蓋磊，周東

(1.山東建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101;2.濟(jì)南市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)南 250101)

0 引言

實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)雖能有效控制實(shí)驗(yàn)室有害物質(zhì)對(duì)室內(nèi)外空氣質(zhì)量的影響與破壞，但在使用過程中又會(huì)造成一定的室內(nèi)外噪聲污染。目前，各種噪聲治理技術(shù)已發(fā)展比較成熟，但實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的噪聲治理效果并不盡人意，究其原因主要有:實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初僅考慮通風(fēng)效果，其噪聲污染問題并未引起人們的足夠關(guān)注，特別是某些配套風(fēng)機(jī)位于高空室外時(shí)，對(duì)室外聲環(huán)境的污染進(jìn)一步加重;通風(fēng)系統(tǒng)組成較復(fù)雜，不能夠合理準(zhǔn)確的找到噪聲源;各種噪聲治理措施不能夠有效綜合使用，以達(dá)到最佳效果。

本文將針對(duì)這些問題，以濟(jì)南市供排水監(jiān)測中心綜合實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的噪聲為例進(jìn)行具體分析，并找出合理有效的治理措施。

1 工程背景及噪聲污染現(xiàn)狀

圖1 風(fēng)機(jī)平面布局

濟(jì)南市供排水監(jiān)測中心綜合實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)采用3臺(tái) BF4-72型、1臺(tái)BF4-79型、風(fēng)機(jī)作為引風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)平面布局見圖1。BF4-72型風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量4012～7419m3/h、風(fēng)壓 2014～1320Pa、配套電動(dòng)機(jī)功率 5.5kW，BF4-79型風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量 14000～17500m3/h、風(fēng)壓 1250 ～850Pa、配套電動(dòng)機(jī)功率7.5 kW。此外，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上部設(shè)有通風(fēng)柜，通風(fēng)柜設(shè)計(jì)風(fēng)速0.3～0.6m/s，排風(fēng)機(jī)械管道設(shè)計(jì)風(fēng)速 9～12m/s。實(shí)驗(yàn)樓共6層，與鄰近的18層居民住宅樓僅相距16m遠(yuǎn)，4臺(tái)風(fēng)機(jī)均位于實(shí)驗(yàn)樓的屋頂處，且送風(fēng)系統(tǒng)面向居民樓一側(cè)設(shè)置。

實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)投入運(yùn)行以后，周圍居民對(duì)其造成的噪聲污染反應(yīng)強(qiáng)烈。

該檢測中心位于GB3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的“1”類區(qū)，執(zhí)行 GB12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》中“1”類標(biāo)準(zhǔn)，即廠界噪聲晝間55dB(A)，夜間45dB(A)。據(jù)有關(guān)環(huán)境監(jiān)測部門監(jiān)測，該單位廠界噪聲晝間監(jiān)測值為71.7dB(A)，超標(biāo)16.7dB(A)。經(jīng)分析，廠界噪聲超標(biāo)主要是由通風(fēng)系統(tǒng)所配風(fēng)機(jī)造成。為搞清楚風(fēng)機(jī)的噪聲特性，使用B＆K2260分析儀在距風(fēng)機(jī)2m處進(jìn)行了測量，噪聲高達(dá)85.2dB(A)，噪聲頻譜見圖2中風(fēng)機(jī)2m處噪聲頻譜。由頻譜圖可以看到，風(fēng)機(jī)噪聲為寬帶噪聲，等效連續(xù)A聲級(jí)高達(dá)85.2dB(A)，且呈中低頻特性。由于相同聲壓級(jí)的低頻噪聲比高頻噪聲更易使人煩惱，因此周圍居民對(duì)該噪聲污染反映強(qiáng)烈。

為了搞清風(fēng)機(jī)是否是影響居民生活的噪聲源，在居民樓面向通風(fēng)系統(tǒng)一側(cè)的各層窗口處分別對(duì)噪聲進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)居民樓噪聲最大值出現(xiàn)在11層處，將居民樓11、13層噪聲頻譜與風(fēng)機(jī)噪聲進(jìn)行了比較，見圖2，不難判斷其噪聲頻率特性相似，說明風(fēng)機(jī)是影響居民的主要噪聲源。

圖2 噪聲頻譜

2 噪聲源分析

2.1 風(fēng)機(jī)本體噪聲

風(fēng)機(jī)是一種強(qiáng)噪聲的機(jī)電產(chǎn)品，它的噪聲主要包括進(jìn)氣口和排氣口輻射的空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)殼及軸承輻射的機(jī)械性噪聲、基礎(chǔ)振動(dòng)輻射的固體聲，此外，還有配套電動(dòng)機(jī)噪聲[1]。

本工程使用的風(fēng)機(jī)為引風(fēng)用玻璃鋼離心風(fēng)機(jī)，具有噪聲較大、風(fēng)壓大、適用于復(fù)雜系統(tǒng)等特點(diǎn)，主要安裝在室外或樓頂。雖然工程設(shè)計(jì)時(shí)已考慮采用風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口設(shè)置消聲器與避震喉，設(shè)置隔振墊等噪聲控制措施。但運(yùn)行后整個(gè)系統(tǒng)噪聲污染仍十分嚴(yán)重。

2.2 管道噪聲

管道噪聲來源于風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口傳送來的風(fēng)機(jī)噪聲和管道再生噪聲[2]。管道再生噪聲又分機(jī)械性振動(dòng)噪聲和空氣動(dòng)力性渦流噪聲。機(jī)械性振動(dòng)噪聲是管道受到氣流沖擊時(shí)產(chǎn)生的自鳴噪聲，渦流噪聲是氣體在管道中流動(dòng)受到擾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲。管道噪聲盡管只產(chǎn)生于管道某些部位，但整個(gè)管道都可輻射強(qiáng)烈噪聲，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

由于所有風(fēng)管均采用耐腐蝕材料PVC材質(zhì)，根據(jù)聲質(zhì)量定律，可知PVC管隔聲量較低。

3 噪聲綜合治理技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)本工程具有下列特點(diǎn):(1)各風(fēng)機(jī)沿廠界呈線性布置，且居民樓與噪聲源之間無任何遮擋，使得噪聲源的影響范圍很廣[3]，根據(jù)噪聲疊加原理，要想達(dá)到理想的控制效果，須對(duì)每一風(fēng)機(jī)進(jìn)行處理;(2)由于風(fēng)機(jī)位于室外屋頂，在居民樓處噪聲聲壓級(jí)大、影響范圍較廣。

由于風(fēng)機(jī)使用并非24h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，在夜間很少使用，故以晝間超標(biāo)16.7dB(A)作為降噪目標(biāo)。

3.1 設(shè)置隔聲罩

從減少造價(jià)、便于維修和現(xiàn)場條件角度，將四臺(tái)風(fēng)機(jī)圍護(hù)在一隔聲罩內(nèi)。隔聲罩在原有鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上制作，壁體采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)隔聲量25dB(A)。

按照隔聲罩設(shè)計(jì)理論，其降噪效果:式中:TL為罩壁隔聲量;α為罩內(nèi)的壁平均吸聲系數(shù);τ為罩壁的透射系數(shù)。

可以看到，要提高隔聲性能，罩必須有足夠隔聲量，其內(nèi)表面必須進(jìn)行強(qiáng)吸聲處理。壁面結(jié)構(gòu)采用彩鋼夾芯復(fù)合板作圍護(hù)墻，彩鋼夾芯復(fù)合板[4]既有符合本工程要求的隔聲量，又有優(yōu)良的防腐性能和較美觀的外表。墻內(nèi)側(cè)敷FC板、離心玻璃棉氈進(jìn)行吸聲處理，玻璃棉氈護(hù)面板采用穿孔鋁板，穿孔率為20%，隔聲罩壁面結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 隔聲罩壁面結(jié)構(gòu)

引風(fēng)機(jī)加隔聲罩后，機(jī)器特別是電動(dòng)機(jī)散熱條件變差，有可能影響到機(jī)器的正常工作。故需要設(shè)通風(fēng)裝置，并在通風(fēng)口加配套阻性消聲器，消聲器設(shè)計(jì)消聲量20dB(A);為了便于管理與檢修，隔聲罩設(shè)計(jì)為可裝卸式;計(jì)算隔聲罩骨架系統(tǒng)的力學(xué)性能，保證隔聲罩堅(jiān)固、安全，局部拆卸方便;隔聲罩在施工過程中還要注意洞和縫的良好密封，且要不妨礙原屋面的排水。

3.2 在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口設(shè)置消聲器

圖4 消聲器

在隔聲罩外，改變每臺(tái)風(fēng)機(jī)排氣口的排氣方向，使排氣口背向居民樓，并加設(shè)阻抗復(fù)合式消聲器，設(shè)計(jì)消聲量25dB(A)，阻抗復(fù)合式消聲器見圖4。

3.3 進(jìn)氣管道的隔聲包扎

風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口噪聲會(huì)通過連接管道向外輻射，由于所有風(fēng)管均采用耐腐蝕PVC材質(zhì)，根據(jù)聲質(zhì)量定律可知PVC管隔聲量較低，故需進(jìn)行隔聲包扎，隔聲包扎見圖5。

圖5 隔聲包扎

圖6 治理前聲場分布

圖7 治理后聲場分布

為更準(zhǔn)確地掌握風(fēng)機(jī)噪聲治理前后對(duì)居民樓的影響強(qiáng)度與范圍，使用Cadna/A軟件[5]進(jìn)行了聲場模擬[6]，見圖6、7。模擬結(jié)果顯示，在緊鄰風(fēng)機(jī)一側(cè)的居民樓上，噪聲強(qiáng)度高達(dá)70dB(A)且影響范圍廣，采取設(shè)置隔聲罩、消聲器、隔聲包扎等噪聲控制措施以后，居民樓的聲環(huán)境狀況得到明顯改善，噪聲強(qiáng)度最大值已降低到55dB(A)。

4 結(jié)語

通過對(duì)該實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)噪聲現(xiàn)場測試、頻譜特性分析和噪聲治理措施的實(shí)施，發(fā)現(xiàn)本工程具有以下特點(diǎn):

(1)本工程中，風(fēng)機(jī)位于室外高空，對(duì)周圍聲環(huán)境影響范圍廣、強(qiáng)度大。因此，在最初通風(fēng)系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)選擇合理的風(fēng)機(jī)類型，且避免其位于室外高空。

(2)設(shè)置隔聲罩是室外風(fēng)機(jī)噪聲控制的最有效措施之一。設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足隔聲量的同時(shí)要注意隔聲罩的散熱、密閉性、防雨、方便檢修等問題。

(3)在工程中，可利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能進(jìn)行聲場模擬，有效提高噪聲控制規(guī)劃的效率與精度，便于噪聲治理措施的選擇與評(píng)價(jià)。

目前，該噪聲治理工程已經(jīng)竣工，經(jīng)環(huán)境監(jiān)測部門監(jiān)測，廠界噪聲晝間值已降至國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

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