數據中心機房空調冷卻塔的噪聲控制

    [中國制冷網]  冷卻塔主要有自然通風式、機械通風式和噴射通風式三種，常見多為逆流機械通風式冷卻塔。上述咖啡廳即選用標準型逆流機械通風式冷卻塔。逆流機械通風式冷卻塔包括風機、減速機、布水器、塔身、填料等部分。風機置于塔頂作排風用，包括電動機和葉片。減速機把葉片的高速旋轉減為低速旋轉，以增加冷空氣與熱水的熱交換時間。布水器是鉆孔合金管，隨葉片一起旋轉，使熱水均勻下落。塔身通常為玻璃鋼制作，質地輕、耐腐蝕。塔體內填料為PVC斜波板，起到增加接觸面、提高水冷卻效率作用。

    冷卻塔的類型很多，按噪聲水平可分為低噪聲型(A聲級62～7ZdB)和超低噪聲型(比低噪聲型低8～10dB)。

    (一)人冷卻塔噪聲控制的且的和內容

    1.冷卻塔噪聲控制的目的

    (1)防止冷卻塔噪聲對本單位建筑(或建筑群)的干擾。

    (2)控制冷卻塔的噪聲，使達到該建筑所在區域允許噪聲范圍內，即防止對周圍建筑的噪聲干擾。

    2.冷卻塔噪聲控制

    (1)合理地確定冷卻塔的位置。

    (2)設計和選用低噪聲冷卻塔。

    (3)采取隔聲和消聲措施。

    (二)冷卻塔噪聲產生的主要來源

    1.風機噪聲

    它是機械通風式冷卻塔最主要的噪聲源，該噪聲是空氣動力噪聲，包括湍流噪聲和旋轉噪聲。根據空氣動力噪聲源的理論分析可知，湍流噪聲的聲強與氣流相對速度的六次方成正比，也與葉片形狀等有關，具有連續的頻譜特性。旋轉噪聲是葉片旋轉時形成脈動產生的，它與葉片數、氣體流量、靜壓等有關，它的頻譜呈低中頻特性。

    2.淋水噪聲(即水落噪聲)

    它是冷卻塔的淋水裝置下落水時與下塔體底盤中積水撞擊產生，其噪聲級與落水高度、單位時間內的水流量有關，一般僅次于風機噪聲，且呈高頻特性。冷卻塔的水落噪聲通常是冷卻塔噪聲中次于風機的成分。當風機噪聲降低后，淋水噪聲則占主導地位。根據冷卻塔類型、尺寸，有時此風機的噪聲還要大，一般是依塔高、水量和塔內填料的間距而定。

    橫流式冷卻塔，所用的填料從滴點式變為薄膜式，所以它的水落噪聲是比較低的，但對流式冷卻塔水是直接落下到水池的，這樣水滴撞擊池中水表面而發出聲音。

    強制通風冷卻塔水落噪聲與冷卻塔的大小，也即與水量有關。

    3.減速機和電動機噪聲

    減速機噪聲主要是齒輪嚙合時產生的噪聲，一般如果加工精度高，噪聲是不大的。減速機的噪聲，對冷塔總噪聲的影響是很小的。因此，除了需要降低冷卻塔附近的噪聲和降低總噪聲以外，這些噪聲是可以忽略的。另外減速機的底座，最好采用防振材料以隔絕可能發生的噪聲。

    電動機噪聲則是電磁噪聲和機械噪聲，這兩類噪聲源對周圍環境影響一般可以忽略。風機用電動機噪聲比減速機的噪聲要低，所以可不必加以特別重視，在要求大功率低噪聲電動機的場合，可以采用水冷式低噪聲電動機來解決。

    4.水泵噪聲

    工業冷卻塔往往是在塔附近設置循環水泵，它的噪聲與其他聲源相比也是很大的。另外水泵的驅動一般是用電動機或蒸氣透平，這也是一個較強的噪聲源。水泵安置在冷卻塔附近，用于循環冷卻水，時常和水管共振發出高頻有調噪聲。如果該噪聲強度較大，則需要一起治理。

    5.冷卻塔配件噪聲

    這種噪聲在實際使用時對環境是沒有絲毫影響的，，它僅在運轉時，管子的水量不足或者閥門的節流不妥而產生刺耳紊流聲，例如，安慶化肥廠的冷卻塔，由于蒸氣透平的高壓蒸氣配管漏氣，產生較高聲級的噪聲，一般只要調整操作的條件即可解決。

    (三)治理方案與技術措施

    噪聲治理的一般措施是:控制噪聲源、切斷傳播途徑、保護受害者。冷卻塔的噪聲影響著作業者和居民的健康及其日常生活，受害者廣泛，且流動性大，保護受害者的措施是不可行的，只能采取控制噪聲源和切斷傳播途徑的措施。隔聲屏的原理是:利用聲波衍射使敏感建筑物處于聲影區，達到降低聲級的目的。

    針對冷卻塔的噪聲特性，常采取以下治理措施。

    (1)將普通電動機葉片更換為低噪聲葉片，從源頭上根本降低噪聲級。

    (2)排風口噪聲具有連續頻譜特性，考慮吸聲處理。用防水吸聲體制作消聲通道，達到減噪目的。

    (3)避免機械共振產生噪聲，冷卻塔硬連接做減振處理。

    (4)在接水盤中增加速濾填料，以降低淋水噪聲。

    (5)對塔體和水泵用防水吸聲屏障包圍，切斷噪聲傳播途徑。在設計制造冷卻塔時，建議如下。

    (1)當噪聲敏感區域高于冷卻塔時，聲屏障的隔聲作用有限;在冷卻塔的頂部風W，出口處和底部進風口分別安裝消聲器會增加壓力損失，降低冷卻效果，而且消聲器內使用的吸聲材料長期接觸水汽，吸聲性能會嚴重下降;隔聲房雖降噪效果明顯，但造價較高。因此，在噪聲治理過程中，要因地制宜，充分考慮各種復雜情況，選擇合適的治理方案。

    (2)鑒于目前市場上己有無風機冷卻塔供應，而且此類冷卻塔噪聲級都在6OdB以下，用戶使用后普遍反映良好，因此，建議推廣使用新型環保冷卻塔。

    (3)合理地確定冷卻塔的位置。在規定的建筑用地內，冷卻塔位置應盡可能遠離需要安靜的建筑(包括本單位建筑和周圍建筑)。因為噪聲隨與聲源的距離增加而衰減，在自由空間，當距離增加一倍，噪聲級降低6dB(當聲源為點聲源和周圍無聲反射的條件下)，實際上由于周圍建筑的聲反射，且冷卻塔也并非點聲源，因此，當距離增加一倍約衰減3-4dB。在工廠的建筑一般容易做到，同時，再將冷卻塔聲源較強的一側朝向不需要安靜的一側，以及在冷卻塔與需要安靜的廠前區之間配置倉庫、商業建筑，即可有效地控制冷卻塔的噪聲干擾。

    在民用建筑中，特別在大、中城市建筑用地受到很大限制的條件下，要使冷卻塔遠離本單位建筑或建筑群是很困難的，甚至是不可能的。在高層建筑中，如旅館、公寓和辦公樓等，即使有可能遠離冷卻塔也無法確保塔的冷卻要求。因此，通常將冷卻塔配置在建筑物的屋頂上。在這種情況下，只有選用低噪聲的冷卻塔和借助于隔聲措施。

    (4)設計和選用低噪聲冷卻塔。冷卻塔的噪聲源有風機噪聲、水落噪聲、減速機噪聲、電動機噪聲、閥件噪聲和冷卻用泵的噪聲，但其中主要是風機和水落(淋水)噪聲。

    降低風機噪聲是降低冷卻塔噪聲的積極措施，如采用低轉速、大直徑、新葉型、闊葉片、小葉角、帶傳動等措施，均可有效地降低落風機機組的噪聲，噪聲降低落量通常可達A聲級lOdB左右。

    此外，根據白天與夜間的溫差或者操作負荷的不同采用兩速電動機。當白天氣溫較高和生產滿負荷時，冷卻塔的風機全速運轉;而在夜間氣溫低、冷卻塔的能力可以降低時，使電動機以2/3或1/2的速度運轉。這樣風機噪聲可相應降低，適應了夜間城市區城允許值較低的妻求。

    雖然各單位大型冷卻塔的所在位置、占地面積、聲源分布狀況、所屬功能區等不盡相同，但只要掌握好噪聲控制設計原則，結合具體情況分析聲源的機理和特性，選擇相應的治理措施，是完全能夠有效地解決好各種大型冷卻塔噪聲的污染問題。