基于 SEDU 軟件的綠色建筑聲環(huán)境模擬參數(shù)研究

王會(huì)一,金 晶 ,閆國(guó)軍（.北京綠建軟件股份有限公司， 北京 00098；.建科環(huán)能科技有限公司， 北京0003）

噪聲污染、空氣污染和水污染是當(dāng)代環(huán)境 3 大主要污染，健康舒適的聲環(huán)境是人對(duì)于生活的基本需求。隨著現(xiàn)代城市建設(shè)和城市交通的發(fā)展，噪聲污染逐漸嚴(yán)重，已經(jīng)成為世界各國(guó)大城市面臨的一個(gè)重要環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。它不僅影響了人們的正常工作、學(xué)習(xí)和休息，醫(yī)學(xué)研究也證明,如果長(zhǎng)期處于噪聲環(huán)境中,容易引發(fā)人們神經(jīng)衰弱、失眠等多種對(duì)人體危害極大的精神障礙。在綠色建筑評(píng)價(jià)體系中，建筑聲環(huán)境要求經(jīng)常被忽視，噪聲污染投訴已為當(dāng)前熱點(diǎn)問(wèn)題。建筑聲環(huán)境在綠色建筑中的地位應(yīng)當(dāng)?shù)玫街匾暋?/p>

1 綠色建筑評(píng)價(jià)中的聲環(huán)境要求

聲環(huán)境影響預(yù)測(cè)分析是綠色建筑評(píng)價(jià)中的重要內(nèi)容。2006 年，我國(guó)頒布首部綠色建筑評(píng)價(jià)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 50378—2006《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》。該標(biāo)準(zhǔn)于 2006 年 6月 1 日開(kāi)始實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)室外場(chǎng)地噪聲和室內(nèi)隔聲均提出了要求。2014 年頒布的 GB 50378—2014《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》在上一版本基礎(chǔ)上細(xì)化了各項(xiàng)要求。現(xiàn)行 GB 50378—2019《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的環(huán)境噪聲（8.2.6條）、主要功能房間的室內(nèi)噪聲級(jí)（5.1.4 條）、主要功能房間的隔聲性能（5.1.4 條、5.2.7 條）都提出了更高要求；同時(shí)在 3.2.8 條中對(duì)二星級(jí)、三星級(jí)住宅類(lèi)綠色建筑的隔聲性能提出了必須達(dá)到相應(yīng)等級(jí)的技術(shù)要求。

2 場(chǎng)地噪聲模擬參數(shù)

本文使用建筑聲環(huán)境模擬分析軟件 SEDU 進(jìn)行室內(nèi)外模擬分析。SEDU 是一款可用于噪聲預(yù)測(cè)評(píng)估的軟件，計(jì)算原理源于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 17247.2—1998《聲學(xué) 戶(hù)外聲傳播的衰減 第2部分：一般計(jì)算方法》（等效 ISO 9613-2:1996），以及國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HJ 2.4—2009《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》、JTG B03—2006《公路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》等。該軟件于 2017 年底通過(guò)了住建部組織的科技項(xiàng)目評(píng)審。本節(jié)將對(duì)場(chǎng)地內(nèi)常見(jiàn)可變參數(shù)對(duì)周邊噪聲影響進(jìn)行定量分析。

目前城市居住區(qū)環(huán)境噪聲的 70%～80% 來(lái)自交通噪聲。2008 年，我國(guó)統(tǒng)計(jì)的 401 條城市道路交通噪聲中，有超過(guò) 1/5 的城市道路交通噪聲超標(biāo)，如何有效控制交通噪聲成為優(yōu)化居住區(qū)室外聲環(huán)境的關(guān)鍵。從道路噪聲源本身來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)低噪聲瀝青路面，設(shè)置道路聲屏障，控制車(chē)流量、車(chē)速，控制大車(chē)比，電動(dòng)汽車(chē)代替燃油汽車(chē)等手段降低道路噪聲源的影響。

本文通過(guò)對(duì)一簡(jiǎn)化噪聲模型進(jìn)行室外噪聲分析，路北側(cè)首排住宅模型面寬 60 m，進(jìn)深 20 m，高度 20 m。住宅南側(cè)邊緣距離道路中心線(xiàn)距離 100 m。為了減少道路兩端對(duì)噪聲模擬結(jié)果的影響，假設(shè)道路東西向長(zhǎng)度為無(wú)限長(zhǎng)。接收點(diǎn)設(shè)置在道路北側(cè)住宅輪廓線(xiàn)外 1.0 m、1.5 m 高處南側(cè)中間位置點(diǎn)。

2.1 車(chē)流量

通過(guò)設(shè)置不同車(chē)流量，對(duì)比接收點(diǎn)處噪聲結(jié)果。設(shè)計(jì)車(chē)速固定為 60 km/h，計(jì)算晝間道路不同小型車(chē)逐時(shí)車(chē)流量下，對(duì)首排住宅南向中間位置噪聲影響情況。為了簡(jiǎn)化道路聲源的自變量數(shù)量，不考慮中型車(chē)和大型車(chē)影響，對(duì)應(yīng)車(chē)流量為 0。城市 4 車(chē)道設(shè)計(jì)車(chē)速 60 km/h 道路小型車(chē)流量范圍1 000 輛/h 內(nèi)的噪聲影響如圖1 所示。一般來(lái)說(shuō)，車(chē)流量增加 1 倍，道路兩側(cè)附近噪聲值影響增加 3 dB（A）。

圖1 車(chē)流量對(duì)噪聲結(jié)果的影響

根據(jù)《天津市道路車(chē)流量特征分析》統(tǒng)計(jì)，天津快速路 ( 8 790 輛/h) ＞主干道(4 077 輛/h) ＞外環(huán)線(xiàn)(3 335 輛/h)＞次干道(2 461 輛/h) ＞支路(1 507 輛/h)，城市快速路逐時(shí)車(chē)流量可達(dá)到 8 000 輛/h。模擬分析了 8 車(chē)道設(shè)計(jì)車(chē)速 80 km/h 快速路不同車(chē)流量下的噪聲值，如圖2 所示。由圖2可見(jiàn)，隨著車(chē)流量增大，產(chǎn)生的噪聲值在最初階段有顯著增加，當(dāng)車(chē)流量達(dá)到一定數(shù)量后，這種增加趨勢(shì)就不是很明顯了，在接近 4 000 輛/h 后，考慮實(shí)際車(chē)速受車(chē)流量增加影響而降低，周邊噪聲值并沒(méi)有增加。

圖2 快速路不同車(chē)流量對(duì)噪聲結(jié)果的影響

2.2 車(chē) 速

城市道路分四個(gè)等級(jí)，快速路、主干道、次干道、支路，不同道路區(qū)別主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)車(chē)速、車(chē)道寬等，其中車(chē)速對(duì)噪聲的影響明顯。此處針對(duì)不同車(chē)速對(duì)道路周邊噪聲的影響進(jìn)行分析，住宅和道路模型參數(shù)和圖2 均不變，小型車(chē)車(chē)流量固定為 844 輛/h，中型車(chē)和大型車(chē)流量為 0，考慮不同道路設(shè)計(jì)車(chē)速下對(duì)北側(cè)住宅接收點(diǎn)的噪聲影響。可以看到，隨著車(chē)速增加，住宅南側(cè)噪聲影響呈近似線(xiàn)性關(guān)系增長(zhǎng)，控制居住區(qū)周邊道路車(chē)速是降低道路噪聲的有效措施。車(chē)速對(duì)噪聲結(jié)果的影響如圖3 所示。

圖3 車(chē)速對(duì)噪聲結(jié)果的影響

2.3 聲屏障高度

增加聲屏障是控制道路噪聲源、切斷噪聲傳播的主要措施之一。假設(shè)聲屏障東西長(zhǎng)度為無(wú)限長(zhǎng)，平行布置在住宅和道路中間位置，聲屏障距離道路中心線(xiàn)距離為 30 m，距離北側(cè)住宅 70 m。分析不同聲屏障高度下，住宅南側(cè)噪聲值變化情況。聲屏障對(duì)接收點(diǎn)噪聲值的影響如圖4 所示。

圖4 聲屏障對(duì)接收點(diǎn)噪聲值的影響

由圖4 可知，從住宅南側(cè)噪聲的衰減量可以看出，在15 m 高度以下范圍內(nèi)降噪效果明顯，隨著高度的增加，聲屏障的降噪效果下降。聲屏障是降低地面交通噪聲的有效措施之一，一般 3～6 m高的聲屏障，其聲影響區(qū)內(nèi)降噪效果在 5～12 dB。考慮到經(jīng)濟(jì)性等因素，聲屏障高度一般設(shè)為3～6 m， 聲屏障高度由 3 m 增加到 6 m，住宅南側(cè)噪聲值由 53 dB 降低到 49 dB。在條件允許的情況下，可以適當(dāng)提高聲屏障的高度。

注意聲屏障降噪一般對(duì)兩側(cè)低層建筑效果較明顯，而對(duì)于高層建筑幾乎沒(méi)有降噪作用。

3 室內(nèi)隔聲

3.1 隔聲量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式

對(duì)于滿(mǎn)足質(zhì)量定律的構(gòu)件如墻體，SEDU 提供了多個(gè)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式供用戶(hù)選擇。

滿(mǎn)足質(zhì)量定律的構(gòu)件利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算空氣聲隔聲量，保溫層材料、輕鋼龍骨材料等輕質(zhì)材料的空氣聲隔聲和撞擊聲隔聲情況無(wú)法通過(guò)公式直接進(jìn)行計(jì)算。本文選取 3 組經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)比構(gòu)件（面密度≥200 kg/m2）在中心頻率 500 Hz下的隔聲量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖5 所示。SEDU 默認(rèn)使用《建筑隔聲設(shè)計(jì)—空氣聲技術(shù)》（康玉成著）推薦的經(jīng)驗(yàn)公式，相對(duì)保守。

圖5 隔聲量經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果對(duì)比

3.2 門(mén)窗縫隙

通常門(mén)/窗與墻之間在安裝過(guò)程中都會(huì)留下縫隙，而一般的縫隙填充材料對(duì)降低隔聲幾乎沒(méi)有實(shí)際的效果，所以該縫隙對(duì)組合墻的隔聲性能影響較大。

評(píng)估組合墻隔聲量中縫隙寬度的影響分析，取組合墻面積 10 m2，縫隙長(zhǎng)度 0.8 m，在不同縫隙寬度下，計(jì)算擬合由縫隙造成的組合墻隔聲量的降低情況。一般的門(mén)窗與墻之間的縫隙為 0.5 cm（裝配式）和 1.0 cm（非裝配式）。窗墻縫隙寬度對(duì)隔聲量影響如圖6 所示。

圖6 窗墻縫隙寬度對(duì)隔聲量影響

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)本文的量化分析和對(duì)比總結(jié)，可以幫助綠建模擬工程師在進(jìn)行室內(nèi)外聲環(huán)境模擬分析時(shí)，建立關(guān)鍵參數(shù)對(duì)模擬結(jié)果影響的直觀量化印象，對(duì)進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化聲環(huán)境室內(nèi)外計(jì)算有一定的指導(dǎo)意義。本文篇幅有限，沒(méi)有對(duì)室內(nèi)外模型參數(shù)全面展開(kāi)分析，如對(duì)城市軌道聲源參數(shù)、道路高架橋高度等對(duì)周邊噪聲敏感建筑物的噪聲影響、室內(nèi)隔聲組合墻隔聲量的組合影響等；也沒(méi)有展開(kāi)模型參數(shù)多變量同時(shí)變化下的影響回歸分析。借助SEDU聲環(huán)境分析軟件和本文使用的計(jì)算回歸分析方法，設(shè)計(jì)師可進(jìn)一步展開(kāi)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行量化比較分析，探索相關(guān)參數(shù)對(duì)噪聲影響的變化規(guī)律。