（环境工程专业论文）中央空调冷却塔噪声治理研究.pdf

摘要中央空调集中制冷系统是目前住宅小区建设中普遍采用的空调系统但是该系统冷却塔运行时产生的噪声对住宅小区以及周围环境来说是一个严重的污染源。随着人们对生活环境质量要求的逐步提高，中央空调冷却塔的噪声问题日趋严重，迫切需要解决因此，在满足人们对高生活质量要求的同时，改善冷却塔周围居民住宅的声环境具有重要的研究意义。本文首先对冷却塔机组的各种噪声源进行了分析，阐述了一般性的治理方法。然后在对太阳岛住宅小区中央空调机械通风冷却塔产生的环境问题进行的噪声特性的测量与分析的基础上，提出了风机隔振、尼龙网降噪等具有针对性的控制措施通过实际的治理工作使冷却塔的辐射噪声降低了i o d b ( a ) 以上，使原来被该冷却塔噪声污染的区域达到了i i 类区标准关键词：机械通风冷却塔噪声污染噪声特性治理效果r e s e a r c ho nn e l s ec o n t r o lo fc o o l i n gt o w e to fc e n t r a la i rc o n d i t i o n e ra b s t r a e tt h ec e n t r a l i z e dr e f r i g e r a t i o ns y s t e mo fc e n t r a la i rc o n d i t i o n e ri sc o m m o n l ya d o p t e da i rc o n d i t i o n e rs y s t e mi nt h ec u r r e n tc o n s t r u c t i o no fr e s i d e n t i a ld i s t r i c t s h o w e v e lt h en o i s eg e n e r a t e di nt h eo p e r a t i o no ft h ec o o l i n gt o w e ro ft h i ss y s t e mi sas e r i o u sp o l l u t i o nt ot h er e s i d e n t i a ld i s t r i c t sa n dt h ee n v i r o n m e n t w i t ht h ee n h a n c e m e n to fp e o p l e sd e m a n d sf o rt h eq u a l i t yo fl i f ea n de n v i r o n m e n t ，t h en o i s ep r o b l e mo fc o o l i n gt o w e ro fc e n t r a la i rc o n d i t i o n e rb e c o m e si n c r e a s i n g l ys e r i o u s ，w h i c hn e e d st ob es o l v e di m m e d i a t e l y t h e r e f o r e ，i ti so fg r e a t 甄g n i f i c a n c et oi m p r o v et h es o u n de n v i r o n m e n to ft h er e s i d e n t i a ld i s t r i c t ss u r r o u n d i n gt h ec o o l i n gt o w e rw h i l em e e t i n gt h ed e m a n d so fp e o p l ef o rh i g hq u a l i t yo fl i f e t h i sp a p e rm a k e sa n a l y s i so nt h ev a r i o u sn o i s es o u r c e so fc o o l i n gt o w e ra s s e m b l ya n ds t a t e st h ec o m m o nc o n t r o lm e t h o d s t h e ni tp r o p o s e st h ec o n t r o lm e a s u r e sd i r e c t e da tb l o w e rv i b r a t i o ni s o l a t i o n ，n o i s er e d u c t i o no fn y l o nn e ta n do t h e rp r o b l e m so nt h eb a s i so ft h em e a s u r e m e n ta n da n a l y s i so ft h en o i s ec h a r a c t e r i s t i c so nt h ee n v i r o n m e n t a lp r o b l e m sg e n e r a t e db yt h em e c h a n i c a ld r a f tc o o l i n gt o w e ro fc e n t r a la i rc o n d i t i o n e ri ns u ni s l a n dr e s i d e n c e t h r o u g hp r a c t i c a lc o n t r o l l i n gw o r k ，t h er a d i a t e dn o i s eo f t h ec o o l i n gt o w e ri sd e c r e a s e db yo v e r1 0d b( a ) a n dt h en o i s ei nt h ea r e af o r m e r l yp o l l u t e db yt h ec o o l i n gt o w e rm e e t st h en o i s es t a n d a r do fc a t e g o r yi i k e y w o r d s ：m e c h a n i c a ld r a f tc o o l i n gt o w e ln o i s ep o l l u t i o n ，n o i s ec h a r a c t e r i s t i c ，c o n t r o le f 托c t插图清单图2 1 计权网络频率特性1 0图2 - 2n r 曲线l l图2 3 冷却塔噪声测点位置1 3图2 - 4 水池中不同水深h 时水滴噪声频谱1 4图2 - 5 叶片后弯离心风机噪声和空气动力特性曲线1 6图2 - 6 前弯叶片风机的噪声和空气动力特性1 7图2 - 7 轴流风机的噪声和空气动力特性1 8图3 - 11 # 冷却塔结构简图2 1图3 - 2l # 冷却塔外形：2 2图3 3l # 冷却塔风机机组2 2图3 - 4l j 5 冷却塔所处位置以及测点布置图2 3图3 5 测点l 、3 、7 、1 0 的噪声频谱2 5图3 6 环境噪声垂直声场分布2 6图4 1 降低水池水深以降低水滴噪声2 7图4 2 声源与受声点之间的几何参数2 8图4 - 3 风机叶轮与涡舌处间隙对噪声的影响2 9图4 4 自然通风冷却3 0图4 5 附加通风机冷却法3 1图4 6 罩内负压吸风冷却法3 2图4 - 7 罩内空气循环冷却法3 2图4 8 振动传递率3 4图4 9 小区边界噪声的n r 值一3 5图4 - 1 0 穿孔板结构的吸声特性( 1 ) 3 7图4 1 l 穿孔板结构的吸声特性( 2 ) 3 7图4 1 2 隔声屏隔声量计算简图3 8图4 1 3 隔声屏材料结构示意图3 9图4 1 4 隔声屏外形3 9图4 一1 5 消声器截面示意图3 9图4 1 6 双层细眼尼龙网3 9图4 1 7 橡胶隔振器d j 的特性曲线4 l图5 - l 治理后小区边界噪声的n r 值4 2表格清单表1 一l 嗓声对人们睡眠的干扰程度1表1 2o 4 5 年的连续噪声a 声级与听力损害危险率( ) 的关系2表1 3 噪声对人体生理影响3表1 - 4 几种冷却塔的形式和声级5表1 5 几个型号低噪声冷却塔的主要参数7表2 1 不同中心频率对应的系数1 l表2 2 背景噪声修正值1 3表2 3a 声级估算的修正1 5表3 1l # 冷却塔噪声及其影响2 4表3 2 测点7 各层内的噪声2 4表4 1 测点7 各层降噪量的确定3 5表4 2 隔声屏对测点7 各层楼倍频程中心频率的隔声降嗓量l d b 3 8表5 1 治理后考核点和敏感点夜间噪声值4 2独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盒匿王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所傲的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。嫦糕名：( 岛签字日期：如口了年6 月7 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金罡王丝太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人授权盒蟹王些姓可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印，缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文储签名( 勇签字日期；a ，奔月7 日i学位论文作者毕业后去向：工作单位；通讯地址：导师签名：签字日期：o 叼年月；e t，电话：邮编：、之、乏易9致谢本文是在李志远教授的精心指导下完成的三年来，我在选题、试验、理论各个环节取得的成绩都倾注了李老师的心血，特别是在试验及理论过程中，李老师不但为我创造良好的试验条件。而且为我打开思路，引导方向给予了极大的启发李老师是一位令我和同学们都非常敬佩的导师，他渊博的知识、开阔的科学视野、严谨的科研态度、废寝忘食的工作、朴实的生活、正直平和的为人使我受益匪浅，终生难忘。从师三年，受益一生，为此再一次向导师致以崇高的敬意!衷心感谢刘正士教授、许滨老师、陈品老师给予我的支持和帮助。衷心感谢于洋、魏浩征、张春鹏、赵承三、王晓军、麦慧婷等同学和师兄弟们提出的宝贵意见和帮助正是因为在这三年的研究生经历中与他们的朝夕相处，关系融洽，使我在这里度过愉快的三年在这些同窗好友身上，学到了许多为人处事的优秀品质，这段深厚感情是我人生中的一笔财富。在此祝福我们的友谊长存，共同拥有幸福美好的明天!最后，要特别感谢我的父母，他们在我的整个成长和学习期间，给予了我一贯支持和关心i作者；任勇2 0 0 7 年5 月第一章绪论1 1 噪声、环境噪声以及环境噪声污染噪声是声音的一种，具有声波的一切特性。从物理学观点来看，噪声是指声强和频率的变化都无规律的杂乱无章的声音；而若从主观感觉来说，凡是人们不需要的声音都属于噪声l l 】环境噪声是指在工业生产、建筑施工、交通运输和社会生活中所产生的干扰周围生活环境的声音。就环境噪声而言，分析者考虑的是噪声怎样影响健康和怎样妨碍入类活动珏1 。首先，要确定在特定的地区作用于人的噪声类型和数量，以此为基础评价噪声对健康和如睡眠、交谈、工作等人类活动的可能影响；其次是考虑控制措施在减少噪声及其对人的影响方面的潜在效果环境噪声污染，是指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他人正常生活、工作和学习的现象t 3 1 。1 2 课题研究的背景、来源及意义城市环境噪声时刻影响着人们的生产和生活。因此对居住区整体声环境质量的影响非常重要1 9 9 2 年联合国环境保护署( u n e p ) 发表的报告环境状况拯救我们的星球就曾指出，环境噪声污染变得越发严重。尤其是在东亚和非洲的一些发展中国家，环境噪声已经成为一个主要问题。1 2 1 噪声污染的影响1 、噪声对人们生活的干扰噪声不仅影响人们的身心健康，影响人们正常的工作与休息，而且也是降低工作人员的劳动效率，导致各种事故的重要根源。噪声源的特性不同，其对人体的影响程度是不一样的。比如噪声对人们睡眠的干扰，在相同声压级的情况下，冲击性噪声的影响要比连续性噪声的影响大得多。如表1 1 所示【4 1 表i - i 噪声对人们睡眠的干扰程度噪声强度连续性噪声冲击性噪声4 0 d b ( a )有1 0 的人感觉到噪声影响有1 0 的人突然惊醒6 5 d b ( a )有4 0 的人感觉到噪声影响有8 0 的人突然惊醒由表1 1 可知，从睡眠的角度来看，大约是4 0 d b ( a ) 以下的噪声对人体影响较小，噪声越大，对睡眠的干扰程度越大。通常情况下，在人们休息的场所，噪声低于5 0 d b ( a ) 较为适宜。另外，噪声对人们工作效率也有影响，当噪声低于6 0 d b ( a ) 时，其对工作效率的影响较小，随着噪声的增大，对工作效率的影响程度逐步加大正因为如此，办公室、控制室、计算机房等场所的噪声一般要求在6 0 d b ( a ) 以下。2 、噪声对听觉系统的影响长期暴露在高噪声环境下( 9 0 d b ( a ) 以上) 的人们，由于持续不断地受到噪声的刺激。耳感受器易发生病变，导致人耳听力下降t s a n j u c h e n 等人的研究表明随着工龄的延长，听觉疲劳加重，会导致工人听力的下降1 5 】不同强度噪声对听力的影响是有差别的。噪声强度越高，危害也越大：很弱的噪声一般不会对听力产生不利的影确通常认为足以引起听力损失的噪声强度是在8 5 d b ( a )以上s a n j am i l k o v i e k r a n s 的研究表明，长期暴露超过8 5 d b ( a ) 噪声环境下的工人( s 5 人) ，与对照组( 暴露噪声 4 0 d b ( a ) ) 垆l 。所以目前国际上大都以8 5 d b ( a ) 作为制定工业噪声标准的依据另外，在同样噪声强度的情况下，噪声的频率不同，其对听力的影响也是不一样的，高频噪声较之低频噪声危害严重如低频噪声只有在1 0 0 d b ( a )时才出现听力损伤，而中频噪声则在8 0 9 6 d b ( a ) ，高频噪声在7 5 d b ( a ) 的情况下即可产生听力损伤。表1 2 是1 9 7 1 年国际标准化组织( i 。s 。0 ) 公布的0 4 5年间连续噪声a 声级与听力损害危险率的关系表1 7 j 表1 - 20 - - 4 5 年的连续噪声a 声级与听力损害危险率( ) 的关系等效连续年数( = 年龄一1 8 )a 声级以( a )o51 01 52 02 53 03 54 04 5危险率( )oo0ooooo0o8 0听力损害者( )l2357l o1 42 l3 35 0危险率( )ol356789l o78 5听力损害者( )l361 01 31 72 23 04 35 7危险率( )o4l o1 41 61 61 82 02 11 59 0听力损害者( )161 31 92 32 63 24 15 46 5危险率( )o71 72 42 s2 93 13 22 92 39 5听力损害者( )l92 02 93 53 94 55 36 27 3危险率( )o1 22 93 74 24 34 44 44 13 31 听力损害者( )l1 43 24 24 95 35 86 57 48 3危险率( )ol s4 25 35 86 06 26 l5 44 l1 0 5听力损害者( )l2 04 55 86 57 07 68 28 79 1危险率( )o2 65 57 17 87 87 77 26 24 51 1 0听力损害者( )12 85 87 68 58 89 19 39 59 5危险率( )03 67 18 38 78 48 l7 56 44 71 1 5听力损害者( )l3 37 48 89 49 49 59 69 79 723 、噪声的生理效应噪声所引起的人体生理变化称为噪声的生理效应，噪声对人体的影响是多方面的c h u b a r o v 等入认为强烈的噪声对工人的生理和心理均有影响，可引起神经衰弱症，表现为情绪和意志的改变等症状射。噪声声级越高，对人体的影响越大，噪声对人体的生理影响作用见表1 3 所示【9 1 。表i - 3 噪声对人体生理影响影响部位主要症状作用机制头痛、脑胀、昏晕、耳鸣、多梦、失眠、噪声使大脑皮层的兴奋和抑制平衡失神经系统心慌，记忆力减退及全身乏力等调，导致反射条件异常、脑血管受损，严重者还会使脑电位改变心跳加快、心律不齐、心电图t 波升高噪声使交感神经紧张，导致代谢或微循心血管系统或缺血型改变、传导阻塞、血管痊挛、环失调，以及引起心室组织缺氧所致血压变化等视力清晰度变差。视野也有所变化，如噪声作用于听觉器官后，由于神经传入视觉系统对蓝色和绿色光线视野增大，对金红色系统的相互作用。使视觉器官功能发生光线视野变小变化所致食欲不振、恶心、肌无力，消瘦，体质噪声使胃功能紊乱消化系统减弱等血液中油脂及胆固醇升高，甲状腺活动噪声使内分泌失调内分泌系统能力增强并有轻度肿大4 、特强噪声对仪器设备和建筑结构的危害噪声对仪器设备的危害与噪声的强度、频谱以及仪器设备本身的结构特性密切相关d o 。当噪声级超过1 3 5 d b 时电于仪器的连接部位会出现错动，引线产生抖动，微调元件发生偏移。使仪器发生故障而失效。当噪声级超过1 5 0 d b 时，仪器的元器件可能失效或损坏。在特强噪声作用下，由于声频交变负载的反复作用，会使机械结构或固体材料产生声疲劳现象而出现裂痕或断裂。在冲击波的影响下，建筑物会出现门窗变形，墙面开裂、屋顶掀起、烟囱倒塌等破坏。当噪声级达到1 4 0d b 时，轻型建筑物就会遭受损伤。此外剧烈扳动的震动筛、空气锤、冲床、建筑工地的打桩和爆破等，也会使振源周围的建筑物受到损害。1 2 2 课题的来源本论文的课题来源于安徽省双龙地产集团有限公司。合肥太阳岛花园住宅小区在建设中采用中央空调为小区集中供冷，其所配套的冷却塔在工作时产生强烈的噪声，严重地干扰了本住宅小区和毗邻的省直花园小区居民的正常生活太阳岛花园住宅小区物业管理单位安徽省双龙地产集团有限公司就该冷却塔噪声问题受到了省直花园小区和太阳岛小区居民3的多次投诉合肥环境监测中心对该冷却塔噪声进行了监测，其监测结果显示小区居民反映的情况属实。因此，合肥市环保部门向安徽省双龙地产集团有限公司下达了关于该冷却塔噪声治理的限期整改通知书受双龙地产集团有限公司委托，我们针对太阳岛住宅小区中央空调冷却塔的噪声超标问题进行治理和改造设计。1 2 3 课题意义冷却塔作为工业和民用建筑制冷设施中循环冷却用水的一种装置，有着节约用水、减少能耗和保证机械设备正常运转的重要作用。尤其是现在，中小型冷却塔在民用建筑上得到了广泛的运用但机械通风冷却塔在工作时，其产生的风机机组噪声、淋水噪声和结构振动噪声却干扰了人们的正常工作和生活，特别是在人群密度相对较大的居民住宅区，该问题尤为严重。随着人们对生活环境质量要求的逐年提高，解决冷却塔噪声扰民问题刻不容缓。本课题对太阳岛花园住宅小区中央空调冷却塔进行的噪声治理有着重要的意义：一方面现实地解决了太阳岛花园中央空调冷却塔的噪声扰民问题，提高了居民的居住环境；另一方面积累了对同类冷却塔噪声治理的经验，为该类冷却塔的噪声治理提供了一定的参考1 3 冷却塔的工作原理和分类1 3 1 冷却塔工作原理冷却塔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基本原理是：干燥( 低焓值) 的空气经过风机的驱动后，从进风口处进入冷却塔内；饱和蒸汽中压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热( 高焓值) 的水从播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温的目的i 3 。2 冷却塔分类l 、按通风方式分按通风方式分有：( 1 ) 自然通风冷却塔；( 2 ) 机械通风冷却塔；( 3 ) 混合通风冷却塔2 、按热水和空气的接触方式分按热水和空气的接触方式分有：( 1 ) 湿式冷却塔；( 2 ) 干式冷却塔；( 3 )干湿式冷却塔。3 、按热水和空气的流动方向分4按热水和空气的流动方向分有：( 1 ) 逆流式冷却塔；( 2 ) 横流( 交流) 式冷却塔；( 3 ) 混流式冷却塔表1 4 列出了几种冷却塔的形式和它们的噪声声压级1 1 表卜4 几种冷却塔的形式和声级声级型式结构特点冷却方式主要声源备注v d b自然通风冷却塔较高，塔体为双曲线利用热气上升拔风测点距离型使冷空气与下淋热落水声6 01 5 0 米水进行热交换风机辅助自然与上相同，加设风机以与上类同落水声与上同6 5 7 0通风冷却型加强自然通风效果风机声机械通风冷却风机通风，下淋水有分冷却空气从塔下部落水声测点距离型布器喷出，由填料落入进入在填料处与下风机声8 5为d 正水池淋热水热交换湿干型为消除塔顶水雾，采用热交换通过翅片管落水声测点距离8 0翅片管热交换器进行风机声为d m热水加压通过喷嘴喷入水滴消除器内分离为声功率喷射型9 2与冷空气混合热交换水滴及热空气喷射声级注：d m 为冷却塔塔体的当量直径1 4 国内外冷却塔噪声控制的研究现状国外冷却塔噪声的研究主要是针对噪声源的控制，采用选取新材料、提高加工和安装精度以及设计合理的冷却塔结构等措施。从根源上降低冷却塔的噪声，普遍发展和使用静音冷却塔随着冷却塔噪声问题的日益突出，国内对冷却塔噪声的治理方法进行了深入的探讨与研究。对于淋水噪声的治理，国内一般采取塔内消能降噪和塔外隔声的方法。特别是针对大型双曲线自然通风冷却塔，在塔外设置隔声屏尤为常见。隔声屏的设置根据冷却塔所处的位置以及周围受噪声污染的区域选择合适的形式和位置l 1 2 1 吴泾第二发电有限公司l # 、2 # 机组2 座9 0 0 0 m 2 特大型双曲线自然通风冷却塔的噪声治理工程中，施工方子l # 冷却塔南侧g m 处设置交错式半圆弧隔声屏障，取得了良好的降嗓效果，昼夜降嗓均在1 7 d b ( a ) 以上i l3 1 。淋水噪声的塔内消能装置一般有漂浮式降嗓消能装置和固定式降噪消能装置两种形式。漂浮式降噪消能装置。施工安装可直接在水面上进行，但维修不便，增加了水池清淤的工作量，投运后能适应池水水位的变化，降噪效果不受水位变化的影响固定式降噪消能装置，施工安装只能在无水的空池中进行，便于维修，但不能适应池水水位的变化，故需要增设自动控制装置以控制好池水水位，以保持设计降噪效果工程中应根据冷却塔实际的维修时间间隔、冷却水量以及降噪工程的成本进行选择【1 】国内对于冷却塔风机噪声的控制通常有两种方法。一种是从风机的结构入手，如合理选择动、静叶叶数和动、静叶轴向间隙等降低轴流风机噪声或者是合理选择径向间隙和叶片安装角度等优化离心风机结构，降低其噪声。如2 0 0 5年保定惠阳航空螺旋桨制造厂与上海c e a 公司在北京某项目合作中所采用的风机，其参数为：直径中8 5 3 m ，风量1 7 5 1 0 4 m 3 ，h ，全压1 8 2 3 p a ，进风口1 5 m 处的噪声要求白天小于等于6 5 d b c a ) ，夜间小于等于5 5 d b ( a ) ，采用的风机其叶片宽度达到1 4 m ，叶轮转速控制在1 0 0 r r a i n ，经过实塔运行，取得了良好的效果，噪声值达到要求d s 。另一种方法是在外部对风机机组安装隔声罩。隔声罩的设计主要考虑两个因数【1 6 】，一个是外形尺寸，这要根据风机外壳的大小及形状来决定；= 是钢板的厚度及吸声材料的厚度近年来，在对冷却塔噪声进行治理的同时，国内许多科研设计单位、高等院校对冷却塔的噪声进行了深入的研究，研制成功了多种规格噪声比较低的中小型机械通风冷却塔。l 、b l s 系列冷却塔b l s 系列冷却塔是上海交通大学研究设计，浙江联丰集团公司生产的新型冷却设备，它从声源着手降低噪声b l s 系列比原有b l 系列普通冷却塔的噪声要低1 0 d a ( a ) 左右，冷却水量为5 7 5 0 m 3 h 其性能参数见表1 5 所示。它能广泛地适用于工矿企业、宾馆、饭店和科研等单位。b l s 系列冷却塔的主要特点为：( 1 ) 塔体由优质玻璃钢制作而成，表面采用胶衣树脂粘结，具有耐老化、耐腐蚀等优点( 2 ) 配用风机为铝合金风机和玻璃钢风机两种，具有塔机匹配合理、风量大、噪声低、效率高、风速均匀等特点。( 3 ) 布水系统采用尼龙和磷青铜等防腐、耐磨材料制造，具有旋转灵活、重量轻，配水均匀、长期使用安全、不需经常维修等特点( 4 ) 填料材质分为改性聚氯乙烯和改性聚丙烯，具有水分布均匀、亲水性好、风阻小、散热系数高、使用寿命长等特点。2 、b l s s 系列和b l s s s 系列冷却塔b l s s 系列冷却塔是在b l s 系列的基础上，对电动机、风机、淋水、布水等采取了更严格的噪声和振动控制措施，使整个冷却塔的噪声又降低了3 5 d a ( a ) ，其参数见表卜5 。b l s s s 系列静音冷却塔是在b l s s 冷却塔基础上，从声源和用材着手。通过反复试验和研究，取得了突破性进展。重点对冷却塔风机噪声、淋水噪声、6布水噪声进行了研究，研制成功了摇臂式弹簧自动张紧带传动减速器，既防止皮带打滑，又降低了冷却塔减速器噪声采用特殊的吸声降噪半软性填科并在下部加装消声毯，从而降低冷却塔淋水噪声在冷却塔下塔体的水平方向加设围裙，进一步降低淋水噪声对现有填料进行改型，在填料上打微孔，增加了水的停留时间，热效率提高了5 6 b l s s s 的具体参数见表1 5 3 、d b n l 3 系列和c d b n l 3 系列冷却塔d b n b 系列冷却塔是由机械工业部第四设计研究院、清华大学、北京市劳动保护科学研究所共同设计研究，广东省阳江市国营玻璃厂生产的新型冷却塔。它具有设计先进、冷效高耗电省、噪声低等特点c d b n l 3 系列冷却塔是在d b n l 3 系列的基础上改进的，冷却水量为1 2 6 0 0 m 3 h ，其噪声比d b n l 3 系列冷却塔低4 5 d b ( a ) ，适合于用在需要特别安静的地方。d b n l 3 系列和c d b n l 3 系列冷却塔的参数见表1 5 。表1 5 几个型号低噪声冷却塔的主要参数。参露冷却水量重量k g风量电动机功率噪声d a ( a )型号( m 3 h )( m 3 ，h )，k w自重运转重d m1 6 mb l s 2 0 02 0 02 5 0 03 1 6 01 3 8 0 0 05 56 15 5b l s s 2 0 02 0 02 5 0 03 6 1 01 3 8 0 0 05 55 95 2b l s s s 2 0 02 0 02 6 8 43 7 9 41 3 8 0 0 05 55 5 54 9 5d b n l 3 - 2 0 02 0 02 1 3 25 5 9 21 1 2 0 0 05 56 05 1 3c d b n l 3 - 2 0 02 0 02 6 6 36 1 2 31 1 2 0 0 05 55 54 6 3注：冷却水量以进水温度3 7 ，出水温度3 2 计算1 5 本文的主要研究内容本文研究工作的主要内容包括；l 、工程治理目标的确定确定太阳岛花园住宅小区中央空调l # 冷却塔为本课题的主要治理目标。针对太阳岛花园住宅小区中央空调l # 冷却塔，实她测量小区边界噪声和周围受污染区域的敏感点噪声，根据嗓声评价的相关标准，并结合n r 曲线确定本次工程的降噪量。2 、确定主要噪声源针对l # 冷却塔，分析机械通风逆流式冷却塔的基本结构和一般的噪声分布特性。对l # 冷却塔噪声进行频谱分析，结合小区住宅楼的垂直声场分布和1# 冷却塔的结构特点，确定1 # 冷却塔的主要噪声源。3 、降噪措施的设计与实施方案的确定在对机械通风逆流式冷却塔淋水噪声、风机机组噪声和电动机噪声的一般治理措施的比较下，针对l # 冷却塔的主要声源，计算隔声、隔振等措施的设7计参数，结合工程实际情况，提出进行降噪工程的具体实施方案。4 、治理效果的测试与分析降嗓工程实施完工后，对太阳岛花园小区边界噪声和敏感点噪声进行实测验收，讨论了此工程不足之处，并对住宅区冷却塔中央空调冷却塔的噪声控制提出了相关建议1 6 本章小结本章介绍了本课题的背景、来源、意义以及国内外的发展现状；冷却塔的工作原理，分类和噪声级。在此基础上，提出本课题太阳岛中央空调冷却塔噪声治理的研究内容8第二章冷却塔噪声测量及噪声分布特点为了对目标冷却塔的噪声以及其影响进行测量和分析，本章主要将给出住宅小区和冷却塔噪声的测量方法和机械通风冷却塔噪声源的一般声学特点。2 1 噪声测量方法2 1 i 基本概念为了便于对冷却塔噪声的研究，下面给出几个用于噪声记录的术语的定义：l 、声压当没有声波存在时，空气处于静止状态，这时的大气压强为一个大气压当有声波存在时，局部空气被压缩或发生膨胀，形成疏密相间的空气层向外扩展，被压缩的地方压强增加，产生膨胀的地方压强减小，这样就在大气压上叠加了一个压力变化。这个加上去的压力是由声波引起的，所以称为声压，常用p 表示。衡量声压大小的单位常采用国际单位制中的帕斯卡，简称帕，用p a 表示。声场中某空间点声压p 随时间t 的变化称为瞬时声压p 。当声音传入入耳后，由于鼓膜的惯性作用。人耳实际上辨别不出声压的起伏，即入耳听到的声音不是瞬时声压值作用的结果，而是一个有效声压值。有效声压是一段时间内瞬时声压的均方根值，即p = 承i( 2 1 )式中，t 为周期的整数倍或长到不影响计算结果的程度。对于正、余弦声波，有效声压p = p ，2 ，为声压幅值在实际应用中，如不另加说明，我们所说的声压通常是指有效声压。2 、声压级由于声音的强度变化范围相当宽，从听域到痛域声压绝对值相差1 0 0 万倍，用声压绝对值表示声音很不方便另一方面人耳对声音的感觉并不正比于强度的绝对值，而更加接近正比予其对数值。因此在声学中采用对数坐标，由于对数是无量纲的，因此用对数标度时必须选定基准量，然后对被量度量与基准量的比值求对数，这个对数值称为被量度量的“级”，如果所取对数是以l o 为底，则级的单位为贝尔( b ) 由于贝尔的单位过大，故将l 贝尔分为1 0 档，每一档的单位称为分贝( r i b ) 声压级常用l 。表示，定义为：n 2n工p = l o l g 气= 2 0 l g 上既po( 2 - 2 )式中：p 被量度声压的有效值，p a ；9p 厂一基准声压，风= 2 1 0 4p a 3 、计权声级和计权网络由于人耳对于不同频率的声波反应的敏感程度是不一样的。人耳对于高频声音，特别是频率在1 0 0 0h z 5 0 0 0h z 之间的声音比较敏感；而对于低频声音，特别是对1 0 0 h z 以下的声音不敏感即声压级相同的声音会因为频率的不同而产生不一样的主观感觉。为了使声音的客观量度和入耳的听觉主观感受近似取得一致，通常对不同频率声音的声压级经某一特定的加权修正后，再叠加计算可得到噪声总的声压级，此声压级称为计权声级曼氆番簧翼p，二一垒_ 、乃丑和c、彦彳矿d，b，声圾 计，。援特性颈啊，f2 0如t o o2 5 0 01 0 0 0 2 0 0 0 $ 0 0 0 1 0 0 0 0 o 捌融图2 l 计权网络频率特性计权网络是近似以入耳对纯音的响度级频率特性而设计的，通常采用的有a 、b 、c 、d 四种计权网络图2 1 所示的是国际电工委员会( i e c ) 规定的四种计权网络的频率响应的相对声压级曲线，其中a 计权网络相当于4 0 p h o n 等响曲线的倒置；b 计权网络相当于7 0p h o n 等响曲线的倒置；c 计权网络相当于1 0 0 p h o n 等响曲线的倒置。b 、c 计权网络很少被采用，d 计权网络常用于航空噪声的测量a 计权的频率响应与人耳对宽频带的声音的灵敏度相当，目前a计权已被所有管理机构和工业部门的管理条例所普遍采用，成为最广泛应用的评价参量。4 、等效连续a 声级等效连续a 声级又称连续a 声级，通常用l 。表示，单位d b ( a ) 。它是a 计权能量在整个测量周期上平均的声级，等效于一个连续稳定的噪声作用在测量周期内，此稳定噪声和实际起伏噪声具有相同a 计权能量。等效声级的表达式为：l o恤mo弓m小啪啦；i：竺枷k = l o k f 1f1 00 1 厶d t1 0( 2 3 )式中：t 一噪声暴露时间；l _ 在时间t 内某一时刻的a 声级，d b ( a ) 5 、噪声评价曲线n r1 9 6 2 年，c w k o s t e n 和v a n o s 基于等响曲线，提出一组噪声评价曲线( n r ) ，见图2 2 。曲线号数与该曲线1 0 0 0 h z 的声压级值相同1 9 7 1 年，n r 曲线被国际标准化组织( i s o ) 在l9 9 6 号文件的附录中采用，因而逐渐在国际上被广泛采用。n r 曲线有两方面的用途，一种是对某种噪声环境，主要是室内环境作出评价其方法是将一组要评价的倍频程噪声谱叠在n r 曲线上，确定各倍频程声压级的n 值，选取各倍频程n 值中最大值再加上l ，为该噪声的n r 值。各倍频程的声压级和n r 数之间有如下关系：l p l = a ，+ 岛m( 2 4 )式中：n 为n r 数；a 、b 为各中心频率对应的系数，其值可查表2 1 。表2 1 不同中心频率对应的系数中心频率( h z )3 1 56 31 2 52 5 05 0 01 0 0 02 0 0 04 0 0 08 0 0 0a f d b )5 5 43 5 52 2 o1 2 04 8o3 56 18b ( d b )o 6 8 l0 7 9 00 8 7 00 9 3 00 9 7 41 0 0 01 0 1 51 0 2 51 0 3n r 曲线的另一用途是环境噪声控制设计。在噪声控制设计时，按上式计算出允许声级值的n r 值，由此确定各频率噪声级的控制值。0 h z图2 - 2 n r 曲线l l誊t鞋寰卑2 1 2 工业企业厂界噪声测量方法由于我国目前还没有针对住宅小区噪声进行测量的标准，在实际监测中都是套用工业企业厂界噪声测量方法，因此必须对工业企业厂界噪声标准进行了解和分析。l 、适用范围为执行工业企业厂界噪声标准( g b l 2 3 4 8 1 9 9 0 ) 而制定工业企业厂界噪声测量方法( g b t 1 2 3 4 9 1 9 9 0 ) ，该方法适用于工厂及可能造成污染噪声污染的企事业单位边界噪声的测量。工业企业厂界噪声测量方法规定：测量应在被测企事业单位的正常工作时间内进行，分为昼、夜两部分。测量应在无雨无雪的气候下进行，传声器应加风罩，当风力大于5 5 m s 时应停止测量2 、要求测量仪器的精度为i i 级以上的声级计或环境噪声自动监测仪。用声级计测量时仪器动态特性为“慢”响应，采样时间间隔为5 s ：用环境噪声自动监侧仪测量时，仪器动态特性为“快”响应，采样时间间隔不大于1 s 。3 、测量内容按工业企业三种工况进行：( 1 ) 厂界噪声为稳态噪声：测量l m i n 的等效声级；( 2 ) 厂界噪声为周期性噪声：测量1 个周期的等效声级，当声级分布明显分段时，可按不同声级段简化测量，并按不同时间段来计算等效声级；( 3 ) 厂界噪声为非稳态非周期噪声：测量整个正常工作时段的等效声级，有可能时可采用优化时段测量。4 、测量时间测量应在被测企事业单位的正常工作时间内进行。分为昼夜间两部分( 分别对应昼、夜间两个标准) 。昼夜时段的划分可由当地人民政府按当地习惯和季节划分5 、测点位置即传声器位置，应选在法定厂界外l m 。高度1 2 m 以上的噪声敏感处。若厂界有围墙，测点应高于围墙，若厂界与居民住宅相连，厂界噪声无法测量时，测点应选在居室中央，室内限值应比相应标准低1 0 d b 。6 、布点原测( 1 ) 若了解厂界噪声扰民情况，应在工厂周围距噪声敏感建筑物最近的地点布点。采用等间隔布点方法，每两点间的声级差不超过3 d b 。采用等声级布点方法，声级间隔可选择3 d b 或5 d b 。( 2 ) 若建立区域环境噪声源档案，可选择厂界噪声级最高处设个测点。( 3 ) 若全面了解一个企业的厂界噪声分布，应用等间隔或等声级方法在整1 2个厂界布点7 、数据处理中背景值的修正背景嗓声的声级值应比待测噪声的声级值低1 0 d b 以上，若差值小于1 0d b ，席按表2 2 进行修正表2 - 2 背景噪声修正值2 1 3 冷却塔噪声测量方法中小型( 单塔冷却水量1 0 0 0 m 3 b ) 和大型( 冷却塔水量 1 0 0 0 m 3 b 玻璃纤维增强塑料冷却塔的噪声测量按以下方法进行，详见g b t 7 1 9 0 1 1 9 9 7 中小型玻璃纤维增强塑料冷却塔和g b ，t 7 1 9 0 2 1 9 9 7 大型玻璃纤维增强塑料冷却塔噪声测定方法1 、测量内容与测量项目测量冷却塔出风口、进风口和机壳噪声，需测量每个测点的a 声级以及中心频率为3 1 5 h z 、6 3 h z 、1 2 5 h z 、2 5 0 h z 、5 0 0 h z 、l k h z 、2 k h z 、4 k h z 、8 k h z的倍频带声压级。历- 。jb己a )b )图2 3 冷却塔噪声测点位置a ) 圆形逆流塔测点布置图b ) 矩形塔测点布置图l ，2 一测点位置2 、测量方法( 1 ) 测点位置测量冷却塔出风口噪声时，测点选在出风口4 5 。方向，离风筒为l 倍出风口直径，当出风口直径大于5 m 时，测量距离取5 m 。测量冷却塔进风口噪声时，测点选在进风口方向，距塔壁水平距离为l 倍塔体直径，当塔体直径小于1 5 m 时，测量距离取1 5 m ；当塔形为方形或矩形时，测量距离取塔体的当量直径：西，其中a 、b 为塔的边长测点位置如图2 3 所示。测量冷却塔机壳噪声时，测点距塔体水平距离为2 倍的塔体直径( 2 ) 测量高度测量冷却塔进风口噪声时，测点距地面1 5 m 3 、测量条件测量应在冷却塔正常运转时进行。测量前，需首先进行背景噪声测试，测量时周围环境必需安静背景噪声应比冷却塔噪声至少低1 0 d b ( a ) ，否则应对测量值进行修正。测量时，传声器应加防风罩。当风速超过5 m s 时，应停止测量2 2 冷却塔噪声源分布机械通风冷却塔主要嗓声源通常包括淋水噪声、风机杌组噪声和驱动设备噪声现对这些噪声源的特点进行分析2 2 1 淋水噪声淋水噪声是塔内冷却落水对池水的大面积连续的液体闻撞击产生的稳态水噪声i 】，其噪声级与水滴细化程度、水滴势能和水流量有关，而且还与冷却塔水池的水深h 有关n 引，图2 - 4 表示水池中不同水深的水滴声频谱 1 1 】，从中可见呈中高频特性。此外，水温对噪声也有影响，因为水温影响水的表面张力。试验指出，水池水温每增加1 0 c ，声压级约减小l d b 1 射。图2 - 4 水池中不同水深h 时水滴噪声频谱1 42 2 2 风机噪声风机的a 声级可由下面经验公式估算：乙= l , a + i o l g ( q p 2 ) + 1 9 8( 2 5 )式中：l i 比a 声级，d b ；定义为单位风量和单位全压产生的a 声级，用以评价风杌的噪声特性和质量好坏q 风量，m 3 h ；p - - 风压，p a 实践证明，在风机基频f o 3 6 0 h z 时，用( 2 - 5 ) 式估算的结果与实测结果基本相符，而在f o 3 6 0 h z 时，则有一差值，此时公式改为；j = 工“+ 1 0 1 9 ( q p 2 ) + 1 9 8 一_( 2 6 )式中l 为与转数、叶片数、叶轮直径有关的修正值，见表2 3 表2 - 3 a 声级估算的修正基频f d h z9 0 f 0 = 1 2 5 1 8 0l8 0 矗= 2 5 0 3 6 03 6 0 f o = 5 0 0 。5 ，2 0 1 90 ，n = 0( 4 1 )+ 5 一o 2 n 0 o 2式中：n = 26 ， 为菲涅尔数；6 一一声程差，6 = ( a + b ) 一( e + d ) ；几何参数如图4 2 所示。x 声波波长on n 、叫。ic厂，图4 - 2 声源与受声点之问的几何参数4 1 2 风机的降噪措施l 、合理设计与选择风机风机噪声控制最根本的办法，就是使声源的噪声降低。为了降低风机声源的噪声，在设计风机时，应考虑减少风机声源噪声的因素在气动性能上要尽量减少气流冲击与附面层分离现象，以减少冲击噪声与涡流噪声。设计时要避免风机通流部分尖锐突出和急转弯。合理选择风机的转速大小，因风机噪声与转速的五次方成比例，即噪声随着转速的增加而大幅度增加i l ”。对于离心式应注意控制叶轮与蜗舌处的间隙大小，如图4 3 所示间隙x 的大小对离心通风机噪声影响较大，间隙太小，噪声将增加较快。总之要尽量设计出低噪声的风机，同时要正确的选择与合理使用风机，使风机经常处在高效区工作，因风机的高效区也是噪声较小的工作区i 玎l 。晶善藿誉同骧刈两m )图4 - 3 风机叶轮与涡舌处同隙对噪声的影响2 、在风机进出口安装消声器控制风机的空气动力性噪声的最有效措施是在风机进、出气口安装消声器。风机安装消声器一般有这几种情况；当向需要控制强噪声的区域送风时，可仅在风机出口管道上安装消声器；对送风区域无噪声要求、抽风区域有噪声要求时，可仅在风机进口管道上安装消声器；当进、出气口区域均有噪声要求时，则应在进、出气口管道上都要装消声器。设计或选用的消声器应考虑下列一些问题：首先，根据风机噪声频谱特性与区域环境的允许噪声频率特性的差值，决定设计或选用消声器的消声频率特性，即噪声频带的衰减量【”1 噪声控制标准，要根据环境区域和等级，参考有关国家或部门标准。风机噪声有关数据可由厂家提供。如资料不全，可进行估算，最好进行实际测量，以便获得精确可靠的数据，取得良好的噪声控制效果。设计或选用消声器应特别注意其阻力损失，如果消声器的消声量满足消声要求，阻力损失很大( 超出允许范围) ，那么，消声器不是一个好的消声器。为使系统在高效低耗能状态下工作，所设计或选用的消声器的阻力损失应尽量小些。同时，要避免消声器的气流噪声过大，工业用风机消声器的气流速度应控制在1 0 2 0 m s 3 7 1 ；消声器宜安装在风机进、出口，即离噪声源较近，以防风机噪声激发管路振动；如消声器装在管路中，则气流是稳定的，消声效果会好：对于降噪要求较高，需要装几个消声器。消声器宜分段安装。另外，还要考虑消声器的使用环境，如防尘、防水等，否则，会影响消声器的消声性能。3 、风机安装隔声罩风机噪声不但沿管道气流传播、而且能透过机壳和管道向外辐射噪声。同时，机组的机械噪声和电磁噪声也向外传播、污染周围环境。当环境噪声标准要求较高时，仅用消声