飞机噪声影响区域敏感建筑物隔声窗设计理念

赵娜

（北京市劳动保护科学研究所，北京 100054）



飞机噪声影响区域敏感建筑物隔声窗设计理念

赵娜

（北京市劳动保护科学研究所，北京 100054）

以北京市首都国际机场飞机噪声为例，对飞机噪声影响区域内敏感建筑物隔声窗的设计进行研究。以1小时等效A声级LAeq作为飞机噪声影响区域内隔声窗设计时飞机噪声的评价量，并依据人对不同类型、不同时间段内噪声烦恼度的不同对LAeq值进行修正。根据修正后的LAeq值设计的隔声窗隔声量基本达到飞机噪声的防护要求。

声学；飞机噪声；隔声窗；评价量

随着我国航空事业的发展，飞机噪声引起的环境噪声污染问题日益严重，机场周边居民受飞机噪声的影响越来越强烈。因此，如何降低飞机噪声对机场周边居民生活、睡眠、正常工作等影响是环保方面的重要课题［1］。

飞机噪声污染防治措施归纳为以下三类：声源降噪、传播途径降噪和噪声敏感建筑物隔声措施。对于飞机本体而言，进一步降低噪声从技术和经济可行性方面面临较大的困难，短时还不能取得突破性的进展。对于传播途径的降噪，对道路、铁路等地面交通噪声行之有效的声屏障等措施对降低飞机噪声效果却不明显。因此目前飞机噪声污染防治措施中最为有效及应用最广泛的就是对噪声敏感建筑物采取隔声措施，其中以对噪声敏感建筑物安装隔声窗为主。

但是由于现有的机场飞机噪声的评价量［2-3］为LWECPN，与其他环境噪声评价量及隔声窗应用设计时环境噪声的评价量不一致［4］，从而给隔声窗设计依据的合理选择带来困难，造成一些机场周边区域虽然采取了隔声窗措施，仍达不到环境噪声保护要求。

以北京首都国际机场为例，依据北京市地标《交通噪声污染缓解工程技术规范》（DB11/T 1034.1-2013），对飞机噪声影响区域隔声窗选用时遇到的问题及应考虑的事项进行探讨。

1　隔声窗设计依据

1.1隔声窗计算依据

北京市地方标准《交通噪声污染缓解工程技术规范 第1部分 隔声窗措施》（DB11/T 1034.1-2013）中提出了隔声窗选用时的两种计算方法，文中选用第二种精确计算方法，考虑敏感建筑物的外墙传声。计算公式如下

式中

RtrA，C——隔声窗交通噪声隔声指数，dB（A）；

RtrA，q——墙体交通噪声隔声指数，dB（A）；

LA1——室外噪声级，dB（A）；

LA2——室内允许噪声级，dB（A）；

Sc——窗面积，m2；

A——室内平均吸声量，m2；A的确定方法按照该标准的附录B；

K——设计修正量，一般情况下K取5。

Sq——外墙体面积，m2；

S——房间外立面传声面积，S=Sc+Sq（m2）。

依据标准的要求，敏感建筑物室外噪声级为距敏感建筑物的墙壁或窗户1 m处的A计权等效声级。

1.2敏感建筑物室外飞机噪声测试依据

目前我国飞机噪声的测量标准为《机场周围飞机噪声测量方法》（GB 9661-1988），该标准中规定的飞机噪声评价量为LWECPN，单位为dB。LWECPN值与DB11/T 1034.1-2013中规定的敏感建筑物室外噪声级不是同一个概念，且单位也不相同，因此在针对飞机噪声影响区域的隔声窗进行设计计算时，敏感建筑物室外噪声级不能依据GB 9661-1988。GB9661-1988标准修订后的《机场周围区域飞机噪声环境标准》（征求意见稿）中提出的飞机噪声评价量为Ldn，单位为dB（A）。该值与声环境常规监测中的Ld和Ln不同，其加大了夜间飞机噪声影响的权重，可反应出夜间飞机噪声对人影响。征求意见稿中飞机噪声评价量的Ldn与DB11/T 1034.1-2013中规定的敏感建筑物室外噪声级虽然在单位上是一致的，但是不是同一概念。因此在针对飞机噪声影响区域的隔声窗进行计算时，也不能选用敏感建筑物户外噪声级Ldn值，且单一的Ldn值也无法与《声环境质量标准》（GB3096-2008）中规定的环境噪声限值相对应。因此，敏感建筑物室外噪声级的测量不能依据《机场周围区域飞机噪声环境标准》（征求意见稿）中的规定执行。

2　飞机噪声的监测

2.1监测点位布设

本次监测点位的布设参考了2012年首都机场实际运行情况模拟结果，在飞机噪声75 dB～85 dB等声值线范围内，位于首都国际机场某航线正下方，距机场约8公里，远离公路，周边无其他明显噪声源，能够很好反映飞机噪声影响。测点的背景噪声在46 dB～50 dB之间。

2.2监测系统

本次监测使用全自动机场噪声检测系统直接得到结果。记录全天24小时噪声数据，并对飞机噪声事件进行记录和录音。在进行飞机测试时，同时记录测量时段内的每小时LAeq值。

2.3监测方法

机场周围飞机噪声的监测工作按照GB9661-1988《机场周围飞机噪声测量方法》标准执行，该标准适用于测量机场周围由于飞机起飞、降落或低空飞越时所产生的噪声［5-6］，通过测量单个飞行事件引起的噪声和相继一系列飞行事件引起的噪声，最终得到在一段监测时间内的飞行事件引起的噪声。

测量时应当满足的天气条件为无雨、无雪，地面上10 m高处的风速不大于5 m/s；传声器位置应当位于开阔平坦的地方，高于此地面1.2 m，离其他反射壁面1 m以上，并注意避开高压电线和大型变压器；传声器膜片基本位于飞机标称飞行航线和测点所确定的平面内，即是掠入射。

2.4监测结果

根据《机场周围飞机噪声测量方法》（GB 9661-1988）中给出的计算方式，该测点的LWECPN值为76.7 dB。根据《机场周围区域飞机噪声环境标准》（征求意见稿）中给出的计算方式，该测点的Ldn值为60.9 dBA。飞机噪声每小时LAeq值及每小时经过的飞机架次如表1所示。

由表1可以看出，该测点在昼间9:00-22:00之间飞机噪声的等效A声级维持在60.0 dBA～63.0 dBA；而夜间由于凌晨2点至6点无飞机经过，且各时间段飞机经过的架次相差较大，因此夜间飞机噪声的等效A声级相差较大，且以22:00-23:00间的飞机噪声的等效A声级最大，为61.0 dBA。经过计算，该测点昼间等效A声级为60.5 dBA，夜间等效A声级为54.2 dBA。

3　隔声指数的计算

在实验室内进行模拟测试，实验室为自建砖混结构，墙体及房顶结构隔声选取一般自建建筑材质，外墙为24 cm的实心砖墙，房顶为空心楼板，外窗面积约为2.96 m2，外墙体面积约为9.6 m2，房间容积约为54 m3，房内部分家具，地面为水泥地。飞机噪声LWECPN为76.7 dB，根据GB9660-1988《机场周围飞机噪声环境标准》，对于LWECPN值大于75 dB区域的敏感建筑物，需采取隔声防护措施。

根据DB11/T 1034.1-2013中的计算公式，需要确定敏感建筑物室外噪声级的取值。其中，不能采用LWECPN和Ldn的理由已经在1.2中进行了说明。若采用昼间、夜间等效A声级，则由于夜间飞机架次分布很不均匀，造成夜间飞机噪声影响差异较大，因此采用昼间、夜间等效A声级不能充分考虑到夜间飞机的影响，不具有代表性。文中采用该测点昼、夜间飞机噪声影响最大的1小时等效A声级LAeq代表敏感建筑物室外噪声级，分别为63 dBA、61 dBA。

表1　飞机噪声1小时的等效A声级

为飞机噪声影响区域敏感建筑物加装隔声窗或进行隔声窗改造工程，其目的是降低人们对飞机噪声的烦恼程度。研究表明不同声源、不同声特性和不同时间等噪声引起的烦恼度不同，应在测量或预测声级上加上一个修正量。标准GB/T 3222.1-2006《声学环境噪声的描述、测量与评价第1部分：基本参量与评价方法》中规定了根据不同声源、不同声特性和不同时间对测试声级进行修正的修正量。其中飞机噪声测量声级的修正范围为3 dB～6 dB，夜间测量声级的修正量为10 dB。标准GB50118-2010《民用建筑设计隔声规范》中规定飞机噪声的修正量为3 dB。综合以上两个标准的内容，该测点的飞机噪声昼、夜间影响最大的1小时等效A声级LAeq分别修正为66 dBA、74 dBA。

敏感建筑物的隔声指数设计如表2所示。

DB11/T 1034.1-2013中规定：如需要求敏感建筑物的隔声指数昼间、夜间同时达标，应分别计算昼间、夜间各自噪声高峰时段所需隔声窗的交通噪声隔声指数，选择两者中较大者作为最低设计值。因此该测点的隔声指数的最低设计值应为37 dB。

标准GB3096-2008《声环境质量标准》中规定4a类地区噪声限值为昼间70 dBA，夜间55 dBA，夜间突发噪声，其最大声级超过环境噪声限值的幅度不得高于15 dBA，因此夜间室外最大声级限值为70 dBA，参考此规则，其室内最大噪声允许值应为52 dBA。

4　隔声效果计算方式

经统计，该测点飞机经过时的最大声压级在62 dBA～81 dBA之间，最大声压级低于修正后夜间飞机噪声影响最大的1小时等效A声级74 dBA的飞机占飞机总数的89%，由此从理论上可以看出，当采用隔声量为37 dB的隔声窗后，89%的飞机经过时，室内的噪声值在标准允许范围内，即夜间37 dBA。

《机场周围飞机噪声环境标准》（GB 9660-1988）、《机场周围飞机噪声测量方法》（GB 9661-1988）修订版、《机场周围区域飞机噪声环境标准》的征求意见稿提出了不同飞机噪声影响区域内不同功能敏感建筑物外维护结构的隔声要求。该测点的Ldn测量结果处于57 dB＜Ldn=60.9 dB≤62 dB范围内，该敏感点的维护结构降噪量（NRL）应不低于20 dBA。

敏感建筑物维护结构应包括四面外围护墙、外窗（外门）及顶部，其组合隔声量的计算公式为

式中

R1——墙体本身（除门、窗之外的墙面）的隔声量；

R2——门或窗的隔声量；

S1——墙板面积（应扣除门、窗面积）；

S2——门或窗面积；

当门、窗、墙同时组合在一起时，则用门和窗本身组合后的等效隔声R3来代替R2，用S3来代替S2，计算公式见式（3）、式（4）。

式中

表2　隔声指数确定

RM——门的隔声量；

RC——窗的隔声量；

SM——门的面积；

SC——窗的面积。

同理，不同墙体的组合隔声量，也可根据式（2）计算得到。

假设实心砖墙隔声量R1约为50 dB，隔声窗隔声量R2约为31 dB，墙体面积S1约为6.84 m2，外窗面积S2约为2.16 m2。

根据式（2）计算得出该房间的外围护结构降噪量约为37 dB，满足《机场周围区域飞机噪声环境标准》征求意见稿中提出的不同飞机噪声影响区域内不同功能敏感建筑物外维护结构的隔声要求。

5　试验验证

目前市场上常用的隔声窗为PVC-U平开塑料窗、PVC-U推拉塑料窗、推拉铝合金窗、平开铝合金窗。在实验室内针对这4种隔声窗进行了隔声测试，使用仪器分别为BK 2260建声分析仪、BK 2716功放、BK 4292扬声器，测试标准为GB/T 19889.3-2005声学建筑和建筑构件隔声测量第3部分：建筑构件空气声隔声的实验室测量，测得的计权隔声量结果见表3。

表中隔声量形式为Rw（C；Ctr），其中C为粉红噪声频谱修正量（针对中高频噪声），Ctr为交通噪声频谱修正量（针对中低频噪声）。

表3　隔声窗隔声量测试结果

隔声窗隔声量测试结果Rw+Ctr在26 dB～31 dB之间。

图1　测试仪器及点位示意图

计权隔声量计算时，试件面积用24 cm的实心砖墙面积S1=6.84 m2、隔声窗面积S2=2.16 m2和S=9 m2进行计算，得到的计权隔声量如表4所示。

表4　隔声量计算结果

将声源换为提前录制好的飞机噪声，接收室在住户室内，声源室在住户室外，声源置于声源室墙角之前放置BK 4292的位置，播放飞机噪声。监测点位不变，两边同时进行测试，飞机飞过数量为20架，连续测量1小时，测得的等效A声级LAeq与最大声级如表5所示。

由表5可看出，若想达到住宅建筑物室内噪声夜间37 dB的允许噪声级，采用平开式的要比推拉式的隔声效果好，并且计权隔声量达到30 dB或以上的隔声窗考虑隔声综合效果后昼夜等效连续噪声将降至37 dB，不超过允许噪声级要求，并且最大声级也可满足要求。

表5　隔声效果测量

6　结语

综合上述分析研究，可以得到以下结论：

（1）现行的GB 9660-1988标准和GB 9661-1988标准及其修订版中提出的飞机噪声评价量不适合用于受飞机噪声影响的敏感建筑物隔声窗设计。新的飞机噪声标准中在采用Ldn及单个飞机Lmax为评价量时，还应考虑将昼夜的LAeq作为辅助评价量列入新标准中，以便于与其他环境噪声标准相衔接。

（2）飞机噪声影响区域敏感建筑物隔声窗设计，可参照城市轨道交通噪声评价方法及评价量，采用1小时等效A声级LAeq对飞机噪声进行评价。但是其LAeq值应考虑到夜间噪声及飞机噪声易引起人们较高烦恼度的特点，需根据相关标准进行修正。

（3）理论上LAeq值修正后计算得到的隔声窗隔声量的隔声效果可满足《机场周围飞机噪声环境质量标准》（征求意见稿）中对维护结构降噪量的要求。采用适当等级的隔声窗可以有效控制飞机噪声对敏感建筑物室内噪声的影响，隔声窗是有效、可行的。

以上的研究结论是对飞机噪声影响区域中的一点进行分析得到的，该测点飞机频次较高且昼夜频次相差较大，对于频次较低、昼夜频次相差较低的区域，需要进行进一步的研究。以上分析结论可供新飞机噪声标准修订及对飞机噪声影响区域敏感建筑物隔声窗设计时参考。

［1］程道来，仪垂杰，梁祖峰.飞机噪声及防治对策的研究［J］.噪声与振动控制，2005，25（5）：47-51.

［2］王维.我国机场噪声评价量与噪声影响的定量关系［J］.应用声学，2004，23（1）：8-11.

［3］肖慧慧，王超，徐肖豪.机场飞机噪声评价量及其限值的探讨［J］.噪声与振动控制，2011，31（2）：134-137.

［4］俞悟周.机场附近办公楼的室内噪声评价和降低［J］.噪声与振动控制，2008，28（3）：135-138.

［5］DB11/T 1034.1-2013交通噪声污染缓解工程技术规范［S］.

［6］国家环境保护局.GB 9660-1988机场周围飞机噪声环境标准［S］.

［7］国家环境保护局.GB 9661-1988机场周围飞机噪声测量标准［S］.

［8］国家环境保护局.GB3096-2008声环境质量标准［S］.

［9］中华人民共和国建设部.GJBT-1041：08J931建筑隔声与吸声构造图集［S］.

［10］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 3222.1-2006声学 环境噪声的描述、测量与评价第1部分：基本参量与评价方法［S］.

［11］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50118-2010民用建筑设计隔声规范［S］.

Design Concept of Sound Insulation Windows of Noise-sensitive Buildings in theAreaAffected byAircraft Noise

ZHAONa

（Beijing Municipal Institute of Labor Protection，Beijing 100054，China）

With the aircraft noise of Beijing Capital International Airport as the object，the design of sound insulation windows for noise-sensitive buildings affected by aircraft noise is investigated.The equivalent A-weighted sound pressure level per hour LAeqis used as the evaluation index for the sound insulation window design.Then，the LAeqis corrected according to personal annoyance level associated with different type of noises and time period.The sound insulation values of the windows designed with the corrected LAeqcan basically satisfy the requirement of environment protection.

acoustics；aircraft noise；sound insulation window；evaluation index

X593

ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-1335.2016.04.025

1006-1355（2016）04-0120-04+128

2015-12-08

赵娜（1982-），女，北京市人，学士，主要研究方向为噪声与振动检测。E-mail:hyoga_82@163.com