數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)降噪工程分析

張 雪

（中國移動通信集團北京有限公司，北京 100000）

0 引 言

國家戰(zhàn)略對噪聲污染防治的要求已納入年度目標及規(guī)定中，環(huán)境噪聲問題治理尤為重要[1]。生態(tài)文明建設已成為一項重要工作，對促進經(jīng)濟社會綠色發(fā)展有著重要意義[2]。中國移動通信集團北京有限公司（以下簡稱北京移動）菜市口數(shù)據(jù)中心承載著大量移動業(yè)務，隨著業(yè)務不斷發(fā)展，為滿足不同機房溫濕度要求，菜市口樓體南側及西側平臺均布置多臺空調室外機。此外為實現(xiàn)節(jié)能降耗要求，在樓體頂層布置有13臺閉式冷卻塔。在設備運行時，空調室外機及冷塔產(chǎn)生的不同程度噪聲對周圍居民區(qū)產(chǎn)生干擾。針對上述影響，北京移動積極發(fā)揮前向主動性，充分調研勘測并精準研判制定優(yōu)化策略方案，快速落地實施，通過一系列舉措將噪聲值大大降低至標準指標值以下，為附近居民提供了良好的居住環(huán)境。

1 空調室外機組降噪方案

空調室外機產(chǎn)生的噪聲主要是空氣動力性噪聲，空調室外機葉輪造成了周圍氣體的紊流，在紊流的影響下會產(chǎn)生氣體與氣體及氣體與物體相互作用產(chǎn)生的噪聲。從噪聲產(chǎn)生的機理來看，它主要由兩部分組成，即旋轉噪聲和渦流噪聲。旋轉噪聲主要是室外機啟動時葉輪與周圍氣體進行接觸，對周圍氣體起到擾動作用，在連續(xù)性擾動過程中周圍氣體不斷與葉輪接觸，接觸過程中對葉輪產(chǎn)生壓力從而引起震動，旋轉過程導致氣流分布不均，產(chǎn)生一定的噪聲影響。渦流噪聲又稱為紊流噪聲。渦流噪聲主要是氣流流經(jīng)葉輪表面時，在葉片尾部產(chǎn)生尾渦，從而引起葉片震動，產(chǎn)生一定的噪聲影響[3]。

消聲處理是控制空氣動力性噪聲最有效的措施之一，對于空調室外機的空氣動力設備采取的措施是加裝隔吸聲板和消聲裝置，可以有效降低噪聲。鋼結構框架為鍍鋅方管結構，采用現(xiàn)場栓接的方式與原結構進行連接，安裝時需拆除原有外墻裝飾板，待方管安裝完畢后予以恢復。

隔吸聲板采用模塊式結構，易于安裝更換、檢修維護，不影響設備運行性能和檢修維護等。消聲器的安裝位置根據(jù)設計圖紙已安裝型鋼框架后，方可進行施工。消聲器在工廠內生產(chǎn)完畢，現(xiàn)場組裝，采用穿孔吸音板+吸音棉+金屬隔聲板的阻性消聲結構。隔聲罩如圖1所示。

圖1 隔聲罩示意圖

2 頂部冷卻塔降噪方案

菜市口冷卻塔為13臺風冷冷卻塔，原有冷卻塔降噪屏障已經(jīng)上銹腐爛，多處已經(jīng)損壞。經(jīng)現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)，冷卻塔噪聲主要由冷卻塔下部的水噴淋裝置產(chǎn)生的噪聲、側板輻射的噪聲、冷卻塔電動機和水泵產(chǎn)生的噪聲、每臺冷卻塔上部的8臺通風機產(chǎn)生的噪聲以及冷卻塔在運行過程中塔體與地面接觸產(chǎn)生的震動噪聲。水噴淋及冷卻塔的殼體輻射噪聲主要由電機葉輪葉片引起，電機運轉過程中，每當葉片的后邊緣經(jīng)過渦殼的舌部或導向器導葉的前邊緣時壓力就會發(fā)生變動，而且一直傳到排出管中，并輻射出空氣噪聲。冷卻塔頂部的8臺通風機噪聲主要是風機轉動時產(chǎn)生了氣體紊流，風機轉動使得周圍氣體受到擾動產(chǎn)生空氣動力性噪聲。此外，風機本身的軸承等部件在轉動過程中會產(chǎn)生機械噪聲[4]。減速機噪聲主要是齒輪嚙合所發(fā)生的噪聲和機器的底座與基礎振動沖擊產(chǎn)生的噪聲。電動機噪聲主要是電動機運轉過程中發(fā)出的機械及電磁噪聲。塔體及管道振動向外輻射出的噪聲以及通過剛性連接形成“聲橋”向建筑物下方傳遞的振動噪聲也是冷卻塔噪聲的重要組成部分。

根據(jù)實際環(huán)境與噪聲敏感點的相對位置關系和降噪指標，需因地制宜地采取全面隔聲+消聲的降噪設計方案，盡可能兼顧熱工性能、結構工藝、日常維修等一系列相關因素，在盡可能保障其通風散熱效果、操作維修便利以及外部景觀協(xié)調的同時，實現(xiàn)環(huán)境噪聲達標。

2.1 屋面鋼結構安裝

鋼結構運至施工現(xiàn)場后，由施工人員多人配合逐個將鋼結構搬運至運輸貨梯，在屋面尋合適位置按尺寸和種類整齊碼放。使用時，由人工二次倒運至施工點位，借助滑輪裝置進行鋼柱、檁條、系桿的安裝。各類型鋼結構安裝過程中，需按照設計圖紙進行安裝位置的確認，從而保證屋面鋼結構整體的穩(wěn)定與剛度滿足要求。鋼柱借助滑輪初步安裝到位后，再調整構件之間的垂直度與水平度。在鋼柱滿足垂直度要求后，將鋼柱與現(xiàn)有結構之間焊接牢固，焊縫滿足相應國家標準要求。

檁托板應按設計要求的位置進行固定，若現(xiàn)場存在障礙無法按原設計位置固定，需要對檁托板位置進行調整，應征求設計單位及建設單位負責人同意后實施。在整個檁條安裝過程中，安裝工人首先根據(jù)圖紙進行支撐點的定位，定位完成后需要對位置點進行整平操作，以保證其堅固性。整平操作完成后，需要將檁條與固定點進行焊接，焊接過程要進行間距于位置點的確認。鋼結構焊接完成后，所有焊點、焊縫均需在打磨后補刷防銹漆。冷卻塔降噪工程現(xiàn)場施工實例如圖2所示。

圖2 冷卻塔降噪工程現(xiàn)場施工實例

2.2 頂部倒L型聲屏障板安裝

鋼結構安裝完成后，需經(jīng)過多部門協(xié)同驗證，滿足條件后可進行頂部倒L型聲屏障板的安裝。將隔聲屏障安放在已固定好的H型鋼內，然后用彈簧卡子將屏體卡緊在H鋼的槽中。安裝隔聲屏障螺栓及固定件，調整隔聲屏障的水平和垂直角度，確保上、下屏體之間無明顯的縫隙，頂部屏體的高度基本一致。倒L型聲屏障板安裝實例如圖3所示。

圖3 倒L型聲屏障板安裝實例

2.3 消聲導流片安裝

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，屋頂冷卻塔部分原有檢修平臺已破損，并妨礙聲屏障結構及消聲片安裝，需將部分破損原有結構予以拆除外運。本體隔聲板采用現(xiàn)場安裝的方式，在結構框架內安裝玻璃棉，并使用壓型鋼板封閉。將消聲片安放在要固定的位置，消聲片需滿足無油污和浮塵的條件方可進行安裝。嚴格對照圖紙位置及方位進行安裝，消聲器的螺栓及固定件要保持好角度后，單片疊加進行安裝。

消聲片的安裝過程中要保持均勻間距進行單片安裝，消聲器的水平、豎直方向要保持好角度，固定件以及螺栓要安裝牢固，同時對消聲片的固定裝置要做好除銹措施，保證施工質量符合要求。消聲片之間的距離要相等且平行，安裝完畢后要檢查消聲片間是否有異物。

3 方案效果與推廣分析

通過對數(shù)據(jù)中心樓宇進行夜間自測，室外機開啟狀態(tài)下的噪聲值為52 dB，室外機關閉狀態(tài)下的噪聲值為52 dB，符合相關要求[5]。菜市口通信樓在業(yè)務承擔上扮演重要角色，其面臨的噪聲問題也更加棘手。菜市口空調室外機采用平鋪式擺放，在眾多機樓中十分具有代表性。此次噪聲改造項目針對主要噪聲源室外機和頂層冷卻塔增設了通風隔聲罩、消聲導流片、本體隔聲加強板等裝置，可以達到有效降低噪聲的目的。此次改造項目可以為大多數(shù)機房解決噪聲問題提供參考，具有較好的推廣價值。

4 結 論

綜上所述，對數(shù)據(jù)中心機樓室外機、冷卻水系統(tǒng)的噪聲進行詳細分析，因地制宜制定了相應的改造方案。詳細介紹了數(shù)據(jù)中心加裝隔吸聲板、消聲器等一系列降噪措施，通過對數(shù)據(jù)中心樓宇進行夜間自測，其噪聲值已達到標準規(guī)范的要求，數(shù)據(jù)中心降噪工程取得了一定成效，具有借鑒意義。