机力冷却塔噪声控制技术及应用

摘要：现阶段多数工、民用制冷系统会选用机力冷却塔，而将冷却塔放置于建筑物顶层不但可以节省用地，还给冷却塔提供良好的运行环境，但随之而来的噪声问题，成为现今人们关注的焦点。本文以某建筑顶层冷却塔的噪声控制为例，详细介绍了机力冷却塔的噪声频谱特性、声学设计计算、噪声综合治理技术和实际运行效果。以供在其他冷却塔噪声控制项目中参考。

关键词：声学；机力冷却塔降噪；声学设计计算；噪声治理

中图分类号：TK172；TB535?? 文献标识码：A?

THE NOISE CONTROL TECHNOLOGY AND APPLICATION OF MECHANICAL DRAFT COOLING TOWER

Cao Wei

(IAC Dongguan Acoustics Equipment Company Limited, Dongguan523718, China)

Abstract: At present most of the industrial and commercial refrigeration system will choose mechanical cooling tower, the cooling tower be placed on the building top floor not only can save land, but also provide a good environment to the cooling tower, but the resulting noise problems, become the focus of attention today. The cooling tower on the roof of the building for noise control as an example introduced the noise spectrum characteristics of cooling tower, Acoustic design calculation noise of comprehensive treatment technology and practical running effect. In order to offer the reference in other cooling tower noise control project.

Key words: Acoustics; Mechanism cooling tower noise control; Acoustics design and calculation; Noise abatement

现阶段多数工、民用制冷系统会选用机力冷却塔，而将冷却塔放置于屋顶不但可以节省用地，还给冷却塔提供良好的运行环境。此项目也不例外，该项目将冷却循环系统在建筑顶层平台分两个区域布置，分别为沃尔特冷却塔(2台)区域和良机冷却塔(4台)区域。

沃尔特冷却塔(2台)距住宅约30m，而良机冷却塔(4台)距住宅约40m，冷却塔与住宅楼的7-8层在同一水平面内。该项目噪声源噪声强，距噪声敏感点近，降噪要求严格，设计采用综合治理措施，使住宅室外1m处噪声降至50dB(A) [1]。

2 设计参数

(1) 两区域冷却塔参数

沃尔特冷却塔(2台)运行参数如表一所示：良机冷却塔运行参数如表二所示：

表一 沃尔特冷却塔参数表

型号 风机直径(mm) 风机风量(m3/h) 电机功率(HP) 风压(Pa) 运行重量 (t)

FBP-10A 900 22500 2.2 100 2.5-3

表二 良机冷却塔参数表

型号 风机直径(mm) 风机风量(m3/h) 电机功率(HP) 风压(Pa) 冷却塔外形尺寸 (m) 运行重量 (t)

LBC-125 1470 830 3 100 Ф3×2.6 2.2

(2) 设计选取冷却塔噪声监测数据

采用Larson Davis Model 824型声级计，经现场监测，获得冷却塔排风口及七层居民室外的噪声数据，如表三所示：

表三 噪声监测数据

监测点位 倍频程数据 (Hz)单位：dB Leq(A)

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

居民室外1m 70.8 69.7 67.9 66.5 62.6 58 50.7 41.3 68

沃尔特冷却塔排风口45°1m 86.2 91.6 90 84.7 83 78.4 72.6 67.2 88

良机冷却塔排风口45°1m 84.1 86.4 83.5 83.5 79.7 73.5 66 63.1 85

3 噪声治理工艺选择

3.1 噪声源分析

机力冷却塔主要靠机械通风冷却循环热水。用泵将循环热水送到水分布器喷出，水沿着填料

下淋落到水池。由风机将冷空气引入与下淋热水接触，进行热交换，将水冷却。

机力冷却塔产生的噪声主要由以下几部分组成：

1）风机进排气噪声；2）淋水噪声；3）风机减速器和电动机噪声；4）冷却塔水泵、配管和阀门噪声。

其中，以风机运行进排气噪声和淋水噪声为主，风机通过进、排气口和塔体向外辐射噪声。排气口噪声比进气口噪声高约5-10dB，其频谱特性是以低频为主的连续谱，属低频噪声。循环热水从淋水装置下落时，与塔底接水盘中的积水撞击产生的淋水声属于高频声，淋水声的大小与淋水高度和单位时间的水流量有关。冷却塔的整体噪声以低频为主的连续谱，没有突出的噪声峰值，一般在31.5-2000Hz之间，声压级约在60-90dB(A)[2]。

3.2 冷却塔噪声综合治理设计

3.2.1 冷却塔噪声设计指标选取

此项目中冷却塔噪声治理的目的是使所治理项目噪声传至居民楼处，噪声降至50dB(A)以内[1]。

3.2.2 降噪措施选择原则

冷却塔噪声呈明显的低频特性，由于低频声能级较高，距离衰减慢，易绕过障碍物，不易隔离，治理措施须留有一定的余地。冷却塔进出风量较大，需使安装消声设备所带来的压损最低。

3.2.3 工艺设计

本项目在设计过程中，根据实际降噪要求分区域进行噪声治理综合工艺的选择。

(1)沃尔特冷却塔噪声治理

风机排风口设计排风消声器，排风消声器的消声量设计为20dB；

进风口设置进风消声器，使距进风口外1m处噪声降至65dB(A)以内；进风消声器与排风消声器之间采用隔声板围闭。经计算进排气消声器总的阻力损失不超过50Pa。

图1 沃尔特冷却塔设计方案示意图

说明：1）由于整体结构围闭，考虑运行维护需要，设计安装1樘检修隔声门；

2）设计排风扩散段高度为0.5m；

设计排风消声器高度(消声段长度)为1.8m。

(2)良机冷却塔噪声治理

风机排风口设计消声量为15dB的排风消声器；压损不超过20Pa；进风口设置隔声屏障，以获得10dB(A)的降噪效果。

图2 良机冷却塔设计方案示意图

3.2.4 声学计算

为明确机力冷却塔对敏感点噪声的影响程度，利用噪声预测计算各个区域噪声源对7-8层居民的贡献声级。具体的预测模型如下：

室外噪声衰减计算[3]：

式中：LP－距声源rm处的声压级dB(A)；Lw－点声源的声功率级dB(A)；

r－预测点距声源的距离(m)； Q－声源的指向性因子；

Li－考虑到建筑物的屏障衰减、空气吸声衰减等影响衰减。

室内声压级计算模式[4]：

式中：SPL－室内墙壁某一点处声压级分布dB(A)；

SWL－独立噪声设备的声功率级dB(A)；

R－房间常数；

r－室内某点距声源的距离(m)；

Q－独立声源的指向性系数。

隔声板隔声量计算模式：

ΔL =18logM+12logf-25

式中：ΔL－厂房的隔声量

M－墙体或屋面的面密度（kg/m2）

f－噪声源的频率；

减振器固有频率f0[5]：

式中：δ— 减振器压缩变形量

设备干扰频率： f = n/60

频率比：λ= f/ f0

隔振效率T计算：

T=（1-η）×100%

式中：η — 传递率

D — 阻尼比

隔声系数(衰减量)：N=12.5lg（1/η）

(1) 沃尔特冷却塔降噪设计

沃尔特冷却塔由钢制结构机体构成，整个设备直接坐落于屋顶混凝土梁上，振动和噪声都非常大，风机进、排风口噪声均以中低频为主，沃尔特冷却塔(2台)区域布置情况如图3所示：

图3 沃尔特冷却塔照片

由于该两组冷却塔，产生的噪声非常大，风机排风口噪声，已近90dB(A)，并伴随振动，现采用通风隔声罩及安装减振器给予治理。

进、排风口消声器的消声计算不但要考虑消声量还需要考虑压力损失，设计选用IAC标准6ES型消声器，其具有消声量大，而压损较小的特点，该项目选用的消声器压损为31Pa，经计算，排风消声器外1m处，噪声降至64dB(A)。进风口消声器外1m处，噪声值降至63.2dB(A)。

沃尔特冷却塔排风口噪声经30m的距离衰减，可降低17dB(A)，到达居民区户外时，降至47dB(A)，满足降噪要求；沃尔特冷却塔进风口噪声经30m的距离衰减，可降低17dB(A)，到达居民区户外时，降至46.2dB(A)，满足降噪要求。

压力损失（排风阻力）

为了保证消声器排风顺畅，需对排风压损进行复核。冷却塔总的排风量12.5m3/s，隔声罩总的排风迎风面积约4m2，经计算消声器压损在31Pa以内。

压力损失（进风阻力）

冷却塔在运行时的最大风量为12.5m3/s，对应的消声器迎风面积约9.6m2，经推算压损为18Pa。

(2) 良机冷却塔降噪设计

良机冷却塔为玻璃钢结构，该区域由4台同型号的机力冷却塔构成，整个设备坐落于屋顶混凝土柱墩上，风机进、排风口噪声均以中低频为主，风机排风口噪声近85dB(A)，设计选用IAC标准消声器5L型，其具有构造简便，压损很小的特点。排风口噪声经40m的距离衰减，噪声可降低22dB(A)，到达居民区户外时，降至47.8dB(A)，满足降噪要求。

压力损失（排风阻力）：根据基础资料，冷却塔总排风量为13.8 m3/s，排风消声器迎风面积约2.5m2，经计算得出消声器的压力损失＜20Pa。

由于冷却塔进风口噪声较小，现设计安装隔声屏障，设计降噪量10dB，经计算敏感点噪声降至48dB(A)，可满足降噪要求。

(3) 隔声罩板

根据本项目实际，我们选用STC35隔声板，内侧为吸声层(吸声降噪系数NRC0.95)。

3.3 减振设计

该项目沃尔特冷却塔直接与楼板刚性连接，有很强的振动，固体传声很厉害，根据冷却塔的运行重量，及风机运转基频等，现设计选用隔振效率在90%以上的JB-850-M型金属弹簧减振器。

3.4 综合效果

经上述综合治理后，两个区域冷却塔各部分噪声在居民楼室外叠加，仍控制在50dB(A)以内，满足预定治理要求。

4 噪声治理效果

按照上述方案治理完成后，取得了良好的效果，达到预期。使机力冷却塔传至居民室外噪声控制在50dB(A)内。现场治理效果和外形如图4和图5所示，项目噪声治理后的监测数据如表四所示。

表四 噪声监测数据

监测点位 倍频程数据 (Hz)单位：dB Leq(A)

63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

居民室外1m 57.6 56.5 48.6 43.6 43.2 39.1 37.6 35.7 48.7

沃尔特冷却塔罩外1m 76.3 72.9 65.6 58.7 56.3 54.6 49 49.8 63.8

良机冷却塔隔声屏外1m 70.2 69.1 64.7 62.1 57.7 55.4 48.5 40.5 62

图4 沃尔特冷却塔降噪工程照片

图5良机冷却塔降噪工程照片

5 小结

本文依据冷却塔现场噪声监测数据，采取灵活的降噪措施。在降噪量需20dB(A)以上时，采用通风隔声罩的方式予以解决；在降噪量要求不高≤10dB(A)，且敏感建筑较低时，采用隔声屏不仅美观，而且经济。通过上述治理，使该项目达到预期目标。

在冷却塔的噪声治理中，不仅要解决噪声问题，还要注意不影响冷却塔的正常通排风。在降噪过程中要因地制宜，采取经济可行的降噪措施。期望此文能为大家提供一些参考。

[1]GB 12348-2008,工业企业厂界环境噪声排放标准[S].

[2]马大猷，等 . 噪声与振动控制工程手册[M]. 北京：机械工业出版社，2002. 922.

[3]洪宗辉，等 . 环境噪声控制工程[M]. 北京：高等教育出版社，2007. 25-35.

[4]顾强，等 . 环境噪声控制工程[M]. 北京：煤炭工业出版社，2002. 65-69.

[5]赵松龄，等 . 噪声的降低与隔离[M]. 上海：同济大学出版社，1989. 221-223.