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綠標解讀|綠色建筑評價中的聲環(huán)境影響預(yù)測
時間:2022-09-15 09:38:05 作者:GBWindows 來源:行業(yè)網(wǎng)站 閱讀:2478內(nèi)容摘要:綠標解讀|綠色建筑評價中的聲環(huán)境影響預(yù)測作者李曉東,王亞晨摘要聲環(huán)影響預(yù)測分析是綠色建筑評價中的重要內(nèi)容。重點介紹了室內(nèi)外噪聲的預(yù)測方法及選用的主要模型及軟件。所介紹的計算模型可供綠建評價工作者參考。關(guān)鍵詞聲環(huán)境影響預(yù)測;室內(nèi)噪聲;室外噪聲;二次結(jié)構(gòu)噪聲;預(yù)測模型;維護結(jié)構(gòu)1概述綠色建筑評價中的聲環(huán)境影響評價主要是關(guān)注...綠標解讀|綠色建筑評價中的聲環(huán)境影響預(yù)測
作者
李曉東,王亞晨
摘要
聲環(huán)影響預(yù)測分析是綠色建筑評價中的重要內(nèi)容。重點介紹了室內(nèi)外噪聲的預(yù)測方法及選用的主要模型及軟件。所介紹的計算模型可供綠建評價工作者參考。
關(guān)鍵詞
聲環(huán)境影響預(yù)測;室內(nèi)噪聲;室外噪聲;二次結(jié)構(gòu)噪聲;預(yù)測模型;維護結(jié)構(gòu)
1
概 述
綠色建筑評價中的聲環(huán)境影響評價主要是關(guān)注室內(nèi)聲環(huán)境可達到的水平,評價中綜合考慮室外噪聲源(如道路噪聲、工業(yè)噪聲、社會生活噪聲)及室內(nèi)噪聲源(電梯、水泵、空調(diào)等)的綜合影響。對居住建筑而言,根據(jù)最新的建筑設(shè)計規(guī)范要求,水泵房不可設(shè)置在居民樓內(nèi),電梯井不可緊鄰臥室布置。大多情況下,室內(nèi)聲源的噪聲可以得到較好控制。因此,實際工作中更為關(guān)注的是室外環(huán)境對室內(nèi)的影響預(yù)測。
2
評價標準
綠色建筑的評價標準除國家標準外,上海等部分地區(qū)亦頒布了地方標準。地方標準主要是參照GB50118—2010《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》,對室內(nèi)噪聲可達到的水平及房間空氣隔聲性能及樓板撞擊聲隔聲性能達到的水平規(guī)定了不同的打分值。在具體的綠色建筑評價中,在事前的評價中,對空氣隔聲或樓板撞擊聲隔聲的大小可分別通過查詢設(shè)計、類比分析等判斷上述指標可滿足的要求。但由于室內(nèi)噪聲與室外噪聲關(guān)聯(lián)很大,且室外聲環(huán)境情況復(fù)雜,因此需要預(yù)測室外的噪聲影響。
3
計算模型
3.1 室外聲環(huán)境
根據(jù)聲源類型,對室外聲環(huán)境的影響預(yù)測通常選擇不同的預(yù)測模型開展預(yù)測,具體如下所示。
3.1.1 交通噪聲
(1)機場噪聲。如果所評估區(qū)域?qū)儆跈C場噪聲影響區(qū)域,由于較難在具體的綠建項目中對機場進行評價(需要調(diào)研了解航跡分布、流量、機型比例、飛行程序等大量資料,在具體非機場項目操作中難以實施),因此應(yīng)以首先引用機場的環(huán)評文件為準,必要時可開展現(xiàn)場的類比監(jiān)測。對流量較大的機場,考慮每天航班差異性不大,監(jiān)測周期可選擇3d,否則應(yīng)以一周為宜。機場噪聲預(yù)測普遍采用美國聯(lián)邦航空管理局發(fā)布的INM軟件,軟件內(nèi)置大量機型實測的噪聲數(shù)據(jù)及飛行程序,并集成了直升機的預(yù)測方法,從而使得軟件由原有的預(yù)測固定翼飛機的影響擴展到了固定翼及直升機均可預(yù)測。影響軟件預(yù)測準確性的主要因素是航跡建模的準確性及替代機型選取的合理性。
(2)鐵路及軌道交通噪聲。鐵路及軌道交通的噪聲預(yù)測可選擇聲環(huán)境影響評價導(dǎo)則中的計算公式。對低速鐵路及常見的軌道交通,聲源以輪軌噪聲為主,預(yù)測模型中可主要考慮輪軌噪聲的影響。但對高速鐵路,由于空氣動力性噪聲及受電弓噪聲占比都比較大,因此在預(yù)測中也需考慮。鐵路或軌道交通實施聲屏障后,由于在車體與屏障間存在明顯的反射聲影響,在預(yù)測中也需考慮。對時速為200km/h及以上的高速鐵路,在2019年版的聲環(huán)境導(dǎo)則征求意見稿中,鐵科院等研究單位根據(jù)近年來的研究成果,給出了預(yù)測模型。聲源采用多聲源等效模型,并采用聲功率表示聲源大小,將集電系統(tǒng)噪聲視為軌面以上5.3m左右高的運動偶極子聲源,車輛上部空氣動力噪聲視為軌面以上2.5m高無指向性的有限長不相干線聲源,將以輪軌噪聲為主的車輛下部噪聲視為軌面以上高0.5m有限長不相干偶極子線聲源。模型給出了不同聲源聲功率的計算方法及傳播模型,因此可在具體工作中參考使用,如圖1所示。
圖 1 鐵路(時速為200km/h及以上)噪聲預(yù)測聲源模型示意圖
(3)道路噪聲。道路噪聲可依據(jù)聲環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則中給出的公式進行計算。該公式可由一定數(shù)量的、不同類型的車輛沿固定路線行進時,對點聲源沿路線行進方向進行積分求得。道路的預(yù)測公式如式(1)所示。
需要注意的是,對CadnaA、Soundplan等預(yù)測軟件而言也可以選擇采用RLS-90等預(yù)測模式。因均是將道路聲源作為線聲源處理,同時將考慮的地面吸聲與空氣衰減計算方法一致,因此通過只修正源強的情況下,可以選用RLS-90預(yù)測模式進行計算。對于部分復(fù)雜道路,如上海、廣州、重慶等地大量的高架與地面的雙層復(fù)合式道路,地面道路與高架高度高差較小(通常在10m之內(nèi)時),且高架寬度較寬(6車道及以上)時,如果近距離有敏感建筑,預(yù)測中應(yīng)考慮高架橋底部的反射聲影響。該反射聲影響未在任何標準或規(guī)范中有所涉及,但在實際監(jiān)測中,該部分影響對近距離敏感建筑(一般是道路30m內(nèi))有一定影響,如果不予考慮則會有一定誤差。在使用CadnaA模擬預(yù)測時,可在Bridge下沿橋底部生成一個3D-reflector,用其模擬高架底部的反射面。
(4)航道噪聲。對通航航道的船舶噪聲,可采用JTJ227—2001《內(nèi)河航運建設(shè)項目環(huán)境影響評價規(guī)范》中的噪聲預(yù)測公式。該預(yù)測公式與道路類似,可以利用一定數(shù)量的、不同類型的船舶沿航線航行時,沿行進線路對船舶(點聲源)積分求得,如式(2)所示。
預(yù)測中應(yīng)注意幾點問題。①預(yù)測中將航道中線的位置作為線聲源位置。②上述源強參照點位置距離船舶15m處,如采用7.5m處等效源強,式中-13應(yīng)為-16。③模型中應(yīng)考慮水面與地面不同吸聲系數(shù)的影響,對大部分航道中線距離岸邊尚有一定距離的項目,由聲源(航線)傳播到敏感建筑處,傳播路徑會涉及水面及地面,此時式(2)的吸聲系數(shù)以取水面與地面的加權(quán)平均值確定,對水面,吸聲系數(shù)可近似按0考慮,對地面可根據(jù)地面植被覆蓋類型,在0~0.5之間選擇。
3.1.2 其他聲源
除了上述的交通聲源,其他聲源可以用點源、面源、線源等綜合確定。在大部分噪聲預(yù)測軟件中,常將此類聲源作為工業(yè)噪聲源處理,其室外聲傳播方法采用ISO9613,與聲環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定的方法一致。
3.1.3 噪聲預(yù)測軟件
噪聲預(yù)測的主要軟件,業(yè)界比較知名的有CadnaA、Soundplan、Predictor-LimaA等,均為國外軟件,國內(nèi)軟件使用較多的為EIAproN及NoiseSystem。國外軟件支持的國外標準較多,且軟件在地形的處理、算法及計算速度、結(jié)果展示等方面都具有明顯優(yōu)勢。
3.2 室內(nèi)聲環(huán)境
3.2.1 室內(nèi)聲源對室內(nèi)噪聲的影響計算
當室內(nèi)存在噪聲源時,對室內(nèi)噪聲的影響計算公式如式(3)所示。
室內(nèi)噪聲預(yù)測通常用類比分析確定。如果采用預(yù)測,可考慮的聲學(xué)軟件有CadnaR、Soundplan、Odeon等。
3.2.2 二次結(jié)構(gòu)噪聲計算
由于二次結(jié)構(gòu)噪聲來源于固體傳聲,除了與聲源的振動強度有關(guān)外,還與建筑的基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)形式及室內(nèi)混響時間等聲學(xué)參數(shù)有關(guān)。準確的預(yù)測方法可采用有限元及邊界元等數(shù)值分析技術(shù)手段,但該方法工作量大,且預(yù)測結(jié)果與建模精度、建模參數(shù)及源強輸入?yún)?shù)等關(guān)聯(lián)很大。因此,大多實際操作中多采用類比的方法確定。
對軌道交通引起的二次結(jié)構(gòu)噪聲,可采用軌道交通環(huán)境影響評價導(dǎo)則給出的方法,即通過類比室內(nèi)振動速度級,根據(jù)振動速度級計算二次結(jié)構(gòu)噪聲值。二次結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測公式如式(4)所示。
在預(yù)測中,可以利用振動加速度級與振動速度級的轉(zhuǎn)換關(guān)系,在計算的室內(nèi)振動加速度級及類比特征頻譜的基礎(chǔ)上,計算室內(nèi)振動速度級,計算公式如式(5)所示。
二次結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測分析的軟件可采用ABAQUS、ANSYS、MSC、ADINA、COMSO等。
3.2.3 室外噪聲到室內(nèi)噪聲的計算
室外聲環(huán)境的影響預(yù)測通常是敏感建筑窗外1m處的噪聲值,對室內(nèi)而言,可以認為是維護結(jié)構(gòu)(主要是墻、窗戶等)朝向聲源側(cè)處在一定聲音強度的混響場中。預(yù)測到室內(nèi)時,其噪聲大小與室內(nèi)聲學(xué)參數(shù)(主要為混響時間)、建筑維護結(jié)構(gòu)的隔聲量及面積等因素有關(guān),經(jīng)室外傳播進入室內(nèi)的噪聲可由式(6)計算得出。
當墻的隔聲量遠大于窗戶時,公式中的S及A可取窗戶的面積及隔聲量。當不能滿足上述條件時,可采用式(7)計算組合隔聲量。
4
結(jié) 語
綜上可知,室外聲環(huán)境預(yù)測模擬是綠色建筑評價中的重要組成部分,計算室外聲環(huán)境影響時,應(yīng)根據(jù)室外不同的聲源類型選擇合適的預(yù)測模型或軟件。當計算軟件的模型與國內(nèi)模型不一致時,在確保傳播模型原理相同的情況下,需對源強進行校準。預(yù)測室外噪聲后,在通過朝向聲源側(cè)的建筑維護結(jié)構(gòu)(窗墻等)的面積、隔聲量及室內(nèi)聲學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上,可預(yù)測室外噪聲對室內(nèi)噪聲的影響。對室內(nèi)噪聲源的影響,即可通過類比確定,也可通過室內(nèi)聲學(xué)計算而得。
作者簡介
李曉東,1976年生,主要研究方向為環(huán)境影響咨詢、噪聲與振動設(shè)計與治理,現(xiàn)供職于中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司。
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