降低鍋爐房噪聲的措施

摘 要

摘要：介紹了噪聲的隔聲機理，噪聲疊加、點聲源隨傳播距離增加產生的聲壓級衰減值、面聲源隨傳播距離增加產生的聲壓級衰減值的計算方法。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理，噪聲疊加、點聲源隨傳播距離增加產生的聲壓級衰減值、面聲源隨傳播距離增加產生的聲壓級衰減值的計算方法。探討了降低城市集中供熱鍋爐房噪聲的措施，認為封閉隔聲措施效果較明顯。
關鍵詞：鍋爐房；風機；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，所配套的大型鼓風機、引風機、水泵等電機的功率很大，運行時產生的熱量大，且鼓風機需要吸入大量空氣，因此往往安裝在室外。大型風機、水泵的降噪，是設備生產廠家在不斷努力研究的課題。目前看來，由于大型風機、水泵等設備是連續(xù)運行的，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。本文將理論與實踐相結合，對降低城市集中供熱鍋爐房噪聲的措施進行探討。
1 噪聲的相關理論[1]
    噪聲的計量單位為分貝(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，當噪聲達到120dB時，入耳便感到疼痛。鍋爐房大型風機附近的噪聲為90～100dB，大型水泵附近的噪聲為80～90dB。我國城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準值見表1。
表1 我國城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準值    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(4類)
70
55
    ① 隔聲機理
    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?shù)母袈晿嫾芙档驮肼暭?0～80dB，這些構件包括隔墻、隔聲罩、隔聲窗和隔聲屏障等。
如果把單層均勻密實材料的構件(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，構件的振幅取決于構件的面質量和入射聲波的聲壓和頻率。隔聲質量定律表明：構件面質量越大，入射聲波頻率越高，構件的振幅就越小，構件的隔聲效果就越好。垂直入射聲波的隔聲質量定律為：
 
式中R0——聲波垂直入射時構件的隔聲量，dB
    f——聲波的頻率，Hz，一般鍋爐房的噪聲頻率取800Hz
    ρA——構件的面質量，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行平均，求出無規(guī)則入射波的隔聲量，其計算公式為：
    R=R0-10lg(0.23R0)    (2)
式中R——聲波無規(guī)則入射時構件的隔聲量，dB
    單層均勻密實構件的隔聲量也可用經(jīng)驗公式計算：
    R=18lgρA+12lgf-25    (3)
    由式(1)、(3)可知，增強構件隔聲效果的唯一辦法是增大構件的面質量P。。
    按噪聲頻率為800Hz進行計算，則式(3)可寫成：
    R=18lgρA+9.8    (4)
由式(4)可得隔聲構件所需要的面質量理論值為：
 
考慮到隔聲效果的可靠性，將隔聲構件所需要的面質量理論值乘以隔聲效果可靠性系數(shù)1.5。即當需要的隔聲量為R時，隔聲構件最小面質量的計算公式為：
 
② 噪聲疊加的計算方法
由于噪聲的聲壓級以對數(shù)為基礎，是一個相對量，不可直接相加或相減[1]21-22。設有忍個聲源，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 點聲源的聲壓級衰減
點聲源隨傳播距離增加產生的聲壓級衰減值為：
 
式中△L——聲壓級衰減值，dB
    r——點聲源至受聲點的距離，m
    ④ 面聲源的聲壓級衰減
    面聲源隨傳播距離增加產生的聲壓級衰減值與面聲源形狀有關。如某鍋爐房的風機房，設風機房長為f，寬為b，隨著傳播距離r的增加，聲壓級衰減梯度▽L與r的關系為：
 
2 降低鍋爐房噪聲的一種合理設計
    鍋爐房最大的噪聲源是鼓風機和引風機。例如某鍋爐房設有4臺鍋爐，鼓風機和引風機共8臺，大型風機的噪聲約為95dB，根據(jù)式(7)可計算出8臺風機疊加后的總噪聲為104dB。因此，控制風機噪聲[2]非常重要。
    圖1為降低鍋爐房噪聲的一種合理設計，所采用的降噪措施稱為封閉隔聲措施。把鼓、引風機布置在一個全封閉的風機房內，房頂設置進風消聲器，進風消聲器的進風量需滿足鼓風機的風量要求，同時進風可起到降低風機房溫度的作用。全封閉風機房無窗，采用密閉型隔音門，其墻壁、房頂?shù)淖钚∶尜|量按式(5)進行計算。例如根據(jù)風機房所在的位置，需要將104dB的噪聲降到50dB，即降低54dB，則由式(5)求得風機房圍護結構的最小面質量為445kg/m2，即可以采用370mm厚的實心磚墻或200mm厚的混凝土墻。房頂面質量也應滿足隔聲最小面質量的要求。

   進風消聲器通常是在壁厚6～12mm的鋼管內壁上布置一層軟質吸音材料(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。消聲器的長度應大于或等于其直徑的2.5倍。為避免進風消聲器的空氣阻力對鼓風機的正常運行有太大影響，進風消聲器的進風截面總面積應大于或等于鼓風機進風口總面積的1.2倍。由于引風機的溫度較高，進風消聲器宜設置在引風機的上方，室外進風在冷卻引風機的同時，也提高了鼓風機的進風溫度，從而將鍋爐的總運行效率提高約0.1%～0.3%。
3 降低鍋爐房內其他設備噪聲的措施
   相對于風機，鍋爐房中水泵的噪聲較小?？筛鶕?jù)我國城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準值(表1)的要求和噪聲疊加的計算方法、面聲源隨傳播距離增加產生的噪聲衰減做近似分析。如果噪聲達不到標準要求，也需要采取隔聲措施。
    有些燃煤破碎機的噪聲不亞于風機，但是破碎機不連續(xù)運行，對于破碎機噪聲的擾民問題，一般是選擇非夜間、非午休時間運行的方式來解決。
    對于鍋爐房，其噪聲是否能夠達到國家標準，需要根據(jù)我國城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準值(表1)、鍋爐房設備噪聲的聲壓級、點聲源隨傳播距離增加產生的聲壓級衰減、面聲源隨傳播距離增加產生的聲壓級衰減、噪聲疊加的計算方法等綜合計算分析后，適當采取隔聲降噪措施。如可以在設備底部設置橡膠減振墊、設備的房間內壁貼吸音材料、鼓風機進風口設置局部消聲器等，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：
[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.風機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 中平能化集團供熱分公司 河南平頂山 467000)