吸聲-建筑聲學(xué)常識(shí)及基本概念(參考版)
2024-08-15 15:02本頁(yè)面
【正文】 在建筑中應(yīng)用時(shí)，吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲性能應(yīng)穩(wěn)定，防火，耐久，無毒，價(jià)格要適中，施工應(yīng)方便，無二次污染，美觀實(shí)用。如使用穿孔共振吸聲材料，最好使吸聲頻率峰值與噪聲頻率最大值相對(duì)應(yīng)，若噪聲在中高頻存在峰值，這樣處理的降噪效果就非常顯著。 應(yīng)針對(duì)聲源的頻譜特性選擇吸聲材料，吸聲材料的頻譜應(yīng)與噪聲源的頻譜特性匹配。不過，若房間體型瘦長(zhǎng)，頂棚低，房間長(zhǎng)度大于高寬的5倍以上，由于聲音的反射類似與在管道中爬行，吸聲處理的降噪效果也較好。容積較小的房間，聲音在天花和墻壁上反射多次后與直達(dá)聲混合，反射聲多，此時(shí)吸聲處理效果就明顯。 吸聲降噪效果與房間形狀、尺寸、吸聲位置有關(guān)盡管降低量有限，但減少了混響聲，室內(nèi)工作人員的主觀上消除了噪聲來自四面八方的混亂感，反映較好。 室內(nèi)聲源情況對(duì)吸聲降噪效果的影響例：一房間體積V=400m3,混響時(shí)間為6s，請(qǐng)問降噪量為多少？根據(jù)降噪公式，ΔL=10lg[890247。 如果房間未做吸聲處理，反射較嚴(yán)重，吸聲量少，混響時(shí)間長(zhǎng)，那么吸聲降噪的效果比較好。 吸聲降噪降低反射聲的聲能，若忽略直達(dá)聲的影響，吸聲量增加1倍，噪聲降低3dB。微穿孔板比普通穿孔板吸聲系數(shù)高，吸聲頻帶寬，一般穿孔率在1%2%，后部無須襯多孔吸聲材料。在穿孔板后貼一層吸聲紙或吸聲氈能提高孔的共振摩擦效率，大大提高吸聲性能。水泥和木穿孔板的吸聲性能接近于穿孔紙面石膏板，水泥穿孔板造價(jià)低，但裝飾性差，常用于機(jī)房、地下室等吸聲；木穿孔板美觀，裝飾性好，但防火、防水性能差，價(jià)格高，常用于廳堂吸聲裝修。厚重多皺的經(jīng)防火處理的簾幕也常用于建筑吸聲，因簾幕便于拉開和閉合，常用于可變吸聲。阻燃聚氨脂是一種軟性泡沫材料，分為開孔和閉孔兩種，開孔型泡孔之間相互連通，彈性好，吸聲性能好，常用于劇場(chǎng)吸聲座椅內(nèi)膽或隔聲罩內(nèi)襯，50cm厚容重40kg/m3時(shí)NRC約 ；閉孔型泡孔封閉，不吸聲，常用于保溫或防水密封材料。巖棉的吸聲性能和離心玻璃棉接近，5cm厚的容重80kg/m3的巖棉與24kg/m3的離心玻璃棉吸聲性能相當(dāng)。 與聚脂纖維吸音棉類似的多孔纖維吸聲材料還有巖棉、礦棉板、開孔聚阻燃氨脂、纖維素噴涂、吸聲簾幕等。在降噪實(shí)際工程中孔徑和板厚的選取主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合所需的強(qiáng)度確定，孔徑選310mm，板厚選915mm均可，不同的板厚或孔徑基本可以忽略對(duì)吸聲性能的影響?？讖皆龃蠡蚝穸仍黾樱舱耦l率將向低頻偏移，偏移量與孔徑或厚度的開根號(hào)成反比，吸聲頻率特性曲線的“山峰”將向左（低頻）移動(dòng)，“山峰”形態(tài)基本保持不變，因此平均吸聲系數(shù)基本不變。后空腔大小會(huì)影響共振頻率，空腔增大，共振頻率將向低頻偏移，偏移量與空腔深度的開根號(hào)成反比，吸聲頻率特性曲線的“山峰”將向左（低頻）移動(dòng)，“山峰”形態(tài)整體趨于抬高，平均吸聲系數(shù)變大。 當(dāng)后空腔增大時(shí)，共振腔內(nèi)的空氣分子數(shù)量增多，共振時(shí)參與消耗聲能的空氣分子數(shù)增多，吸聲性能增加。增大穿孔率可以提高吸聲性能，但因石膏板強(qiáng)度的限制，一般穿孔率在2%15%的范圍。穿孔率會(huì)影響共振頻率，穿孔率增大，共振頻率將向高頻偏移，偏移量與穿孔率的開根號(hào)成正比。影響紙面穿孔石膏板吸聲性能的主要因素是穿孔率和后空腔大小，穿孔孔徑、石膏板的厚度等對(duì)吸聲性能影響較小。穿孔紙面石膏板吸聲對(duì)聲音頻率具有一定選擇性，吸聲頻率特性曲線呈山峰形，當(dāng)聲音頻率與共振頻率接近時(shí)，吸聲系數(shù)大；當(dāng)聲音頻率遠(yuǎn)離共振頻率時(shí)，吸聲系數(shù)小。 石膏板穿孔后，石膏板上的小孔與石膏板自身及原建筑結(jié)構(gòu)的面層形成了共振腔體，聲音與穿孔石膏板發(fā)生作用后，圓孔處的空氣柱產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振，空氣分子與石膏板孔壁劇烈摩擦，從而大量地消耗聲音能量，進(jìn)行吸聲。這種紙面穿孔吸聲結(jié)構(gòu)廣泛地應(yīng)用于廳堂音質(zhì)及吸聲降噪等聲學(xué)工程中。 紙面穿孔石膏板常用于建筑裝飾吸聲。由于吸聲體有多個(gè)表面吸聲，吸聲效率很高。 在體育館、車間等大空間內(nèi)，為了吸聲降噪，常常使用以聚脂纖維吸音棉為主要吸聲材料的吸聲體。這一類的建筑材料既有良好的裝飾性吸聲性能又好。 聚脂吸音棉具有防火、保溫、易于切割等優(yōu)良特性，是建筑吸聲最常用的材料之一。將24kg/m3的吸音棉板制成1m長(zhǎng)的斷面為三角型的尖劈，材料面密度逐漸增大，平均吸聲系數(shù)可接近于1。尤其是中低頻吸聲性能比材料實(shí)貼在硬底面上會(huì)有較大提高，吸聲系數(shù)將隨空氣層的厚度增加而增加，但增加到一定值后效果就不明顯了。 聚脂纖維吸音棉的吸聲性能還與安裝條件有著密切的關(guān)系。容重超過120kg/m3時(shí)，吸聲性能反而下降，是因?yàn)椴牧献兊弥旅埽懈哳l吸聲性能受到很大影響，當(dāng)容重超過300kg/m3時(shí)，吸聲性能減小很多。當(dāng)厚度由5cm繼續(xù)增大時(shí)，低頻的吸聲系數(shù)逐漸提高，當(dāng)厚度大于1m以上時(shí)，低頻125Hz的吸聲系數(shù)也將接近于1。厚度不變，容重增加，中低頻吸聲系數(shù)亦增加；但當(dāng)容重增加到一定程度時(shí)，材料變得密實(shí)，流阻大于最佳流阻，吸聲系數(shù)反而下降。在實(shí)際工程中，測(cè)定空氣流阻比較困難，但可以通過厚度和容重粗略估計(jì)和控制。流阻太小，說明材料稀疏，空氣振動(dòng)容易穿過，吸聲性能下降；流阻太大，說明材料密實(shí)，空氣振動(dòng)難于傳入，吸聲性能亦下降?？諝饬髯枋菃挝缓穸葧r(shí)材料兩側(cè)空氣氣壓和空氣流速之比。影響聚脂纖維吸音棉吸聲性能的主要因素是厚度、密度和空氣流阻等。由于空氣的粘滯阻力和空氣分子與孔隙壁的摩擦，聲能轉(zhuǎn)化為熱能而損耗。聚脂纖維吸音棉能夠吸聲的原因不是由于表面粗糙，而是因?yàn)榫哂写罅康膬?nèi)外連通的微小孔隙和孔洞。在建筑應(yīng)用中還需同時(shí)兼顧造價(jià)、美觀、防火、防潮、粉塵、耐老化等多方面問題。 聚脂纖維吸音棉內(nèi)部纖維蓬松交錯(cuò)，存在大量微小的孔隙，是典型的多孔性吸聲材料，具有良好的吸聲特性。二、在共振頻率上，由于薄板劇烈振動(dòng)而大量吸收聲能。這類吸聲被稱為亥姆霍茲共振吸聲，吸聲原理類似于暖水瓶的聲共振，材料外部空間與內(nèi)部腔體通過窄的瓶頸連接，聲波入射時(shí)，在共振頻率上，頸部的空氣和內(nèi)部空間之間產(chǎn)生劇烈的共振作用損耗了聲能。錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)之一是認(rèn)為表面粗糙的材料具有吸聲性能，其實(shí)不然，例如拉毛水泥、表面凸凹的石才基本不具有吸聲能力。多孔吸聲材料的吸聲特性是隨著頻率的增高吸聲系數(shù)逐漸增大，這意味著低頻吸收沒有高頻吸收好。吸聲材料吸聲系數(shù)越大，吸聲面積越多，吸聲效果越明顯。任何大于1的測(cè)量吸聲系數(shù)值在實(shí)際聲學(xué)工程計(jì)算中都不能按大于1使用，最多按1進(jìn)行計(jì)算。兩種方
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