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1、地铁车站环控系统设计中的消声、隔声和隔振分析处理杭州市城建设计研究院有限公司 张慧艳摘要 根据地铁车站各通风系统不同的系统功能、工况、传播途径进行分析而确认以大系统消声降噪为主的思路。运用一些空气动力学、声学性能原理对风亭、车站站厅、站台噪声进行分析，简要介绍定型风机噪声声源声功率级计算方法。介绍大系统消声主要采取的消声、吸声、隔声、减振等措施，制定噪声的治理目标，对目前国内已运营地铁调研情况的总结分析，选择地铁环控通风系统消声降噪设备，对如何选择减振设备、消声设备、安装时注意事项及消声材料的温度要求等做了介绍。关键词 地铁 车站 环控通风 噪声 处理任何事物都有其两面性，地铁也不例外，它的快
2、速、准时给人们出行提供了方便，同时其运营时所产生的噪音也给人们的生活带来了一定影响。地铁的噪声主要来自两个方面：一是地铁列车的运行噪声，二是地铁内部设备产生的噪声，而地铁内部设备的噪声源主要来自环控通风系统，下面针对环控通风系统的噪声产生及控制进行分析。1 环控通风系统噪声的产生与分析地铁环控通风系统分为隧道(区间)通风系统、车站公共区通风系统(简称大系统)和车站设备管理用房通风系统(简称小系统), 隧道通风系统采用大功率的轴流风机,兼有通风、排热和排烟的功能；大系统一般采用大型轴流风机；小系统一般采用离心式或小型轴流风机。环控通风系统噪声会从地铁沿线车站的排热风亭、机械/活塞和新风亭向外传播
3、，也会通过不同的途径传播到地铁车站公共区、设备管理用房形成噪声污染。由于隧道风机根据系统功能要求在不同的工况条件下应能够正转或反转运行，另外车站站台范围内轨行区的排热风机在列车运营期间始终保持开启运转，因此，上述风机的运行所产生的气流噪声对地铁内外环境的影响最大，是地铁环控通风系统中最突出的，在消声降噪设计中必须重点考虑解决。1.1 风亭噪声分析风亭噪声源包括:隧道风机、排热风机、射流风机、送风机、回排风机/排烟风机、组合式空调机组、吊(卧)柜式空调器、冷水机组、风机盘管、水泵、冷却塔、水管的振动声、风管的振动及气体在各管道流通产生的气流噪声等。地铁环控通风系统中通风空调设备正常运行时产生的噪
4、声主要包括机械振动噪声、电机运转噪声及空气动力性噪声等。大系统风机运行所产生的空气动力性噪声,通过风道和风亭向地上传播,它是地面风亭进风口、出风口处的主要噪声源。这些风机设备本身的噪声辐射很高。虽然风机与风亭之间有一定距离的风道衰减,同时有风机前、后及风道内也设置消声器;但根据建设要求,在不考虑其他噪声叠加的情况下,必需符合所处地区的区域噪声标准。1.2 车站站厅、站台噪声分析车站站厅、站台的噪声主要来自大、小系统的风机，以及隧道通风系统风机运行时产生的空气动力性噪声。要满足该区域噪声小于70dB(A)，则大系统风机的前后或在系统中设消声器, 尽管噪声在风道内有一定衰减,但有部分还可能超标;小
5、系统风机一般在管道内均要设置小型管式消声器。根据已建地铁经验,以大系统消声降噪为主,而小系统消声降噪相对容易处理,在此不作系统讨论和分析。1.3 噪声计算定型风机噪声声源声功率级可按下列公式计算：Lwi= Kwi+10logQ+20logP+BFI+C式中 Lwi倍频带声功率级； Kwi倍频带比声功率级，由风机的结构特性、制造质量等因素决定，通过实测得到；Q风量；P风机静压；BFI叶片传递频率增量，离心风机取3，轴流风机取7；其中：叶片传递频率与叶片数和转速相关=转速叶片数/60；C风机效率调整系数，与效率有关。列车噪声功率级与列车的型号、编组、运行速度及轨道特性有关；活塞风量与列车的运行速度
6、、隧道横断面积及活塞风道横断面积有关。2 大系统消声的主要措施大系统消声主要采取消声、吸声、隔声、减振等措施。2.1 消声在系统中设片式、壳式消声器、消声静压箱、管式消声器等消声设备,同时为防局部噪声泄漏，消声器与管道连接处应采取密封措施。当大系统消声器未能达到噪声允许标准时,需在风亭加装消声百叶窗,进一步降低噪声。在风道内墙加导流声弯,能减小风阻并降低噪声,因此,在全部风道直角拐弯处设导流消声措施。2.2 吸声必要时,冷冻机房、空调机房、泵房等可在室内采用局部吸声处理,如侧墙面贴吸声材料。在冷却塔的集水底盘可加设消音垫,降低淋水噪声。2.3 隔声冷水机房、环控机房等用接近墙体消声量的隔声门,
7、使管理用房噪声值控制在60dB(A);经计算其余房间可用一般隔声量的隔声门,可满足设计要求。必要时,在冷却塔一定距离处设置吸隔声屏障,并需确保其通风要求, 有较好的降噪效果利于居民区。2.4 减振对所有产生振动的设备均采取减振措施,且隔振效率不低于90%,避免产生固体传声,如风机采用弹簧阻尼复合减振器,风机进出风口采用软接等。在风管安装的重要部位采用可调隔振支、吊架,在安装过程中及时进行支吊架的固定和调整,保证其位置正确,受力均匀。2.5 防止侧向传声要防止消声降效,若结构式消声器与风道间密封不严的话,将会造成噪声从间隙处穿过,造成消声效果的下降。 机房内的噪声不是经消声器消声后的声压级,消声
8、器不能充分发挥其消声量。为了消除“侧壁传声”现象,就必须对机壳和变径管外壁作阻尼隔声包扎。由于环控通风设备各自的使用功能和安装位置的不同,故对它们的噪声污染治理必须分别采取相应的措施,以达到设计标准的要求。建议在地铁车站建筑平面设计及通风空调系统布置方案中应尽可能将产生噪声的设备集中设置，设置独立的通风空调机房且远离车站公共区和管理用房，同时采取相应措施对噪声进行控制。例如，机房墙体采用混凝土浇注结构或采用实心砖砌筑，保证机房围护结构隔声指数大于50 dB（A），机房安装隔声量大于 30 dB（A）的密闭隔声门，机房内墙根据实际需要设置吸声材料或做吸声处理，设备与管道之间采用软性连接，减少设备
9、的振动通过管路向外传播，设备与基础及吊架之间配置减振弹簧或橡胶等弹性材料，有效地控制设备振动，降低噪声。3 噪声治理目标地铁属于4类噪声功能区，按声环境噪声标准GB3096-2008中规定，其噪声标准值Leq应分别满足昼间70dB(A)、夜间55dB(A)。空调通风系统设备按设计工况的转速和流量正常运转时的任一时刻(排除非空调系统产生的其他噪声干扰):1)传至站厅、站台公共区的最大噪声级不大于70dB(A);2)传至设备与管理用房的工作和休息室的最大噪声级不大于60dB(A);3)各空调通风设备机房内的噪声级不大于90dB(A);传至风亭外的最大噪声级,1类地区执行昼间不大于55dB(A),夜
10、间不大于45dB(A)标准,2类地区执行昼间不大于60dB(A),夜间不大于50dB(A)标准,4类地区昼间不大于70dB(A),夜间不大于55dB(A)标准。4 消声降噪设备的选择对目前国内已运营地铁调研情况的总结分析，地铁环控通风系统消声降噪设备一般分为减振设备和消声设备两类。减振设备包括各种减振弹簧、隔振垫、软接头等，该类均有成熟定型产品可供设计配置选用。消声设备包括各种形式的消声器、消声部件（如风口、百叶）等。对于地铁环控通风系统来说，其消声降噪设备特别是消声器受各种因素的制约和影响，目前尚无定型通用的产品，给设计带来一定的难度。国内地铁环控通风系统中选用的消声设备一般以消除中、低频噪
11、声的阻性消声器为主，但由于系统中风机频谱特性或系统噪声的自然衰减量小等原因而造成采用阻性消声器无法满足设计要求时，通常也会采用阻抗复合式消声器。 地铁环控通风系统通常选用的是金属外壳片式消声器和结构片式消声器，前者多安装于通风机进出口两端，直接与风机前后变径管连接；后者多安装于进、排风土建结构风道内以及活塞风道、风井内。同时根据地铁工程的特殊要求，消声片内部应采用不燃性吸声材料，并符合150或250烟气通过1小时的运行要求。地铁特殊的系统功能要求决定了地铁环控通风系统与常规建筑的通风空调系统有所不同，所以其消声设计（包括系统消声量的计算、消声器形式和种类的选择、消声器长度的确定等）需针对系统的
12、实际构成进行全面分析，确定具体可靠的消声降噪方案，并通过详细的消声降噪设计计算选配空气动力性能、声学性能最佳的消声器。同时，消声设备的选择还应根据防火、防腐、净化、安装、工程造价等技术经济综合考虑。由于地铁隧道风机为可逆式正反转双向风机，通过与风道、风井连接一端通向地面风亭，一端通向区间隧道，所以在风机前后设置消声器是比较有效合理的消声降噪措施和方法。另外地铁通风空调系统中所使用的风机基本上都是轴流通风机，其特点是风量大、再生噪声高、自然衰减小，总的剩余噪声相对较高，而且噪声频带较宽，一般在638 000 Hz范围内均有较高的噪声值。因此，在消声设备的选择上要有针对性和适用性，才能保证对噪声进
13、行有效地控制和消除。5 结束语地铁环控通风系统的噪声控制涉及到声学、空气动力学、材料学等多个方面，在设计中应根据地铁系统的不同功能特点，分析其具体构成及设备组成，采用相应的计算方法和手段对系统的噪声及传播进行预测分析。制定技术措施和方案，选择适当的消声辅助设施及设备。同时，对既有工程中各种噪声产生的规律与噪声控制的实际效果进行现场实测、模拟计算、分析研究，总结归纳成功的经验及失败的教训，相互借鉴交流提高，完善计算分析方法和手段，研制开发出更有效的消声降噪产品，有针对性地设计合理可行的地铁消声降噪方案比选，并做到技术经济合理，以满足地铁内外各种环境对噪声的控制要求。 参考文献:1 北京城建设计研究总院.地铁设计规范GB501572003S. 北京：中国计划出版社，20032 刘志义.地铁设计实践与探索M.北京：中国铁道出版社，20093 中国环境科学研究院.声环境质量标准GB30962008S北京：中国环境科学出版社，2008
