大型综合体项目裙房冷却塔降噪治理方案探究

卢运

(上海建工一建集团有限公司,上海200437)

随着城市的发展，近十年来，城市综合体在城市建设领域日渐普遍起来，大型综合体内集成了商业、办公、酒店式公寓、会展、餐饮、娱乐等功能，为满足建筑物使用功能，建筑裙房屋面常常满布着冷却塔、排油烟风机、送排风风机、风冷热泵等各种各样的大型设备，上述设备开启时带来的噪音，时时刻刻对综合体自身及周边环境带来着显著影响，如处理不当，往往还会遭至居民及租户的投诉，进而影响到综合体整体的正常运行。

根据笔者的施工经验，在上述设备中，对环境噪声影响最大的，一般都是大楼换热的核心冷却塔，其产生的噪声如不加以处理，冷却塔电机及淋水带来的噪声，往往可以接近甚至超过100分贝，因此冷却塔降噪治理在大型综合体项目中以越来越被各方所重视。

本文以某项目冷却塔降噪工程为例，试图探究冷却塔降噪方案及其优化力争能够为今后大型综合体项目裙房冷却塔降噪治理方案提出思路和参考。

1 项目概况

现场2#楼冷却塔安装位置东北侧20m处为1#办公塔楼（高度200m）、东侧15m处为3#楼屋面、东南侧30m处为高档住宅，详见图1冷却塔四周平面示意图。

图1 冷却塔四周平面示意图

2 冷却塔降噪预测的计算方式及治理目标

对于冷却塔噪声衰减的预测，一般习惯于将冷却塔机组视为一个整体，这其实忽略了冷区塔进出口噪声特性及大小之间的差异。[1]因此在本项目冷却塔噪声计算时，冷却塔源头发出的噪声被分解成为三种噪声的叠加，即：入风口噪声、出风口噪声、机壳噪声。

在计算噪声时，按照《环境影响评价技术导则声环境》（HJ2.4 -2009）中的要求，选择面声源预测模型进行噪声计算，即将2#冷却塔群矩形面声源长宽分别记作a、b，则面声源中心轴线上的声压级随距离r的衰减如下：

式中Adiv——声波几何发散引起的倍频带衰减；

r——预测点距离声源的距离；

r0——参考位置距离声源的距离。

本项目冷却塔设备噪声参数详见表1（数据由生产单位提供）：

表1 冷却塔噪声参数

本项目冷却塔降噪治理目标为《社会生活环境噪声排放标准》GB22337-2008中的2类标准，即昼间低于60dB（A），夜间低于50dB（A）。本项目冷却塔设备为日间运行，按满足60dB（A）的标准执行。

3 冷却塔噪声处理的方式

3.1 冷却塔进风口加装组合式隔声屏障

冷却塔进风口处的噪声包括淋水噪声、风机噪声，由于进口处气流需穿过塔体，带着落水热量，因此进风口处噪声以淋水噪声为主。冷却塔的循环水经填料层自由下落到落水槽所产生冲击噪声的强度与落水速度的平方成正比[2]。为消除上述淋水噪声，往往在冷却塔周围安装大型组合式隔声屏障，通过屏障将冷却塔整体包覆在内。如笔者经手的另一项目B，其裙房冷却塔降噪工程是采用型钢做钢结构，通过在冷却塔外围搭建桁架，形成 30.00 m （ 长）* 23.10 m （宽）* 11.15 m（ 高）的整 体 式组合隔声屏障。桁架之间满布长度为1000mm、1200mm和1500mm斜插片，插片间距为250mm，并在隔声屏障低位加装计权隔声量不低于30dB的隔声门，供设备检修使用。其桁架结构详见图2。

图2 B项目冷却塔进风口组合式声屏障桁架结构图

3.2 冷却塔出风口加装导流消声器

冷却塔出风口处的噪声包括冷却塔电机噪声、冷却塔淋水噪声等，其中电机噪声是主要噪声来源。这是由于空气在冷却塔顶导流管内产生湍流和摩擦，激发的压力扰动产生噪声[2]。为消除上述电机噪声，一般在冷却塔出风口先安装变径管，再安装出风导流消声器，通过采用降低出口风速及微穿孔的消声材料的使用来降低冷却塔出风口的噪声，减小其对周围环境的影响。此外，由于冷却塔出口有水雾带出，使用一般的阻性消声器不适宜[3]。因此变径管建议采用铝板材质，导流消声器建议采用微穿孔消声器，下小上大安装于支架上。

3.3 冷却塔基础安装减振器

考虑到冷却塔机组运行过程中，由于风机旋转部件的不平衡，将导致结构发生振动。设备振动会通过建筑结构及管道传播对建筑整体产生振动及噪声影响，因此对冷却塔进行减振设计非常有必要。

以本项目单台冷却塔为例，冷却塔设备转速约550转/分（叶片数：6片），单台设备运行重量6765kg，钢架重量550kg（20#槽钢支架），即减振体系总重量9510kg（考虑30%安全系数）。根据上述重量，现场最终通过假定选型，选择了BT3型可调节水平弹簧减振器（50mm挠度）8只进行减振。校核结果如下：

P1 = 9510 k g ÷8 =1189kg

设备干扰频率：

f =n /60× 叶 片数=55Hz

减振器固有频率：

值取50mm）

频率比：

隔振效率 T=（ 1 - ƞ）×100%，其中

( ƞ为传递率；D为阻尼比，D=0.05 )

即

T=（1 - ƞ）×1 00% =99.5 %

隔声系数（衰减量）

N = 20l g（ 1 / ƞ）=46dB

4 冷却塔降噪方案初稿

由于降噪方案计算公式繁琐，最终根据上述计算公式，借助计算机软件辅助，本项目最终确定了如下冷却塔降噪布置方案：

4.1 在冷却塔出风口处加装消声器，降低出风口噪声影响。

4.2 在冷却塔区域面向1#塔楼的进风面侧加装进风消声器，降低进风口。

4.3 在冷却塔周围加装隔声罩处理，降低机壳漏声的干扰。

冷却塔降噪布置方案初稿，详见图3、4。

图3 冷却塔降噪布置方案初稿-俯视图

图4 冷却塔降噪布置方案初稿-侧视图

5 冷却塔降噪方案优化

初步降噪方案编制完成后，经现场实地测量比对及与冷却塔生产单位、幕墙施工单位、建筑使用单位沟通，针对现场实际情况，对原方案从以下几点出发，进行优化。

5.1 噪声敏感点的分析复核

由于建筑使用单位对于邻近建筑物（3#楼）使用功能发生变化，其露台改为开放式商业，因此增加3#楼露台作为噪声敏感点，对噪声敏感点进行重新分析。

噪声敏感点重新分析的结果如下：

5.1.1 2#楼屋面东北侧20m处的1#办公楼由于采用玻璃幕墙结构，幕墙玻璃自身具有较好的隔声效果，且本项目幕墙在噪声传播高度上，没有开启扇，故此处不作为噪声敏感点。

5.1.2 2#楼屋面15m处的3#楼屋面由于使用方改做开放式屋面，供商业使用，且距离2#屋面距离最近，应当作为噪声敏感点进行考虑。

5.1.3 东南侧30m处的高层建筑，经现场查勘，其前排房屋为1层商铺，高度低于2#屋面，不在噪声影响角度内。高档住宅塔楼距离2#楼屋面的实际直线距离为50m，故以东南侧50m处作为噪声敏感点，进行设计计算。

最终通过比对，选定了2#屋面15m处的3#屋面及50m处的高档住宅塔楼作为本项目冷却塔降噪处理的噪声敏感点。各噪声敏感点分析详见表2。

表2 噪声敏感点分析表

5.2 重新考虑声源的计算方式

由于本项目冷却塔距离周围噪声敏感的距离均较小，而冷却塔安装区域自身的长度又达到了20m，如将冷却塔群整体作为线声源考虑，计算误差较大，因此将原先以整个冷却塔群视作一个噪声源的计算方式改为将4个冷却塔分别作为独立的线声源，对各声源进行叠加计算，计算的公式为：

LA＝10× lg ∑100.1×Lpi

式中：LA为叠加的声压级；Lpi为各个声源的声压级。

5.3 优化组合式隔声屏障形式

冷却塔的通风散热性能对于消声器的阻力损失极为敏感，设计消声器时必须考虑其空气动力性能，确保冷却塔的正常运行不受影响[4]。经现场踏勘，发现本项目2#屋面面积不足，隔声屏障如采用全包结构，安装空间较小，隔声屏障距冷却塔进风处的距离过近，对冷却塔进风将带来不利影响，进而将影响到冷却塔的整体运行效率。因此对没有噪声敏感点的西侧隔声屏障作取消处理，东侧隔声屏障由进风处消声器改为消声百叶，以改善冷却塔进风空气动力性能，并降低屋面负载。

5.4 不考虑建筑物噪声反射因素

原降噪方案预测时，考虑了噪声传播至建筑物后，噪声会出现反射并叠加的情况，因此考虑了3dB的反射预留。经过现场走访发现，上述假定的噪声敏感点内仅有东南侧50m处的高档住宅实际可能出现噪声反射的情况。但其人员存在的地点（即住户窗口）出现噪声反射增强的前提条件是住户的窗户必须是关闭的，而3dB的噪声反射对比窗户的隔声效果可以忽略不计，因此最终不考虑该因素。

6 优化后的方案

最终经过各方的共同探索，本项目的冷却塔降噪方案确认如下：

6.1 在冷却塔的出风口处加装消声器，降低出风口噪声影响，出风口与消声器之间加装出风静压箱，稳定风压，使得出风口的风能够顺利通过消声器。

6.2 在冷却塔区域面向塔楼的进风面侧加装进风消声百叶，降低进风口高度，取消西侧的声屏障，降低声屏障对进风的影响。

7 冷却塔降噪施工注意事项

7.1 钢结构的防锈涂装

为确保降噪设施在户外运行的持久性，钢结构的防锈防腐环节尤其重要。防锈防腐施工过程中应特别注意涂装时的环境温度宜在5～38℃之间，相对湿度不应大于85%，涂装时构件表面不应有结露。此外，钢结构构件均需在涂漆前彻底除锈，除锈达到Sa2.5 级，表面除锈后到涂底漆的时间间隔不应超过6h，在此期间表面应保持洁净，严禁沾水，油污。

7.2 消声插片安装

由于桁架上有大量的消声插片需要安装，未避免噪声从消声插片接口处泄露，在施工时，应特别注意施工工序问题。建议先对插片对接的中间位置进行封堵。其具体方法为：根据二者之间钢构的规格及支撑的尺寸，调整封堵的厚度，两侧的穿孔板和钢板在有限的空间内做折弯处理，并固定在钢构的边缘。

若上述方案不易实现则需考虑将两侧的板材延伸到横桁架的两侧，固定完成后，将需要放置角钢的位置进行切割，或两侧的板材提前预留固定点，且固定点的位置需与插片安装点的位置避开，缝隙处采用隔音密封胶进行密缝。

7.3 其它施工注意事项

考虑到本项目屋面较小，材料堆放场地狭小，在材料吊装及施工作业期间，应做好防坠措施及应急预案，由于冷却塔填料属于易燃品，在施工中，应特别对动火作业进行审批及旁站管理。

8 结论

本工程完工后，经现场测试，冷却塔降噪措施效果显著，达到了预期的目标，降低了冷却塔噪声对周围的影响，同时冷却塔整体运行效率达到设计要求，隔声屏障对冷却塔进风影响在可接受范围内，提升了本大型综合体的整体使用价值。

希望本方案的设计及优化能够对今后其它项目冷却塔降噪方案的编制提供参考，能够在同类项目中得到推广。