地铁交通工程建设已成为现代化城市经济发达的一项标志，其快速、便捷、安全，环境污染影响范围小等独特的优点是地面交通工程无法比拟的。 以上海为例，至2010年将有现行的8条线增加至13条地铁线，总计运行公里数将从现有的200多公里增加至500公里，其中穿越黄浦江的线路将有9条，届时运行人次将由380万人次/日提升至800万人次/日，占全市公交总量的43%。换言之，上海将有40% 以上地面交通进入地下，在国际上已列入城市地铁建设的前列。而在国内许多大城市中，包括北京、广州、天津、深圳、南京、武汉、重庆、苏州、杭州、哈尔滨、沈阳、大连等地已有大量已建和筹建工程，国内的地铁工程正以惊人的速度在加紧建设。
地铁交通工程建设已成为现代化城市经济发达的一项标志，其快速、便捷、安全，环境污染影响范围小等独特的优点是地面交通工程无法比拟的。
以上海为例，至2010年将有现行的8条线增加至13条地铁线，总计运行公里数将从现有的200多公里增加至500公里，其中穿越黄浦江的线路将有9条，届时运行人次将由380万人次/日提升至800万人次/日，占全市公交总量的43%。换言之，上海将有40% 以上地面交通进入地下，在国际上已列入城市地铁建设的前列。而在国内许多大城市中，包括北京、广州、天津、深圳、南京、武汉、重庆、苏州、杭州、哈尔滨、沈阳、大连等地已有大量已建和筹建工程，国内的地铁工程正以惊人的速度在加紧建设。
笔者经多年来的工程实践，发现通风系统的噪声不仅涉及到车站内部工作人员和乘客，通过风道和风井传至外部的噪声还涉及到站区邻近的居民住宅，办公室、机关、学校等人群敏感地区。为确保通风系统排放噪声达到国标GB3096《城市区域环境噪声标准》对应地区的噪声值，对消声设计技术提出一些粗浅的认识。
1 大系统通风消声设计
地铁车站通常为地下二层结构，地下一层为站厅层，地下二层为站台层在每座车站的两端均设置与外界空气相连通的风道和风井。将新风源源不断引入站区，同时又必须将热风排出站区，在火灾发生时，还要有足够的排烟能力，所使用的TVF(事故)风机，UOF(排热)风机其风量通常在60~70m3/s，风压在750- 850Pa范围，如此庞大的风机，其噪声声级功率高达110-120dB。一旦噪声传至室外，对周边环境影响很大，后果严重。
为了降低地铁车站的风机和活塞风噪声传至地面，故必须在风机的前端和后端设置金属外壳和结构片式消声器，使风机运转噪声经消声后能符合车站公共区和车站设备管理用房环境噪声要求以及对外界符合《城市区域环境噪声标准》GB3096中相应噪声功能区的要求。图1为上海某地铁站TVF风机金属外壳消声器布置图。
经过对国内已建的地铁消声工程较广泛的了解，发现几乎所有的大系统消声器均选用片式阻性消声器，分析其原因主要是装配比较方便，阻力损失小，消声效果明显。但也发现已建地铁消声工程中还存在不少弊端，如消声片厚度太厚，如天津某地铁站消声片厚取300mm，当阻塞比取1：1时片间净距必须保持在300mm左右，高频声波将呈束状直接通过消声器使之吸声层在高频区几乎失去了消声作用， 即/高频失效0，若将通道缩小，则阻损会明显增加，由于通道内风速的提高使气流再生噪声大大增加，从而降低了消声器的消声效果。经调研还发现早期的金属外壳消声器，其顶面和地面侧没有采用吸声衬贴，导致声能的侧向旁路传声，消声效果就无法达到理想的设计值。
为了在有限的地下空间中能找到最佳的消声效果，近年来，在地铁消声系统中作了消声器的优化设计，对消声器的片厚，开口比，消声器的结构构造以及声学材料的选择作了较系统的实验研究和现场监测，从中找到了一些具有实用价值的规律，例如对于大系统中TVF(事故)风机通向风井用的金属外壳消声器取消声片厚为200mm为宜。消声片中填充的离心玻璃棉板的密度可取32-40kg/m3，当穿孔面板的穿孔率P≥25%时，该吸声结构在很宽的频带范围内均有良好的吸声系数，其降噪系数NRC 可达0.95，若进一步增加片厚吸声性能并未能有效增高，若减少片厚至100-150，则低频吸声性能明显变差。
从而可认为大系统消声器取200mm片厚是较为合理的，同时从结构构造而言, 在风道中能足以满足≥2000Pa压强的结构强度和稳定性。
另为防止阻性消声器的侧向旁路透声，在金属外壳消声器的四侧壁，需采用半片厚的消声贴面。
为了控制气流再生噪声和最大限度地降低系统的阻力损失，消声片间净距取180-220mm，(开口比约为1:1)可控制片间风速≤12m/s。
对于直管道而言，气流再生噪声可按公式估算其声功率级，即：
Lw=Lwc+50lgV+101gS dB (1)
式中可见，当风速V增大，Lw 将会显著。若V 值为12m/s，当选用3m长金属外壳消声器，断面为3×3.5m时，则Lw可达72dB，进入地下通道后，折算至总声压级大致为62-65dB。经理论估算，该消声器的消声量/插入损失0可达45dB，若风机进入地下的总声压级为110dB，经消声器后的总声级基本上和气流再生噪声持平，可见再提高消声器的长度已无济于事。加之因受地下空间条件限制，过长的消声器在实用上也不切合实际。
在通风大系统工程中，排热风井的噪声尤为突出，一旦地铁投入运行，必须开启UOF(排热)风机和HPF(回排)风机系统，将站台和站厅层上的热风源源不断地排出风井，其噪声强度往往比TVF(事故)风机系统的噪声影响更大，因受地下空间条件的限制，排风井消声器一般选用结构片式消声器，其消声原理与金属外壳消声器是相仿的，仅是在消声结构上略有差异，一般是没有吸声的顶板和底板，侧壁为消声片。欲使结构消声器能充分发挥消声作用，必须将顶部用轻薄吸隔声板加以封堵，否则将会导致气流噪声从顶部排出，而大大降低了消声器的实际效果。图2为上海某地铁站排热风机结构消声器布置图。
2 风机消声系统现场中试监测
设计安装部门在制定消声设计方案之前，必须由风机生产厂商提供风机的噪声声功率级频谱特性曲线，而有关厂商所提供的数据往往取之于同系列产品的类比数据，也有通过理论计算得到的。据我们的经验，发现所提供的理论或经验数据与实测结果往往存在一定的差异，甚至频响特性也不能很好吻合。
基于上述原因，笔者认为必须在设备安装调试阶段，在现场需作中试测定，包括已安装好的大系统消声器，从而可以有的放矢地调整需增补的消声措施。
值得一提的是，通过大量地铁消声系统的调研，笔者发现有些大系统消声器在制作和安装质量上完全能符合设计要求，然而实测的消声量/插入损失0要比其计算值及设计期望值低一些。查其原因，发现有很多场合来源于噪声源的数据与实测有差异外，还有旁路侧向传声引起的。
旁路侧向传声主要来源于轴流风机的机壳以及风机与消声器接口过渡区的“方接圆”管壁传声。
风机机壳通常是用2-3mm 厚捲制钢板制作，其隔声量仅25- 0dB，方接圆管钢板厚度也相当，隔声量大致也在25dB 左右，可见以风机通过机壳及变径管传至近场的噪声声压级大致在80dB，甚至更大些，而一台3m长的金属外壳消声器其消声量“插入损失”可达45dB 左右，由于旁路侧向传声的影响，使消声器就不能充分发挥其消声作用。为了防止风机系统的旁路传声，可以采取以下措施。
2.1 用阻尼隔音复合结构包扎
风机机壳和变径管壁上用阻尼隔音复合结构包扎，先将耐高温软橡胶板，厚度为1cm 用强力粘合剂和金属壳板胶合成整体，再复盖5cm厚，密度为48kg/m3的离心玻璃面板，外层可用1.2mm的镀锌铁皮将复合材料牢牢的捆绑在外壳上，所附加的复合隔声层，使结构的整体隔声量可提高12-15dB，复合材料的阻尼减振使之低频的隔声量有更为明显的改善。
2.2 用轻薄复合隔声结构分隔
在风道中用轻薄复合隔声结构将消声器和风机及变径管加以分隔为二个空间，当通道宽度较大，为便于安全检查，在复合隔声板上需设置供检修人员进出的轻质密封隔声门，其隔声效果可达20-30dB，甚至更大些。
上述两项措施均能有效地防止侧向传声使消声器能充分发挥其消声作用，安装单位可根据现场环境条件，因地制宜地选取相应可实施的方案。
3 大系统风机噪声对站台和站厅层的噪声控制
国家标准GB-50157《地下铁道设计规范》中明确规定了环控设备正常运行时，传至站厅、站台公共区噪声应控制在≤70dB( A)。
在已建地铁工程中, 凡是通风大系统包括TVF(事故)、UOF (排热)、HPF (回排)、KT(变风量空调)、KXF(新风)等风机两端均设置消声器, 为不同的是两端的消声量有显著差别，在通向风井一端，通常规定的限值在夜间为50dB 或55dB (A)，而通向车站内部区域的则要求≤70dB( A)就能满足设计指标，两者相差值为15- 20dB(A)。
在通常情况下，TVF事故风机及UOF排热风机内侧消声器所选用的结构构造基本相同，而主要区别在长度缩短，通常选用长度为2m，其消声量“插入损失”在无旁路传声情况时，可达30-35dB(A)，经消声器后传至站台和站厅层时，要经过地下多道围护墙体的阻隔，当新风或热风通过风管系统时要经过阀门、弯道、旁路、变径、三通、风口格栅等部件，这些部件均有不同程度的声衰减。总之，欲使厅内达到噪声控制标准，通常是易于做到的。经已建工程的测试，在站台公共区最不利位置的噪声级通常在65dB(A)以下。
4 风道和风井的噪声控制
通过中试，可以发现大系统通风消声设计和实践效果的吻合程度，还可从中发现安装工程中存在的一些缺陷。目前地面上风口排放噪声的限值基本上可以分成4类地区和2类地区，其昼间和夜间的噪声标准分别为70dB (A)和55dB (A)以及60dB(A)和50dB(A)， 后者适用于住宅楼群离风井最近距离在20m 以内。对照标准並通过已建地铁通风消声系统的部分典型站区的调研测试，仅通过前端安装大系统消声器传至风口的噪声尚有不同程度的超标现象，少则几分贝，多则有十几分贝。要降噪並达到预期指标，可以利用已建成的风道、风井和风亭，因地制宜的选择有针对性的措施，一般均能达标。
对于不同程度的超标及其土建布局可以采取的措施。
4.1 风道和风井中的吸声贴面
地铁风道为砼刚性壁面，其噪声自然衰减极小，对于高频声，因风道尺寸与波长比较，几乎不吸声，如同一个传声通道，当在风道的侧壁和平顶上衬贴吸声墙面时，管道就成为阻性消声管道，当管道有足够长度，相当于在大系统消声器前端增加了一个消声器，因断面尺寸大，风速很小，故不存在气流再生噪声和阻力损失。是一种即实用，施工又方便的辅助消声措施。
经大量工程实践，得到了一些实用的经验数据，当风道宽度在5m以下，高度在4.5m以下时，用密度为32kg/m3，厚度为50mm 的玻璃纤维棉板, 面层复盖穿孔率为25%的金属穿孔薄板，大致上每米长度的吸声贴面可降低噪声1.2-1.5dB (A)；当风道宽度超过5m，高度仍为4.5m以下时，每米长度的降噪量将降低为1.0-1.2dB(A)。当风道或风井有足够长度时，吸声贴面的降噪效果是明显的。
4.2 在低风井中悬挂防雨淋消声挂片
当地下无足够长的风道，市政规划中又不允许设置高风井时，为降低风井排放噪声则可在低风井中悬挂消声挂片，也是一种实用而易于实施的补充消声措施。消声挂片实际上是一个垂直于地面的结构式消声器。必须指出，因风井为朝天开口，故必须使消声片在暴雨时, 能防止雨水入浸消声片中被吸声棉所吸收而降低其消声效果。另则，必须确保消声片所占有的风口开口面积一般不宜超过1/3，即必须确保开口面积为风口面积的65%左右。
因片间净距较大，高频消声效果有所下降，消声挂片的消声总量取决于消声挂片的长度。工程实践证明，当消声挂片长度为1.0m时，其附加消声量“插入损失”大约为8-10dB(A)。图3为上海地铁某车站朝天排风风井中悬挂的防雨消声挂片。
4.3 在高风亭中用通风消声百叶封堵风口
对于环境噪声要求较高的场合，如居民区或其他噪声要求高的环境中，为了使风井排放噪声获得更大的降噪效果，当市政规划允许时，可设置高风亭，风口可背向敏感的建筑物，在风口中利用通风消声百叶降噪是一种实用而有效的措施。
与某空调设备公司共同开发的ZD 型通风消声百叶，消声片厚取8-10cm，造型分单折和双折式，开口通风面积保持在65-70% 的风口有效面积，其消声量插入损失可达12-18dB(A)，降噪效果明显，造型美观，安装方便，受到有关方面和周边住户及行人的好评。图4为上海某地铁站设置在环境监测站近旁的排热风亭消声百叶。
5 结语
本文是对地铁通风系统中，从噪声源经消声器，以及通风风道、竖井、风亭中， 采取消声贴面、消声挂片、消声百叶等综合整治降噪技术，使之传至室外环境的噪声达到预期的设计指标，提出了一些粗浅的设想和实用经验，供读者参考。
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知识点：地铁通风系统消声技术的探讨
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