建筑環(huán)境學(xué)07第7章建筑聲環(huán)境課件

第七章

建筑聲環(huán)境聲環(huán)境控制的意義創(chuàng)造良好的滿(mǎn)足要求的聲環(huán)境

保證良好的聽(tīng)聞條件：劇院、音樂(lè)廳保證安靜的環(huán)境，防止噪聲干擾：健康、舒適，提高工作、學(xué)習(xí)和居住效率保證工藝過(guò)程要求：錄音棚、演播室學(xué)習(xí)重點(diǎn)的區(qū)別建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生與建筑環(huán)境與設(shè)備專(zhuān)業(yè)學(xué)生音質(zhì)問(wèn)題和噪聲控制中的建筑隔聲問(wèn)題——前者環(huán)境與設(shè)備噪聲控制——后者建筑學(xué)音質(zhì)保障噪聲控制建筑環(huán)境與設(shè)備在實(shí)際工程實(shí)踐中二者密不可分1.聲音是什么？在彈性媒質(zhì)中傳播的機(jī)械波聲源：振動(dòng)的固體、液體、氣體特性：波長(zhǎng)、頻率f、聲速c波長(zhǎng)強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：聲壓是空氣壓強(qiáng)的變化量而不是空氣壓強(qiáng)本身聲音傳播過(guò)程是一個(gè)狀態(tài)傳播過(guò)程，而不是空氣質(zhì)點(diǎn)的輸運(yùn)過(guò)程《禮記·樂(lè)記》：……感于物而動(dòng)，故形于聲……聲音的傳播速度聲速與媒質(zhì)的彈性、密度和溫度有關(guān)空氣中的聲速：理想氣體中

k絕熱指數(shù)，R氣體常數(shù)，T絕對(duì)溫度?？諝庵新曀偈菧囟鹊暮瘮?shù)。在建筑環(huán)境領(lǐng)域中變化范圍很小，近似：340m/s

固液體中的聲速鋼5000m/s

松木3320m/s

水1450m/s

軟木500m/s聲音的頻帶

頻程：把聲頻范圍劃分成幾個(gè)頻段，稱(chēng)作頻帶，頻帶的度量單位是頻程頻帶寬度：頻帶中心頻率：倍頻程：兩個(gè)頻率之比為2:1的頻程。一般用倍頻程劃分頻帶，中心頻率分別為：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。2.聲音的度量聲功率W：聲源在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)外輻射的聲能，即在全部可聽(tīng)范圍所輻射的功率，單位W。也可特指在某個(gè)有限頻率范圍所輻射的功率，亦稱(chēng)頻帶聲功率區(qū)分電功率與聲功率聲音的度量：聲強(qiáng)I聲強(qiáng)I：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于傳播方向上單位面積的平均聲功率，W/m2。點(diǎn)聲源：rW聲壓：p指介質(zhì)中有聲波傳播時(shí)，介質(zhì)中的壓強(qiáng)相對(duì)于無(wú)聲波時(shí)介質(zhì)靜壓強(qiáng)的改變量，Pa在自由聲場(chǎng)中，某處的聲強(qiáng)與該處聲壓的平方成正比，而與介質(zhì)密度與聲速的乘積成反比，即：利用聲壓→聲強(qiáng)、聲功率：在自由聲場(chǎng)中測(cè)聲壓距聲源的距離3.聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲功率級(jí)的引入

可聞閾(聽(tīng)閾)——人耳剛能感受的聲音，p0=2×10-5Pa，I0=1×10-12W/m2痛閾——聞之人耳則痛，p=20Pa，

I=1W/m2聲音的度量

分貝標(biāo)度和聲級(jí)L，單位dB數(shù)據(jù)范圍太大，設(shè)立有必要人的聽(tīng)覺(jué)響應(yīng)與聲強(qiáng)、聲壓呈對(duì)數(shù)關(guān)系聲強(qiáng)級(jí)聲壓級(jí)聲功率級(jí)可聞閾值1×10-12W無(wú)量綱

聲源的擴(kuò)散和疊加特性

聲強(qiáng)可以疊加，故有:

而總聲壓是各聲壓的均方根:聲源聲級(jí)疊加：非線性！兩個(gè)聲源疊加(I、P、W聲級(jí)相同)：n個(gè)相同聲源L1疊加：L=3dB兩個(gè)不同聲源疊加，差別超過(guò)10~15dB，可以忽略增加的聲級(jí)數(shù)聲源聲級(jí)差聲音的傳播規(guī)律

遇到障礙物：反射、散射、衍射(繞射)AE障礙物相對(duì)波長(zhǎng)的尺度由大至小聲音的透射和吸收透射系數(shù)反射系數(shù)吸聲系數(shù)一般情況下，透射部分的能量要小于反射部分的能量τ值小的材料稱(chēng)為“隔聲材料”γ值小的稱(chēng)為“吸聲材料”圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲量：聲音的傳播與衰減

對(duì)于點(diǎn)聲源相對(duì)參考值自由場(chǎng)中，點(diǎn)聲源：距離加倍，衰減6分貝；自由場(chǎng)中，線聲源(交通噪聲)：距離加倍，衰減3分貝;室內(nèi)聲場(chǎng)：特點(diǎn)距聲源相同距離的接收點(diǎn)上，聲音強(qiáng)度比在自由聲場(chǎng)中要大，且不隨距離的平方衰減聲源在停止發(fā)聲以后，聲場(chǎng)中還存在著來(lái)自各個(gè)界面的遲到的反射聲，聲場(chǎng)的能量有一個(gè)衰減過(guò)程，產(chǎn)生所謂“混響現(xiàn)象”室內(nèi)聲場(chǎng)對(duì)房間不同界面的吸聲系數(shù)進(jìn)行面積加權(quán)平均，求得房間界面的平均吸聲系數(shù)賽賓混響公式：T=0.161V/AsV：房間體積，m3A：房間界面吸聲量，m2依林公式室內(nèi)的聲壓級(jí)Q是指向因數(shù)，當(dāng)無(wú)指向性聲源在完整的自由空間時(shí)，Q等于l；貼近一個(gè)界面如，墻面或地面(聲能輻射到半個(gè)自由空間)時(shí)，Q等于2；在室內(nèi)兩界面交角處(1/4自由空間)時(shí)，Q等于4；在三個(gè)界面交角處(1/8自由空間)時(shí)，Q等于8R－房間常數(shù)如果聲源本身有指向性，還要加上聲源指向性因素

直達(dá)聲反射聲室內(nèi)的聲壓級(jí)吸聲降噪：當(dāng)房間界面吸聲系數(shù)R很小時(shí)；進(jìn)行吸聲處理，增加界面吸聲系數(shù)R，就可以使Lp減小，達(dá)到降低噪聲的效果但是，吸聲增加，不能改變直達(dá)聲，即不會(huì)改變聲環(huán)境的噪聲控制人體對(duì)聲音的反應(yīng)原理什么是噪聲？

人們不愿意聽(tīng)到的任何聲音空氣聲：經(jīng)空氣和圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳播固體聲：振動(dòng)噪聲不同噪聲源的頻譜圖人耳的聽(tīng)覺(jué)特征

特征：對(duì)高頻聲比對(duì)低頻聲敏感響度級(jí)：用1000Hz純音的聲壓級(jí)代表其等響曲線的響度級(jí)，單位Phon等響曲線聽(tīng)閾痛閾掩蔽效應(yīng)

一種聲音存在提高了另一種聲音的可聞閾

頻率相近則掩蔽作用顯著對(duì)高頻掩蔽作用比對(duì)低頻掩蔽作用大有利有弊

弊：聽(tīng)不清要聽(tīng)的內(nèi)容，降低工作效率利：避免一些噪聲的干擾，提高工作效率掩蔽音的聲壓級(jí)被掩蔽音的聲壓級(jí)dB掩蔽效應(yīng)適合的掩蔽背景聲的特點(diǎn)無(wú)表達(dá)含義響度不大連續(xù)無(wú)方位感掩蔽背景聲低響度的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)噪聲往往是很好的掩蔽背景聲輕微的音樂(lè)聲隱約的語(yǔ)言聲打電話聲打電話聲干擾大干擾不大談話聲電話鈴聲空調(diào)聲周?chē)鹿ぷ鞯穆曇艮k公設(shè)備聲統(tǒng)計(jì)率(%)日本辦公樓噪聲干擾感覺(jué)的調(diào)查聲音的測(cè)量：A聲級(jí)

聲級(jí)計(jì)為模擬人耳聽(tīng)覺(jué)而進(jìn)行濾波，分別模擬人耳對(duì)40方、70方和100方純音的反應(yīng)而得到A、B、C三種計(jì)權(quán)方式。用A計(jì)權(quán)方式測(cè)得的噪聲級(jí)稱(chēng)作A聲級(jí)，是一個(gè)綜合疊加得到的單一的數(shù)值。由于通常環(huán)境噪聲響度多在40方上下，故A聲級(jí)能夠較好地反映人對(duì)噪聲的主觀反應(yīng)。聲音的測(cè)量：A聲級(jí)LAdB(A)等效連續(xù)A聲級(jí)Leq

dB(A)簡(jiǎn)稱(chēng)“等效聲級(jí)”，Leq(或LAeq)式中LA(t)是隨時(shí)間變化的A聲級(jí)。等效聲級(jí)的概念相當(dāng)于用一個(gè)穩(wěn)定的連續(xù)噪聲，其A聲級(jí)值為L(zhǎng)eq,來(lái)表示等效起伏噪聲，兩者在觀察時(shí)間內(nèi)具有的能量相同等效連續(xù)A聲級(jí)Leq

dB(A)一般在實(shí)際測(cè)量時(shí)，多半是間隔讀數(shù)，即離散采樣的，因此，上式可改寫(xiě)為式中LAi是第i個(gè)A聲級(jí)測(cè)量值，相應(yīng)的時(shí)間間隔為T(mén)i。N為樣本數(shù)當(dāng)讀數(shù)時(shí)間間隔相等時(shí)，上式變?yōu)椋涸肼曉u(píng)價(jià)曲線：NR

(NoiseRating)

單值A(chǔ)聲級(jí)不能反映噪聲的頻譜特性。

NR曲線：中國(guó)、歐洲常用，ISO推薦

考慮了低頻噪聲難消除的因素

LA=NR+5dB噪聲評(píng)價(jià)曲線：NC

NC曲線(NoiseCriterionCurves)，Beranek于1957年提出，1968年開(kāi)始實(shí)施。ISO推薦，英、美、日常用。對(duì)低頻的要求比NR曲線苛刻

LA=NC+10dBNC＝NR－5噪聲評(píng)價(jià)曲線：PNC

PNC(PreferredNoiseCurves)是對(duì)NC曲線進(jìn)行的修正對(duì)低頻部分更進(jìn)一步進(jìn)行了降低

PNC=3.5+NC民用建筑允許噪聲級(jí)各類(lèi)建筑允許的室內(nèi)噪聲值城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)Leq噪聲控制措施

降低噪聲源噪聲降低聲源聲功率、改變聲源指向性采取隔聲罩、消聲器、減震；限制作業(yè)時(shí)間、遠(yuǎn)離、搬遷等傳播途徑降低噪聲

吸聲、隔聲、消聲、隔振隔聲與吸聲的不同：概念、材料、度量單位對(duì)接受者的噪聲防護(hù)：減少噪聲暴露時(shí)間掩蔽：主動(dòng)加入掩蔽噪聲吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)

多孔吸聲材料原理：聲波導(dǎo)致空氣在吸聲材料中行進(jìn)、反射、折射過(guò)程中產(chǎn)生摩擦而損耗聲能，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苤饕獙?duì)中高頻噪聲有效；增加空腔后→低頻噪聲

共振吸聲結(jié)構(gòu)空腔、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)薄膜、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)其他吸聲結(jié)構(gòu)影響多孔材料吸聲特性的三個(gè)因素材料孔隙率結(jié)構(gòu)因子空氣流阻最重要，與材料厚度關(guān)系密切吸聲系數(shù)與材料厚度、空腔

的關(guān)系共振消聲原理：共振結(jié)構(gòu)在聲波激發(fā)下振動(dòng)，部分振動(dòng)能量轉(zhuǎn)為熱能而損耗，消耗聲能，產(chǎn)生吸聲效果；在共振（f聲波＝f結(jié)構(gòu)）時(shí)能量損耗最多適應(yīng)頻帶：中、低頻共振共鳴！共鳴：機(jī)械能激發(fā)物體振動(dòng)向空氣輻射聲能共振：空氣中傳播的聲能激發(fā)物體機(jī)械振動(dòng)空腔共振器空腔孔頸空氣柱由于共振而激烈運(yùn)動(dòng)，消耗能量，腔內(nèi)空氣起彈簧緩沖作用串聯(lián)穿孔板共振器

穿孔板與墻間空腔形成共振腔并聯(lián)孔隙率：1~10%薄膜薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)不透氣薄膜薄板與板壁間有一空氣夾層，薄膜、薄板振動(dòng)消耗聲能。其它吸聲結(jié)構(gòu)：消聲材料空間吸聲體當(dāng)房間表面不足作吸聲表面時(shí)使用強(qiáng)吸聲結(jié)構(gòu)：吸聲尖劈用于消聲室、強(qiáng)噪聲的設(shè)備用房吸聲系數(shù)>0.99棉狀或氈狀多孔吸聲材料：如超細(xì)玻璃棉、玻璃棉等圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲戶(hù)間隔聲：質(zhì)量定律：墻越厚重、越密實(shí)，隔聲越好輕質(zhì)填充墻：要采用雙層墻或復(fù)合結(jié)構(gòu)墻上不能有孔洞：聲橋效應(yīng)樓板撞擊聲：現(xiàn)澆樓板：75dB浮筑樓面：樓板結(jié)構(gòu)層+彈性墊層+面層；高5cm窗戶(hù)隔聲雙層窗交錯(cuò)開(kāi)啟是一種簡(jiǎn)便有效的措施設(shè)備隔聲

隔聲罩的作用

沒(méi)有隔音措施用板材圍合密封用25mm厚玻璃纖維隔音板材罩內(nèi)襯25mm厚的玻璃纖維風(fēng)機(jī)馬達(dá)設(shè)備隔聲消聲器

可使氣流通過(guò)而能降低噪聲的裝置

消聲器設(shè)計(jì)選型基本要求較好的消聲頻率特性空氣阻力損失小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，體積小，造價(jià)低消聲器種類(lèi)

阻性消聲器：利用吸聲材料，中、高頻有效抗性消聲器：中、低頻有效

擴(kuò)張型/共振型復(fù)合型消聲器：多種形式組合，寬頻帶消聲阻性管道消聲器抗性管道消聲器對(duì)低中頻噪聲控制有效頻率Hz消聲量共振型擴(kuò)張型管道內(nèi)加吸聲材料阻抗復(fù)合型頻率Hz消聲量類(lèi)別形式消聲性能主要用途阻性消聲器管式、片式、蜂窩式（列管式）、折板式、聲流式、彎頭式（消聲彎頭）、小室式、百葉式中高頻通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)管道、機(jī)房進(jìn)出風(fēng)口等抗性消聲器擴(kuò)張式（或膨脹式）、共振式、微穿孔板式、干涉式中低頻柴油機(jī)等以中低頻噪聲為主的設(shè)備噪聲復(fù)合式消聲器阻抗復(fù)合式、阻性及共振復(fù)合式、抗性及微穿孔板復(fù)合式寬頻帶寬頻帶噪聲常見(jiàn)消聲器基本類(lèi)型和性能掩蔽SoundMask

用途1：大型敞開(kāi)式辦公室，減少相互干擾；“聲音香料”可利用適當(dāng)?shù)目照{(diào)系統(tǒng)的背景噪聲用途2：減少降低外部傳入噪聲的代價(jià)70－15振動(dòng)與隔振

振動(dòng)的危害：產(chǎn)生噪聲、使人煩惱、損壞建筑物和設(shè)備、影響工藝過(guò)程的精密性振動(dòng)傳遞比T：輸出的動(dòng)力占振源輸入動(dòng)力的百分比

f為振源頻率，f0為減振結(jié)構(gòu)固有頻率隔振結(jié)構(gòu)的固有頻率應(yīng)盡量低于振源頻率

隔振器原理幾種隔振基礎(chǔ)的形式總結(jié)：主要空調(diào)設(shè)備噪聲及常用控制措施空調(diào)設(shè)備噪聲傳播及影響常用降噪措施風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)管傳入室內(nèi)或影響室外及鄰室機(jī)房?jī)?nèi)隔聲、吸聲、機(jī)組隔振、管道軟接頭、彈性吊鉤、管道設(shè)置消聲器等氣流噪聲通過(guò)風(fēng)管傳入室內(nèi)或影響室外及鄰室降低風(fēng)速，優(yōu)化氣流組織，設(shè)置消聲器冷卻塔噪聲影響室外，振動(dòng)影響到鄰近建筑進(jìn)出風(fēng)口