绿色建筑评价中的声环境影响预测

李晓东,王亚晨[中海环境科技（上海）股份有限公司， 上海 200135]

1 概 述

绿色建筑评价中的声环境影响评价主要是关注室内声环境可达到的水平，评价中综合考虑室外噪声源（如道路噪声、工业噪声、社会生活噪声）及室内噪声源（电梯、水泵、空调等）的综合影响。对居住建筑而言，根据最新的建筑设计规范要求，水泵房不可设置在居民楼内，电梯井不可紧邻卧室布置。大多情况下，室内声源的噪声可以得到较好控制。因此，实际工作中更为关注的是室外环境对室内的影响预测。

2 评价标准

绿色建筑的评价标准除国家标准外，上海等部分地区亦颁布了地方标准。地方标准主要是参照 GB 50118—2010《民用建筑隔声设计规范》，对室内噪声可达到的水平及房间空气隔声性能及楼板撞击声隔声性能达到的水平规定了不同的打分值。在具体的绿色建筑评价中，在事前的评价中，对空气隔声或楼板撞击声隔声的大小可分别通过查询设计、类比分析等判断上述指标可满足的要求。但由于室内噪声与室外噪声关联很大，且室外声环境情况复杂，因此需要预测室外的噪声影响。

3 计算模型

3.1 室外声环境

根据声源类型，对室外声环境的影响预测通常选择不同的预测模型开展预测，具体如下所示。

3.1.1 交通噪声

（1）机场噪声。如果所评估区域属于机场噪声影响区域，由于较难在具体的绿建项目中对机场进行评价（需要调研了解航迹分布、流量、机型比例、飞行程序等大量资料，在具体非机场项目操作中难以实施），因此应以首先引用机场的环评文件为准，必要时可开展现场的类比监测。对流量较大的机场，考虑每天航班差异性不大，监测周期可选择 3 d，否则应以一周为宜。机场噪声预测普遍采用美国联邦航空管理局发布的 INM 软件，软件内置大量机型实测的噪声数据及飞行程序，并集成了直升机的预测方法，从而使得软件由原有的预测固定翼飞机的影响扩展到了固定翼及直升机均可预测。影响软件预测准确性的主要因素是航迹建模的准确性及替代机型选取的合理性。

（2）铁路及轨道交通噪声。铁路及轨道交通的噪声预测可选择声环境影响评价导则中的计算公式。对低速铁路及常见的轨道交通，声源以轮轨噪声为主，预测模型中可主要考虑轮轨噪声的影响。但对高速铁路，由于空气动力性噪声及受电弓噪声占比都比较大，因此在预测中也需考虑。铁路或轨道交通实施声屏障后，由于在车体与屏障间存在明显的反射声影响，在预测中也需考虑。对时速为 200 km/h 及以上的高速铁路，在 2019 年版的声环境导则征求意见稿中，铁科院等研究单位根据近年来的研究成果，给出了预测模型。声源采用多声源等效模型，并采用声功率表示声源大小，将集电系统噪声视为轨面以上 5.3 m 左右高的运动偶极子声源，车辆上部空气动力噪声视为轨面以上 2.5 m 高无指向性的有限长不相干线声源，将以轮轨噪声为主的车辆下部噪声视为轨面以上高 0.5 m 有限长不相干偶极子线声源。模型给出了不同声源声功率的计算方法及传播模型，因此可在具体工作中参考使用，如图 1 所示。

（3）道路噪声。道路噪声可依据声环境影响评价技术导则中给出的公式进行计算。该公式可由一定数量的、不同类型的车辆沿固定路线行进时，对点声源沿路线行进方向进行积分求得。道路的预测公式如式（1）所示。

式中：Leq(h)i— 第i类车影响的小时等效声级，dB(A)；

Ni— 昼间、夜间通过某个预测点的第i类车平均小时车流量；

Vi— 第i类车的平均车速，km/h；

T— 计算等效声级的时间，1 h；

r— 从车道中心线到预测点的距离，m；适用于r＞7.5 m 预测点的噪声预测；

Ψ1、Ψ2— 预测点到有限长路段两端的张角，弧度；

△L— 由其他因素引起的修正量，dB(A)。

需要注意的是，对 CadnaA、Soundplan 等预测软件而言也可以选择采用 RLS-90 等预测模式。因均是将道路声源作为线声源处理，同时将考虑的地面吸声与空气衰减计算方法一致，因此通过只修正源强的情况下，可以选用 RLS-90预测模式进行计算。对于部分复杂道路，如上海、广州、重庆等地大量的高架与地面的双层复合式道路，地面道路与高架高度高差较小（通常在 10 m 之内时），且高架宽度较宽（6 车道及以上）时，如果近距离有敏感建筑，预测中应考虑高架桥底部的反射声影响。该反射声影响未在任何标准或规范中有所涉及，但在实际监测中，该部分影响对近距离敏感建筑（一般是道路 30 m 内）有一定影响，如果不予考虑则会有一定误差。在使用 CadnaA 模拟预测时，可在Bridge 下沿桥底部生成一个 3 D-reflector，用其模拟高架底部的反射面。

（4）航道噪声。对通航航道的船舶噪声，可采用 JTJ 227—2001 《内河航运建设项目环境影响评价规范》中的噪声预测公式。该预测公式与道路类似，可以利用一定数量的、不同类型的船舶沿航线航行时，沿行进线路对船舶（点声源）积分求得，如式（2）所示。

式中：(Lp)i—第i类船舶影响的小时等效声级，dB(A);

(Lw)i— 种类船舶的平均的辐射声级，dB(A)；

Ni— 种类船舶昼间或夜间的平均流量，艘/h；

Vi— 种类船舶的平均速度，km/h；

T—预测时间，取 1 h；

D0—测试船舶辐射声级的参考距离，m；

α —地面参数。

预测中应注意几点问题。① 预测中将航道中线的位置作为线声源位置。② 上述源强参照点位置距离船舶 15 m处，如采用 7.5 m 处等效源强，式中 －13 应为 －16。③ 模型中应考虑水面与地面不同吸声系数的影响，对大部分航道中线距离岸边尚有一定距离的项目，由声源（航线）传播到敏感建筑处，传播路径会涉及水面及地面，此时式（2）的吸声系数以取水面与地面的加权平均值确定，对水面，吸声系数可近似按 0 考虑，对地面可根据地面植被覆盖类型，在0～ 0.5 之间选择。

3.1.2 其他声源

除了上述的交通声源，其他声源可以用点源、面源、线源等综合确定。在大部分噪声预测软件中，常将此类声源作为工业噪声源处理，其室外声传播方法采用 ISO 9613，与声环境影响评价技术导则规定的方法一致。

3.1.3 噪声预测软件

噪声预测的主要软件，业界比较知名的有 CadnaA、Soundplan、Predictor-LimaA 等，均为国外软件，国内软件使用较多的为EIAproN及NoiseSystem。国外软件支持的国外标准较多，且软件在地形的处理、算法及计算速度、结果展示等方面都具有明显优势。

3.2 室内声环境

3.2.1 室内声源对室内噪声的影响计算

当室内存在噪声源时，对室内噪声的影响计算公式如式（3）所示。

式中：L'—室内噪声预测值，单位dB；

Lw,i— 声源i的声功率级，dB；

Q— 指向性因素；

r— 预测点距声源距离；

Rm— 房间常数，m2。

室内噪声预测通常用类比分析确定。如果采用预测，可考虑的声学软件有 CadnaR、Soundplan、Odeon、等。

3.2.2 二次结构噪声计算

由于二次结构噪声来源于固体传声，除了与声源的振动强度有关外，还与建筑的基础、结构形式及室内混响时间等声学参数有关。准确的预测方法可采用有限元及边界元等数值分析技术手段，但该方法工作量大，且预测结果与建模精度、建模参数及源强输入参数等关联很大。因此，大多实际操作中多采用类比的方法确定。

对轨道交通引起的二次结构噪声，可采用轨道交通环境影响评价导则给出的方法，即通过类比室内振动速度级，根据振动速度级计算二次结构噪声值。二次结构噪声预测公式如式（4）所示。

式中：LVmid,i—单列车通过时段的建筑物室内楼板中央垂向 1/3 倍频程振动速度级（16～200 Hz），参考振动速度基准值为 1×10-9m/s，dB；

i—第i个 1/3 倍频程， ；

σ—声辐射效率，在通常建筑物楼板振动卓越频率时声辐射效率σ可近似取 1；

H—房间平均高度，m；

T60—室内混响时间，s。

在预测中，可以利用振动加速度级与振动速度级的转换关系，在计算的室内振动加速度级及类比特征频谱的基础上，计算室内振动速度级，计算公式如式（5）所示。

式中：VLi—振动加速度级；

Lv,i—振动速度级。

二次结构噪声预测分析的软件可采用 ABAQUS、ANSYS、MSC、ADINA、COMSO 等。

3.2.3 室外噪声到室内噪声的计算

室外声环境的影响预测通常是敏感建筑窗外 1 m 处的噪声值，对室内而言，可以认为是维护结构（主要是墙、窗户等）朝向声源侧处在一定声音强度的混响场中。预测到室内时，其噪声大小与室内声学参数（主要为混响时间）、建筑维护结构的隔声量及面积等因素有关，经室外传播进入室内的噪声可由式（6）计算得出。

式中：L1—室外噪声，dB；

—面向声源侧维护结构（窗、墙等）组合隔声量；

S—面向声源侧维护结构的面积，m2；

A—室内房间的吸声量，m2。

当墙的隔声量远大于窗户时，公式中的S及A可取窗户的面积及隔声量。

当不能满足上述条件时，可采用式（7）计算组合隔声量。

式中：Si—构件i的面积，m2；

—构件i的隔声量，dB。

4 结 语

综上可知，室外声环境预测模拟是绿色建筑评价中的重要组成部分，计算室外声环境影响时，应根据室外不同的声源类型选择合适的预测模型或软件。当计算软件的模型与国内模型不一致时，在确保传播模型原理相同的情况下，需对源强进行校准。预测室外噪声后，在通过朝向声源侧的建筑维护结构（窗墙等）的面积、隔声量及室内声学参数的基础上，可预测室外噪声对室内噪声的影响。对室内噪声源的影响，即可通过类比确定，也可通过室内声学计算而得。