下沉式冷却塔的噪声综合治理

王少云，黄勇，张云，严加真，高宏俊

(深圳市科德声学技术有限公司，广东 深圳 518000)

高层建筑和商住综合体中，暖通空调制冷系统是建筑机电系统的重要组成部分，冷却塔在制冷系统中有着重要作用，其本身的噪声和振动也是建筑机电系统必须解决的问题。

冷却塔的运行时间一般是在昼间，目前由于很多商场、餐厅和电影院等的营业时间越来越晚，甚至通宵，这就需要冷却塔24h 工作，由于昼夜电价的原因，一些续冰冷却塔也是在夜间运行。在商住综合体内，商业和住宅基本没有太多的界限，通常商业旁边就是住宅，冷却塔这种大型机电设备，本身噪声较大，且距离住宅的位置越来越近。国家标准规定的噪声排放标准在昼间时段和夜间时段是不同的，夜间时段通常比昼间时段的噪声要求严苛10dB(A)，这就提高了冷却塔在夜间运行的噪声治理要求[1～4]。

建筑中的冷却塔一般安置在裙楼、设备层或楼顶，但一些建筑为了达到空间利用的最大化，冷却塔只能安置在地下室，这种下沉式的安装方式，给冷却塔的进排气带来一些特殊要求，同时也给降噪带来很大的难度，不但要满足降噪要求，还要满足其正常运行所需要的通风条件。本文通过具体案例，分析和探讨了下沉式安装的冷却塔的噪声治理问题[4～6]。

1 项目概况

项目位于深圳市龙岗区，整个综合体的建筑体量接近68 万m2，购物中心部分总建筑面积14 万m2，地上约10 万m2，地下约4 万m2，南北地面标高不一致。

商业中心有2 个冷却塔机房，分别为南机房和北机房，位于地下室2 层，冷却塔采用下沉式安装方式，地库进风，侧面外部排风，排风口距离住宅较近。2 个冷却塔机房共有13 台冷却塔，南机房7 台，北机房6 台，设备运行时段见表1；南、北机房排气口的外界情况及冷却塔机房情况见图1、图2、图3。

表1 设备运行时段

2 设备介绍

冷却塔品牌：BAC；冷却塔数量：6 组12 台和1 组单台，冷却塔参数见表2；冷却塔噪声见表3、表4。

图1 南机房排气口外界情况

图2 北机房排气口外界情况

图3 冷却塔机房

表2 冷却塔参数

表3 VT1-M455-O 声功率

表4 VT1-N348-P 声功率

机房内冷却塔正常运行时，机房外排气口处噪声在84～87dB(A)，地下室进气口处在83～86dB(A)（地下室有混响现象）。

3 治理标准

根据《声环境质量标准》（GB 3096—2008），《社会生活环境噪声排放标准》（GB 22337—2008）[7]以及《深圳经济特区环境噪声污染防治条例》要求，执行标准住宅敏感区满足昼间55dB(A)、夜间45dB(A)，地下室区域进风口满足昼间60dB(A)。

4 噪声处理和分析

冷却塔顶部排风和侧面进风，主要噪声源是风扇噪声和驱动机构产生的机械噪声。

冷却塔排风口距离住宅约10m，对住宅的噪声贡献为75～78dB(A)，要求降噪量约25dB(A)，但受机房空间局限影响，降噪难度较大。同时由于冷却塔排风的风量大，要考虑排风阻力、再生噪声的影响，还要考虑冷却塔填料腐蚀性对降噪设施的影响[1,2,5～9]。

冷却塔机房覆盖地下室2 层，冷却塔从地下室负一楼、负二楼进风，地下室内部存在较大混响，机房空间较小，对降噪设施要求较高，降噪措施需采用通风消声器。

排风噪声通过排风导风筒至排风出口位置，在出口位置安置排风消声器，消声器有效长度为2100mm，材质铝制，消声片前后端带低阻力圆弧导流头，降低阻力损失，排风导风筒考虑阻力影响，采用扩大导风方式[10]。

进风噪声通过在机房负一楼和负二楼进风口安装进风消声器，消声器有效消声长度1800mm，材质铝制，消声片前后端带低阻力圆弧导流头，可降低阻力损失[10]。

考虑冷却塔的振动会产生低频影响，对冷却塔和管道做相应减震处理。

冷却塔降噪立面图见图4。

消声器选用专利产品“一种框架式消声单元及垛叠式消声器”（ZL201520481176.3），该项目选用SFS-H-18 和SFS-H-21 系列，专门应用于大型设备和通风通道，安装进排风消声器后的风速情况理论核算结果见表5。

5 噪声模拟分析

表5 理论核算结果

该项目采用Soundplan 噪声地图软件对冷却塔排风噪声扩散情况进行评估，结果见图5、图6。Soundplan是进行外部噪声计算、建筑物透声计算、环境声传播计算、互动噪声控制优化设计的集成软件。可通过噪声地图对冷却塔排风降噪情况做理论分析，对降噪工程的声学效果做提前预估，提高项目的成功性。

图5 机房排风经过排气降噪后的扩散影响情况-平面

图6 机房排风经过排气降噪后的扩散影响情况-立面

6 通风模拟分析

一般冷却塔的降噪措施都不能影响其正常的热工性能，消声器的降噪量越大，其通风比率就越小或者消声长度越长，同时通风阻力也就越大。为了不影响冷却塔的正常使用，阻力损失不得超过设备静压。常规设计的消声器阻力损失不超过50Pa，考虑到下沉式机房的特殊性和空间的局限性，需要对冷却塔的内部通风效果做模拟分析，以确保工程实施后不影响设备的正常运行。

该项目采用Fluent 气流组织模拟对冷却塔的气流运行情况做分析（Fluent 是目前国际上比较流行的商用CFD 软件包，在美国的市场占有率为60%，应用于流体、热传递和化学反应等有关的工业领域）。建立机房内场CAD 模型（见图7）、机房风筒CAD 模型（见图8）；绘制压力图（见图9）、速度图（见图10）、排风最不利布局模拟压力图（见图11）、排风最不利布局模拟速度图（见图12）。

图7 机房内场CAD 模型

图8 机房风筒CAD 模型

图9 压力

图10 速度

图11 排风最不利布局模拟压力

图12 排风最不利布局模拟速度

经过通风模拟分析得出结论：1）北面机房的阻力—风速有所降低，北面机房的最不利阻力55Pa，塔最大进风速度5.5m/s，相比之前有所降低；2）南面机房的最不利阻力45Pa，风速4m/s，相比之前变化不大；3）南部塔的出风风筒最不利阻力60Pa，最大出风4.2m/s；4）北部塔的出风风筒最不利阻力60Pa，最大出风4.5m/s；5）总进出风阻力最大130Pa，所选型的鼓风式冷却塔外余压150Pa，满足设计要求。

7 降噪措施

经过噪声模拟分析和CFD 气流组织模拟分析，冷却塔的降噪措施根据既定方案实施，满足设计要求。目前该项目已完工，后期现场测试符合设计要求，商业中心已运行两年，现场见图13～图16。

图13 地下室进风消声器

图14 冷却塔排气风筒

图15 南机房排风消声器

图16 南机房排风消声器

8 结语

冷却塔作为户外大型设备，噪声问题需要特别注意，在高层建筑内，冷却塔通常放置在裙楼或楼顶，但由于空间或其他规范要求，一部分冷却塔会被安装在设备层或者地下室，这就需要对冷却塔的降噪措施、降噪空间及通风情况做综合考虑。在满足声学要求的同时满足其通风性能，做到低碳、环保。声学专业前期介入并做全面的考虑，有利于规避机电系统在后期使用过程中产生的问题，有利于建设方和业主，有利于提升建筑的品质。