廣州地鐵某車站風亭冷卻塔噪聲治理

鄭 聰

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣東廣州 510030）

1 工程概況

本工程位于廣州地鐵二號線，車站于2010年建成投入使用。車站南端設置了6個低矮敞口風亭，包括兩組新排風亭、一組活塞風亭；車站南端另設置3臺下沉式布置的冷卻塔。風亭、冷卻塔均布置在綠化帶內。

車站東側某小區于2012～2017年建成，距冷卻塔基坑邊界最近距離為22 m，距活塞風亭最近距離為21 m，距車站新風亭最近距離為20 m。

車站與敏感建筑位置關系如圖1所示。

圖1 車站與敏感建筑位置關系

近年來隨著小區居民陸續入住，運營部門收到了多起關于車站風亭、冷卻塔噪聲擾民的投訴，有必要對車站噪聲進行評估和治理。

2 聲環境標準及現狀

根據《聲環境質量標準》（GB 3096—2008）及《廣州市聲環境功能區區劃》，敏感建筑聲環境功能區為2類，即連續等效A聲級晝間（6：00～22：00）60 dB，夜間（22：00～次日6：00）50 dB。

根據《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348—2008），車站廠界噪聲排放標準按照2類區執行。

第三方檢測單位車站正常運營時對車站風亭、冷卻塔的廠界噪聲進行了監測。監測結果表明，風亭、冷卻塔的廠界噪聲值均不滿足2類區標準。

新排風亭晝間超標量為2.5～7.7 dB；活塞風亭列車經過時晝間噪聲超標6 dB，無列車經過時晝間達標，夜間超標3～6 dB；冷卻塔晝間超標約15 dB。

3 風亭噪聲治理

3.1 治理方案

地下車站新排風亭噪聲主要來源為環控機房內的風機運行噪聲；活塞風亭噪聲主要來源為車輛運行產生的輪軌噪聲和氣動噪聲。為不影響車站正常運營，本次改造從噪聲傳播途徑入手，采取增設消聲器的治理方案。

車站現有風亭均位于車站主體結構正上方，橫向風道較短，新排風亭的出口均未設置集中的消聲器，僅在風機出入口處設置了金屬管殼式消聲器，且受限于土建條件，風機消聲器普遍較短，部分風機甚至無條件設置消聲器。

針對風亭噪聲，考慮在風亭口部集中設置片式消聲器。片式消聲器設置在風亭頂部防護網的下方，尺寸按充滿整個風井設置，高度1.5 m，與風井內水管等設施沖突部位做特殊處理。經聲學計算，增加消聲器后的消聲量可達17 dB，所有風亭均可滿足2類聲環境標準。

消聲器采用防水型，框架、葉片材質、消聲填料均需滿足廣州市的氣候條件。排風亭消聲器滿足280 ℃的條件下連續有效工作1 h的條件；靠近壁面一側設置活動葉片滿足人員空間；在底部和風井四周布置鋼支架固定消聲器。

3.2 車站通風影響評估

新排風亭出口集中設置消聲器后會增加進排風阻力，造成風機及空調器風量減小，可能影響系統正常功能，應對其影響進行評估。在平時通風設備全開時對4個新排風亭的風量進行了現場實測，消聲器的阻力系數按較大值取1[1]，計算增加消聲器后的壓力損失，如表1所示。

表1 新排風亭增加消聲器的壓力損失

由表1可知，由于車站新風亭1和新排風亭2的斷面風速較小，增加消聲器后阻力損失不大，均小于2 Pa。車站排風亭1增加的阻力稍大，達到7.1 Pa，主要是因為排風中包含了兩臺車站隧道風機（單臺風量20 m3/s）和一臺存車線隧道風機（12 m3/s），三臺風機平時基本處于關閉狀態，若不考慮三臺風機，排風亭增加的壓力損失小于1 Pa。

現場對活塞風亭的風量也進行了實測，列車經過時活塞風亭1的最大平均斷面風速為2 m/s，增加消聲器后阻力損失最大增加2.4 Pa；活塞風亭2的最大平均斷面風速為4.36 m/s，增加消聲器后阻力損失最大增加11.4 Pa。活塞風亭加裝消聲器后會減少活塞風量，本站本身為雙活塞系統，前后站間距較小，一組活塞風量的略微減小對區間隧道環境影響有限。

綜上，風亭口部增加消聲器引起的壓力損失較小，基本不會影響車站的正常通風。

4 冷卻塔噪聲治理

4.1 方案對比

車站現有三臺橫流式冷卻塔，單臺水量600 m3/h，采用下沉式布置。由于冷卻塔已運行10年，各部件老化嚴重，因此優先考慮主動降噪措施，即對塔體本身進行改造。

冷卻塔噪聲包括風機噪聲、電機噪聲和淋水噪聲，其中風機和電機的噪聲為主要噪聲。

針對冷卻塔本體噪聲，可采取改造冷卻塔動力系統或將冷卻塔整體更換為靜音型（Ⅰ級）冷卻塔兩種方案。

兩種方案對比如表2所示。

表2 冷卻塔噪聲治理方案對比

由表2比較可知，兩種方案預估降噪效果均滿足廠界2類聲功能區的標準。動力系統改造內容較少，幾乎不需要改動原有管線，可采取逐臺改造的施工方式，不影響現有車站供冷、施工靈活、工期短、費用低。更換冷卻塔方案改造內容多，需要整體統一更換，影響車站供冷、工期長、費用高。因此本工程采取改造冷卻塔動力系統的方案。

4.2 治理方案

對冷卻塔動力系統的改造在保證冷卻塔所需風量的前提下，通過將風機的運行轉速降低的方式將設備噪聲降低。由于風機線速度降低，在同葉輪質心的前提下，不平衡力矩減少，振動能量減少，設備運行更平穩，低頻傳播的概率也大幅下降。考慮將原冷卻塔單葉風機設計改造為同軸雙風機系統。同軸雙風機由上層葉片、下層葉片、導流葉片、電機及減速器等構成，在保持冷卻塔風量的同時降低風機轉速，實現降噪的目的。

冷卻塔動力系統如圖2所示。

圖2 冷卻塔風機構造

原冷卻塔采用3 440 mm-5p（5葉片）單葉風機，需要在378 r/min的轉速下才可滿足冷卻塔所需要的風量。改造為同軸雙風機后，采用3 440 mm-7p×2（7葉片雙風葉）雙葉片風機，轉速為145 r/min時即可滿足冷卻塔所需風量，風機的理論降噪量可達23.5 dB。

現有冷卻塔有高速和低速兩檔風速，分別滿足白天和夜間運行條件，更換冷卻塔動力系統的同時需要配備變頻器，晝間按工頻運行，夜間按低頻運行，以滿足現有運營需求。

更換風機后配電功率不變，無須對配電系統進行改造。改造后冷卻塔運行風量不少于原塔風量，其散熱能力不受影響，改造不改變塔體大小，不影響冷卻塔的檢修空間。

5 治理效果評價

風亭冷卻塔噪聲治理完成后，第三方檢測單位在實際運營工況條件下對廠界噪聲進行了監測。

監測結果如表3所示。

表3 治理后風亭冷卻塔廠界噪聲 單位：dB

由表3可知，正常運營工況下，風亭冷卻塔廠界噪聲滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348—2008）的2類標準的限值要求，達到治理目標。

6 結語

既有車站進行風亭噪聲治理時采取加裝消聲器的方案可取得較好效果，需要注意對消聲器的壓力損失進行評估，以免影響車站正常通風。結合車站具體情況，可考慮更換或調節部分運行狀態較差、噪聲突出的風機，從聲源上降低風亭噪聲。既有車站進行冷卻塔噪聲治理時，采用更換動力系統的方案可取得較好降噪效果，需要注意合理匹配風機，在降低噪聲的同時不影響冷卻塔的散熱能力。可采取設置消聲圍蔽，改造配水系統等措施進一步降低冷卻塔噪聲。