城市轨道交通通风空调消声降噪设计要点分析

黄国良

（深圳市市政设计研究院有限公司，广东深圳518001）

1 引言

轨道交通在运行中会产生较大的噪声，如列车通过风亭发出的噪声、冷却塔运行噪声等。如何对这些噪声进行控制是相关部门关注的一个核心问题。基于此，在城市轨道交通系统建设中，需要全面梳理城市轨道交通对环境的影响，为设计人员提供参考和借鉴，减少设计方面的疏忽，通过对各种标准和规范的合理应用优化设计效果，保证工程运行的经济效益、社会效益和环境效益。

2 城市轨道交通的特点

轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的交通工具，包括传统铁路、地铁、轻轨和有轨电车。新型轨道交通还包括单轨系统、自动旅客捷运系统以及磁悬浮轨道系统等。城市轨道交通被定义为：以电能作为车辆驱动的动力，使用轮轨运输方式的快速、大运量公共交通的总称。一般情况下提到城市轨道交通，多是指地铁。

城市轨道交通工程具备几个比较鲜明的特点：

1）呈带状或环状结构，包含了车站构成的点以及区间构成的线，有较大的辐射范围。

2）城市轨道交通以地下工程为主，整体呈现出封闭性的特点。

3）城市轨道交通中的运转设备一般采用内置结构，仅有很少的口部与室外连通。

4）土建工程量巨大，土层厚重且稳定性强。

5）地面工程中使用的通风空调设备数量少、体型小而且分布比较分散[1]。

3 城市轨道交通通风空调消声降噪设计要点

3.1 明确噪声防护距离

在GB 50157—2013《地铁设计规范》（以下简称《规范》）中，就噪声防护距离进行了规定，提出其应该将风机的常规消声设计作为基础，以冷却塔作为低噪声条件。但是，该规定仅仅强调了机械以及活塞风道内风机的消声降噪，并没有关注旁流活塞风道的消声处理。《规范》提出的防护距离更多的是为地铁沿线规划和拆迁等工作提供参考依据。在实际工作中，如果施工条件并非依照常规方式设置，则防护距离与《规范》中的规定会存在一定差异，当防护距离无法达到《规范》要求时，不能盲目地依照常规进行设计。例如，若噪声源和敏感建筑的距离受到限制，则需要对噪声防护措施进行强化，如在风道内设置消声器、使用超低噪声冷却塔等。城市轨道交通建设中，必须将各方面的影响因素全部考虑在内，对《规范》的前提条件进行明确，结合实际情况，通过计算得到最佳的噪声防护距离[2]。

3.2 确定环境评价标准

暖通专业中，降噪设计一般是针对民用建筑内部的噪声，允许噪声标准为A加权总声级，也可用噪声评价曲线评价空间噪声。在相关标准和规范中，等效连续A声级为限值。环评验收测试得出的A级噪声水平也能满足实际需求。因此，在计算室外影响时，应与房间计算结果区别对待，以避免一些常见的错误。在城市轨道交通系统中，冷却塔和风亭是稳定固定的声源。当他们的工作条件改变时，声压级将保持不变。通常，轨道交通设计人员在进行消声降噪设计时，仅仅强调各个时间段的单值A声级低于限值，却忽视了作用时间的影响，这也是消声设计标准偏高的一个重要原因。虽然可以很好地满足环境评价的要求，但是，后期不仅处理难度大，而且会导致成本的增加。因此，应该充分考虑城市轨道交通在昼间运行和夜间运行的不同情况，注重作用时间带来的影响，掌握城市轨道交通环境评价标准的评价量，避免出现标准过高的情况[3]。

3.3 做好相关数据计算

城市轨道交通设备采购一般采用统一招标的方式，降噪设计人员需要根据设备厂家提供的倍频程频段声功率级和风道特性计算选择消声器。实际设计环节，必须借助各个声源消声后合并得到的A声级对车站所处区域的等效A声级进行计算，做好相应的预测评价。具体来讲：（1）应该验证初次使用的计算公式。在相关研究资料中，给出了合成A声级（LA）的计算公式，但是，因为公式本身比较复杂，如果出现印刷排版错误，则会导致计算结果出错。基于此，设计人员在初次使用资料中的公式进行数据计算前，需要先对公式进行验证，规避一些不必要的错误，保证计算结果的有效性。（2）应该对合成A声级计算的必要性进行确定。各个设备噪声源的原始数据是8个倍频带声功率级，相应的评价结果要求等效连续A声级的贡献值。面对这样的情况，可以先采用常规消声方案，依照预先设定的目标，对合成的A声级进行逐个计算，然后区分好不同时段，对各个噪声源进行叠加，得到总A声压级，通过计算的方式，判断等效连续A声级的贡献值是否能很好地满足环境评价要求。如果不满足，则需要对消声降噪方案进行优化调整[4]。

3.4 重视背景噪声降噪

在敏感点位置，背景噪声形成的噪声值如果小于评价限值标准，则比较容易达成相应的环境评价要求；反之，如果背景噪声形成的噪声值超过了评价限值标准，则环境评价机构会要求区域至少必须维持现状，不能进一步恶化。在实际操作中，如果是新建项目，噪声贡献值与背景噪声污染值叠加后，得到的数值不能超过现状噪声值+0.5 dB的范围。对照相关研究文献进行分析可知，为了满足要求，地铁通风空调系统设计中，风亭和冷却塔的消声降噪应该尽可能低于环境背景噪声，同时，与限值标准进行对比，在充分了解环境评价目标和计算方法的情况下，应采取有效措施来对相应的问题进行解决。

3.5 冷却装置位置选择

一般情况下，在每一个地铁站都会设置2组风亭，冷却塔则靠近风亭设置。在地铁车站中，地下设备在运行过程中产生的噪声会经过地下风道传输到地面风亭，从这个角度分析，在消声降噪设计中，只需要在风道内设置消声装置就能达到预期目标。通常，冷却塔会被设置在地面，与敏感建筑的距离在10m以上，而依照冷却塔符合区域的声源条件，运用相应的几何发散衰减计算公式，可以计算出从冷却塔噪声源边缘位置到敏感建筑位置的噪声衰减量约为6.5 dB，在距离小于10m的情况下，常规运行的冷却塔噪声贡献值约为63～66 dB，并不能满足4a类标准中地铁车站夜间运行噪声限值（55 dB）的要求，针对这样的问题，可以选择超低噪声冷却塔，也可以适当增加冷却塔到敏感建筑的距离，同时，应该考虑冷却塔对于地面景观的影响[5]。

4 结语

综上所述，城市轨道交通建设中，需要做好通风空调系统的消声降噪设计，将其运行过程中产生的噪声控制在相关标准允许的范围内，减少对周边居民日常生活的影响，确保轨道交通所具备的便捷性、高效性优势能够充分发挥出来。