城市軌道交通通風空調消聲降噪設計要點分析

黃國良

（深圳市市政設計研究院有限公司，廣東深圳518001）

1 引言

軌道交通在運行中會產生較大的噪聲，如列車通過風亭發(fā)出的噪聲、冷卻塔運行噪聲等。如何對這些噪聲進行控制是相關部門關注的一個核心問題。基于此，在城市軌道交通系統(tǒng)建設中，需要全面梳理城市軌道交通對環(huán)境的影響，為設計人員提供參考和借鑒，減少設計方面的疏忽，通過對各種標準和規(guī)范的合理應用優(yōu)化設計效果，保證工程運行的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

2 城市軌道交通的特點

軌道交通是指運營車輛需要在特定軌道上行駛的交通工具，包括傳統(tǒng)鐵路、地鐵、輕軌和有軌電車。新型軌道交通還包括單軌系統(tǒng)、自動旅客捷運系統(tǒng)以及磁懸浮軌道系統(tǒng)等。城市軌道交通被定義為：以電能作為車輛驅動的動力，使用輪軌運輸方式的快速、大運量公共交通的總稱。一般情況下提到城市軌道交通，多是指地鐵。

城市軌道交通工程具備幾個比較鮮明的特點：

1）呈帶狀或環(huán)狀結構，包含了車站構成的點以及區(qū)間構成的線，有較大的輻射范圍。

2）城市軌道交通以地下工程為主，整體呈現(xiàn)出封閉性的特點。

3）城市軌道交通中的運轉設備一般采用內置結構，僅有很少的口部與室外連通。

4）土建工程量巨大，土層厚重且穩(wěn)定性強。

5）地面工程中使用的通風空調設備數(shù)量少、體型小而且分布比較分散[1]。

3 城市軌道交通通風空調消聲降噪設計要點

3.1 明確噪聲防護距離

在GB 50157—2013《地鐵設計規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）中，就噪聲防護距離進行了規(guī)定，提出其應該將風機的常規(guī)消聲設計作為基礎，以冷卻塔作為低噪聲條件。但是，該規(guī)定僅僅強調了機械以及活塞風道內風機的消聲降噪，并沒有關注旁流活塞風道的消聲處理。《規(guī)范》提出的防護距離更多的是為地鐵沿線規(guī)劃和拆遷等工作提供參考依據(jù)。在實際工作中，如果施工條件并非依照常規(guī)方式設置，則防護距離與《規(guī)范》中的規(guī)定會存在一定差異，當防護距離無法達到《規(guī)范》要求時，不能盲目地依照常規(guī)進行設計。例如，若噪聲源和敏感建筑的距離受到限制，則需要對噪聲防護措施進行強化，如在風道內設置消聲器、使用超低噪聲冷卻塔等。城市軌道交通建設中，必須將各方面的影響因素全部考慮在內，對《規(guī)范》的前提條件進行明確，結合實際情況，通過計算得到最佳的噪聲防護距離[2]。

3.2 確定環(huán)境評價標準

暖通專業(yè)中，降噪設計一般是針對民用建筑內部的噪聲，允許噪聲標準為A加權總聲級，也可用噪聲評價曲線評價空間噪聲。在相關標準和規(guī)范中，等效連續(xù)A聲級為限值。環(huán)評驗收測試得出的A級噪聲水平也能滿足實際需求。因此，在計算室外影響時，應與房間計算結果區(qū)別對待，以避免一些常見的錯誤。在城市軌道交通系統(tǒng)中，冷卻塔和風亭是穩(wěn)定固定的聲源。當他們的工作條件改變時，聲壓級將保持不變。通常，軌道交通設計人員在進行消聲降噪設計時，僅僅強調各個時間段的單值A聲級低于限值，卻忽視了作用時間的影響，這也是消聲設計標準偏高的一個重要原因。雖然可以很好地滿足環(huán)境評價的要求，但是，后期不僅處理難度大，而且會導致成本的增加。因此，應該充分考慮城市軌道交通在晝間運行和夜間運行的不同情況，注重作用時間帶來的影響，掌握城市軌道交通環(huán)境評價標準的評價量，避免出現(xiàn)標準過高的情況[3]。

3.3 做好相關數(shù)據(jù)計算

城市軌道交通設備采購一般采用統(tǒng)一招標的方式，降噪設計人員需要根據(jù)設備廠家提供的倍頻程頻段聲功率級和風道特性計算選擇消聲器。實際設計環(huán)節(jié)，必須借助各個聲源消聲后合并得到的A聲級對車站所處區(qū)域的等效A聲級進行計算，做好相應的預測評價。具體來講：（1）應該驗證初次使用的計算公式。在相關研究資料中，給出了合成A聲級（LA）的計算公式，但是，因為公式本身比較復雜，如果出現(xiàn)印刷排版錯誤，則會導致計算結果出錯。基于此，設計人員在初次使用資料中的公式進行數(shù)據(jù)計算前，需要先對公式進行驗證，規(guī)避一些不必要的錯誤，保證計算結果的有效性。（2）應該對合成A聲級計算的必要性進行確定。各個設備噪聲源的原始數(shù)據(jù)是8個倍頻帶聲功率級，相應的評價結果要求等效連續(xù)A聲級的貢獻值。面對這樣的情況，可以先采用常規(guī)消聲方案，依照預先設定的目標，對合成的A聲級進行逐個計算，然后區(qū)分好不同時段，對各個噪聲源進行疊加，得到總A聲壓級，通過計算的方式，判斷等效連續(xù)A聲級的貢獻值是否能很好地滿足環(huán)境評價要求。如果不滿足，則需要對消聲降噪方案進行優(yōu)化調整[4]。

3.4 重視背景噪聲降噪

在敏感點位置，背景噪聲形成的噪聲值如果小于評價限值標準，則比較容易達成相應的環(huán)境評價要求；反之，如果背景噪聲形成的噪聲值超過了評價限值標準，則環(huán)境評價機構會要求區(qū)域至少必須維持現(xiàn)狀，不能進一步惡化。在實際操作中，如果是新建項目，噪聲貢獻值與背景噪聲污染值疊加后，得到的數(shù)值不能超過現(xiàn)狀噪聲值+0.5 dB的范圍。對照相關研究文獻進行分析可知，為了滿足要求，地鐵通風空調系統(tǒng)設計中，風亭和冷卻塔的消聲降噪應該盡可能低于環(huán)境背景噪聲，同時，與限值標準進行對比，在充分了解環(huán)境評價目標和計算方法的情況下，應采取有效措施來對相應的問題進行解決。

3.5 冷卻裝置位置選擇

一般情況下，在每一個地鐵站都會設置2組風亭，冷卻塔則靠近風亭設置。在地鐵車站中，地下設備在運行過程中產生的噪聲會經過地下風道傳輸?shù)降孛骘L亭，從這個角度分析，在消聲降噪設計中，只需要在風道內設置消聲裝置就能達到預期目標。通常，冷卻塔會被設置在地面，與敏感建筑的距離在10m以上，而依照冷卻塔符合區(qū)域的聲源條件，運用相應的幾何發(fā)散衰減計算公式，可以計算出從冷卻塔噪聲源邊緣位置到敏感建筑位置的噪聲衰減量約為6.5 dB，在距離小于10m的情況下，常規(guī)運行的冷卻塔噪聲貢獻值約為63～66 dB，并不能滿足4a類標準中地鐵車站夜間運行噪聲限值（55 dB）的要求，針對這樣的問題，可以選擇超低噪聲冷卻塔，也可以適當增加冷卻塔到敏感建筑的距離，同時，應該考慮冷卻塔對于地面景觀的影響[5]。

4 結語

綜上所述，城市軌道交通建設中，需要做好通風空調系統(tǒng)的消聲降噪設計，將其運行過程中產生的噪聲控制在相關標準允許的范圍內，減少對周邊居民日常生活的影響，確保軌道交通所具備的便捷性、高效性優(yōu)勢能夠充分發(fā)揮出來。