工廠車間建筑噪聲治理改造
——以長沙卷煙廠聯合工房卷包車間為例

鐘丹 賀加添 肖堅

(1.湖南城市學院建筑與城市規劃學院 湖南益陽 413000；2.湖南大學建筑學院 湖南長沙 410000)

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工廠車間建筑噪聲治理改造
——以長沙卷煙廠聯合工房卷包車間為例

鐘丹1賀加添2肖堅2

(1.湖南城市學院建筑與城市規劃學院 湖南益陽 413000；2.湖南大學建筑學院 湖南長沙 410000)

以長沙卷煙廠聯合工房卷包車間為例，首先調研分析了其聲環境現狀；然后，依據吸聲降噪的理論提出了聲環境改造的措施，并從理論上進行計算以預測車間內部噪聲改造情況；最后，通過現場實測數據驗證了車間所采取的吸聲降噪措施既可靠又有效。

吸聲降噪；鈦科絲吸音板；吸聲系數

1 項目簡介

湖南中煙工業有限責任公司長沙卷煙廠聯合工房卷包車間，面積約為14 200m2，凈高6.3m。車間內布置大量機械設備，屬于典型的多聲源扁平空間[1]。長沙市疾病預防控制中心對該車間的噪聲水平進行了檢測，該車間的平均噪聲為85.4dB(A)，分析結果顯示車間噪聲頻率以中低頻為主。

為了更好地弄清車間現有的吸聲狀況，項目組對長沙卷煙廠聯合工房卷包車間的混響時間進行了測量，現場檢測結果如表1所示。

從表1測量結果可以看出，500Hz以下的低頻聲混響時間較短，低頻吸聲效果很好，中高頻混響時間較長。

目前國內煙草行業正在進行綠色工房的達標改造，而室內聲環境是綠色工房考核的指標之一[2]。因此，長沙卷煙廠針對其噪聲現狀特提出對聯合工房卷包車間進行噪聲控制改造要求。

表1 聯合工房卷包車間混響時間測量值

2 噪聲控制措施

2.1 研究方法

長沙卷煙廠聯合工房卷包車間內部四周開設的門窗面積較大，能夠吸聲降噪的完整墻體面積非常有限，吊頂原設計重量為50kg/m2，包括吊桿、主、次龍骨及吊頂板，現實際重量約為40kg/m2。考慮結露、積灰等因素，新增加的吸音吊頂全部重量不得超過8kg/m2。針對該現狀，此次設計的側重點主要是對車間現有吊頂進行吸聲降噪處理。

目前常規的降噪控制方法有3種：

(1)在噪聲源上降低噪聲量；

(2)在噪聲傳播途徑中加以控制，降低混響時間及噪聲再反射；

(3)在接受者身上防護，如戴耳塞等[3]。

其中(1)、(3)條不在本技術方案的考慮范圍。本技術方案僅針對第2條噪聲的傳播途徑加以控制。因此本技術方案的控制對象為卷包車間機械設備發出的，在卷包車間空間內傳播的，以及被頂面墻面反射的噪聲。

噪聲治理方案為在車間的頂棚及四周的墻面鋪設吸聲材料，通過頂棚和墻面的吸聲達到降低車間噪聲的效果。吸聲降噪是噪聲控制技術中的一項廣泛采用的措施。在工業與民用建筑中均有大量的應用[4]。其主要原理是通過在室內平頂和墻面上作吸聲處理，用以減少壁面的反射聲，增加室內總吸聲量，提高室內平均吸聲系數，達到降低室內噪聲的目的。

當室內有噪聲源時，在任意接收點，除了聽到來自聲源的直達聲外，還可以聽到經房間壁面(墻面、平頂和地面等)多次反射而形成的混響聲。由于混響聲與直達聲疊加的結果，就使得室內總聲級比僅由直達聲產生的聲級要高，其提高量與室內壁面的吸聲性能直接相關。因此，要降低室內的噪聲，必須盡可能增大室內平均吸聲系數。

吸聲降噪的基本功能是只能降低室內的混響聲，即經由平頂和墻面反射到接收點的聲音，而不能降低來自聲源的直達聲。若原有房間的墻面、平頂大都是堅硬反射面，室內混響聲效果顯著，則吸聲降噪效果就十分明顯。反之 ，如果房間內壁面原有一定吸聲作用，室內混響現象并不明顯，則吸聲降噪效果就不大[5]。長沙卷煙廠聯合工房卷包車間內已在頂棚布置了稻草板吊頂，該做法對低頻聲有較好的吸收，但也對車間進行吸聲降噪帶來難度。

2.2 吸聲材料的選擇

由于車間原有吊頂不拆除，吊頂增加的吸聲負載小于10kg/m2，這就為選用合適的吸聲材料帶來了困難，經反復比對，最后確認選用鈦科絲吸音板。鈦科絲吸音板具有獨特的蜂窩狀設計和無紡纖維結構，對高頻和低頻的聲音均具有優異的吸收效果[6]。鈦科絲吸音板安裝拆卸便捷；產品獨特的中空結構，質量輕，平整度高；具有優秀的全頻吸聲效果，可應用于對吸音效果要求較高的場所。

鈦科絲吸音板厚度為28.5mm，每平方米重量約為1.3kg/m2，后置100mm空腔的混響室法，測得的吸聲系數如表2所示。

表2 鈦科絲吸音板與100mm空腔混響室法吸聲系數

圖1 卷包車間天花布置平面圖

選擇鈦科絲吸音板的理由：

(1)重量輕，每平方米1.3kg，加上吊掛的龍骨及其它附件，可以確保給原吊頂主龍骨增加的荷載不超過10kg/延米。

(2)鈦科絲吸音板從315Hz以上中高頻吸聲效果不錯。這剛好與稻草板吊頂形成互補，稻草板吊頂有很好的低頻吸聲效果。

(4)從長沙市疾病預防控制中心的檢測與評價報告出具的頻響曲線可以看出，鈦科絲吸音板的平均減噪系數可達0.85，聲音的能量主要分布2000Hz以下的中低頻，從63Hz～1000Hz，接近平直。

2.3 吸聲降噪方案

針對長沙卷煙廠聯合工房卷包車間內目前的現狀，擬對車間的墻面及頂棚進行吸聲處理，具體方案如下。

車間內因采光及設備與貨物搬運等原因，車間的墻面開設了較大面積的采光窗和門洞。因此，墻面能進行有效的吸聲處理面積有限。在車間四周有效墻面布置了鈦科絲吸聲板，共計1850m2。為了提高其吸聲效果，鈦科絲吸聲板后置了150mm厚的空腔，可擴展其吸聲的頻率。

重點處理的是車間的天花部分，如圖1所示。首先，在原稻草板吊頂下，利用30mm×30mm×1mm的型鋼作為龍骨，后置120mm厚的空腔，吊掛尺寸為1200mm×1800m的鈦科絲吸聲天花，總計面積約12000m2；其次，在頂棚設計了立板式空間吸聲體。所謂空間吸聲體，就是將吸聲材料和結構懸吊在空間，由于材料的各界面全部暴露在聲場中，比單面暴露接觸聲波的機率大，因此吸聲性能有很大的提高，即空間吸聲體的邊緣效應[7]。該吸聲體尺寸約為200mm×350m×200mm，其展開的吸聲面積為2800m2。

通過以上的處理方式，大大增加了車間內的吸聲面積，降低了噪聲影響。

2.4 降噪效果計算

根據所做的設計方案，車間里采用了展開面積為2800m2的矩形空間吸聲體。由于空間吸聲體具有邊緣效應等影響因素，使得其吸聲效果比原有平板吊頂要好得多。依據賽賓公式T60=0.161V/A及吸聲量的計算公式A=Sα，得出吸聲處理前后車間內總吸聲量的變化，如表3所示。

由表3中凈增吸聲量數據，依據降噪計算公式，得出平均降噪量的結果，如表4所示：

表3 吸聲處理前后車間的總吸聲量 m2

ΔL為降噪量，A1、T1和A2、T2分別為加入吸聲材料前后的房間吸聲量、混響時間,V為房間體積。

表4 室內各頻率平均吸聲降噪量的計算結果

從計算結果可預計，改造設計后車間內中、高頻聲音的吸聲降噪有了較大的改善。

3 改造效果

該車間在吸聲降噪工程竣工后，對該車間內進行了空場混響時間的測量。考慮到測試數據要準確反映整個空間的噪聲分布、影響范圍的原則，確定以下布點原則[8-9]：

(1)四周過道及中間過道每行、列均勻布置5個測試點；

(2)每列取2個點測試設備與設備之間的噪聲，列與列之間錯開布置；

(3)每列設備取3個典型機臺測試機臺操作位噪聲；

(4)整個區域面積約14 000m2，均勻分布了79個測試點。

具體噪聲測試點的分布如圖2所示，對每個點進行了兩次測試，測試結果如表5所示。

圖2 卷包車間噪聲測試點布置圖

表5 長沙卷煙廠車間噪聲測試結果dB(A)

根據對79個測試點噪聲強度的計算，得出降噪后其噪聲的算術平均值為79.2dB(A)，不僅能滿足《工業企業噪聲衛生標準》的規定，而且符合綠色工房聲環境考核的要求。

4 結論

總之，車間噪聲是一項綜合機械設備噪聲治理和車間室內聲學處理的復雜性工程，需要從多個方面考慮才能達到治理的效果。根據工程的實際情況，一般應按照下列步驟確定控制噪聲的方案:

(1)調查噪聲現狀，確定噪聲強度。采用有關的聲學測量儀器，對噪聲源進行噪聲測定，并了解噪聲產生的原因及周圍環境的情況。

(2)確定噪聲允許標準。參考相關噪聲允許標準，根據車間噪聲現狀，確定可能達到的標準及所需要的降低值。

(3)選擇合理的吸聲降噪措施。根據允許標準的要求，同時考慮設計方案的合理性與經濟性，通過設計與計算確定治理方案，包括隔聲、吸聲、消聲、阻尼減振等措施。

(4)工程完工后，還需要通過有關的聲學測試來驗證改造效果。

希望本文所提到的長沙卷煙廠聯合工房卷包車間的噪聲特性分析以及治理方案能為同類車間環境噪聲的治理和改善提供一些參考。

[1] 余震安.武漢卷煙廠新建卷接包車間噪聲控制措施敏感性分析[J].中華建設，2016(5):138.

[2]YC/T396-2011 煙草行業綠色工房評價標準[S].北京：中國標準出版社，2011.

[3] 柳孝圖.建筑物理(第三版)[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4] 趙曉云.煙廠卷包車間盒包機組降噪研究[D].昆明：昆明理工大學，2012.

[5] 劉加平.建筑物理[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[6] 石慧斌，李晉奎，金迪鋒.“水立方”比賽大廳室內聲學設計[J].建筑技術，2009(8)：72.

[7] 王崢，項端祈，陳金京，等.建筑聲學材料與結構[M].北京:機械工業出版社，2006.

[8] 宋擁民，章奎生.上海卷煙廠新建制煙車間室內聲環境研究[J].噪聲與振動控制，2014,34(4)：188.

[9] 宋擁民，章奎生.大型制煙車間聲環境測試分析[J].2013(S1):87-90.

The Architectural Noise Control and Management of Factory Workshops——Taking the Example of Joint Package Workshops in Changsha Cigarette Ltd. Company

ZHONGDan1HEJiatian2XIAOJian2

(1.College of Architecture and Urban Planning，Hunan City University，Yiyang 413000； 2.School of Architecture，Hunan University，Changsha 410000)

Taking the workshops of Changsha Cigarette Factory for example, the paper firstly anal-yzed and researched its current sound environment, then put forward to the measures of reconst-ructing the sound environment based on the theories of noise reduction by absorption. The paper also calculated the related data theoretically to predict the situation after noise reformation. Finally through field test data verified that the measure of noise reduction by absorption is an effective and reliable way to solve the noise problems in workshops of factories.

Noise reduction; Titanium kesi sound-absorbing board; Absorption coefficient

鐘丹(1979.7- ),女，講師。

E-mail:4137613@qq.com

2017-04-20

TU112

A

1004-6135(2017)08-0025-05