Sachverhalt:
A. Die Bausektion der Stadt Zürich bewilligte am 20. Dezember 2005 der Sunrise Communications AG (damals: TDC Switzerland AG) die Erstellung einer Mobilfunk-Basisstation auf dem Gebäude Minervastrasse 23/25 in Zürich-Hottingen (Grundstück Kat.-Nr. HO4540). Dieses befindet sich in der Quartiererhaltungszone QII4 gemäss Bau- und Zonenordnung der Stadt Zürich vom 23. Oktober 1991 (BZO).
B. Gegen die Bewilligung rekurrierten X._ und vier weitere Personen an die Baurekurskommission I des Kantons Zürich. Diese vereinigte die Rekurse und wies sie am 15. Dezember 2006 ab.
C. Dagegen erhoben X._ und drei weitere Personen Beschwerde beim Verwaltungsgericht des Kantons Zürich. Dieses wies die Beschwerde am 23. Mai 2007 ab.
D. Gegen den verwaltungsgerichtlichen Entscheid haben X._, Y._ und Z._ am 30. August 2007 Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten an das Bundesgericht erhoben. Sie beantragen die Aufhebung des angefochtenen Entscheids und die Verweigerung der Baubewilligung. Eventualiter sei die Angelegenheit zur Neubeurteilung im Sinne der Erwägungen an die Vorinstanz zurückzuweisen.
E. Das Verwaltungsgericht und die Sunrise Communications AG beantragen, die Beschwerde sei abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden könne. Die Bausektion des Stadtrates der Stadt Zürich schliesst auf Beschwerdeabweisung. Das BAFU äussert sich in der Vernehmlassung zu den umweltschutzrechtlichen Rügen der Beschwerdeführer, ohne einen Antrag zu stellen.
Am 11. Februar 2008 nahmen die Beschwerdeführer zu den Vernehmlassungen Stellung.
F. Mit Verfügung vom 3. Oktober 2007 wurde der Beschwerde die aufschiebende Wirkung zuerkannt.

Erwägungen:
1. Da alle Sachurteilsvoraussetzungen vorliegen, ist auf die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten grundsätzlich einzutreten.
Nicht einzutreten ist auf die Beschwerde allerdings, soweit sie sich gegen lit. m Abs. 3 der Erwägungen der Baubewilligung richtet, wonach auf die beim Immissionspunkt 01b vorgesehene Abschirmung verzichtet werden könne, wenn die Abnahmemessung zeige, dass die vorhandene Gebäudedämpfung - vor Anbringung der zusätzlichen Dämpfung - zur Einhaltung des Anlagegrenzwerts ausreiche. Die Abschirmung dient der Einhaltung des Anlagegrenzwerts im Dachgeschoss des Standortgebäudes. Ob diese angebracht wird oder nicht, ändert nichts an der Strahlenbelastung der Beschwerdeführer, deren Liegenschaften sich in einer Luftdistanz von 35 m bis 115 m vom Standortgebäude befinden. Es ist daher nicht ersichtlich, welches schutzwürdige Interesse die Beschwerdeführer an der Aufhebung oder Abänderung dieser Regelung haben könnten.
2. Die Beschwerdeführer rügen die willkürliche Anwendung von Art. 24d Abs. 3 BZO und § 292 des Zürcher Planungs- und Baugesetzes vom 7. September 1975 (PBG).
2.1 Art. 24d Abs. 3 BZO erlaubt im zweiten Dachgeschoss von Quartiererhaltungszonen nur Dachflächenfenster sowie Kamine, Anlagen zur Nutzung von Sonnenenergie und kleinere technisch bedingte Aufbauten. § 292 PBG regelt, dass Dachaufbauten, ausgenommen Kamine, Anlagen zur Nutzung von Sonnenenergie und kleinere technisch bedingte Aufbauten unter den dort genannten Voraussetzungen nicht breiter als ein Drittel der betreffenden Fassadenlänge sein dürfen, soweit nichts anderes bestimmt ist.
Das Verwaltungsgericht ging davon aus, die Verwendung des Begriffs "kleinere technisch bedingte Aufbauten" in Art. 24d BZO lege nahe, dass sich der kommunale Gesetzgeber an der Praxis zu § 292 PBG habe orientieren wollen; dies sei von der städtischen Baubehörde bestätigt worden. Nach dieser Praxis gelten Mobilfunksendeanlagen als "kleinere technisch bedingte Aufbauten", sofern sie nicht breiter als ein Drittel der Fassadenlänge sind und bei Flachdächern die für ein entsprechendes Schrägdach zulässigen (virtuellen) Ebenen nicht durchstossen. Zwar treffe es zu, dass eine Mobilfunkantenne nicht in erster Linie den Bedürfnissen der Bewohner der fraglichen Baute diene und nicht in direktem Zusammenhang mit dem Betrieb der betreffenden Liegenschaft stehe. Dieser Umstand werde jedoch von der Rechtsprechung in Kauf genommen, da sonst die Errichtung derartiger Anlagen unverhältnismässig erschwert würde, was nicht die Zielsetzung kantonaler Bauvorschriften sein könne.
2.2 Die Beschwerdeführer rügen dies als willkürlich: Der in Art. 24d Abs. 3 BZO und § 292 PBG verwendete Ausdruck "technisch bedingt" mache deutlich, dass es sich um Aufbauten handeln müsse, die einen funktionellen Zusammenhang mit dem Gebäude selbst bzw. mit dem Betrieb des Gebäudes haben, wie die in den fraglichen Vorschriften speziell erwähnten Kamine und Anlagen zur Nutzung von Sonnenenergie, aber auch Lifttürme, Abluftrohre und Antennen zum Empfang von Radio und Fernsehen im Innern des Gebäudes. Hätte der kantonale bzw. der städtische Gesetzgeber technische Aufbauten zulassen wollen, die keinen funktionellen Zusammenhang mit dem Gebäude aufweisen, so hätten sie das Wort "bedingt" weggelassen und "kleinere technische Aufbauten" generell zugelassen. Die Zulassung der streitigen Mobilfunkbasisstation über dem zweiten Dachgeschoss des in der Quartiererhaltungszone QII4 der Stadt Zürich gelegenen Standortgebäudes sei daher willkürlich. Dies gelte umso mehr, als die Vorinstanz nicht einmal eine Interessenabwägung zwischen dem öffentlichen Interesse an einer quartierbezogenen Dachgestaltung und einer Versorgung mit Mobilfunkdiensten vorgenommen habe.
2.3 Die Bausektion des Stadtrates Zürich macht dagegen geltend, "bedingt" beziehe sich auf das Wort "technisch" und erweitere dessen Bedeutung. Die Vorschrift umfasse deshalb nicht nur die technischen Aufbauten an sich, sondern auch die technisch bedingten Aufbauten, wie z.B. über die Dachfläche ragende Liftschachtteile, welche für sich selbst nicht als technische Aufbauten bezeichnet werden könnten, aber für die Erstellung der technischen Anlage Lift erforderlich seien.
2.4 Willkür liegt nach der Rechtsprechung nicht schon dann vor, wenn eine andere Lösung ebenfalls vertretbar erscheint oder sogar vorzuziehen wäre. Das Bundesgericht weicht vom Entscheid der kantonalen Instanz nur ab, wenn dieser offensichtlich unhaltbar ist, eine Norm oder einen unumstrittenen Rechtsgrundsatz krass verletzt oder in stossender Weise dem Gerechtigkeitsgedanken zuwiderläuft (<ref-ruling> E. 2a S. 168; <ref-ruling> E. 3a S. 15, 129 E. 5b S. 134; je mit Hinweisen).
Im vorliegenden Fall ist die Auslegung der kommunalen und kantonalen Instanzen mit dem Wortlaut der Norm vereinbar. Sie trägt überdies dem in der Fernmeldegesetzgebung des Bundes konkretisierten öffentlichen Interesse an einer qualitativ guten Mobilfunkversorgung Rechnung, indem sie die Errichtung von Mobilfunkantennen auch auf zweiten Dachgeschossen in den ausgedehnten Quartiererhaltungsgebieten der Stadt Zürich ermöglicht und damit Versorgungslücken verhindert (vgl. dazu <ref-ruling> E. 5.3 S. 67, 321 E. 4.3.4 S. 327 f., 353 E. 4.2 S. 359 f.; Entscheid 1C_328/2007 vom 18. Dezember 2007 E. 3.2 und E. 3.3). Unter diesen Umständen kann die Auslegung der Vorinstanzen nicht als willkürlich bezeichnet werden.
Nicht zu beanstanden ist auch, dass das Verwaltungsgericht keine einzelfallbezogene Interessenabwägung vornahm: Art. 24d Abs. 3 BZO gilt für alle Quartiererhaltungszonen der Stadt Zürich, weshalb der Begriff "kleinere technisch bedingte Aufbauten" einheitlich ausgelegt werden muss, unabhängig von den besonderen Verhältnissen des Einzelfalls.
3. Die Beschwerdeführer machen weiter geltend, die Sachverhaltsfeststellung des Verwaltungsgerichts zur Einordnung der Antennenanlage (Art. 24d Abs. 1 BZO; § 238 Abs. 1 und 2 PBG) sei willkürlich; das Verwaltungsgericht habe überdies ihren Anspruch auf rechtliches Gehör verletzt (<ref-law>), indem es auf die Vornahme eines Augenscheins verzichtet habe.
3.1 Das Verwaltungsgericht hielt fest, dass die Mobil- und Richtfunkantennen an einem ca. 3 m hohen Mast in der Mitte des westlichen Teils des Doppelhauses Minervastrasse 23/25 montiert werden und deshalb von der Strasse kaum sichtbar seien. Die Beschwerdeführer rügen dies als willkürlich und reichen verschiedene Fotos des Standortgebäudes mit Fotomontage der Sendeantennen ein, um zu belegen, dass die Antennen von verschiedenen Standorten aus (Beustweg, Minervastrasse, Kreuzung Minervastrasse/Gemeindestrasse) vom Gehsteigrand aus gut sichtbar sein werden.
Das Verwaltungsgericht ging davon aus, dass die Antennenanlage von der Strasse aus "kaum" sichtbar sein werde, und nicht, dass sie überhaupt nicht eingesehen werden könne. Die Feststellung des Verwaltungsgerichts ist dahingehend zu verstehen, dass die Anlage aufgrund des relativ kurzen Masts und seiner Position in der Dachmitte von Betrachtern auf der Strasse kaum wahrgenommen wird, d.h. optisch nicht stark ins Gewicht fällt. Diese Feststellung wird durch die Fotos bzw. Fotomontagen der Beschwerdeführer nicht widerlegt und ist auch nicht willkürlich: Für Betrachter in unmittelbarer Nähe des Standortgebäudes wird die Antennenanlage durch das Gebäude verdeckt; je weiter sich der Betrachter vom Gebäude entfernt, desto mehr sieht er zwar von der Antennenanlage, desto kleiner tritt diese aber auch optisch in Erscheinung.
3.2 Das Verwaltungsgericht verzichtete auf den von den Beschwerdeführern beantragten Augenschein, weil der massgebliche Sachverhalt aus den Akten hinreichend hervorgehe: Die lokalen Begebenheiten seien aus den eingereichten Verfahrensakten genügend ersichtlich; zudem seien zahlreiche Informationen, wie z.B. das Verzeichnis der inventarisierten und unter Denkmalschutz gestellten Objekte der Stadt Zürich, über das Internet allgemein zugänglich.
Die Beschwerdeführer bestreiten, dass die Einordnungsfragen aufgrund der Akten beurteilt werden konnten; aus diesen gehe weder der Gebietscharakter, noch die städtebauliche Bedeutung des Standortgebäudes und der angrenzenden Gebäude noch das Erscheinungsbild der Dachlandschaft hervor.
Bei der Prüfung, ob das Verwaltungsgericht verpflichtet war, einen Augenschein durchzuführen, ist dessen Kognition zu berücksichtigen. Bei der Anwendung der streitigen Ästhetikvorschriften kommt der kommunalen Baubehörde ein erheblicher Beurteilungsspielraum zu, den schon die Baurekurskommission respektieren musste. Das Verwaltungsgericht musste lediglich überprüfen, ob die Baukommission die ästhetische Würdigung durch die kommunale Baubehörde zu Recht für vertretbar halten durfte. Dagegen durfte es keine eigene, umfassende Beurteilung der Gestaltung und der Einordnung des Bauvorhabens vornehmen.
Hinzu kommt, dass durchschnittlich dimensionierte Mobilfunkanlagen nach der Praxis der Stadt Zürich und der kantonalen Rechtsmittelinstanzen unter dem Gesichtspunkt der Einordnung in der Regel zuzulassen sind, sofern nicht individuelle Schutzobjekte tangiert werden oder sonst wie spezielle Verhältnisse vorliegen. Das Verwaltungsgericht führte hierzu aus, die Antennenkörper könnten aufgrund ihrer technischen Form und Funktion gestalterisch nur schwer als befriedigende oder gute Einordnung erfasst werden; wie andere Infrastrukturanlagen (z.B. Lampenkandalaber, Leitungsmasten, etc.) würden sie vom durchschnittlichen Betrachter als notwendiges Übel hingenommen.
Dementsprechend wurde auch im vorliegenden Fall die Einordnung der Basisstation in erster Linie aufgrund von ihrer Dimension und ihrem zurückversetzten Standort auf dem Dach bejaht, unabhängig von den städtebaulichen Qualitäten und den Dachformen der benachbarten Bauten und des Quartiers. Dann aber hätte die Vornahme eines Augenscheins zu keiner anderen Beurteilung der Einordnungsfrage geführt. Unter diesen Umständen durfte das Verwaltungsgericht auf einen Augenschein verzichten, ohne das rechtliche Gehör der Beschwerdeführer zu verletzen.
4. Weiter rügen die Beschwerdeführer eine offensichtlich unrichtige Sachverhaltsfeststellung in Bezug auf die Lage des Ortes mit empfindlicher Nutzung Nr. 3 (OMEN 3).
4.1 Im kantonalen Verfahren hatten die Beschwerdeführer die Immissionsprognose des Standortdatenblatts für OMEN 3 (5.88 V/m) in Frage gestellt, weil das Niveau der Neptunstrasse am fraglichen Ort 1.5 m höher liege als das Niveau der Merkurstrasse beim Standortgebäude. Die im Standortdatenblatt für OMEN 3 angegebenen Höhen über Boden und über der Höhenkote Null von je 18.5 m könnten somit nicht zutreffen. Die Beschwerdeführer hatten deshalb die Rückweisung der Sache an die Bausektion der Stadt Zürich zur Abklärung der geometrischen Situation beantragt.
Das Verwaltungsgericht hielt dem entgegen, entscheidend sei nur, dass die Höhendifferenz zwischen den Unterkanten der Antennen und der Höhe Null stimme; wenn die Neptunstrasse 12 1.5 m über dem Nullpunkt liege, bedeute dies, dass das auf 18.5 m über der Höhenkote Null angegebene OMEN 3 sich 17.0 m über dem Niveau der Neptunstrasse befinde. Da als Referenzpunkt für die Höhendifferenz vorliegend auf die Höhenkote 0 des Standortgebäudes abgestellt worden sei, erweise sich die Grenzwertberechnung als korrekt. Im Übrigen sei auch in Bezug auf OMEN 3 eine tatsächliche Überschreitung des Anlagegrenzwerts infolge der angeordneten Abnahmemessung ausgeschlossen.
4.2 Die Beschwerdeführer machen dagegen geltend, ebensogut könne auch die Höhe über Boden richtig angegeben worden und die Höhe über der Höhenkote Null falsch sein, mit der Folge, dass auch die im Standortdatenblatt vorgenommene Berechnung der elektrischen Feldstärke falsch sei. Eigene Messungen der Beschwerdeführer hätten ergeben, dass der OMEN 3 auf einer Höhe von 17.9 m über dem Boden und damit auf einer Höhe über Höhenkote Null von 19.4 m befinde und damit genau in der vertikalen Strahlungsrichtung der Sendeantennen. Deshalb sei anzunehmen, dass der zulässige Anlagegrenzwert von 6 V/m überschritten sei.
Die Beschwerdeführer rügen in diesem Zusammenhang auch eine Verletzung des rechtlichen Gehörs, weil das Verwaltungsgericht auf die von ihnen beantragte Abklärung der geometrischen Situation verzichtet habe.
4.3 Die Bausektion der Stadt Zürich bestätigt, dass eine der beiden Höhenangaben im Standortdatenblatt falsch sein müsse, und kann nicht nachvollziehen, wie das Verwaltungsgericht zur Auffassung gelangen konnte, die Grenzwertberechnung sei korrekt. Die genaue Höhendifferenz könne nur mit Hilfe eines Geometers ermittelt werden.
Die Frage ist jedoch nach Auffassung der Bausektion nicht entscheidrelevant, weil sich im 2. Dachgeschoss, in dem OMEN 3 liege, nur Estrichräume befänden und keine empfindliche Nutzung bewilligt worden sei. Im Übrigen sei die Einhaltung der Anlagegrenzwerte durch die angeordnete Abnahmemessung gewährleistet, weshalb die Richtigkeit der Grenzwertberechnung im Standortdatenblatt offen bleiben könne.
4.4 Das BAFU ist dagegen der Auffassung, die Baubewilligung könne nur erteilt werden, wenn die Einhaltung des Anlagegrenzwerts rechnerisch nachgewiesen sei; die Möglichkeit eines Versuchsbetriebs, in dem jene Einstellungen einer Anlage erprobt werden könnten, bei denen der Anlagegrenzwert gerade noch eingehalten werde, sei in der NISV nicht vorgesehen.
Im Interesse der Verfahrensökonomie hat das BAFU die NIS-Belastung für beliebige Höhen innerhalb des Grundrisses des Gebäudes Neptunstrasse 12 auf dem Katasterplan berechnet (ohne Berücksichtung einer allfälligen Dachschräge). Die höchste NIS-Belastung ergebe sich mit 5.9 V/m in der Mitte der Südwestfassade auf einer Höhe von 19 m über der Höhenkote 0. Der Anlagegrenzwert werde deshalb knapp eingehalten.
4.5 Die Beschwerdeführer legen in ihrer Stellungnahme zu den Vernehmlassungen dar, dass das Amt für Baubewilligungen der Stadt Zürich am 11. Juli 2003 den Ausbau des zweiten Dachgeschosses (Galerie, 5. OG) in der Liegenschaft Neptunstrasse 12 im Anzeigeverfahren bewilligt habe.
Die Berechnung des BAFU sei für sie nicht nachvollziehbar, insbesondere sei nicht erkennbar, auf welcher Höhe über Meer das BAFU die massgebende Höhenkote 0 festgelegt habe und ob es bei der Festlegung der Höhe der Antennen über der Höhenkote 0 die Neigung des Geländes berücksichtigt habe. Sie beharren daher auf ihrem Antrag auf Rückweisung der Sache zur Abklärung der geometrischen Situation und zu einer für die Beschwerdeführer nachvollziehbaren Neuberechnung der am kritischen OMEN innerhalb des Gebäudes Neptunstrasse 12 zu erwartenden elektrischen Feldstärke.
4.6 Nach der bundesgerichtlichen Rechtsprechung (Entscheid 1A.118/2005 vom 12. Dezember 2005 E. 5, publ. in URP 2006 S. 180) ist für die Bewilligung einer neuen Anlage in erster Linie die rechnerische Strahlungsprognose massgeblich. Der Abnahmemessung kommt lediglich eine Kontrollfunktion zu: Sie wird, im Sinne einer zusätzlichen Kontrolle, angeordnet, wenn die rechnerische Prognose an einem OMEN 80% des Anlagegrenzwertes erreicht. Liegt die gemessene NIS-Belastung unter dem berechneten Wert, ergibt sich daraus kein Anspruch des Anlageinhabers auf eine Erhöhung der Sendeleistung über den bewilligten Bereich hinaus. Diese von der Vollzugsempfehlung (Ziff. 2.1.8 S. 20) vorgeschriebene Vorgehensweise ist im Interesse einer einheitlichen und praktikablen Anwendung der NISV sowie im Hinblick auf die relativ hohe Messunsicherheit gerechtfertigt (vgl. dazu zuletzt Entscheid 1C_132/2007 vom 30. Januar 2008 E. 4). Die Anordnung einer Abnahmemessung genügt deshalb für sich allein nicht, um eine Baubewilligung aufrechtzuerhalten, wenn die Einhaltung des massgeblichen Anlagegrenzwertes rechnerisch nicht nachgewiesen ist.
Im vorliegenden Fall wurde der Niveauunterschied zwischen dem Standortgebäude und dem Gebäude Neptunstrasse 12 im Standortdatenblatt nicht berücksichtigt; die genauen Höhenverhältnisse des OMEN 3 gehen auch aus den Akten nicht hervor.
Eine Rückweisung zur Abklärung der Höhenverhältnisse und zur Ergänzung der Strahlungsprognose kann jedoch unterbleiben, wenn der Anlagegrenzwert auf jeden Fall eingehalten ist. Dies ist nach den Berechnungen des BAFU der Fall, ergibt sich doch aus ihnen, dass die NIS-Belastung innerhalb des Grundrisses des Gebäudes Neptunstrasse 12 überall unter 6 V/m liegt. Aus den Ausführungen des BAFU ergibt sich, dass diese Berechnungen auf der Grundlage der Sachverhaltsbehauptung der Beschwerdeführer erfolgten, d.h. den Niveauunterschied von 1.5 m zwischen der Neptunstrasse 12 und dem Standortgebäude berücksichtigt haben.
Unter diesen Umständen kann auf eine Rückweisung an das Verwaltungsgericht oder an die Bausektion zur Abklärung der Höhenverhältnisse bei OMEN 3 verzichtet werden. Immerhin ist bei der Kostenverteilung zu berücksichtigen, dass die Beschwerdeführer in diesem Punkt Anlass zur Beschwerdeerhebung hatten.
5. Weiter rügen die Beschwerdeführer, der Anlagegrenzwert sei im ersten Dachgeschoss des Standortgebäudes nicht überall eingehalten. Zwar sei in der Baubewilligung die Anbringung einer Abschirmung auf dem Estrichboden des zweiten Dachgeschosses vorgesehen; dieser Schutz sei jedoch ungenügend, weil das Dach nach aussen schräg abfalle und damit das erste Dachgeschoss über den darüber liegenden Estrichboden hinausrage.
Das Verwaltungsgericht ging davon aus, da das Dach steil abfalle, genüge die vorgesehene Abschirmung des Estrichbodens, abgesehen vom Bereich der Lukarnen. Diese seien indessen mit einem Blechdach versehen, das eine Gebäudedämpfung von 15 dB aufweise, weshalb der Anlagegrenzwert überall eingehalten werde.
Die Beschwerdeführer halten den vom Verwaltungsgericht zugrunde gelegten Sachverhalt für offensichtlich falsch, weil sich Menschen auch im Bereich zwischen den Lukarnen bis zum Innendach aufhalten könnten, bzw. im Bereich der Lukarnen, wo Ziegeldach und Blechdach zusammentreffen. Sie verweisen hierfür auf den Plan zur Abschirmung im Standortdatenblatt.
Nach der Darstellung in diesem Plan werden jedoch die schrägen Dachflächen des ersten Dachgeschosses von den auf der Dachzinne montierten Antennen nicht direkt bestrahlt; vielmehr trifft die Strahlung im ungünstigsten Fall auf das Dach des 2. Dachgeschosses oberhalb bzw. im Bereich des abgeschirmten Estrichbodens, weshalb dieser auch die darunterliegenden Flächen mitabschirmt. Der Hinweis auf diesen Plan genügt daher nicht, um die Sachverhaltsfeststellung des Verwaltungsgerichts als offensichtlich unrichtig erscheinen zu lassen (<ref-law>).
6. Schliesslich machen die Beschwerdeführer geltend, das durch Rundschreiben des BAFU vom 16. Januar 2006 empfohlene Qualitätssicherungssystem bedürfe einer Verankerung im Gesetz oder in der NISV. Diesen Einwand hat das Bundesgericht bereits mehrfach als unbegründet beurteilt; hierfür kann auf die Urteile 1C_172/2007 vom 17. März 2008 E. 2 und 1C_148/2007 vom 15. Januar 2008 E. 3.2 verwiesen werden.
7. Nach dem Gesagten ist die Beschwerde abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Beim Kostenentscheid ist zu berücksichtigen, dass die Immissionsberechnung für das Gebäude Neptunstrasse 12 erst im bundesgerichtlichen Verfahren durch das BAFU vervollständigt worden ist. Es rechtfertigt sich daher, die Kosten hälftig zu verlegen und die Parteikosten wettzuschlagen (Art. 66 Abs. 1 und 68 Abs. 1 BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 4'000.-- werden den Parteien je zur Hälfte auferlegt.
3. Es werden keine Parteientschädigungen zugesprochen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien, der Stadt Zürich, Bausektion des Stadtrates, und dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, 1. Abteilung, 1. Kammer, sowie dem Bundesamt für Umwelt schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 10. April 2008
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Féraud Gerber