DE2622225C2 - Kühlturm mit einem Naturzugkamin - Google Patents

Description

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Die ErHm^-1KIg betrifft einen Kühlturm mit einem Naturzugkamin gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Kühltürme erzeugen Dei vorhandenen Ventilatoren und bei den feuchten Kühlern wtgen der Verteilung und j5 des Herabfallens des Wassers Geräusche, was eine Belästigung für die Umgebung bedeutet und darum oft vermieden werden muß. Das Geräusch der Kühler wird in die Umgebung über die Lufteintrittsöffnungen und die Luftaustrittsöffnungen abgegeben. Wenn keine to geräuschdämpfenden Maßnahmen getroffen werden, ist das am Erdboden empfangene von den Luftaustritttöffnungen stammende Geräusch vernachlässigbar gegenüber dem aus den Luftaustrittsöffnungen stammende Geräusch. Wenn Umweltschutzvorschriften für Schalldämpfung vorliegen, werden Maßnahmen getroffen, um das durch die Lufteintritte abgegebene Geräusch zu vermindern, indem beispielsweise vor dem Lufteintritt passive Schalldämpfer, die aus schallabsorbierenden Platten bestehen, angeordnet werden. Sind diese Vorschriften sehr streng, liegt das Niveau des Schalldruckes am Erdboden oder in Höhe der Wohngebäude aufgrund der Schallemissionen aus den Luftaustrittsöffnungen zu hoch, wodurch es erforderlich wird. Maßnahmen zu treffen, um die Schallabgabe aus den Luftaustrittsöffnungen gegen den Erdboden zu vermindern.

Bei einem bekannten Ventilator-Kühlturm (FR-PS 22 16 540) sind schallabsorbierende Platten oberhalb des Kühlturmaustauscherkörpers über den gesamten Querschnitt des Kamins angeordnet. Diese Maßnahme ist bei einem hohen Kühlturm wenig vorteilhaft, weil Schalldämpfer, die eine große Oberfläche überdecken (mehrere 1000 qm für die heutigen Kühlleistungen), sehr kostspielig sind. Außerdem ist eine solche Dämpfung ungünstig, weil sie die gesamte durch die Luftaustrittsöffnungen des Kühlers abgegebene Schalleistung beeinflußt. Der größere Teil dieser Leistung wird jedoch gegen den Himmel abgestrahlt, wodurch niemand belästigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit wirtschaftlichen Maßnahmen den störenden Teil der im Inneren des Kamins an seiner Basis hinter dem Austauscherkörper und hinter etwa vorhandenen motorisch angetriebenen Ventilatorgruppen gegen die Luftaustrittsöffnungen abgestrahlten Geräusche zu vermindern, die gegen den Erdboden gelenki wurden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zur Erfindung war eine genaue Analyse der auftretenden Erscheinungen notwendig. Dieser erforderte in erster Linie, daß die Fortpflanzung der Geräusche im Inneren des Kamines eines Kühlturmes und die Emission durch die Luftaustrittsöffnungen theoretisch untersucht und experimentell vertieft wurden. Darüber hinaus mußten an der Baustelle Messungen im großen Umfang vorgenommen werden, die das Schallniveau im Inneren des Kamines betreffen. Dabei fiel bereits die erhebliche Höhe und der Durchmesser der Kamine ins Gewicht, weil dabei Größenordnungen von mehreren 10 m bis über 100 m auftreten. Diese Messungen mußten auch Punkte erfassen, die in verschiedenen Höhen und verschiedenen Radialkoordinatta sowie an der Schornsteinkrone, d. h. dem oberen verstärkten Ende des Kamines liegen. Solche Messungen wurden mit Errichtungsmikrofonen und Richtmikrofonen durchgeführt Die Messungen wurden durch Untersuchungen an verkleinerten Modellen ergänzt, die mit Ultraschall durchgeführt wurden. Dabei wurden die vereinerten Ultraschallimpulstechniken angewandt

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigt

F i g. I schematisch die Fortpflanzung des Schalls innerhalb und außerhalb eines KX hlturms mit Naturzugkamin,

Fig.2 eine Ansicht eines kühlturms gemäß der Erfindung und

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 2.

Die Untersuchung der Fortpflanzung des Lärms Kühltürmen mit Naturzugkamin hat gezeigt daß im Inneren des Naturzugkamins die Schallwellen Reflexionen durch die im allgemeinen aus Beton bestehende Kaminwandung erfahren und daß sie der Absorption durch die Atmosphäre innerhalb des Kamins, die heiß und hinsichtlich der Feuchtigkeit übersättigt ist sowie der Refraktion aufgrund der Temperaturgradienten und der Luftgeschwindigkeitsgradienten ausgesetzt sind. Bei Emission über die Luftaustrittsöffnungen werden die Schallwellen entweder durch die Krone diffraktien oder direkt in die Atmosphäre abgestrahlt, wo sie komplizier ten Fortpflanzungsgesetzen in der Atmosphäre gehorchen. Diese längs der Krone des Kamins diffraktierten Wellen sind verantwortlich für den auf dem benachbar ten Erdboden ankommenden Lärm, der aus der Luftaustrittsöffnung des Kühlturmes stammt. Die Krone strahlt nach außen die Schallwellen ab, die sie von innerhalb des Kamins empfängt. Da der Durchmesser der Austrittsöffnung normalerweise einer Infraschallwellenlänge entspricht, die weit über der des vorherrschenden Lärms liegt, wirkt die Krone des Naturzugkamines wie ein Schirm, welcher nach außen die Schallwellen aus dem Inneren des Kühlturmes diffrak-

Uert Die Krone hat jecn-iii keinen Einfluß auf die sich fortpflanzenden akustischen Weilen.

F i g. 1 zeigt schematisch die Fortpflanzung des Lärms im Inneren des Naturzugkamins 1 eines Kühlturmes und außerhalb des Kühlturmes gegen einen Meßpunkt P. In der Zeichnung ist mit 2 die Krone des Naturzugkamines I bezeichnet; β sind Ventilatoren; bei 7 handelt es sich um absorbierende Schalldämpfer am Lufteintritt und 9 bezeichnet die Einbauten des Kühlturmes, d.h. die Austauscherkörper des Wasserverteilersystems und die Tröpfchenabscheider. Die Bahnen der Schallwellen sind geradlinig gezeichnet, während sie in Wirklichkeit gekrümmt verlaufen können. Aufgrund der Rotationssymmetrie genügt es, die Erscheinungen in einer Diametralebene zu untersucSen. B sei der Punkt der Krone 2, der als Sekundärdiffraktionsquelle gegen den Meßpunkt P abstrahlt. Der Punkt B empfängt Schallwellen von einer an der Basis des Kamins befindlichen Ebene, die im allgemeinen durch den Tröpfchenabscheider am oberen Teil der Einbauten 9 gebildet ist und zwar entweder durch direkte Übertragung oder nach ein oder mehreren Reflexionen an den Wandungen des Kamins.

AO, Ai und A2 sind drei Emissionspunkte, von denen aus die Schallwellen den Punkt B und dann den Punkt P erreichen. Die Wellen aus der Quelle Λ0 erreichen direkt den Punkt B, die von der Quelle A 1 den Punkt B nach einer Reflexion an der Wandung und die Wellen aus der Quelle A 2 erreichen den Punkt B nach zwei aufeinanderfolgenden Reflexionen. Der Winkel a der Schallbahn bestimmt die Schirmwirkung des Kamins. Diese ist um so kleiner, je größer der Winkel λ und je kleiner der Winkel β ist. welcher gegenüber der Horizontalen durch den Punkt B aus dem Inneren des Turmes kommenden Strahls gebildet ist. Je kleiner also der Winkel β ist. um so mehr hat die zum Punkt B gelangende Schallwelle Reflexionen erlitten und somit eine längere Bahn in einem absorbierenden Medium durchlaufen. Wenn daher der Winkel β ausgehend von 0° zunimmt, so beginnt die vom Punkt B gegen den Punkt Pübertra jene Schallenergie zu steigen, erreicht ein Maximum und nimmt dann ab. Diese Veränderung der gegen den Punkt B übertragenen Energie hängt insbesondere von den Gesetzen der Diffraktion, von dem im allgemeinen hyperbolischen Profil des Kamins, dessen Krümmung, die den Reflexionswinkel bestimmt und von den Eigenschaften des Medium., im Kamin ab (übersättigte, in Bewegung befindliche heiße Luft).

Unter Auswertung dieser Erkenntnisse des akustischen Verhaltens der Naturzugkamine wurde ein Mittel zur Verminderung des gt,jen den Erdboden von Luftaustrittsöffnungen des Kühlturmes abgegebenen Lärms gefundjn. Gemäß d^r Erfindung wird die Innenwandung des Kamins eines Kühlers, insbesondere eines Naturzugkamines eines Kühlturmes mit einer Verkleidung aus einem den Lärm absorbierenden Material versehen; sie wird in entsprechender Höhe angeordnet, um die Reflexionen der Schallwellen zu schwächen, die ohne diese Maßnahme für den größeren Teil des gegen den Erdboden durch die Krone umgelenkten Lärmes verantwortlich wären.

In den Fig.2 und 3 der Zeichnung ist der Mantel eines Kühlerkamines 1 aus dünnen Betonschalen dargestellt 2 bezeichnet die Krone, 3 den Wasserqueridinitt-Lufi-Direktaustauscher; 4 ist das Wasservtrteilungssystem; 5 der Tropfenabscheider; 6 sind Ventilatoren mit ihren Untersetzungsgetrieben und 7 sind to absorbierende Schalldämpfer am Lufteintritt. Gemäß der Erfindung ist die Innenwandung des Kamins auf einem Teil ihrer Höhe mit einer Verkleidung 8 aus schallabsorbierendem Material versehen. Diese schallabsorbierende Verkleidung wird vorteilhaft auf einem ^ä Kreis angeordnet, der dem Winkel β entspricht, welcher charakteristisch für das Maximum an gegen den kritischen Punkt am Erdboden abgelenkter Schallenergie isL Dabei handelt es sich um die Stelle, von der die letzten Reflexionen der störenden Schallwellen ausgehen, die die Krone erreichen. Die Höhe der absorbierenden Verkleidung, ihre Dicke und ihr Aufbau bestimmen sich nach der gewünschten Lärmvermino.:rung.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht

die absorbierende Verkleidung der Platten von 40 mm

-⁵ Stärke. Diese bestehen aus einem Agglomerat von elastomeren Partikeln und sind mit einem in die absorbiere.ide Masse eingebetteten Geflecht bewehrt.

Eine solche Verkleidung läßt sich in der Betonschale mit Hilfe von Bauteilen verankern, die an dem Plattengeilecht hängen.

Die absorbierende Verkleidung kann auch aus anderen, schallabsorbierenden Werkstoffen, insbesondere Steinwollematratzen, deren Fasern wasserabweisend gemacht sind, bestehen und beispielsweise in ^J5 Kästen aus perforiertem Aluminiumblech untergebracht sein.

Die Befestigung der Verkleidung an der Innenwandung des Kamins kann auch anders als oben beschrieben vorgenommen werden. Man kann sie verkleben oder durch Einschließen in den Beton erreichen

Diese absorbierenden Verkleidungen können offen sein, d. H. die Verkleidung braucht nicht den Gesamtumfang des Kühlers abzudecken. Sie wird dann auf der Seite des Kühlturms angeordnet, die in der Lärmverminderungsrichtung am weitesten entfernt ist. Die Umfangslänge der Verkleidung kann be'spielswoise 135° oder auch 90°, gegebenenfalls noch weniger betragen.

Nach abgeänderten Auj>führung3formen der Erfindung kann die absorbierende Verkleidung sich nach unten ausgehend von der Schornsteinkrone erstrecken. Weist der Kamin einen Hals auf, kann sie in Höhe des Halses oder auch auf irgendeinem anderen, entsprechend ausgebildeten Niveau zwischen dem Tröpfchenabsch 2idtr und der Krone angeordnet sein.

Darüber hinaus kann der Kamin mehrere absorbierende, auf verschiedenen Höhen angeordnete Verkleidungen aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kühlturm mit einem Naturzugkamin mit einer Krone für den Luftaustritt und mit einem Wasser/ Luft-Austauscherkörper an der Basis, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Kamins (1) über wenigstens einen Teil ihrer Höhe zwischen Wärmeaustauscherkörper und dem Luftaustritt und wenigstens über einen Teil seines Umfangs mit einer Verkleidung (8) aus schallabsorbierendem Material versehen ist, wobei das den Schall absorbierende Material auf der Höhe der letzten Reflexionen der störenden Schallwellen an der Wandung des Kamins vor Erreichen der Krone (2) konzentriert ist. , -,

2. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung aus agglomerierten Platten elastomerer Partikel gebildet ist, welche durch ein metallisches in die absorbierende Masse eingebet .etes Geflecht bewehrt sind.

3. Kühlturm nach Ansprach !, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung aus Steinwollematten mit wasserabweisenden Fasern besteht

4. Kahlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung bandförmig in mehreren unterschiedlichen Höhen angeordnet ist