考虑才能达到治理的效果。根据工程的实际情况，一般应按照下列步骤确定控制噪声的方案:

(1)调查噪声现状，确定噪声强度。采用有关的声学测量仪器，对噪声源进行噪声测定，并了解噪声产生的原因及周围环境的情况。

(2)确定噪声允许标准。参考相关噪声允许标准，根据车间噪声现状，确定可能达到的标准及所需要的降低值。

(3)选择合理的吸声降噪措施。根据允许标准的要求，同时考虑设计方案的合理性与经济性，通过设计与计算确定治理方案，包括隔声、吸声、消声、阻尼减振等措施。

(4)工程完工后，还需要通过有关的声学测试来验证改造效果。

希望本文所提到的长沙卷烟厂联合工房卷包车间的噪声特性分析以及治理方案能为同类车间环境噪声的治理和改善提供一些参考。

[1] 余震安.武汉卷烟厂新建卷接包车间噪声控制措施敏感性分析[J].中华建设，2016(5):138.

[2]YC/T396-2011 烟草行业绿色工房评价标准[S].北京：中国标准出版社，2011.

[3] 柳孝图.建筑物理(第三版)[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4] 赵晓云.烟厂卷包车间盒包机组降噪研究[D].昆明：昆明理工大学，2012.

[5] 刘加平.建筑物理[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[6] 石慧斌，李晋奎，金迪锋.“水立方”比赛大厅室内声学设计[J].建筑技术，2009(8)：72.

[7] 王峥，项端祈，陈金京，等.建筑声学材料与结构[M].北京:机械工业出版社，2006.

[8] 宋拥民，章奎生.上海卷烟厂新建制烟车间室内声环境研究[J].噪声与振动控制，2014,34(4)：188.

[9] 宋拥民，章奎生.大型制烟车间声环境测试分析[J].2013(S1):87-90.

The Architectural Noise Control and Management of Factory Workshops——Taking the Example of Joint Package Workshops in Changsha Cigarette Ltd. Company

ZHONGDan1HEJiatian2XIAOJian2

(1.College of Architecture and Urban Planning，Hunan City University，Yiyang 413000； 2.School of Architecture，Hunan University，Changsha 410000)

Taking the workshops of Changsha Cigarette Factory for example, the paper firstly anal-yzed and researched its current sound environment, then put forward to the measures of reconst-ructing the sound environment based on the theories of noise reduction by absorption. The paper also calculated the related data theoretically to predict the situation after noise reformation. Finally through field test data verified that the measure of noise reduction by absorption is an effective and reliable way to solve the noise problems in workshops of factories.

Noise reduction; Titanium kesi sound-absorbing board; Absorption coefficient

钟丹(1979.7- ),女，讲师。

E-mail:4137613@qq.com

2017-04-20

TU112

A

1004-6135(2017)08-0025-05