一、噪聲源分析
冷卻塔主要噪聲源為排風(fēng)風(fēng)扇噪聲以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲和淋水噪聲。風(fēng)扇噪聲是一種空氣動力性噪聲，包括湍流噪聲和旋轉(zhuǎn)噪聲。當(dāng)氣流流經(jīng)葉片表面時，會在其背部脫體，在尾部由于氣流的粘滯形成一系列渦流，從而產(chǎn)生湍流噪聲，它具有連續(xù)的頻譜特性。旋轉(zhuǎn)噪聲是葉片旋轉(zhuǎn)時形成壓力脈動產(chǎn)生的，它的頻譜呈窄帶的低中頻特性，并有明顯的峰值。風(fēng)機(jī)噪聲主要通過冷卻塔頂部排風(fēng)口向外傳播。


冷卻水從淋水裝置下落時與下塔體底盤中積水撞擊產(chǎn)生淋水噪聲，僅次于風(fēng)機(jī)噪聲。其頻譜本身呈高頻特性，主要通過冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口向外傳播。一般進(jìn)風(fēng)口的噪聲值低于排風(fēng)口的噪聲值10 dB(A) 。冷卻塔減速機(jī)和電機(jī)的噪聲對周圍環(huán)境的影響較小，一般可予忽略。


由于冷卻塔所用軸流風(fēng)機(jī)壓頭極低，其風(fēng)量和整體散熱效果對消聲系統(tǒng)的阻力損失極為敏感，故此類冷卻塔降噪治理的難點(diǎn)就在于寬頻帶、高量值的消聲要求與冷卻塔自身通風(fēng)散熱性能之間的尖銳矛盾；其噪聲治理必須兼顧熱工性能、結(jié)構(gòu)工藝、日常維修等一系列相關(guān)因素；還要妥善解決結(jié)構(gòu)承重、抗風(fēng)荷載、抗震等安全問題。因此必須面對現(xiàn)實(shí)，以目前條件為基礎(chǔ)，因地制宜地進(jìn)行妥善的降噪設(shè)計和必要的改造完善。要兼顧熱工性能影響、結(jié)構(gòu)工藝、日常維修、抗風(fēng)荷載強(qiáng)度以及周邊環(huán)境等一系列問題，該冷卻塔噪聲的隔聲與消聲處理是本項噪聲治理工程中最具難度和不確定性的部分。要求我們最大限度地協(xié)調(diào)處理好上述因素與噪聲治理需求之間的一系列相互矛盾、相互制約的因素，必要時有可能還要做出一定程度的妥協(xié)和讓步。


以此為前提，我們對冷卻塔噪聲治理方案進(jìn)行了初步設(shè)計，并就甲方關(guān)心的熱工性能、結(jié)構(gòu)承重、抗風(fēng)荷載、降噪和外部景觀和諧等問題提同了一些分析論證，一并提交給甲方參考。


二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及控制指標(biāo)
1、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及控制指標(biāo)
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
參照中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局2008年10月1日發(fā)布的：中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB22337-2008《社會生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》；GB3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和技術(shù)規(guī)范《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GBJ19—87》等。
GB3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》環(huán)境噪聲限值單位：dB (A)

聲環(huán)境功能區(qū)類別		時段
		晝間	夜間
0類		50	40
1類		55	45
2類		60	50
3類		65	55
4類	4a類	70	55
	4b類	70	60

介于該區(qū)域的特殊性，此區(qū)域劃分為一類區(qū)，一類區(qū)晝間為55 dB (A) ，夜間為45 dB (A)為了有效地控制噪聲，防止冷卻塔產(chǎn)生的噪聲對其周邊環(huán)境構(gòu)成干擾。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合冷卻塔噪聲狀況,我公司技術(shù)人員對冷卻塔降噪提出具體降噪方案如下：


2、消聲設(shè)備技術(shù)指標(biāo)：
本設(shè)計消聲系統(tǒng)除具備良好的聲學(xué)性能外，還將具有良好的通風(fēng)效果；外部整體結(jié)構(gòu)牢固可靠（適當(dāng)位置安裝預(yù)埋件）；內(nèi)部消聲插片選材具有抗腐蝕性等特點(diǎn)。為確保冷卻塔的熱工性能的前提下，在設(shè)計降噪工程時，盡量滿足降噪保險系數(shù)。

（1）消聲系統(tǒng)阻力損失：≤30Pa。
（2）外部結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載：≥0.45 kN / m2;雪荷載：≥0.45 kN / m2。
（3）消聲插片穿孔板材料選擇為鍍鋅穿孔板；框架進(jìn)行防腐處理。
（4）進(jìn)風(fēng)消聲器消聲量≥15 dB(A) 。
（5）隔聲吸聲層隔聲量≥20dB(A) 。

3、技術(shù)措施
為了有效地控制噪聲，保證設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)，冷卻塔將建立獨(dú)立的進(jìn)、排風(fēng)消聲體系。即：設(shè)備分為上、下兩部分，分別采取隔聲、吸聲、消聲處理。
為了讓用戶了解的更加詳細(xì)，我們具體闡述一下隔聲吸聲原理，并針對其噪聲特性制定其結(jié)構(gòu)。

※　隔聲機(jī)理和隔聲結(jié)構(gòu)
1、隔聲基本概念
隔絕空氣聲往往采用木板、金屬板、墻體等固體介質(zhì)以阻擋并減弱在空氣中聲波的傳播，這些專門用來隔絕聲波的固體介質(zhì)稱為隔聲材料。在噪聲治理工程中，為了提高隔聲效果，常將隔聲材料與其它聲學(xué)材料如吸聲材料、阻尼材料或空氣層復(fù)合在一起組成隔聲構(gòu)件。隔聲構(gòu)件可以組裝成不同形式和用途的隔聲結(jié)構(gòu)，如隔聲控制室、隔聲間、隔聲墻、設(shè)備隔聲罩等。

2、隔聲基本原理
（1）、邊界條件
透射聲波與入射聲波聲壓比假設(shè)一層均勻各向同性的固體介質(zhì)在空間中無限延伸，將大氣分成左右兩部分，平面聲波從左向右傳播，傳播方向垂直于介質(zhì)層，如圖1
聲波穿透介質(zhì)層必須通過兩個界面，一個從空氣到固體的界面，另一個從固體到空氣的界面。各種參數(shù)及符號見一表：

序 號	參 數(shù) 名 稱	符  號
1	介質(zhì)厚度	D
2	介質(zhì)特性阻抗	R2=P2C2
3	空氣特性阻抗	R1=P1C1
4	入射聲波聲壓	Pi
5	透射聲波聲壓	Pt
6	入射聲波質(zhì)點(diǎn)振動速度	Vi
7	透射聲波質(zhì)點(diǎn)振動速度	Vt
8	固體介質(zhì)中的入射波聲壓	P2t
9	固體介質(zhì)中的反射波聲壓	P2r
10	固體介質(zhì)中的入射波質(zhì)點(diǎn)振動速度	V2t
11	固體介質(zhì)中的透射波質(zhì)點(diǎn)振動速度	V2r
12	透射聲波與入射聲波聲壓比	tp

透射聲波與入射聲波聲壓比tp：
tp＝PtA/PIa
式中：R12=R2/R1     R21=R1/R2

(2)、透射系數(shù)
透射系數(shù)是衡量介質(zhì)層隔聲特性的一個重要指標(biāo)，是指透射波聲強(qiáng)入射波聲強(qiáng)之比，即固體介質(zhì)層的聲強(qiáng)透射系數(shù)。透射系數(shù)越低隔聲性能越好。
 て=(ptA2/R1)/(PiA2/R1)=4/{4COS2K2D+(R12+R21)2sin2k2D}
當(dāng)聲波以一射角θi穿透介質(zhì)層，可導(dǎo)出其透射系數(shù)為：
てθi＝4/(4+ωM2COSθi/POC)
式中：M2=P2D為介質(zhì)層的面密度（Kg/m2）
從上式可以看出介質(zhì)層的面密度度越大，透聲系數(shù)越低，隔聲性能越好。


（3）隔聲量
隔聲量是衡量介質(zhì)層隔聲特性的別一個重要指標(biāo)，用傳遞損失R表示。
 Rθi=10lg(1/てθi)=10lg{1+(ωM2COSθi/2POC)2}<Db
對于常用的固體隔聲材料，如鋼板、木板、磚墻等，常能滿足（ωM2COSθi/2POC）>1,因而隔聲量可以簡化為:
Rθi=10lg{(ωM2COSθi)2/(2POC)2}
從上式可以看出:介質(zhì)面密度加倍,隔聲量提高6dB;頻率加倍,隔聲量提高6dB.這就是隔聲質(zhì)量定律.
工程近似計算公式:
R實(shí)=R+10lg a

（4）隔聲頻率特性
實(shí)際上對于單層密實(shí)均勻介質(zhì)的隔聲性能主要由它的面密度、勁度和阻尼所決定。單層均質(zhì)材料的隔聲特性曲線，按頻率可以分為三個區(qū)域：勁度阻尼控制區(qū)、質(zhì)量控制區(qū)、吻合效應(yīng)和質(zhì)量延續(xù)區(qū)，見圖2。
在勁度控制區(qū)的下端，存在一個共振區(qū)，共振區(qū)的隔聲量下了到最小。在質(zhì)量控制區(qū)，板材的面密度愈大，受聲波激發(fā)的振動速度愈小，隔聲量愈大；頻率愈高，隔聲量也愈大。通常采用隔聲結(jié)構(gòu)降低噪聲，一般應(yīng)根據(jù)噪聲的頻率特性和降噪需要來選擇隔聲材料或結(jié)構(gòu)，以發(fā)揮質(zhì)量控制作用，使其在相當(dāng)?shù)念l率范圍內(nèi)取得有效的隔聲效果。

在吻合效應(yīng)和質(zhì)量延續(xù)區(qū)出現(xiàn)第二個低谷，這是由于在這個頻率上隔聲板材與聲波產(chǎn)生吻合效應(yīng)而形成的隔聲量大幅度下陷區(qū)。這個頻率為臨界頻率fc,其計算公式如下：
fc=6×103（M/B1/2=2×104/h(p/E)1/2(HZ)

3、隔聲結(jié)構(gòu)隔聲量的近似計算和工程考慮
由隔聲質(zhì)量定律可知若想提高單層介質(zhì)的隔聲量，唯一的辦法就是增加密度或厚度。這樣就帶來了一個問題，當(dāng)需要大幅度提高隔聲量時，就需要用大量的材料，很不經(jīng)濟(jì)。因此在噪聲控制工程中，常采用雙層或多層介質(zhì)材料或者兩層介質(zhì)材料之間設(shè)計一定厚度的空氣層等隔聲結(jié)構(gòu)來控制噪聲。雙層介質(zhì)隔聲量近似計算公式：
R=20lg{(m1+m2)ω/2poc}+ΔR
式中m1、m2為介質(zhì)的面密度，ΔR為空氣層引起的附加隔聲量。

4、隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）隔聲基本結(jié)構(gòu)
隔聲結(jié)構(gòu)主要由隔聲層、阻尼層、吸聲層和護(hù)面層構(gòu)成。它的隔聲性能基本遵循“質(zhì)量定律”，要取得較高的隔聲效果，隔聲材料應(yīng)該選擇厚、重、實(shí)的材料，厚度增加1倍，隔聲量可增加4－6dB(A)。但在實(shí)際工程中，為了便于搬運(yùn)、操作、檢修和拆裝方便，并考慮經(jīng)濟(jì)方面的因素，隔聲間通常使用薄金屬板等輕質(zhì)材料做成，輕質(zhì)材料共振頻率高，隔聲性能顯著下降，必須涂覆相當(dāng)于罩板2－3倍厚度的阻尼層，以改善薄金屬板的共振區(qū)和吻和效應(yīng)。

（2）隔聲結(jié)構(gòu)的實(shí)際隔聲量
在設(shè)計隔聲結(jié)構(gòu)時，對于某種材質(zhì)本身有個隔聲量，這就是隔聲結(jié)構(gòu)的理論隔聲量，但它不等于實(shí)際隔聲量。這是因為聲源未加隔聲結(jié)構(gòu)時，它輻射的噪聲是向四面八方輻射擴(kuò)散的，也正是在這種條件下，得到了理論隔聲量；當(dāng)聲源加裝封閉隔聲結(jié)構(gòu)后，聲源發(fā)出的噪聲在隔聲結(jié)構(gòu)內(nèi)多次反射，這樣就大大增加了結(jié)構(gòu)內(nèi)的聲能密度，因此，即使隔聲結(jié)構(gòu)材料的隔聲量再大，也會使隔聲結(jié)構(gòu)的實(shí)際隔聲量下降。隔聲結(jié)構(gòu)的實(shí)際隔聲量可由下式計算：
R實(shí)＝R+10lg a
式中：R實(shí)—隔聲結(jié)構(gòu)的實(shí)際隔聲量dB(A)；
　　  R－隔聲材料（結(jié)構(gòu)）理論隔聲量dB(A)；
　　　a－隔聲結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù)。
降噪措施：（詳見圖紙）


本項工程中冷卻塔降噪設(shè)計需根據(jù)現(xiàn)場情況及降噪要求來采取綜合性的治理措施：
（1）為了防止上半部風(fēng)扇噪聲向高層周邊傳播。冷卻塔需安裝具有隔聲、消聲、吸聲、通風(fēng)散熱、設(shè)備檢修方便為一體的排風(fēng)消聲系統(tǒng)。其上半部排風(fēng)消聲系統(tǒng)主要包括：消聲靜壓箱、排氣消聲器、可拆卸檢修活動板等。

（2）罩體下部進(jìn)風(fēng)消聲系統(tǒng)主要包括：進(jìn)氣消聲器、可拆卸檢修活動版、復(fù)合隔聲層、防雨百葉、檢修消聲通道及隔聲門等。為了防止下半部落水噪聲向低層居民住宅傳播。冷卻塔下半部分安裝具有隔聲、消聲、吸聲、通風(fēng)散熱、設(shè)備檢修方便的進(jìn)風(fēng)消聲系統(tǒng)。罩體下部兩側(cè)均加裝進(jìn)風(fēng)消聲器，消聲器消聲片長度西側(cè)900mm，東側(cè)臨街部分消聲片長500mm，消聲片統(tǒng)一厚度 100mm以降低進(jìn)風(fēng)噪聲; 消聲量因消聲片長度而定。

（3）塔體周圍加裝隔聲罩體，其整體結(jié)構(gòu)為方鋼框架全焊接結(jié)構(gòu)（詳見圖）。其厚度為80mm，外層為高密度隔聲層（彩鋼夾芯板墻板），其總隔聲量≥25dB(A)。

（4）冷卻塔罩體基礎(chǔ)生根應(yīng)避免破壞屋面防水層。因此，要確保罩體整體結(jié)構(gòu)牢固及抗風(fēng)荷載性能等因素都是設(shè)計人員需要考慮面對的問題。經(jīng)慎重考慮，采用在罩體下部用10#槽鋼做一連系梁與100×100×2mm方鋼立柱焊接，然后利用塔體下部混凝土梁優(yōu)勢在其側(cè)面用脹栓固定兩塊預(yù)埋鐵件用50×100×2mm方鋼做斜拉支撐與100×100×2mm方鋼立柱焊接（詳見圖）。以保證罩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。
隔聲罩體隔聲特性：

ƒ/HZ	63	125	250	500	1000	2000	4000
隔聲量Ln/db	25.2	28	28.2	31	32	41	43.6

罩體隔聲性能
其計算式為： R=101gE_入—101gE_透
式中    R     —— 隔聲量
        E_入    —— 入射聲能
        E_透       —— 透射聲能
        t     —— 透射系數(shù)
為便于檢修和日常維護(hù)，在罩體適當(dāng)位置留一檢修門，便于日后維修保養(yǎng)。
三、治理效果
經(jīng)采取以上治理措施后，該樓屋頂上設(shè)備在整體運(yùn)行時，噪聲可控制在夜間50分貝，白天60分貝（背景噪聲除外