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数据中心机房空调冷却塔的噪声控制

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  冷却塔主要有自然通风式、机械通风式和喷射通风式三种,常见多为逆流机械通风式冷却塔。上述咖啡厅即选用标准型逆流机械通风式冷却塔。逆流机械通风式冷却塔包括风机、减速机、布水器、塔身、填料等部分。风机置于塔顶作排风用,包括电动机和叶片。减速机把叶片的高速旋转减为低速旋转,以增加冷空气与热水的热交换时间。布水器是钻孔合金管,随叶片一起旋转,使热水均匀下落。塔身通常为玻璃钢制作,质地轻、耐腐蚀。塔体内填料为PVC斜波板,起到增加接触面、提高水冷却效率作用。

  冷却塔的类型很多,按噪声水平可分为低噪声型(A声级62~7ZdB)和超低噪声型(比低噪声型低8~10dB)。

  (一) 人冷却塔噪声控制的且的和内容

  1.冷却塔噪声控制的目的

  (1)防止冷却塔噪声对本单位建筑(或建筑群)的干扰。

  (2)控制冷却塔的噪声,使达到该建筑所在区域允许噪声范围内,即防止对周围建筑的噪声干扰。

  2.冷却塔噪声控制

  (1)合理地确定冷却塔的位置。

  (2)设计和选用低噪声冷却塔。

  (3)采取隔声和消声措施。

  (二) 冷却塔噪声产生的主要来源

  1.风机噪声

  它是机械通风式冷却塔最主要的噪声源,该噪声是空气动力噪声,包括湍流噪声和旋转噪声。根据空气动力噪声源的理论分析可知,湍流噪声的声强与气流相对速度的六次方成正比,也与叶片形状等有关,具有连续的频谱特性。旋转噪声是叶片旋转时形成脉动产生的,它与叶片数、气体流量、静压等有关,它的频谱呈低中频特性。

  2.淋水噪声(即水落噪声)

  它是冷却塔的淋水装置下落水时与下塔体底盘中积水撞击产生,其噪声级与落水高度、单位时间内的水流量有关,一般仅次于风机噪声,且呈高频特性。冷却塔的水落噪声通常是冷却塔噪声中次于风机的成分。当风机噪声降低后,淋水噪声则占主导地位。根据冷却塔类型、尺寸,有时此风机的噪声还要大,一般是依塔高、水量和塔内填料的间距而定。

  横流式冷却塔,所用的填料从滴点式变为薄膜式,所以它的水落噪声是比较低的,但对流式冷却塔水是直接落下到水池的,这样水滴撞击池中水表面而发出声音。

  强制通风冷却塔水落噪声与冷却塔的大小,也即与水量有关。

  3.减速机和电动机噪声

  减速机噪声主要是齿轮啮合时产生的噪声,一般如果加工精度高,噪声是不大的。减速机的噪声,对冷塔总噪声的影响是很小的。因此,除了需要降低冷却塔附近的噪声和降低总噪声以外,这些噪声是可以忽略的。另外减速机的底座,最好采用防振材料以隔绝可能发生的噪声。

  电动机噪声则是电磁噪声和机械噪声,这两类噪声源对周围环境影响一般可以忽略。风机用电动机噪声比减速机的噪声要低,所以可不必加以特别重视,在要求大功率低噪声电动机的场合,可以采用水冷式低噪声电动机来解决。

  4.水泵噪声

  工业冷却塔往往是在塔附近设置循环水泵,它的噪声与其他声源相比也是很大的。另外水泵的驱动一般是用电动机或蒸气透平,这也是一个较强的噪声源。水泵安置在冷却塔附近,用于循环冷却水,时常和水管共振发出高频有调噪声。如果该噪声强度较大,则需要一起治理。

  5.冷却塔配件噪声

  这种噪声在实际使用时对环境是没有丝毫影响的,,它仅在运转时,管子的水量不足或者阀门的节流不妥而产生刺耳紊流声,例如,安庆化肥厂的冷却塔,由于蒸气透平的高压蒸气配管漏气,产生较高声级的噪声,一般只要调整操作的条件即可解决。

  (三) 治理方案与技术措施

  噪声治理的一般措施是:控制噪声源、切断传播途径、保护受害者。冷却塔的噪声影响着作业者和居民的健康及其日常生活,受害者广泛,且流动性大,保护受害者的措施是不可行的,只能采取控制噪声源和切断传播途径的措施。隔声屏的原理是:利用声波衍射使敏感建筑物处于声影区,达到降低声级的目的。

  针对冷却塔的噪声特性,常采取以下治理措施。

  (1)将普通电动机叶片更换为低噪声叶片,从源头上根本降低噪声级。

  (2)排风口噪声具有连续频谱特性,考虑吸声处理。用防水吸声体制作消声通道,达到减噪目的。

  (3)避免机械共振产生噪声,冷却塔硬连接做减振处理。

  (4)在接水盘中增加速滤填料,以降低淋水噪声。

  (5)对塔体和水泵用防水吸声屏障包围,切断噪声传播途径。

  在设计制造冷却塔时,建议如下。

  (1)当噪声敏感区域高于冷却塔时,声屏障的隔声作用有限;在冷却塔的顶部风W,出口处和底部进风口分别安装消声器会增加压力损失,降低冷却效果,而且消声器内使用的吸声材料长期接触水汽,吸声性能会严重下降;隔声房虽降噪效果明显,但造价较高。因此,在噪声治理过程中,要因地制宜,充分考虑各种复杂情况,选择合适的治理方案。

  (2)鉴于目前市场上己有无风机冷却塔供应,而且此类冷却塔噪声级都在6OdB以下,用户使用后普遍反映良好,因此,建议推广使用新型环保冷却塔。

  (3)合理地确定冷却塔的位置。在规定的建筑用地内,冷却塔位置应尽可能远离需要安静的建筑(包括本单位建筑和周围建筑)。因为噪声随与声源的距离增加而衰减,在自由空间,当距离增加一倍,噪声级降低6dB(当声源为点声源和周围无声反射的条件下),实际上由于周围建筑的声反射,且冷却塔也并非点声源,因此,当距离增加一倍约衰减3-4dB。在工厂的建筑一般容易做到,同时,再将冷却塔声源较强的一侧朝向不需要安静的一侧,以及在冷却塔与需要安静的厂前区之间配置仓库、商业建筑,即可有效地控制冷却塔的噪声干扰。

  在民用建筑中,特别在大、中城市建筑用地受到很大限制的条件下,要使冷却塔远离本单位建筑或建筑群是很困难的,甚至是不可能的。在高层建筑中,如旅馆、公寓和办公楼等,即使有可能远离冷却塔也无法确保塔的冷却要求。因此,通常将冷却塔配置在建筑物的屋顶上。在这种情况下,只有选用低噪声的冷却塔和借助于隔声措施。

  (4)设计和选用低噪声冷却塔。冷却塔的噪声源有风机噪声、水落噪声、减速机噪声、电动机噪声、阀件噪声和冷却用泵的噪声,但其中主要是风机和水落(淋水)噪声。

  降低风机噪声是降低冷却塔噪声的积极措施,如采用低转速、大直径、新叶型、阔叶片、小叶角、带传动等措施,均可有效地降低落风机机组的噪声,噪声降低落量通常可达A声级lOdB左右。

  此外,根据白天与夜间的温差或者操作负荷的不同采用两速电动机。当白天气温较高和生产满负荷时,冷却塔的风机全速运转;而在夜间气温低、冷却塔的能力可以降低时,使电动机以2/3或1/2的速度运转。这样风机噪声可相应降低,适应了夜间城市区城允许值较低的妻求。

  虽然各单位大型冷却塔的所在位置、占地面积、声源分布状况、所属功能区等不尽相同,但只要掌握好噪声控制设计原则,结合具体情况分析声源的机理和特性,选择相应的治理措施,是完全能够有效地解决好各种大型冷却塔噪声的污染问题。