广州地铁某车站风亭冷却塔噪声治理

郑 聪

（广州地铁设计研究院股份有限公司，广东广州 510030）

1 工程概况

本工程位于广州地铁二号线，车站于2010年建成投入使用。车站南端设置了6个低矮敞口风亭，包括两组新排风亭、一组活塞风亭；车站南端另设置3台下沉式布置的冷却塔。风亭、冷却塔均布置在绿化带内。

车站东侧某小区于2012～2017年建成，距冷却塔基坑边界最近距离为22 m，距活塞风亭最近距离为21 m，距车站新风亭最近距离为20 m。

车站与敏感建筑位置关系如图1所示。

图1 车站与敏感建筑位置关系

近年来随着小区居民陆续入住，运营部门收到了多起关于车站风亭、冷却塔噪声扰民的投诉，有必要对车站噪声进行评估和治理。

2 声环境标准及现状

根据《声环境质量标准》（GB 3096—2008）及《广州市声环境功能区区划》，敏感建筑声环境功能区为2类，即连续等效A声级昼间（6：00～22：00）60 dB，夜间（22：00～次日6：00）50 dB。

根据《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348—2008），车站厂界噪声排放标准按照2类区执行。

第三方检测单位车站正常运营时对车站风亭、冷却塔的厂界噪声进行了监测。监测结果表明，风亭、冷却塔的厂界噪声值均不满足2类区标准。

新排风亭昼间超标量为2.5～7.7 dB；活塞风亭列车经过时昼间噪声超标6 dB，无列车经过时昼间达标，夜间超标3～6 dB；冷却塔昼间超标约15 dB。

3 风亭噪声治理

3.1 治理方案

地下车站新排风亭噪声主要来源为环控机房内的风机运行噪声；活塞风亭噪声主要来源为车辆运行产生的轮轨噪声和气动噪声。为不影响车站正常运营，本次改造从噪声传播途径入手，采取增设消声器的治理方案。

车站现有风亭均位于车站主体结构正上方，横向风道较短，新排风亭的出口均未设置集中的消声器，仅在风机出入口处设置了金属管壳式消声器，且受限于土建条件，风机消声器普遍较短，部分风机甚至无条件设置消声器。

针对风亭噪声，考虑在风亭口部集中设置片式消声器。片式消声器设置在风亭顶部防护网的下方，尺寸按充满整个风井设置，高度1.5 m，与风井内水管等设施冲突部位做特殊处理。经声学计算，增加消声器后的消声量可达17 dB，所有风亭均可满足2类声环境标准。

消声器采用防水型，框架、叶片材质、消声填料均需满足广州市的气候条件。排风亭消声器满足280 ℃的条件下连续有效工作1 h的条件；靠近壁面一侧设置活动叶片满足人员空间；在底部和风井四周布置钢支架固定消声器。

3.2 车站通风影响评估

新排风亭出口集中设置消声器后会增加进排风阻力，造成风机及空调器风量减小，可能影响系统正常功能，应对其影响进行评估。在平时通风设备全开时对4个新排风亭的风量进行了现场实测，消声器的阻力系数按较大值取1[1]，计算增加消声器后的压力损失，如表1所示。

表1 新排风亭增加消声器的压力损失

由表1可知，由于车站新风亭1和新排风亭2的断面风速较小，增加消声器后阻力损失不大，均小于2 Pa。车站排风亭1增加的阻力稍大，达到7.1 Pa，主要是因为排风中包含了两台车站隧道风机（单台风量20 m3/s）和一台存车线隧道风机（12 m3/s），三台风机平时基本处于关闭状态，若不考虑三台风机，排风亭增加的压力损失小于1 Pa。

现场对活塞风亭的风量也进行了实测，列车经过时活塞风亭1的最大平均断面风速为2 m/s，增加消声器后阻力损失最大增加2.4 Pa；活塞风亭2的最大平均断面风速为4.36 m/s，增加消声器后阻力损失最大增加11.4 Pa。活塞风亭加装消声器后会减少活塞风量，本站本身为双活塞系统，前后站间距较小，一组活塞风量的略微减小对区间隧道环境影响有限。

综上，风亭口部增加消声器引起的压力损失较小，基本不会影响车站的正常通风。

4 冷却塔噪声治理

4.1 方案对比

车站现有三台横流式冷却塔，单台水量600 m3/h，采用下沉式布置。由于冷却塔已运行10年，各部件老化严重，因此优先考虑主动降噪措施，即对塔体本身进行改造。

冷却塔噪声包括风机噪声、电机噪声和淋水噪声，其中风机和电机的噪声为主要噪声。

针对冷却塔本体噪声，可采取改造冷却塔动力系统或将冷却塔整体更换为静音型（Ⅰ级）冷却塔两种方案。

两种方案对比如表2所示。

表2 冷却塔噪声治理方案对比

由表2比较可知，两种方案预估降噪效果均满足厂界2类声功能区的标准。动力系统改造内容较少，几乎不需要改动原有管线，可采取逐台改造的施工方式，不影响现有车站供冷、施工灵活、工期短、费用低。更换冷却塔方案改造内容多，需要整体统一更换，影响车站供冷、工期长、费用高。因此本工程采取改造冷却塔动力系统的方案。

4.2 治理方案

对冷却塔动力系统的改造在保证冷却塔所需风量的前提下，通过将风机的运行转速降低的方式将设备噪声降低。由于风机线速度降低，在同叶轮质心的前提下，不平衡力矩减少，振动能量减少，设备运行更平稳，低频传播的概率也大幅下降。考虑将原冷却塔单叶风机设计改造为同轴双风机系统。同轴双风机由上层叶片、下层叶片、导流叶片、电机及减速器等构成，在保持冷却塔风量的同时降低风机转速，实现降噪的目的。

冷却塔动力系统如图2所示。

图2 冷却塔风机构造

原冷却塔采用3 440 mm-5p（5叶片）单叶风机，需要在378 r/min的转速下才可满足冷却塔所需要的风量。改造为同轴双风机后，采用3 440 mm-7p×2（7叶片双风叶）双叶片风机，转速为145 r/min时即可满足冷却塔所需风量，风机的理论降噪量可达23.5 dB。

现有冷却塔有高速和低速两档风速，分别满足白天和夜间运行条件，更换冷却塔动力系统的同时需要配备变频器，昼间按工频运行，夜间按低频运行，以满足现有运营需求。

更换风机后配电功率不变，无须对配电系统进行改造。改造后冷却塔运行风量不少于原塔风量，其散热能力不受影响，改造不改变塔体大小，不影响冷却塔的检修空间。

5 治理效果评价

风亭冷却塔噪声治理完成后，第三方检测单位在实际运营工况条件下对厂界噪声进行了监测。

监测结果如表3所示。

表3 治理后风亭冷却塔厂界噪声 单位：dB

由表3可知，正常运营工况下，风亭冷却塔厂界噪声满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348—2008）的2类标准的限值要求，达到治理目标。

6 结语

既有车站进行风亭噪声治理时采取加装消声器的方案可取得较好效果，需要注意对消声器的压力损失进行评估，以免影响车站正常通风。结合车站具体情况，可考虑更换或调节部分运行状态较差、噪声突出的风机，从声源上降低风亭噪声。既有车站进行冷却塔噪声治理时，采用更换动力系统的方案可取得较好降噪效果，需要注意合理匹配风机，在降低噪声的同时不影响冷却塔的散热能力。可采取设置消声围蔽，改造配水系统等措施进一步降低冷却塔噪声。