摘要：柴油发电机在运行过程中产生大量的噪音，对环境产生大量的噪声污染，一般情况下运行噪声可达100~110dB左右。但根据国家环保法规要求生产中白天噪声不大于65dB，夜间不大于55dB，所以对柴油发电机房采取降噪措施是势在必行的。康明斯公司根据发电机房降噪工程独特设计，通过采用高效吸音材料，用先进生产工艺工业化生产的降噪消声装置，对进、排风通道和排气系统进行了降噪处理，确保柴油发电机组在满足通风条件，也即不降低输出功率的前提下，完全满足了国家标准对环境噪声的要求。本文系统阐述吸声降噪公式、机房声源对降噪效果的影响及消音降噪的措施和主要材料。
一、吸声降噪公式
由于吸声技术对从柴油发电机组的声源来的直达声不起作用，它仅仅减弱反射声强度，也就是可降低机房由反射声形成的混响声场的强度。因此在采取吸声措施时，首先要估算吸声降噪量，以确定柴发机房降噪措施的合理性。
1. 适用吸声降噪的场合
（1）未经任何吸声处理的柴发机房。
（2）以混响声为主的区域，如离噪声大的机器较远处。若在以直达声为主的区域，吸声降噪无效。
（3）在噪声源多且分散的机房。当对每一噪声源都采取噪声控制措施（如隔声罩等）有困难时，可以将吸声措施和隔声屏配合使用，会收到良好的降噪效果。
2. 降噪量计算公式
降低反射声的声能，如忽略直达声的影响，吸声量增加一倍，噪声降低3dB。计算公式如下：
其中，为降噪量（dB）；为加入吸声材料前机房吸声量（m²）；为加入吸声材料前机房混响时间（s）；为加入吸声材料后机房吸声量（m²）；为加入吸声材料后机房混响时间（s）；为机房体积（m³）。
如果机房未做吸声处理，反射较严重，吸声量少，混响时间长，那么吸声降噪的效果比较好。如果机房已经有大量的吸声，混响时间短，那么吸声效果比较差。
计算示例：机房体积，混响时间为6s，加入100m²的吸声系数0.9吸声吊顶，那么降噪量为多少？
根据降噪公式：
3. 隔声墙隔声量计算
查表得，240砖墙的面密度，纸面石膏板面密度；按双层隔声墙计算隔声量，。
平均隔声量：
可得：
因此，机房隔声墙隔声量符合设计要求。
4. 机房隔声门窗隔声量的计算
（1）机组与操作间之间的门窗
选用钢板门（厚6mm）900×2000，平均隔声量，；
平均隔声量：
操作间噪声级为：。
（2）操作间与机房之外的门
单层240mm厚砖墙（面密度457kg/m²），则：
平均隔声量：
则隔声量 = 40 + 50 = 90dB > 53dB。
二、机房声源对降噪效果的影响
柴油发电机组运行时，通常会产生95-110dB（A）的噪声，如果没有采取必要的降噪措施，机组运行的噪声，将对周围环境造成严重损害。为了保护和改善环境质量，必须对噪声进行控制。国家标准GB12348-90和GB12349-90对环境噪声的要求是：二类标准（适用于居住、商业、工业混杂区及商业中心区）昼间60dB（A）、夜间50dB（A）；三类标准（适用于工业区）昼间65dB（A）、夜间55dB（A）。通常按昼间60dB（A）的标准进行低噪声工程设计。图1、图2为典型的发电机房降噪方案设计三维图。
1. 吸声降噪的局限性
（1）假如柴油发电机房分布多个声源，机房各处的直达声能很强，吸声效果就比较差，往往只能降低3-4个分贝。尽管降噪量有限，但减少了混响声，机房工作人员的主观上消除了噪声来自多方的混乱感，反映较好。
（2）吸声处理对于声源距离近的位置效果差，相对对于声源距离远的位置效果好，对传到室外的噪声降低效果也很明显。这是因为靠近声源处直达声占主导地位，吸声材料只能吸收反射声，对直达声无能为力。当距离声源较远时，反射声的比重增大，吸声处理的效果随之改善。
（3）经验表明，在室内反射声场中利用合理设计的吸声装置，最高降噪量可达8～10分贝；在个别频段可能达到12分贝左右。在噪声级降低10分贝时，可使人们感到噪声的响度降低一半。特别是在高频噪声的情况下，噪声刺耳的感觉大为减轻。
2. 机房体积与形状对吸声效果的影响
（1）如果机房容积很大，人们的活动区域靠近声源，直达声占主导地位，此时吸声效果差。容积较小的机房，声音在天花和墙壁上反射多次后与直达声混合，反射声多，此时吸声处理效果就明显。经验表明，3000m³以下的机房吸声降噪效果好，更大的机房，吸声效果不理想。
（2）若机房体型瘦长，顶低，机房长度大于高宽的5倍以上，由于声音的反射类似于管道中爬行，吸声处理的降噪效果也很好。这是因为瘦长空间中声波在管道内壁的多次反射增加了与吸声材料的接触机会。
（3）在室内顶棚高度大于6米和室内容积超过3000m³的情况下，利用吸声饰面降噪收效不大，应适当考虑使用空间吸声体。空间吸声体是悬挂在室内的独立吸声构件，六个面均暴露在声场中，吸声效率远高于贴壁安装的吸声材料，在大型机房中降噪效果显著。
3. 声源频谱特性对降噪效果的影响
（1）柴油发电机组的噪声频谱呈宽频带特性，不同型号的机组在低频、中频和高频段的噪声成分各不相同。吸声降噪措施应根据实际的声源频谱特性进行针对性设计。
（2）中高频噪声（500～4000Hz）在机房内反射强烈，吸声材料对该频段的吸声系数通常较高，因此吸声降噪对中高频噪声效果明显。低频噪声（50～200Hz）波长长，绕射能力强，吸声材料对其吸收效果较差，需要采用共振吸声结构（如薄板共振器、穿孔板共振腔）或增加吸声层厚度（≥150mm）来改善低频吸声性能。
（3）排气噪声以低频成分为主（基频等于发火频率，通常为50～150Hz），对吸声材料的低频吸声性能要求较高。在选择吸声材料时，应优先采用低频吸声系数高的材料或结构，如微穿孔板吸声结构或大空腔吸声构造。
4. 距离声源的远近对降噪效果的影响
（1）以直达声为主的区域（通常在距离声源1～2m范围内），吸声降噪基本无效。在这些区域，应优先采用隔声罩、局部隔声屏或操作人员佩戴耳塞等个体防护措施。
（2）以混响声为主的区域（距离声源较远或处于房间中心位置），吸声降噪效果显著。合理布置吸声材料可降低混响声场3～8dB。
（3）为了降低靠近噪声源处的声压级，可以在噪声源的附近悬挂空间吸声体，或采取其他吸声降噪措施。空间吸声体悬挂高度应不低于2.5m，且与声源的距离不宜太近，以免影响空气流通和设备散热。
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图1 柴油发电机组降噪机房侧视图 |
图2 柴油发电机房降噪完成效果图 |
三、消音降噪的措施和主要材料
应针对声源的频谱特性选择吸音材料，吸音材料的频谱应与噪音源的频谱特性相匹配。高频噪声大，用高频吸音多的吸声材料，低频噪声大，用低频吸声多的材料。如果使用穿孔共振吸音材料，最好使用吸声频率值与噪声频率最大值相对应，若噪声在中高频存在峰值，这样处理的降噪效果就非常显著。
1. 机房降噪的吸声部分
发电机房一般为四周240mm厚的砖墙、水泥楼板平顶，为降低机房内的噪声，在机房内部墙壁四周与房顶的内壁均需进行吸声处理，具体如下：
（1）墙壁四周：采用U型龙骨架、吸声棉、玻璃布、穿孔吸声板（厚度不小于0.6mm）等在墙壁四周覆盖一层100～120mm的吸音墙体。吸声棉的密度不应低于32kg/m³，以保证在中高频段的吸声系数不低于0.8。U型龙骨架的间距通常为400～600mm，确保吸声层的结构稳定性。墙面吸音做法可参照图3所示。
（2）房顶的内壁：采用U型龙骨架、吸声棉、玻璃布、穿孔吸声铝板（厚度不小于0.6mm）等在房顶下吊一层120～150mm的吸音层，这样一来可以降低机房内噪声10～15dB(A)。铝板的穿孔率应控制在15%～25%之间，孔径3～5mm，以获得最佳的宽频吸声效果。吸音层与房顶之间的空腔（80～120mm）可显著提高低频吸声性能（约提高低频吸声系数0.2～0.3）。
（3）吸声材料的安装要求：玻璃布应铺设在吸声棉与穿孔板之间，防止纤维飞散。所有接缝处应搭接不小于50mm，并采用压条固定，防止声波从缝隙穿透。吸声结构应避免与墙体刚性接触，以阻断声桥。
2. 机房的隔声部分
（1）隔音门：为防止机房内的噪声外传，必须对机房的门进行密封处理，以用来吸声和隔声，一般单层门的平均降噪声量为TL=15～20dB(A)，双层门的平均降噪声量为TL=25～35dB(A)，特殊双层门的平均降噪声量可达到TL=35～45dB(A)。根据柴油发电机组的噪声特点专门设计、制造和安装特殊的隔声门，而且门与门框之间进行密封处理（采用磁性密封条或充气密封条）。隔声门的门扇与门框的缝隙应控制在2mm以内，密封条压缩量不小于5mm。
（2）隔声窗：观察窗应采用双层中空玻璃（每层厚度不小于6mm，中空层10～12mm），窗框与墙体之间用密封胶填充。双层中空玻璃的隔声量可比单层玻璃提高8～12dB。
（3）发电机组的减震：发电机组底架与地面基础之间不采用传统的地脚螺钉钢性连接，而采用高性能柴油发电机组专用橡胶弹簧减震器，可减低噪声5～10dB(A)。减震器的选型应根据机组的重量和转速计算，弹簧减震器的固有频率应低于发动机激励频率的1/3，以确保有效的隔振效果。减震器的数量应根据机组的重量均匀布置，通常不少于4个，大型机组需6～8个。减震措施的做法可参照图4所示。
（4）管道减振：排烟管和进排风管与墙体连接处应采用柔性连接（橡胶减振接头或波纹管补偿器），防止固体传声。管道穿墙处应填充吸声材料并做好密封，防止漏声。管道支架应采用弹性吊架或弹性支撑，减少振动传递。
3. 进排风系统消声设计
（1）机房内部通风：机房的通风好坏是机房消音降噪工程成功的关键，也是柴油发电机组能否正常工作的前提条件。在满足降噪效果的同时，必须考虑柴油发电机组对机房的通风要求，由于柴油发电机组运行时需要大量的新鲜空气，必须设计能满足要求的机房排风与排风道，大量的噪声也是从进风道和排风道散播到机房外。
（2）进风道和排风道的消声设计：设计合理的进风道与排风道是降低噪声的重要环节，柴油发电机组的进风与排风道均采用折砖风道，特制一进风消音器和排风消声器，内腔均装置吸音材料和穿孔吸音板。折砖风道的长度不应小于1.5m，内壁敷设厚度不小于50mm的吸声材料，风道内气流速度不应超过5～8m/s，以避免气流再生噪声。
（3）通风量的保障措施：为保证机组能正常长时间按额定功率运行，机组的进、排风口必须按机组使用要求预留足够的排风面积（进风口面积不小于散热器面积的1.6倍，排风口面积不小于1.5倍）。机组的排风管道加装低噪声轴流风机，以保证机房有足够的通风量。风机的选型应满足机组满负荷运行时的散热风量要求，并预留15%～20%的裕量。
（4）通过以上手段预计降低噪声为25～30dB(A)。
4. 排气系统消声处理
（1）排气噪声是柴油发电机组最主要的噪声源，其噪声级通常比整机噪声高10～15dB(A)。排气系统应设置工业型消声器和住宅型消声器两级消声，一级消声器紧靠发动机排气口安装（距离不超过3m），二级消声器安装在室外或排烟管道末端。
（2）工业型消声器（阻性）用于消除中高频噪声，住宅型消声器（抗性或阻抗复合型）用于消除低频噪声，两级配合使用可使排气噪声降低40～45dB(A)。住宅型消声器的容积应不小于发动机排量的10倍，以获得良好的低频消声效果。
（3）排烟管道的隔声包扎：排烟管道在机房内的部分应进行隔声包扎（厚度不小于50mm的硅酸铝纤维+铝皮护面），一方面减少热辐射，另一方面降低管道表面辐射噪声（可降低管道辐射噪声5～8dB）。
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图3 柴油发电机房墙面吸声措施的制作方法 |
图4 柴油发电机房混凝土基础平台示例 |
结语
本文系统阐述了柴油发电机房噪声控制的核心公式与工程计算方法，包括吸声降噪公式、隔声墙隔声量公式、隔声门窗平均隔声量公式，并通过工程实例验证了其适用性。详细分析了机房声源特性对降噪效果的影响规律，并给出了完整的消音降噪工程措施。本文旨在为工程技术人员提供一套完整的机房噪声控制设计方法，帮助实现昼间≤60dB(A)、夜间≤50dB(A)的环保标准要求，为实际降噪工程提供理论依据和技术指导。
三、消音降噪的措施和主要材料
应针对声源的频谱特性选择吸音材料，吸音材料的频谱应与噪音源的频谱特性相匹配。高频噪声大，用高频吸音多的吸声材料，低频噪声大，用低频吸声多的材料。如果使用穿孔共掁吸音材料，最好使用吸声频率值与噪声频率最大值相对应，若噪声在中高频存在峰值，这样处理的降噪效果就非常显著。
1、机房降噪的吸声部分
发电机房一般为四周240mm厚的砖墙、水泥楼板平顶，为降低机房内的噪声，在机房内部墙壁四周与房顶的内壁均需进行吸声处理（降噪措施如图3所示），具体如下：
（1）墙壁四周：
采用U型龙骨架、吸声棉、玻璃布、穿孔吸声板（厚度不小于0.6mm）等在墙壁四周覆盖一层100--120mm的吸音墙体。
（2）房顶的内壁：
采用U型龙骨架、吸声棉、玻璃布、穿孔吸声铝板（厚度不小于0.6mm）等在房顶下吊一层120--150mm的吸音层，这样一来可以降低机房内噪声10-15dBA。
2、机房的隔声部分
（1）隔音门：
为防止机房内的噪声外传，必须对机房的门进行密封处理，以用来吸声和隔声，一般单层门的平均降噪声量为TL=15-20dBA，双层门的平均降噪声量为TL=25-35dBA、特殊双层门的平均降噪声量可达到TL=35-45dBA，根据柴油发电机组的噪声特点专门设计、制造和安装特殊的隔声门，而且门与门框之间进行密封处理。
（2）发电机组的减震：
发电机组底架与地面基础之间不采用传统的地脚螺钉钢性连接，而采用高性能柴油发电机组专用橡胶弹簧减震器，可减低噪声5-10dBA，其减震措施如图4所示。
（3）机房内部通风：
机房的通风好坏是机房消音降噪工程成功的关键，也是柴油发电机组能否正常工作的前提条件。在满足降噪效果的同时，必须考虑柴油发电机组对机房的通风要求，由于柴油发电机组运行时需要大量的新鲜空气，必须设计能满足要求的机房排风与排风道，大量的噪声也是从进风道和排风道散播到机房外。设计合理的进风道与排风道是降低噪声的重要环节，柴油发电机组的进风与排风道均采用折砖风道，特制一进风消音器和排风消声器，内腔均装置吸音材料和穿孔吸音板，同时为保证机组能正常长时间按额定功率运行，机组的进、排风口必须按机组使用要求预留足够的排风面积，机组的排风管道加装低噪声轴流风机，以保证机房有足够的通风量，通过以上手段预计降低噪为25-30dBA。
总结：
总之，柴油发电机的噪声计算公式是对其噪声特性进行评估和控制的重要工具。通过计算公式的应用，可以科学地评估柴油发电机的噪声水平，为噪声控制提供理论支持和技术指导。同时，结合现场测试和监测，可以全面地了解柴油机的噪声特性，为噪声控制提供可靠的数据支持。希望本文能够对柴油发电机的噪声计算和控制提供一定的参考和帮助。
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