倪季良
（國(guó)家電力公司 西北電力設(shè)計(jì)院，陜西 西安 710032）

　　摘要：根據(jù)冷卻塔噪聲的實(shí)測(cè)結(jié)果，就冷卻塔噪聲的成困、性質(zhì)及其治理方法進(jìn)行了分析。冷卻塔的噪聲可視為點(diǎn)聲源，其治理方法可分為塔內(nèi)和塔外兩條途徑。塔內(nèi)治理可采用冷卻塔落水消能降噪裝置，塔外治理可采用聲屏障方法。
　　關(guān)鍵詞：冷卻塔；噪聲；治理；綜述
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.42 　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 　　文章編號(hào)：1009－2455（2003）03－0055－04

A Discussion on Falling Water Noise from Cooling Tower
and Metheds for Its Prevention and Control

NI Ji－liang
（Northwest Electric Power Dsign Institute,State Power Corporation,Xi‘a(chǎn)n 710032，China）

　　Abstract：Causes of formation of noise from cooling towers，characteristics of the noise as well as methods　for controlling the noise are analyzed based on actual measurement of noise from cooling towers.Noise from cool-ing towers can be considered as a point source of sound and there are two ways for its control，i.e，Inside－tower　method and outside－tower method.For inside－tower control，an energy-eliminating and noise－lowering device for　he falling water from cooling towers may be used， while for outside－tower control，acoustic shielding method may　be used.
　　Keywords：cooling tower；noise；control；summary

　　近年來(lái)，冷卻塔噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響已越來(lái)的引起人們的重視，開(kāi)始出現(xiàn)了整治冷卻塔噪聲污染的呼聲，妥善處理好冷卻塔噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響問(wèn)題正逐步成為全社會(huì)的共識(shí)。

1 冷卻塔落水噪聲的檢測(cè)

　　在距進(jìn)風(fēng)口底緣即一般倒T形塔基的水池邊沿5m 處，測(cè)高點(diǎn) 1.2 m^[1]，測(cè)得的一些自然通風(fēng)冷卻塔的實(shí)測(cè)噪聲及其頻譜見(jiàn)圖1。

2 冷卻塔落水噪聲的聲源特性

　　聲源屬性：噪聲源為落水區(qū)下的巨大圓形水面，為塔內(nèi)冷卻落水對(duì)池水.的大面積連續(xù)的液體間撞擊產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)水噪聲；是機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲、電磁噪聲之外的一種特殊噪聲。
　　落水撞擊瞬時(shí)速度：7-8 m/s^[2]

　　聲源聲級(jí)：80 dB（A）左右。
　　頻譜：音頻分布呈高頻（1000－16 000 HZ）及中頻（500－1000 HZ）成分為主的峰形曲線；峰值位于4 000 HZ左右。
　　聲速：c＝340 m／S。
　　波長(zhǎng)：λ＝C／f；1.36m（250 Hz）～O.02 m（1 000 HZ），以0.085 m（4 000 HZ）為主。

3 冷卻塔落水噪聲的影響范圍

3.1 聲波的距離衰減規(guī)律
　　落水噪聲隨距離的衰減特性符合半球面波在傳播過(guò)程中隨著能量分布的擴(kuò)大而衰減的規(guī)律，其“點(diǎn)聲源” 的距離衰減規(guī)律為距離每增加一倍聲能衰減 6 dB。用公式表達(dá)即為^[3]：
　　L₁－L₂= 20 lg（r₂／r₁）
式中：L₁，L₂——離聲源邊緣由近及遠(yuǎn)二個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲級(jí)值，dB；
　　r_２／r₁——遠(yuǎn)、近二個(gè)測(cè)點(diǎn)分別到聲源邊緣的距離之比。
　　當(dāng) r_２／r₁＝2時(shí)，lg（r₂／r₁）＝0.3010，于是 L₁－L₂= 20 lg（r₂ ／r₁）＝6 dB。
　　落水噪聲的聲源為內(nèi)置的一片圓形水面，腔體內(nèi)聲波通過(guò)進(jìn)風(fēng)口向外傳播，所以可將進(jìn)風(fēng)口視為聲源邊緣，其龐大特殊的弧面出聲口使“附近區(qū)域” 內(nèi)的聲波并不立即按“點(diǎn)聲源” 的距離衰減規(guī)律衰減，在這個(gè)由近及遠(yuǎn)的“附近區(qū)域”內(nèi)存在著一個(gè)按“面聲源”（聲波不衰減）及至“線聲源”（距離每增加一倍聲能衰減 3 dB）的距離衰減規(guī)律的過(guò)渡區(qū)域，只有當(dāng)受聲點(diǎn)（測(cè)點(diǎn)）外移至可將冷卻塔的環(huán)形進(jìn)風(fēng)口視為一個(gè)“點(diǎn)” 以外的后方，聲波才開(kāi)始按“點(diǎn)聲源”的距離衰減規(guī)律衰減。于是，在
“點(diǎn)聲源”以外的范圍內(nèi)，只要知道某測(cè)點(diǎn)的聲級(jí)，便可根據(jù)上式求得任一點(diǎn)的聲級(jí)。
3.2 冷卻塔為“點(diǎn)聲源”的起始位置
　　根據(jù)已有距離衰減實(shí)測(cè)資料，分析各起始位置D（視進(jìn)風(fēng)口為聲源邊緣）的規(guī)律可知，視冷卻塔為“點(diǎn)聲源”的起始位置D可用下式估算：
　　D＝A^1/2/4
　　式中：A——冷卻塔面積，m²。
　　以目前我國(guó)常見(jiàn)范圍的 2 000 m²（儀化電廠）－9 000 m²（吳徑電廠）的冷卻塔為例，其“點(diǎn)聲源”起始位置D點(diǎn)（以進(jìn)風(fēng)口底緣為起點(diǎn)），分別為11.18 m及 23.72 m。由此可見(jiàn)，設(shè)在離塔（以進(jìn)風(fēng)口底緣為起點(diǎn)）25 m以外的噪聲測(cè)點(diǎn)基本上都可將所有的冷卻塔視為“點(diǎn)聲源”。
3.3 冷卻塔噪聲影響范圍的評(píng)估
　　冷卻塔噪聲聲級(jí)的絕對(duì)值在工業(yè)噪聲中雖然并不算很大，而且其聲能同樣隨著距離每增加一倍而衰減 6 dB（“點(diǎn)聲源”），但由于其聲源龐大，它的衰減起始距離較遠(yuǎn)（25m），翻三番便已到了 200 m，相對(duì)于25m處也才降了 18 dB，所以其影響范圍遠(yuǎn)大于一般性工業(yè)噪聲。仍以 2 000-9 000 m² 的冷卻塔為例，在25 m處（“點(diǎn)聲源” 以外測(cè)點(diǎn)、以進(jìn)風(fēng)口底緣為起點(diǎn)）實(shí)測(cè)所得聲級(jí)分別為71.7及77.ldB（A），如按“點(diǎn)聲源”的距離衰減規(guī)律即距離每增加一倍聲能衰減 6 dB計(jì)，則 50 m處的聲級(jí)應(yīng)分別為 65.7及 71.ldB（A）；100 m處的聲級(jí)應(yīng)分別為 59.7及 65.ldB（A）；200 m處的聲級(jí)應(yīng)分別為53.7 及 59.ldB（A），220 m處的聲級(jí)用公式推算則應(yīng)分別為52.9及58.3 dB（A）。這就是噪聲影響范圍（力度）的大致評(píng)估，它包含了目前常見(jiàn)的各類(lèi)大小塔型范圍。借助此法，我們便可根據(jù) 10－25 m處（各塔與其塔型大小相應(yīng)的“點(diǎn)聲源”起始位置）以遠(yuǎn)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)所得聲級(jí)，評(píng)估各種塔型（單塔）的噪聲影響范圍（力度）。但這只是一種理想條件下的簡(jiǎn)便、粗略的評(píng)估方法，在實(shí)際廠況環(huán)境中，由于受 池水水位變化、淋水密度變化、地表地形、障礙物分布、塔群分布、風(fēng)向風(fēng)力、氣候氣溫及其它聲源的影響，各類(lèi)冷卻塔噪聲的實(shí)際分布、衰減規(guī)律將會(huì)有所出人。據(jù)對(duì)吳徑電廠 9 000 m² 冷卻塔的落水噪聲進(jìn)行的實(shí)測(cè)［4］，在距塔 220 m外的受聲點(diǎn)所測(cè)得的噪聲值為55.4－58.3 dB（A）（另一次測(cè)試結(jié)果為
61.9 dB（A），估計(jì)受順風(fēng)影響），與我們以 25 m處實(shí)測(cè)聲級(jí)為依據(jù)推算 220 m 處為 58.3 dB（A）的結(jié)果十分吻合。圖2表示冷卻塔噪聲的影響范圍。從圖2中可以看出，由于冷卻塔聲源龐大，在距進(jìn)風(fēng)口 10－25 m范圍內(nèi)，噪聲級(jí)衰減很慢，其中“面聲源”距離范圍內(nèi)聲級(jí)衰減的理論值為零。但對(duì)于尺度很?。?m 左右）的一般性聲源，由于不存在“面聲源”及“線聲源”的衰減形態(tài)，所以聲源的聲級(jí)一開(kāi)始就按“點(diǎn)聲源”的衰減速率迅速下降，如圖2左側(cè)第一條粗虛線所示。
4 冷卻塔噪聲治理的基本途徑及治理方法
　　大型冷卻塔的噪聲屬于中高頻穩(wěn)態(tài)噪聲，聲源“標(biāo)稱(chēng)聲級(jí)”在 80 dB（A）左右，冷卻塔噪聲的治理目標(biāo)原則上應(yīng)是將受噪聲干擾的受聲點(diǎn)噪聲級(jí)控制在相應(yīng)于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的噪聲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)。
4.1 治理途徑

　　針對(duì)噪聲的發(fā)生機(jī)理、傳播方式，可以把冷卻塔噪聲的治理歸結(jié)為塔內(nèi)、塔外兩條基本途徑，塔內(nèi)以聲源的降噪治理為主；塔外則包含有傳聲途徑上的聲波阻隔（隔聲）、聲波吸收（合沿程吸收衰減）以及距離衰減（聲能擴(kuò)散）等三種方式。其中以聲波阻隔輔以聲波吸收為塔外治理的主要手段，無(wú)論是塔內(nèi)的聲源治理技術(shù)還是國(guó)外已有應(yīng)用的塔外聲波阻隔技術(shù)，在我國(guó)的應(yīng)用還剛起步，因而都缺乏實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。下面列表歸納并推薦幾種冷卻塔噪聲的治理技術(shù)供工程參考選用，各自的特點(diǎn)、適用性參見(jiàn)表1。
4.2 塔內(nèi)聲源的治理
4.2.1 降噪原理
　　采用DY—l型冷卻塔落水消能降噪裝置[5]。該裝置采用斜面消能減噪聲原理——在冷卻塔落水直接撞擊水面之前，使落水先在斜面上經(jīng)無(wú)聲擦貼、粘滯減速、挑流分離、疏散灑落等消能形式的過(guò)渡，取得消減落水沖擊噪聲的治理效果，是針對(duì)塔內(nèi)聲源源頭的一項(xiàng)治理技術(shù)。
4.2.2 形式結(jié)構(gòu)
　　DY-1型冷卻塔落水消能降噪聲裝置主要由“支承構(gòu)架”及“落水消能降噪器”兩大部分組成。“支承構(gòu)架”又可分為漂浮式及固定式二種形式。“落水消能降噪器” 以六角蜂窩斜管為主體形式，層高 18 cm，由豎向?qū)硕?、無(wú)聲擦貼斜段、粘滯減速斜段、疏散灑落挑流段等四個(gè)功能段組成。
4.2.3 材質(zhì)選用
　　漂浮式落水消能降噪裝置主要由采用擠拉、注塑或熱壓成型的塑料件或玻璃鋼件（受力件）構(gòu)成。其材質(zhì)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)輕型、便于搬運(yùn)、易于安裝、防腐耐用。

表1 冷卻塔嗓聲治理方案選用參考 治理途徑 降噪分類(lèi) 降噪形式 降噪原理 降噪效果參考值／
dB（A） 降噪要點(diǎn) 適用條件 塔內(nèi)聲源 取消聲源形成 條件，避免落水直接撞擊水面 傾斜組管件結(jié)構(gòu) 水擊斜面無(wú)聲擦貼附著鋪展、減速消能 15 斜面存在一個(gè)最佳降噪傾角 適用于不允許影響進(jìn)風(fēng)量或塔外治理中間不足的新、老塔 多層細(xì)眼絲網(wǎng) 水擊密集絲網(wǎng)無(wú)聲切割細(xì)化水柬疏散消能 13 層多、絲細(xì)、孔眼小效果就好 同上 濃密針刺結(jié)構(gòu) 水擊密集針刺無(wú)聲切割細(xì)化水束疏散消能 9 針刺細(xì)密效果就好 同上 塔外傳播途徑 阻隔聲波（含吸聲功能） 聲屏障 隔聲墻 阻隔聲源射向受聲點(diǎn)的直達(dá)聲波 5～10 墻體越厚越高效果越好 應(yīng)考慮進(jìn)塔風(fēng)量不受影響或采取局部布置形式 隔聲堤 同上 5～10 堤身越高，效果越好 不影響進(jìn)風(fēng)，適于塔外治理空間充足的新、老塔 隔聲建筑 同上 ＞5 建筑越高，效果越好 在塔邊修建庫(kù)房類(lèi)無(wú)人建筑 吸聲型隔
聲屏 阻隔并吸收聲源射向受聲點(diǎn)的直達(dá)聲波 5～10 屏頂高，附加吸聲性能，效果好 應(yīng)考慮進(jìn)塔風(fēng)量不受影響或采取局部布置形式 百葉窗式消聲屏 完全“封閉” 進(jìn)風(fēng)口 阻隔并吸收聲源射向受六點(diǎn)的直達(dá)聲彼及繞射聲波 ＞15 效果與投資及陰力有關(guān) 僅適用于設(shè)計(jì)中已充分考慮進(jìn)風(fēng)阻力的新塔 沿程衰減 植樹(shù)造林 吸收聲波衰減聲能 2～3／10 m（l000 Hz） 樹(shù)高林密，精選樹(shù)種 受聲點(diǎn)與聲源間存在大片空地 距離衰減 遠(yuǎn)離冷卻塔 聲能在作半球面波擴(kuò)散的過(guò)程中自然衰減 遠(yuǎn)離才有效果 點(diǎn)聲源形態(tài)下，距離每加倍聲波衰減 6 dB 生活、辦公區(qū)宜遠(yuǎn)離冷卻塔150～200 m以外 受聲
點(diǎn) 阻隔聲波 隔聲門(mén)、窗 阻隔聲源射向受聲點(diǎn)的直
達(dá)聲波及繞射聲波 ＞30 采用專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品 適用于安裝通風(fēng)設(shè)施的受噪聲影響突出的建筑物

　　固定式落水消能降噪聲裝置上部的支承框架及降噪器的材質(zhì)選用與漂浮式相同，所不同的是其下部固定的主、次支承梁系是由型鋼構(gòu)成的。經(jīng)防腐處理的型鋼（Q235）具有強(qiáng)度高、剛度好的特點(diǎn)。
4.2.4 降噪效果
　　在落差 H＝6 m、淋水密度 q＝8 t／（m²·h）標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)工況下，冷卻塔模擬落水聲源與降噪裝置器的聲級(jí)及頻譜測(cè)試結(jié)果的對(duì)比參見(jiàn)圖 3 [5]。圖 3表明降噪器削去了落水聲源的高頻成分。采用飄浮式落水消能降噪裝置，260元／m²，固定式落水消能降噪裝置，300 元／m²
4.3 塔外傳聲途徑的聲波阻隔
4.3.1 降噪原理
　　聲波在傳播過(guò)程中遇到障礙時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射、透射和繞射三種現(xiàn)象。聲屏障就是在聲源與受聲點(diǎn)之間插人一個(gè)設(shè)施，用以隔斷并吸收聲源到達(dá)受聲點(diǎn)的直達(dá)聲波，使部分聲波受阻反射，部分聲波則經(jīng)吸收衰減后通過(guò)屏體透射（極?。┖推另斃@射等附加衰減形式到達(dá)受聲點(diǎn)，達(dá)到減輕受聲點(diǎn)的噪聲影響、取得降噪效果的目的。
4.3.2 形式結(jié)構(gòu)
　　聲屏障的結(jié)構(gòu)可分為地上和地下二部分，地上部分為厚約 20 cm的屏蔽聲波的巨型、連續(xù)板式立面（包括斜撐），其頂部為扇形吸聲體或內(nèi)傾式遮檐；地下部分則為承重、抗傾覆（風(fēng)荷載）的基礎(chǔ)。
　　屏障的高度及寬度原則上以隔斷聲源到達(dá)受聲點(diǎn)的直達(dá)聲波為最低限度，一般來(lái)說(shuō)，為提高屏蔽效果，屏障的高度通常不低于進(jìn)風(fēng)口高度的1.3倍；為避免影響進(jìn)風(fēng)，屏障離進(jìn)風(fēng)口距離通常不小于進(jìn)風(fēng)口高度的2倍。
4.3.3 材質(zhì)選用
　　聲屏障的地上部分即屏蔽層可采用磚墻、薄鋼板、鋁合金、玻璃鋼、聚碳酸脂塑料等耐老化。抗腐蝕材料；聲屏障的地下部分即基礎(chǔ)則以混凝土及鋼材為主。
4.3.4 降噪效果
　　聲波遇到屏障發(fā)生的繞射現(xiàn)象會(huì)減弱聲屏障的隔聲作用，而繞射能力與聲波的頻率有關(guān)，所以聲屏障的降噪效果與聲波的頻率即波長(zhǎng)的關(guān)系很大。聲屏障對(duì)于波長(zhǎng)短、不易繞射的高頻波的屏蔽作用十分顯著，可以在屏障后面形成很長(zhǎng)的聲影區(qū)；而對(duì)于波長(zhǎng)、具有很強(qiáng)繞射能力的低頻波的屏蔽作用則十分有限。當(dāng)然，也可以通過(guò)加高屏障的辦法來(lái)削弱繞射聲波對(duì)受聲點(diǎn)的影響。由于聲屏障對(duì)高頻聲波產(chǎn)生明顯有效的屏蔽作用，而冷卻塔落水噪聲的頻譜以中高頻成分為主，所以采用聲屏障隔斷并吸收冷卻塔聲源到達(dá)受聲點(diǎn)的直達(dá)聲波可以取得一定的降噪效果。
　　聲屏障的降噪效果以聲影區(qū)中緊挨屏障的局部區(qū)域?yàn)樽詈?，最高可達(dá) 25 dB（A）左右^[3]，這對(duì)于以廠界測(cè)試結(jié)果為達(dá)標(biāo)依據(jù)的評(píng)價(jià)規(guī)則很解決問(wèn)題；然而，聲影區(qū)以外的降噪聲級(jí)則由于中頻繞射聲波的到達(dá)而有所反彈，但對(duì)于高頻波而言，衰減量一般還可達(dá)到 10－15 dB（A）^[6]（不含距離衰減部分），然而由于冷卻塔落水噪聲中尚含有中頻成分，所以其降噪效果會(huì)有折扣。這樣，對(duì)于廠外受聲點(diǎn)來(lái)說(shuō)，為取得滿意的降噪效果，在不影響進(jìn)風(fēng)的前提下，尚應(yīng)通過(guò)加大屏障高度調(diào)節(jié)之。
4.3.5 投資及效果的估算
　　由于缺乏應(yīng)用實(shí)例，故只能以?xún)蓚€(gè)工程的初設(shè)報(bào)價(jià)供其它工程參考估算：
　　①揚(yáng)州電廠二座 4 000 m² 冷卻塔填料層直徑為71m，進(jìn)風(fēng)口高 7 m，二座塔的部分繞塔的隔聲墻總長(zhǎng) 382 m，墻高 9.6 m，包括設(shè)計(jì)、安裝在內(nèi)總價(jià)為 246萬(wàn)元。其廠界的設(shè)計(jì)降噪量為 19 dB（A），即由實(shí)測(cè)的 74 dBu）降為預(yù)期的 55 dB（A）^[7]。
　　②吳徑電廠9000 m² 冷卻塔填料層直徑為107m，進(jìn)風(fēng)口高10 m，距進(jìn)風(fēng)口20 m的東側(cè)布置總長(zhǎng)160 m的一字形聲屏障，屏高13 m，總投資額為336萬(wàn)元。屏障本身的隔聲指數(shù)高達(dá)26.5 dB（A）（“SHP－W.型微穿孔吸聲屏障”鑒定證書(shū)、上海申降噪量為 8.2 dB（A），由降噪前現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)中的最大值 61.9 dB（A）降為降噪后的預(yù)期目標(biāo)值 53.7dB（A）^[4]。

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作者簡(jiǎn)介：倪季良（1941-），男，上海崇明人，教授級(jí)高工，水力學(xué)專(zhuān)業(yè)，電話（029）2525812轉(zhuǎn)2426。