降低鍋爐房噪聲的措施

摘 要

摘要：介紹了噪聲的隔聲機(jī)理，噪聲疊加、點(diǎn)聲源隨傳播距離增加產(chǎn)生的聲壓級衰減值、面聲源隨傳播距離增加產(chǎn)生的聲壓級衰減值的計(jì)算方法。探討了降低城市集中供熱鍋爐房噪聲的措
摘要：介紹了噪聲的隔聲機(jī)理，噪聲疊加、點(diǎn)聲源隨傳播距離增加產(chǎn)生的聲壓級衰減值、面聲源隨傳播距離增加產(chǎn)生的聲壓級衰減值的計(jì)算方法。探討了降低城市集中供熱鍋爐房噪聲的措施，認(rèn)為封閉隔聲措施效果較明顯。
關(guān)鍵詞：鍋爐房；風(fēng)機(jī)；噪聲；聲壓級；隔聲；封閉隔聲
Measures for Reducing Boiler Room Noise
WU Weixun，GAO Baizheng
Abstract：Sound insulation mechanism for noise and calculation methods of noise superimposition，sound pressure level attenuation values of point sound source and surface sound source with increase of propagation distance are introduced.Measures for reducing noise from urban centralized heat supply boiler room are discussed，and it is concluded that the closed sound insulation effect is more obvious.
Key words：boiler room；fan；noise；sound pressure level；sound insulation；closed sound insulation
   一般城市集中供熱鍋爐房距市區(qū)較近，如果鍋爐房噪聲太大，會影響到鍋爐房附近的居民，甚至引起法律糾紛。因此，應(yīng)最大限度地降低城市集中供熱鍋爐房的噪聲，以減小噪聲污染。
   城市集中供熱鍋爐房的鍋爐熱功率較大，所配套的大型鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、水泵等電機(jī)的功率很大，運(yùn)行時產(chǎn)生的熱量大，且鼓風(fēng)機(jī)需要吸入大量空氣，因此往往安裝在室外。大型風(fēng)機(jī)、水泵的降噪，是設(shè)備生產(chǎn)廠家在不斷努力研究的課題。目前看來，由于大型風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備是連續(xù)運(yùn)行的，所以從聲源上降噪存在極大的困難。因此，只能采用隔聲降噪技術(shù)。本文將理論與實(shí)踐相結(jié)合，對降低城市集中供熱鍋爐房噪聲的措施進(jìn)行探討。
1 噪聲的相關(guān)理論[1]
    噪聲的計(jì)量單位為分貝(dB)。60dB以下為無害區(qū)，60～110dB為過渡區(qū)，110dB以上為有害區(qū)。人們長期生活在85～90dB的噪聲環(huán)境中會患噪聲病，當(dāng)噪聲達(dá)到120dB時，入耳便感到疼痛。鍋爐房大型風(fēng)機(jī)附近的噪聲為90～100dB，大型水泵附近的噪聲為80～90dB。我國城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值見表1。
表1 我國城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值    dB
適用區(qū)域
晝間
夜間
特殊住宅區(qū)(0類)
50
40
居民、文教區(qū)(1類)
55
45
一類混合區(qū)(2類)
60
50
商業(yè)中心區(qū)、二類混合區(qū)(3類)
65
55
交通干線道路兩側(cè)(4類)
70
55
    ① 隔聲機(jī)理
    使聲能在傳播過程中受到阻擋而不能直接通過的措施稱為隔聲。采用適當(dāng)?shù)母袈晿?gòu)件能降低噪聲級20～80dB，這些構(gòu)件包括隔墻、隔聲罩、隔聲窗和隔聲屏障等。
如果把單層均勻密實(shí)材料的構(gòu)件(忽略材料的彈性)看作是柔軟的，那么它在受到聲波激發(fā)時，構(gòu)件的振幅取決于構(gòu)件的面質(zhì)量和入射聲波的聲壓和頻率。隔聲質(zhì)量定律表明：構(gòu)件面質(zhì)量越大，入射聲波頻率越高，構(gòu)件的振幅就越小，構(gòu)件的隔聲效果就越好。垂直入射聲波的隔聲質(zhì)量定律為：
 
式中R0——聲波垂直入射時構(gòu)件的隔聲量，dB
    f——聲波的頻率，Hz，一般鍋爐房的噪聲頻率取800Hz
    ρA——構(gòu)件的面質(zhì)量，kg/m2
    ρ——空氣密度，kg/m3
    c——空氣中的聲速，m/s，一般取C=331m/s
    然而噪聲波的入射一般是無規(guī)則的。在無規(guī)則入射的情況下，對所有方向的入射波進(jìn)行平均，求出無規(guī)則入射波的隔聲量，其計(jì)算公式為：
    R=R0-10lg(0.23R0)    (2)
式中R——聲波無規(guī)則入射時構(gòu)件的隔聲量，dB
    單層均勻密實(shí)構(gòu)件的隔聲量也可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
    R=18lgρA+12lgf-25    (3)
    由式(1)、(3)可知，增強(qiáng)構(gòu)件隔聲效果的唯一辦法是增大構(gòu)件的面質(zhì)量P。。
    按噪聲頻率為800Hz進(jìn)行計(jì)算，則式(3)可寫成：
    R=18lgρA+9.8    (4)
由式(4)可得隔聲構(gòu)件所需要的面質(zhì)量理論值為：
 
考慮到隔聲效果的可靠性，將隔聲構(gòu)件所需要的面質(zhì)量理論值乘以隔聲效果可靠性系數(shù)1.5。即當(dāng)需要的隔聲量為R時，隔聲構(gòu)件最小面質(zhì)量的計(jì)算公式為：
 
② 噪聲疊加的計(jì)算方法
由于噪聲的聲壓級以對數(shù)為基礎(chǔ)，是一個相對量，不可直接相加或相減[1]21-22。設(shè)有忍個聲源，其聲壓級分別為LP1，LP2，…，LPn根據(jù)能量疊加法則，總聲壓級為：
 
式中Ln——由n個聲源疊加后的總聲壓級，dB
    LPi——n個聲源中第i個聲源的聲壓級，dB
    當(dāng)n個聲壓級相同時，總聲壓級為：
    Ln=LP+10lgn    (7)
式中LP——相同的聲壓級，dB
   ③ 點(diǎn)聲源的聲壓級衰減
點(diǎn)聲源隨傳播距離增加產(chǎn)生的聲壓級衰減值為：
 
式中△L——聲壓級衰減值，dB
    r——點(diǎn)聲源至受聲點(diǎn)的距離，m
    ④ 面聲源的聲壓級衰減
    面聲源隨傳播距離增加產(chǎn)生的聲壓級衰減值與面聲源形狀有關(guān)。如某鍋爐房的風(fēng)機(jī)房，設(shè)風(fēng)機(jī)房長為f，寬為b，隨著傳播距離r的增加，聲壓級衰減梯度▽L與r的關(guān)系為：
 
2 降低鍋爐房噪聲的一種合理設(shè)計(jì)
    鍋爐房最大的噪聲源是鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。例如某鍋爐房設(shè)有4臺鍋爐，鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)共8臺，大型風(fēng)機(jī)的噪聲約為95dB，根據(jù)式(7)可計(jì)算出8臺風(fēng)機(jī)疊加后的總噪聲為104dB。因此，控制風(fēng)機(jī)噪聲[2]非常重要。
    圖1為降低鍋爐房噪聲的一種合理設(shè)計(jì)，所采用的降噪措施稱為封閉隔聲措施。把鼓、引風(fēng)機(jī)布置在一個全封閉的風(fēng)機(jī)房內(nèi)，房頂設(shè)置進(jìn)風(fēng)消聲器，進(jìn)風(fēng)消聲器的進(jìn)風(fēng)量需滿足鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量要求，同時進(jìn)風(fēng)可起到降低風(fēng)機(jī)房溫度的作用。全封閉風(fēng)機(jī)房無窗，采用密閉型隔音門，其墻壁、房頂?shù)淖钚∶尜|(zhì)量按式(5)進(jìn)行計(jì)算。例如根據(jù)風(fēng)機(jī)房所在的位置，需要將104dB的噪聲降到50dB，即降低54dB，則由式(5)求得風(fēng)機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最小面質(zhì)量為445kg/m2，即可以采用370mm厚的實(shí)心磚墻或200mm厚的混凝土墻。房頂面質(zhì)量也應(yīng)滿足隔聲最小面質(zhì)量的要求。

   進(jìn)風(fēng)消聲器通常是在壁厚6～12mm的鋼管內(nèi)壁上布置一層軟質(zhì)吸音材料(如巖棉或玻璃棉)，頂部蓋上一個防雨吸音帽(見圖2)。當(dāng)方向不確定的噪聲通過消聲器向外傳播時，部分噪聲被吸音材料吸收。消聲器越長，消聲效果越好。消聲器的長度應(yīng)大于或等于其直徑的2.5倍。為避免進(jìn)風(fēng)消聲器的空氣阻力對鼓風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行有太大影響，進(jìn)風(fēng)消聲器的進(jìn)風(fēng)截面總面積應(yīng)大于或等于鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口總面積的1.2倍。由于引風(fēng)機(jī)的溫度較高，進(jìn)風(fēng)消聲器宜設(shè)置在引風(fēng)機(jī)的上方，室外進(jìn)風(fēng)在冷卻引風(fēng)機(jī)的同時，也提高了鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫度，從而將鍋爐的總運(yùn)行效率提高約0.1%～0.3%。
3 降低鍋爐房內(nèi)其他設(shè)備噪聲的措施
   相對于風(fēng)機(jī)，鍋爐房中水泵的噪聲較小?？筛鶕?jù)我國城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值(表1)的要求和噪聲疊加的計(jì)算方法、面聲源隨傳播距離增加產(chǎn)生的噪聲衰減做近似分析。如果噪聲達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，也需要采取隔聲措施。
    有些燃煤破碎機(jī)的噪聲不亞于風(fēng)機(jī)，但是破碎機(jī)不連續(xù)運(yùn)行，對于破碎機(jī)噪聲的擾民問題，一般是選擇非夜間、非午休時間運(yùn)行的方式來解決。
    對于鍋爐房，其噪聲是否能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，需要根據(jù)我國城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值(表1)、鍋爐房設(shè)備噪聲的聲壓級、點(diǎn)聲源隨傳播距離增加產(chǎn)生的聲壓級衰減、面聲源隨傳播距離增加產(chǎn)生的聲壓級衰減、噪聲疊加的計(jì)算方法等綜合計(jì)算分析后，適當(dāng)采取隔聲降噪措施。如可以在設(shè)備底部設(shè)置橡膠減振墊、設(shè)備的房間內(nèi)壁貼吸音材料、鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口設(shè)置局部消聲器等，但降噪效果不明顯。相比之下，封閉隔聲措施效果較明顯且具有可靠的理論依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 戴東麗.噪聲的危害與控制[M].北京：人民教育出版社，2006.
[2] 石偉.風(fēng)機(jī)噪聲的理論分析與解決方案[J].煤氣與熱力，2005，25(4)：66-68.
 
(本文作者：吳偉遜 高百爭 中平能化集團(tuán)供熱分公司 河南平頂山 467000)