飛機噪聲影響區(qū)域敏感建筑物隔聲窗設(shè)計理念

趙娜

（北京市勞動保護科學(xué)研究所，北京 100054）

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飛機噪聲影響區(qū)域敏感建筑物隔聲窗設(shè)計理念

趙娜

（北京市勞動保護科學(xué)研究所，北京 100054）

以北京市首都國際機場飛機噪聲為例，對飛機噪聲影響區(qū)域內(nèi)敏感建筑物隔聲窗的設(shè)計進行研究。以1小時等效A聲級LAeq作為飛機噪聲影響區(qū)域內(nèi)隔聲窗設(shè)計時飛機噪聲的評價量，并依據(jù)人對不同類型、不同時間段內(nèi)噪聲煩惱度的不同對LAeq值進行修正。根據(jù)修正后的LAeq值設(shè)計的隔聲窗隔聲量基本達到飛機噪聲的防護要求。

聲學(xué)；飛機噪聲；隔聲窗；評價量

隨著我國航空事業(yè)的發(fā)展，飛機噪聲引起的環(huán)境噪聲污染問題日益嚴(yán)重，機場周邊居民受飛機噪聲的影響越來越強烈。因此，如何降低飛機噪聲對機場周邊居民生活、睡眠、正常工作等影響是環(huán)保方面的重要課題［1］。

飛機噪聲污染防治措施歸納為以下三類：聲源降噪、傳播途徑降噪和噪聲敏感建筑物隔聲措施。對于飛機本體而言，進一步降低噪聲從技術(shù)和經(jīng)濟可行性方面面臨較大的困難，短時還不能取得突破性的進展。對于傳播途徑的降噪，對道路、鐵路等地面交通噪聲行之有效的聲屏障等措施對降低飛機噪聲效果卻不明顯。因此目前飛機噪聲污染防治措施中最為有效及應(yīng)用最廣泛的就是對噪聲敏感建筑物采取隔聲措施，其中以對噪聲敏感建筑物安裝隔聲窗為主。

但是由于現(xiàn)有的機場飛機噪聲的評價量［2-3］為LWECPN，與其他環(huán)境噪聲評價量及隔聲窗應(yīng)用設(shè)計時環(huán)境噪聲的評價量不一致［4］，從而給隔聲窗設(shè)計依據(jù)的合理選擇帶來困難，造成一些機場周邊區(qū)域雖然采取了隔聲窗措施，仍達不到環(huán)境噪聲保護要求。

以北京首都國際機場為例，依據(jù)北京市地標(biāo)《交通噪聲污染緩解工程技術(shù)規(guī)范》（DB11/T 1034.1-2013），對飛機噪聲影響區(qū)域隔聲窗選用時遇到的問題及應(yīng)考慮的事項進行探討。

1　隔聲窗設(shè)計依據(jù)

1.1隔聲窗計算依據(jù)

北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《交通噪聲污染緩解工程技術(shù)規(guī)范 第1部分 隔聲窗措施》（DB11/T 1034.1-2013）中提出了隔聲窗選用時的兩種計算方法，文中選用第二種精確計算方法，考慮敏感建筑物的外墻傳聲。計算公式如下

式中

RtrA，C——隔聲窗交通噪聲隔聲指數(shù)，dB（A）；

RtrA，q——墻體交通噪聲隔聲指數(shù)，dB（A）；

LA1——室外噪聲級，dB（A）；

LA2——室內(nèi)允許噪聲級，dB（A）；

Sc——窗面積，m2；

A——室內(nèi)平均吸聲量，m2；A的確定方法按照該標(biāo)準(zhǔn)的附錄B；

K——設(shè)計修正量，一般情況下K取5。

Sq——外墻體面積，m2；

S——房間外立面?zhèn)髀暶娣e，S=Sc+Sq（m2）。

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，敏感建筑物室外噪聲級為距敏感建筑物的墻壁或窗戶1 m處的A計權(quán)等效聲級。

1.2敏感建筑物室外飛機噪聲測試依據(jù)

目前我國飛機噪聲的測量標(biāo)準(zhǔn)為《機場周圍飛機噪聲測量方法》（GB 9661-1988），該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的飛機噪聲評價量為LWECPN，單位為dB。LWECPN值與DB11/T 1034.1-2013中規(guī)定的敏感建筑物室外噪聲級不是同一個概念，且單位也不相同，因此在針對飛機噪聲影響區(qū)域的隔聲窗進行設(shè)計計算時，敏感建筑物室外噪聲級不能依據(jù)GB 9661-1988。GB9661-1988標(biāo)準(zhǔn)修訂后的《機場周圍區(qū)域飛機噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）中提出的飛機噪聲評價量為Ldn，單位為dB（A）。該值與聲環(huán)境常規(guī)監(jiān)測中的Ld和Ln不同，其加大了夜間飛機噪聲影響的權(quán)重，可反應(yīng)出夜間飛機噪聲對人影響。征求意見稿中飛機噪聲評價量的Ldn與DB11/T 1034.1-2013中規(guī)定的敏感建筑物室外噪聲級雖然在單位上是一致的，但是不是同一概念。因此在針對飛機噪聲影響區(qū)域的隔聲窗進行計算時，也不能選用敏感建筑物戶外噪聲級Ldn值，且單一的Ldn值也無法與《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096-2008）中規(guī)定的環(huán)境噪聲限值相對應(yīng)。因此，敏感建筑物室外噪聲級的測量不能依據(jù)《機場周圍區(qū)域飛機噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）中的規(guī)定執(zhí)行。

2　飛機噪聲的監(jiān)測

2.1監(jiān)測點位布設(shè)

本次監(jiān)測點位的布設(shè)參考了2012年首都機場實際運行情況模擬結(jié)果，在飛機噪聲75 dB～85 dB等聲值線范圍內(nèi)，位于首都國際機場某航線正下方，距機場約8公里，遠離公路，周邊無其他明顯噪聲源，能夠很好反映飛機噪聲影響。測點的背景噪聲在46 dB～50 dB之間。

2.2監(jiān)測系統(tǒng)

本次監(jiān)測使用全自動機場噪聲檢測系統(tǒng)直接得到結(jié)果。記錄全天24小時噪聲數(shù)據(jù)，并對飛機噪聲事件進行記錄和錄音。在進行飛機測試時，同時記錄測量時段內(nèi)的每小時LAeq值。

2.3監(jiān)測方法

機場周圍飛機噪聲的監(jiān)測工作按照GB9661-1988《機場周圍飛機噪聲測量方法》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)適用于測量機場周圍由于飛機起飛、降落或低空飛越時所產(chǎn)生的噪聲［5-6］，通過測量單個飛行事件引起的噪聲和相繼一系列飛行事件引起的噪聲，最終得到在一段監(jiān)測時間內(nèi)的飛行事件引起的噪聲。

測量時應(yīng)當(dāng)滿足的天氣條件為無雨、無雪，地面上10 m高處的風(fēng)速不大于5 m/s；傳聲器位置應(yīng)當(dāng)位于開闊平坦的地方，高于此地面1.2 m，離其他反射壁面1 m以上，并注意避開高壓電線和大型變壓器；傳聲器膜片基本位于飛機標(biāo)稱飛行航線和測點所確定的平面內(nèi)，即是掠入射。

2.4監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)《機場周圍飛機噪聲測量方法》（GB 9661-1988）中給出的計算方式，該測點的LWECPN值為76.7 dB。根據(jù)《機場周圍區(qū)域飛機噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）中給出的計算方式，該測點的Ldn值為60.9 dBA。飛機噪聲每小時LAeq值及每小時經(jīng)過的飛機架次如表1所示。

由表1可以看出，該測點在晝間9:00-22:00之間飛機噪聲的等效A聲級維持在60.0 dBA～63.0 dBA；而夜間由于凌晨2點至6點無飛機經(jīng)過，且各時間段飛機經(jīng)過的架次相差較大，因此夜間飛機噪聲的等效A聲級相差較大，且以22:00-23:00間的飛機噪聲的等效A聲級最大，為61.0 dBA。經(jīng)過計算，該測點晝間等效A聲級為60.5 dBA，夜間等效A聲級為54.2 dBA。

3　隔聲指數(shù)的計算

在實驗室內(nèi)進行模擬測試，實驗室為自建磚混結(jié)構(gòu)，墻體及房頂結(jié)構(gòu)隔聲選取一般自建建筑材質(zhì)，外墻為24 cm的實心磚墻，房頂為空心樓板，外窗面積約為2.96 m2，外墻體面積約為9.6 m2，房間容積約為54 m3，房內(nèi)部分家具，地面為水泥地。飛機噪聲LWECPN為76.7 dB，根據(jù)GB9660-1988《機場周圍飛機噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》，對于LWECPN值大于75 dB區(qū)域的敏感建筑物，需采取隔聲防護措施。

根據(jù)DB11/T 1034.1-2013中的計算公式，需要確定敏感建筑物室外噪聲級的取值。其中，不能采用LWECPN和Ldn的理由已經(jīng)在1.2中進行了說明。若采用晝間、夜間等效A聲級，則由于夜間飛機架次分布很不均勻，造成夜間飛機噪聲影響差異較大，因此采用晝間、夜間等效A聲級不能充分考慮到夜間飛機的影響，不具有代表性。文中采用該測點晝、夜間飛機噪聲影響最大的1小時等效A聲級LAeq代表敏感建筑物室外噪聲級，分別為63 dBA、61 dBA。

表1　飛機噪聲1小時的等效A聲級

為飛機噪聲影響區(qū)域敏感建筑物加裝隔聲窗或進行隔聲窗改造工程，其目的是降低人們對飛機噪聲的煩惱程度。研究表明不同聲源、不同聲特性和不同時間等噪聲引起的煩惱度不同，應(yīng)在測量或預(yù)測聲級上加上一個修正量。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3222.1-2006《聲學(xué)環(huán)境噪聲的描述、測量與評價第1部分：基本參量與評價方法》中規(guī)定了根據(jù)不同聲源、不同聲特性和不同時間對測試聲級進行修正的修正量。其中飛機噪聲測量聲級的修正范圍為3 dB～6 dB，夜間測量聲級的修正量為10 dB。標(biāo)準(zhǔn)GB50118-2010《民用建筑設(shè)計隔聲規(guī)范》中規(guī)定飛機噪聲的修正量為3 dB。綜合以上兩個標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，該測點的飛機噪聲晝、夜間影響最大的1小時等效A聲級LAeq分別修正為66 dBA、74 dBA。

敏感建筑物的隔聲指數(shù)設(shè)計如表2所示。

DB11/T 1034.1-2013中規(guī)定：如需要求敏感建筑物的隔聲指數(shù)晝間、夜間同時達標(biāo)，應(yīng)分別計算晝間、夜間各自噪聲高峰時段所需隔聲窗的交通噪聲隔聲指數(shù)，選擇兩者中較大者作為最低設(shè)計值。因此該測點的隔聲指數(shù)的最低設(shè)計值應(yīng)為37 dB。

標(biāo)準(zhǔn)GB3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定4a類地區(qū)噪聲限值為晝間70 dBA，夜間55 dBA，夜間突發(fā)噪聲，其最大聲級超過環(huán)境噪聲限值的幅度不得高于15 dBA，因此夜間室外最大聲級限值為70 dBA，參考此規(guī)則，其室內(nèi)最大噪聲允許值應(yīng)為52 dBA。

4　隔聲效果計算方式

經(jīng)統(tǒng)計，該測點飛機經(jīng)過時的最大聲壓級在62 dBA～81 dBA之間，最大聲壓級低于修正后夜間飛機噪聲影響最大的1小時等效A聲級74 dBA的飛機占飛機總數(shù)的89%，由此從理論上可以看出，當(dāng)采用隔聲量為37 dB的隔聲窗后，89%的飛機經(jīng)過時，室內(nèi)的噪聲值在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，即夜間37 dBA。

《機場周圍飛機噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（GB 9660-1988）、《機場周圍飛機噪聲測量方法》（GB 9661-1988）修訂版、《機場周圍區(qū)域飛機噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》的征求意見稿提出了不同飛機噪聲影響區(qū)域內(nèi)不同功能敏感建筑物外維護結(jié)構(gòu)的隔聲要求。該測點的Ldn測量結(jié)果處于57 dB＜Ldn=60.9 dB≤62 dB范圍內(nèi)，該敏感點的維護結(jié)構(gòu)降噪量（NRL）應(yīng)不低于20 dBA。

敏感建筑物維護結(jié)構(gòu)應(yīng)包括四面外圍護墻、外窗（外門）及頂部，其組合隔聲量的計算公式為

式中

R1——墻體本身（除門、窗之外的墻面）的隔聲量；

R2——門或窗的隔聲量；

S1——墻板面積（應(yīng)扣除門、窗面積）；

S2——門或窗面積；

當(dāng)門、窗、墻同時組合在一起時，則用門和窗本身組合后的等效隔聲R3來代替R2，用S3來代替S2，計算公式見式（3）、式（4）。

式中

表2　隔聲指數(shù)確定

RM——門的隔聲量；

RC——窗的隔聲量；

SM——門的面積；

SC——窗的面積。

同理，不同墻體的組合隔聲量，也可根據(jù)式（2）計算得到。

假設(shè)實心磚墻隔聲量R1約為50 dB，隔聲窗隔聲量R2約為31 dB，墻體面積S1約為6.84 m2，外窗面積S2約為2.16 m2。

根據(jù)式（2）計算得出該房間的外圍護結(jié)構(gòu)降噪量約為37 dB，滿足《機場周圍區(qū)域飛機噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿中提出的不同飛機噪聲影響區(qū)域內(nèi)不同功能敏感建筑物外維護結(jié)構(gòu)的隔聲要求。

5　試驗驗證

目前市場上常用的隔聲窗為PVC-U平開塑料窗、PVC-U推拉塑料窗、推拉鋁合金窗、平開鋁合金窗。在實驗室內(nèi)針對這4種隔聲窗進行了隔聲測試，使用儀器分別為BK 2260建聲分析儀、BK 2716功放、BK 4292揚聲器，測試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 19889.3-2005聲學(xué)建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量第3部分：建筑構(gòu)件空氣聲隔聲的實驗室測量，測得的計權(quán)隔聲量結(jié)果見表3。

表中隔聲量形式為Rw（C；Ctr），其中C為粉紅噪聲頻譜修正量（針對中高頻噪聲），Ctr為交通噪聲頻譜修正量（針對中低頻噪聲）。

表3　隔聲窗隔聲量測試結(jié)果

隔聲窗隔聲量測試結(jié)果Rw+Ctr在26 dB～31 dB之間。

圖1　測試儀器及點位示意圖

計權(quán)隔聲量計算時，試件面積用24 cm的實心磚墻面積S1=6.84 m2、隔聲窗面積S2=2.16 m2和S=9 m2進行計算，得到的計權(quán)隔聲量如表4所示。

表4　隔聲量計算結(jié)果

將聲源換為提前錄制好的飛機噪聲，接收室在住戶室內(nèi)，聲源室在住戶室外，聲源置于聲源室墻角之前放置BK 4292的位置，播放飛機噪聲。監(jiān)測點位不變，兩邊同時進行測試，飛機飛過數(shù)量為20架，連續(xù)測量1小時，測得的等效A聲級LAeq與最大聲級如表5所示。

由表5可看出，若想達到住宅建筑物室內(nèi)噪聲夜間37 dB的允許噪聲級，采用平開式的要比推拉式的隔聲效果好，并且計權(quán)隔聲量達到30 dB或以上的隔聲窗考慮隔聲綜合效果后晝夜等效連續(xù)噪聲將降至37 dB，不超過允許噪聲級要求，并且最大聲級也可滿足要求。

表5　隔聲效果測量

6　結(jié)語

綜合上述分析研究，可以得到以下結(jié)論：

（1）現(xiàn)行的GB 9660-1988標(biāo)準(zhǔn)和GB 9661-1988標(biāo)準(zhǔn)及其修訂版中提出的飛機噪聲評價量不適合用于受飛機噪聲影響的敏感建筑物隔聲窗設(shè)計。新的飛機噪聲標(biāo)準(zhǔn)中在采用Ldn及單個飛機Lmax為評價量時，還應(yīng)考慮將晝夜的LAeq作為輔助評價量列入新標(biāo)準(zhǔn)中，以便于與其他環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)相銜接。

（2）飛機噪聲影響區(qū)域敏感建筑物隔聲窗設(shè)計，可參照城市軌道交通噪聲評價方法及評價量，采用1小時等效A聲級LAeq對飛機噪聲進行評價。但是其LAeq值應(yīng)考慮到夜間噪聲及飛機噪聲易引起人們較高煩惱度的特點，需根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行修正。

（3）理論上LAeq值修正后計算得到的隔聲窗隔聲量的隔聲效果可滿足《機場周圍飛機噪聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）中對維護結(jié)構(gòu)降噪量的要求。采用適當(dāng)?shù)燃壍母袈暣翱梢杂行Э刂骑w機噪聲對敏感建筑物室內(nèi)噪聲的影響，隔聲窗是有效、可行的。

以上的研究結(jié)論是對飛機噪聲影響區(qū)域中的一點進行分析得到的，該測點飛機頻次較高且晝夜頻次相差較大，對于頻次較低、晝夜頻次相差較低的區(qū)域，需要進行進一步的研究。以上分析結(jié)論可供新飛機噪聲標(biāo)準(zhǔn)修訂及對飛機噪聲影響區(qū)域敏感建筑物隔聲窗設(shè)計時參考。

［1］程道來，儀垂杰，梁祖峰.飛機噪聲及防治對策的研究［J］.噪聲與振動控制，2005，25（5）：47-51.

［2］王維.我國機場噪聲評價量與噪聲影響的定量關(guān)系［J］.應(yīng)用聲學(xué)，2004，23（1）：8-11.

［3］肖慧慧，王超，徐肖豪.機場飛機噪聲評價量及其限值的探討［J］.噪聲與振動控制，2011，31（2）：134-137.

［4］俞悟周.機場附近辦公樓的室內(nèi)噪聲評價和降低［J］.噪聲與振動控制，2008，28（3）：135-138.

［5］DB11/T 1034.1-2013交通噪聲污染緩解工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［6］國家環(huán)境保護局.GB 9660-1988機場周圍飛機噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［7］國家環(huán)境保護局.GB 9661-1988機場周圍飛機噪聲測量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［8］國家環(huán)境保護局.GB3096-2008聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［9］中華人民共和國建設(shè)部.GJBT-1041：08J931建筑隔聲與吸聲構(gòu)造圖集［S］.

［10］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 3222.1-2006聲學(xué) 環(huán)境噪聲的描述、測量與評價第1部分：基本參量與評價方法［S］.

［11］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50118-2010民用建筑設(shè)計隔聲規(guī)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編碼：10.3969/j.issn.1006-1335.2016.04.025

1006-1355（2016）04-0120-04+128

2015-12-08

趙娜（1982-），女，北京市人，學(xué)士，主要研究方向為噪聲與振動檢測。E-mail:hyoga_82@163.com