冷却塔噪声环境影响评价及污染防治措施分析

李 强

(重庆市环境保护工程设计研究院有限公司，重庆 400020)

1 引言

冷却塔[1]是利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。随着大型酒店、商场、高档住宅楼以及高档办公楼等大型建筑不断出现，这些商用、民用建筑，普遍采用中央空调系统，尤其以冷却塔为主，以达到节约用水和节省动力消耗的目的。

随着社会经济水平的快速发展，城市化进程不断加快，人们对其居住声环境质量的要求日益提高，民用冷却塔噪声污染投诉事件逐年提高。因此，在环境影响评价工作中，通过对中央空调系统中冷却塔的正确选型、合理设置位置、以及采取经济、技术可行的降噪措施以最大程度地降低冷却塔噪声对环境的污染。

2 冷却塔的工作机理及分类

2.1 冷却塔的工作机理

冷却塔工作机理的核心内容是通过冷凝器进行冷热交换，以便带走热量。制冷剂被压缩机压缩成为高温高压状态的气体，在冷凝器内转变为高压常温状态的气液混合物，上述过程释放出来的热量由冷凝器中相应介质输送到冷却塔内进行冷热交换，以降低相应介质的温度，来进行循环使用。

2.2 冷却塔的分类

冷却塔的分类可以按照通风方式，热水和空气的接触，流动方向方式，形状、噪声源强大小等进行分类，其中在环境影响评价中最关注的为通风方式和噪声级别划分。

根据通风方式分类：有自然通风冷却塔、风机辅助通风的自然通风冷却塔即在自然风冷空气入口处加设风机、机械通风冷却塔即采用塔顶部风机强制通风方式，机械通风式冷却塔目前应用最为广泛。

根据噪声源强大小：可分为普通型、低噪声型、超低噪声型、超静音型等冷却塔。

3 冷却塔噪声的环境影响评价具体步骤

在实际环境影响评价工作中，如果项目设计方案或者业主中已确定冷却塔供货厂家，可根据冷却塔供应厂家提供的相关产品性能资料中明确的冷却塔噪声源强按照相应的预测模式进行预测评价，根据预测结果，采取经济技术可行的降噪措施；若项目尚处于规划设计或者可行性研究阶段，冷却塔供货厂界尚未确定，型号无法获得时，就需要根据建筑物暖通设计情况，首先选择合适的冷却塔型号，然后根据确定的预计型号，进行噪声影响预测评价及采取相应的噪声污染防治措施。

3.1 冷却塔选型的方法

当冷却塔型号尚未确定时，冷却塔具体方法如下。

3.1.1 确定冷负荷概算指标值

冷却塔的确定建立在制冷机确定的基础之上，环境影响评价中计算冷却塔的制冷量，可采用估算法，主要依据空调冷负荷概算指标获得，如商场、百货大楼和营业室为150～250 W/m2，办公为90～120 W/m2，公寓、住宅为80～90 W/m2，北方地区一般取上限值。

3.1.2 制冷量计算

如以建筑面积约54422.65 m2(41F)的某高层办公楼为例，对于办公冷负荷指标选取上限值120 W/m2，则冷却塔制冷量=建筑物总建筑面积×空调冷负荷指标，如上述例子，制冷量=54422.65×120 W=6530.718 kW，相当于约1850冷t，其中1冷t相当于制冷量3.53 kW。

3.1.3 确定制冷机和冷却塔型号

根据《实用供热空调设计手册》规定[2]，中央空调制冷机的数量一般采用2～4台。民用建筑中央空调的制冷机通常为压缩机形式，按冷量从大到小分为离心式、螺杆式、活塞式 ，当制冷量超过700kW时即采用离心式，其他一般为螺杆式。通过制冷量的确定，查找相对应的冷凝器额定水量(冷却水量)，从厂家提供的冷却塔样本中选择合适的冷却塔型号。

3.2 冷却塔噪声源分析及源强的确定方法

一般冷却塔噪声以风机噪声和淋水噪声为主，同时冷却塔是属于低、中、高频兼有的宽频带噪声[3]，目前广泛使用的冷却塔是机械通风玻璃钢冷却塔。其噪声源强可以通过估算法和类比实测法确定。

公式法：机械通风机冷却塔的噪声[4]，其声功率级主要是风机噪声决定的，根据1.Dyer等研究，提出计算近似式为：Lw=105+10logHP；HP为风机马力。

随着冷却塔结构的发展和低噪声风机的采用，分析实际测定数据，公式可改写为：

Lw=105-k+10logHP。

类比实测法：应注意类比监测的条件，如需足够准确的了解冷却塔周围的声压级，至少对4个侧面和顶部45°方向，距风机出口1.5m进行测量，近似获得声功率级。针对玻璃钢冷却塔的噪声测量应按照《玻璃纤维增强塑料冷却塔》(GB7190-88)规定，测点应设置在距塔径一倍处测量。

一般情况下单体冷却塔出风口噪声级范围在66～71 dB之间，低噪声冷却塔出风口噪声级范围在61～66 dB之间，超低噪声冷却塔出风口噪声低于61dB。2008年国家环保局《环境保护产品技术要求低噪声型冷却塔》(HJ/T385-2007)给出了不同型号低噪声冷却塔标准点、出风筒斜450外方向测点的噪声限值[5]。

3.3 冷却塔声环境影响预测方法及评价内容

3.3.1 预测模式

冷却塔噪声预测方法一般采用模式法，在噪声环境影响评价中主要按照生态环境部颁布的相应声环境导则中的面源预测模式[6]。

将冷却塔振动表面看做面源中心轴线，当预测点和面声源中心距离r 处于以下条件时，可采用下述方法进行近似计算：rb/π 时，距离加倍衰减趋近于6 dB，类似点声源衰减特性(Adiv≈20 lg(r/r0))。其中面声源的b>a。

3.3.2 预测内容

首先确定冷却塔的型号、源强、数量以及所在位置，其次给出冷却塔与预测点的距离、高差，分析冷却塔与敏感目标之间声波的传播途径，给出影响声波传播的地面状况、障碍物、树林等，预测冷却塔的厂界噪声，给出厂界噪声的最大值及位置，以及厂界附近敏感目标的贡献值、预测值、预测值与现状值的差值，环境保护目标受冷却塔噪声的影响程度，确定噪声影响的最大范围，以及受该噪声影响的人口具体分布情况，根据评价工作等级，给出评价结果。

4 冷却塔噪声评价内容

环保部颁布的《环境影响评价技术导则 声环境》(HJ2.4-2009)中，通过评价标准的确定和评价内容两方面来确定。

4.1 评价标准的确定

主要是通过冷却塔所处国家划定的声环境功能区和用途，来确定其所选用的标准，如作为大型商业集中供暖或者供冷，其应执行的是《社会生活环境噪声排放标准》(GB22337-2008)[7]，如作为办公楼或者企业，日常供暖或提供循环冷却水使用，其应执行的是《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)[8]。

4.2 评价内容

根据声环境影响预测结果和国家相关环境标准，确定冷却塔噪声的影响程度及影响范围，并进行项目厂界和环境保护目标的达标分析。对于新建项目厂界是否达标，是以冷却塔噪声的贡献值进行评价，改扩建项目(主要以工业企业为主)厂界是否达标，是以新增冷却塔噪声在项目厂界的贡献值与现有项目边界噪声值(以监测值为主)叠加后的预测值进行评价。对于环境保护目标是否达标，则是以冷却塔噪声在敏感目标处的贡献值和现状值叠加后的预测值进行评价。

4.3 评价结果

通过上述分析后，分析冷却塔噪声在厂界和环境保护目标处是否超标，如超标，需要分析其超标原因。并提出经济技术可行的降低冷却塔噪声影响的污染防治措施。

5 冷却塔噪声污染防治措施分析

5.1 冷却塔噪声污染防治的一般原则

对于冷却塔的噪声污染防治主要是以规划防治对策、技术防治措施和管理措施三方面来减缓冷却塔噪声的环境影响。

5.1.1 规划防治对策

主要是从冷却塔选址考虑[9]，主要从几个方面考虑：冷却塔选址应尽量远离住户密集区等对声环境要求较高的地区；应避免位于狭小空间或两栋建筑的狭缝区域，避免产生共振现象。

5.1.2 管理措施

主要是加强冷却塔日常的运营监管和维护，确保冷却塔有效、达标运行。

5.1.3 技术防治措施

根据噪声影响的特点，一般采取声源、声传播途径降低噪声措施以及敏感目标自身防护措施。

一般优先考虑的是冷却塔的合理选址，而最常见的冷却塔降噪措施主要是通过声源和声传播途径的降噪来减缓冷却塔噪声影响。

5.2 冷却塔噪声技术防治措施

国家环保部于2013年发布了《环境噪声与振动控制工程导则》(HJ2034-2013)，要求大型冷却塔和风冷室外机组应因地制宜地采取不同隔声结构或隔声、消声复合结构，降低其环境影响[10]。因此，主要探讨对淋水噪声和风机噪声的降噪措施。

5.2.1 淋水噪声降噪措施

根据淋水噪声的特点，降低它的方法一般分为两大类：削弱塔内声源强度和阻断塔外传播途径．由于水滴噪声源于水滴撞击水面由动能转变为声能的缘故，削弱声源应在水滴溅落到水面之前，有效地将其能量消除或减弱[11]。

一般降低淋水噪声的措施有：增加冷却塔填料厚度，改进填料布置形式；在填料与受水盘水面之间悬吊高压聚乙烯材料制成的消声材料，减小落水差，使水滴细化；在受水面上铺设聚氨酯多孔泡沫塑料。其在具有泡沫塑料的柔软性的同时又具有多孔漏水的通水性，减小落水撞击噪声；在进风口增设抛物线形状的挡声板，在进风不受影响的同时落水噪声不会向外辐射。

5.2.2 设置声屏障

在冷却塔降噪措施中，声屏障是比较常用的的降噪措施，在冷却塔周围设置声屏障是要考虑以下3点：声屏障虽有降噪效果，但其会影响冷却塔正常通风，降低冷却效果；声屏障一般只设置一个边，最多呈L形布置；冷却塔一般均布置在屋顶处，将增大声屏障受风面积，受风压力大，安装建筑是否牢固，有无安装位置。

5.2.3 增设消声器

在冷却塔进出风口增设消声器，在考虑消声量外，通风阻力要小。

进风口一般增设进风消声围裙，即为一种消声空腔。进风先通过消声百叶窗，然后进入环状消声腔，使淋水噪声通过进风口外辐射量有大的衰减。

6 实例

某房地产环境影响评价中，项目初步设计中，冷却塔集中布置于1#办公楼商业裙楼屋顶顶部，作为办公楼中央空调使用，仅昼间使用，共3台，并排安装，尺寸为长8.2 m×宽5.6 m×高4.0 m，在选型时采用了最新的低噪声风冷冷却塔，其单台工作时产生的噪声值约65 dB，项目距离冷却塔最近的建筑为1#办公楼，距离约为5 m，距离最近居民楼45 m。

按照《环境影响评价技术导则 声环境》(HJ2.4-2009)中的面源预测模式进行预测，冷却塔对1#办公楼和民安园的噪声贡献值分别为65.4 dB和46.3 dB，根据上述分析，冷却塔对1#办公楼影响较大，噪声不能满足《社会生活环境排放噪声标准》(GB22337-2008)2类标准：昼间≤Leq60 dB(A)。

考虑到冷却塔噪声投诉事件频发，评价提出调整冷却塔布局位置，调整后，距离最近居民楼60 m，同时对影响较大的1#办公楼，提出采取面向1#办公楼侧设置隔声板，进出风口设置吸声材料等降噪措施，在排风口设置弯头，朝向道路侧，以尽可能降低对周边环境的影响。

7 结语

噪声影响是冷却塔的主要环境影响因素之一。在建设项目尚处于规划阶段或者可行性研究阶段，冷却塔型号尚未明确时，首先通过估算制冷量来对冷却塔进行初步选型，根据冷却塔型号、大小的不同，通过选择正确的预测模式法进行噪声环境影响预测和评价，从冷却塔合理平面布局、从源头降低源强噪声、控制传播途径和加强管理措施等方面进行噪声污染防治措施考虑，以减缓冷却塔噪声对周围环境的影响。