冷却塔方案

1、工程概况某大厦南侧群楼屋面安装有11台空调用横流式冷却塔，生产厂家为美国BAC公司，其中8台循环水量750m3/h，1台循环水量500m3/h，2台循环水量50m3/h。该裙楼位于鼓楼广场西北方，中山北路边，距离大厦主楼约10m，距离西侧裙楼约20m，距离路对面副楼约50m，见图1。11台冷却塔一字排列，总长度为39m，宽度约为7m，高度约为7.5m。冷却塔运行时，产生的噪声较大，影响主楼及周边楼宇的室内声环境，因此需要实施降噪治理。2、现场测量2.1测点分布图现场踏勘时，11台冷却塔中有3台运行，所以对运行的冷却塔噪声进行了现场监测，同时在大厦10层办公室内也设了一个测点，以了解冷却塔运行噪声对主楼室内的影响。具体噪声监测点见图2，监测结果见表1。123图2声学测量布点图2.2测量数据表1各测点声压级测量说明1、1-3测点是在三台冷却塔运行条件下，两台运行冷却塔之间的测量数据。2、仪器设置：频率计权：A；时间计权：F；带宽模式：1/1oct。3、测量时均对着变压器方向，高度1.2米。4、测量仪器杭州爱华AWA6270＋。5、测量过程满足《声环境质量标准》GB3096-2008中的“环境噪声检测要求”。3、相关的国家标准与治理目标根据国家《声环境质量标准》(GB3096-2008)（表2），来确定该小区的治理目标。表2声环境质量标准(GB3096-2008)等效声级LAeq:dB类别昼间夜间适用区域范围05040疗养区、高级别墅区、高级宾馆区15545居住、文教机关26050居住、商业、工业混杂区36555工业区44a7055交通干线道路及内河航道两侧区域4b7060铁路干线两侧区域各类标准适用区域的详细划分:0类标准适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域。位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行。1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。2类标准适用于居住、商业、工业混杂区。3类标准适用于工业区。4类声环境功能区：指交通干线道路两侧一定距离之内，需要防止交通噪声对测点31.5631252505001k2k4k8k16kLCLA189.880.286.38474.966.157.65144.942.891.478.3283.982.384.381.473.667.356.749.344.64387.976.4398.694.196.794.185.780.475.470.263.355.399.288.710楼办公室内窗前52.1周围环境产生严重影响的区域，包括4a和4b类两种类型。4a为高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通（地面段）、内河行道两侧区域；4b类为铁路干线两侧区域。在市环境噪声功能区划中，项目所在地为2类声功能区，中山北路为城市主干道。绿地广场处于主干道35米区域内，属于4a类区域，因此敏感点（办公楼窗外1m处）的环境噪声应执行白天70dB（A），夜里55dB（A）的噪声限值。由于大厦幕墙玻璃无法开启，为了方便竣工验收，我们将降噪目标确定为满足GBJ67-2006《办公建筑设计规范》中一级标准。即会议室≤45dB（A），办公室≤50dB（A）。房间名称允许噪声级(dB)特级一级二级三级客房≤35≤40≤45≤55会议室≤40≤45≤50多用途大厅≤40≤45≤50--办公室≤45≤50≤55餐厅、宴会厅≤50≤55≤60--表3GBJ67-2006《办公建筑设计规范》室内允许噪声级4、声源分析为了节约用水，在空调制冷系统中广泛采用循环水系统。在该系统中，冷却塔的作用在于将热水冷却以供再次循环使用。冷却塔主要噪声源有淋水声、风机机组噪声和结构振动噪声。淋水声是下淋水由分布器喷出直接撞击到塔内部四周的彩钢板和水池所形成的，其噪声级与水滴细化程度、水滴势能和水流量有关，其频谱呈高频特性。淋水噪声主要通过冷却塔下部的进风口传出，风机机组噪声包括空气动力性噪声、电磁噪声和机械噪声等。绿地中心所用的11台冷却塔均为横流式冷却塔，其噪声主要是风机引起的空气动力性噪声、电机的电磁噪声和机械噪声，以及冷却塔塔体振动产生的结构噪声。据调查实测，冷却塔风机的空气动力性噪声比其他部分辐射的噪声要高10-20dB（A）。空气动力性噪声又包括旋转噪声、涡流噪声和排气噪声。旋转噪声是由于工作轮上均匀分布的叶片打击周围的空气，引起周围气体压力脉冲而产生的噪声。涡流噪声主要是由于气流流经叶片时，产生紊流附面层及旋涡与旋涡分裂脱体，而引起叶片上压力的脉动所造成的。电磁噪声主要来源于电动机，电磁噪声由电动机定子与转子之间交变电磁引力、磁致伸缩引起，在很多场合，它们会引起与电机相连部件的共振，产生辐射噪声，电磁噪声的频率一般为100-4000Hz。机械噪声是由轴承摩擦、机体运转不平衡和结构共振引起的，在润滑不好的轴承、偏心较大的风机和电动机中较为突出。此外，电动机冷却风扇的空气动力性噪声也不容忽视。结构振动噪声是由于风机电动机安装于冷却塔顶部，且与冷却塔刚性连接，风机旋转失衡产生的振动通过与冷却塔之间的连接传至塔体，由于风机电动机引起冷却塔外壳、壳体及轻质散热片振动，而产生结构振动噪声。由于冷却所需的风量较大，气流也容易引起散热片和冷却塔塔体产生结构振动噪声。该噪声呈中低频分布，发声面积大，在整个冷却塔噪声贡献中占重要地位。通过现场测量冷却塔的运行噪声频谱可知，本冷却塔主要呈现中低频噪声，主要频率分布在31.5-500Hz，峰值均为125Hz，处在低频。其中低频噪声声波长，衍射能力强，传播距离远，不易被阻隔和吸收。通过对大厦10层办公室内的噪声测量和主观感觉，在室内噪声频率更低（因为高频噪声已被玻璃阻隔），虽然办公室内声级只有52.1dB(A),但人在办公室内只听到嗡嗡的一片低沉的噪声，办公人员在这样的环境下工作心情极易烦躁，使工作效率下降，出错率大大增加，长期工作在该环境中，会对人的神精系统、心血管系统和身心健康产生危害。在上述噪声源中出风口噪声最大，出风口噪声比进风口处的声级高10dB(A)以上，因此本次噪声治理需要着重治理排风口的空气动力噪声。5、声环境影响分析5.1冷却塔出风口处噪声对周边影响通过线声源衰减公式：）（122p1pr/rlg10LL1pL--预测点声压级；2pL--已知测点声压级；2r--已知测点距声源距离；1r--预测点距声源声压级；根据计算结果，对照《声环境质量标准》限制（白天70dB（A），夜里55dB（A）），则冷却塔出风口噪声超出4a类区夜间环境噪声标准21dB（A），考虑到11台冷却塔同时运行，最大负荷条件下超标量将更大。5.2冷却塔进风口处噪声对周边影响由于进风口处测得的噪声主要有两部分组成，一部分为：从进风口辐射出的空气动力噪声和冷却塔体的结构噪声；另一部分为：从冷却塔出风口绕射过来的噪声。现状测量进风口处的噪声级在78.3dB(A),出风口处的噪声级为88dB（A），因为出风口处的噪声绕射到进风口处会受到冷却塔边角的屏障作用，通过声屏障计算公式计算，出风口处的噪声绕射到进风口处的噪声级只有73dB（A）。声屏障的计算公式如下：）λδ（203lg10IL式中：λ--入射声波波长；δ--声程差。再通过声压级减法公式：）（2pp1L1.00.1Lps1010lg10L，可算出进风口处实际的声压级应该为76.8dB（A）。当出风口加以治理后，其声压级最少降低21dB（A）（出风口超标值），则由88dB（A）变为67dB（A），这时出风口噪声绕射到进风口处的声级更低，其对进风口处的噪声贡献可忽略不计。则进风口噪声主要是从塔内传过来的空气动力噪声和塔体的结构噪声。根据线声源衰减公式计算进风口不做任何处理时，该处噪声对周边的声环境影响，从计算数据可以看出若出风口加以治理后，进风口依然有13.5dB（A）的超标值。6、治理措施对于冷却塔降噪，现在比较常见的治理措施为声屏障、隔声罩、消声器和消声百叶等治理措施。措施虽多，但要考虑降噪效果，因地制宜。若在此项目中做声屏障由于本项目冷却塔建在群楼上，旁边很近处即为主楼，虽然声屏障可挡住部分辐射到低层楼面的噪声，但无法阻隔辐射到高层的噪声。而且由于声屏障的声绕射制约其隔声量一般不超过10dB（A），而本项目噪声值超标21dB（A）之多。再加上大量声反射，导致对面绿地副楼噪声有增无减，超标更严重。声屏障一般运用于小型冷却塔降噪，且冷却塔附近不可有高层建筑。而本项目中多为750m3/hr的空调机大型冷却塔，总风量达到342万m3/h，若在冷却塔一边加上声屏障，则会大大减少进风面积，增加进风压力损失，影响散热效果，严重的可导致空调机组的停运。通过我公司技术部多位技术专家研究，决定采用以下降噪措施：在出风口安装大型消声器冷却塔北侧设置隔声罩正北面隔声罩上安装消声百叶6.1在出风口安装大型消声器6.1.1出风口消声器设计为防止出风口噪声辐射，且保证顺畅通风，不影响散热，决定在出风口处安装消声器。现设计出风消声器尺寸为3630×6400×1700mm，数量9台和4340×7230×1700mm，数量1台，详见附图6。消声器材料详见附图7。消声器设计要求降噪量21dB（A）（声环境分析中出风口噪声声压级超标值）。尺寸为3630×6400×1700mm出风消声器消声通道有效长度为1.7m，片厚150mm，片距175mm；尺寸为：4340×7230×1700mm出风消声器消声通道有效长度为1.7m，消声片厚150mm，片距为172mm。出风消声器安装在隔声罩的整体型钢框架上，具体框架结构见隔声罩设计。图6出风消声器平面示意图1mm厚铝合金穿孔板1mm厚铝合金穿孔板1mm厚铝合金板1mm厚铝合金穿孔板50mm厚彩钢夹芯板无碱玻璃丝吸声布PVF杜邦防雨薄膜80mm厚32K超细玻璃丝棉无碱玻璃丝吸声布PVF杜邦防雨薄膜无碱玻璃丝吸声布PVF杜邦防雨薄膜80mm厚32K超细玻璃丝棉图7出风消声器材料结构图6.1.2消声器的移动与检修为了方便冷却塔日常维护和检修，设计消声器的消声片为滑动式，在检修时可以通过将消声片滑出一定空间，保证一定的工作面。6.1.3消声片的防水处理由于冷却塔排出气体含水分较大，容易使超细玻璃丝棉受潮，从而减低降噪效果，现设计消声器内消声片结构为：铝合金穿孔板+无碱玻璃丝吸声布+PVF高分子透声薄膜+超细玻璃丝棉+PVF高分子透声薄膜+无碱玻璃丝吸声布+铝合金穿孔板。由于消声器内部面层均采用穿孔板结构，若有积水可顺利从孔洞排出，故无需增设排水槽。再加上大量气流从消声器内部排出，若设置排水槽也无法将积水排出。6.2冷却塔北侧设置隔声罩6.2.1设置隔声罩由于冷却塔北侧（正对主楼方向）下方有大量水管及电缆，布置消声百叶较困难，设计将消声百叶外移2.4m。消声百叶与冷却塔主体间除北侧的消声百叶部分，其余全部用吸隔声板进行密封，形成一个隔声罩，阻止噪声的向外辐射。隔声罩尺寸为10970×42737×7725采用H300轻型H型钢立柱，固定在下部现浇混凝土横梁上，上部采用H300轻型H型钢横梁，两相邻立柱中间有2道20号消声百叶托底槽钢连接，相邻横梁间用5道20号槽钢连接形成整体框架结构。框架上焊有120C型钢和160C型钢的吸隔声板龙骨，详见方案后附图（型钢布置图）。6.2.2隔声罩设置消声百叶同样要保持进风通畅，阻止噪声辐射，而进风口噪声声压级超标较排风口小，设计进风口安装消声百叶，具有重量轻、风阻小、消声效果良好等特点。由于大厦对面副楼距离较远，计算进风口噪声对其影响声级不超标，故仅在靠近主楼侧增设消声百叶。消声百叶尺寸3630×3600×600mm，数量为10台。这样既满足一定的隔声量，又不会过多的增加流阻，详见附图8。消声百叶安装在冷却塔的北侧，由于冷却塔两端没有进风口，取消两侧的百叶安装，用吸隔声板封堵。消声百叶材料选用详见附图9。百叶消声器消声通道有效长度为620mm，消声片厚度为80mm，片距为115mm。图8进风消声百叶截面示意图1mm厚铝