聲學(xué)-6建筑隔聲

第六節(jié)隔聲技術(shù)6.1概述6.2隔聲結(jié)構(gòu)6.3隔聲裝置6.4隔聲設(shè)計6.1概述6.1.1表示材料隔聲性能的物理量6.1.2隔聲結(jié)構(gòu)的類型6.1.3隔聲原理6.1.1表示材料隔聲性能的量1.透聲系數(shù)2.隔聲量3.隔聲指數(shù)4.插入損失1.透聲系數(shù):定義：材料透射的聲能與入射到材料上的總聲能的比值。2.隔聲量（透射損失、傳聲損失）a.表示方法：b.平均隔聲量：在工程應(yīng)用中，通常把中心頻率為125至4000Hz的6個倍頻程或100至3150Hz的16個1/3倍頻程的隔聲量作算術(shù)平均。3.隔聲指數(shù)（Ia）1測得隔聲結(jié)構(gòu)的隔聲量的頻率特性曲線2與參考折線比較，滿足下列兩個條件的最高一條折線的號數(shù)即為隔聲指數(shù)值。任何1/3倍頻程上，曲線低于參考折線的數(shù)值不能大于8分貝；全部16個1/3倍頻程上，曲線低于參考折線的數(shù)值不能大于32分貝。4.插入損失6.1.2隔聲結(jié)構(gòu)的類型隔聲墻隔聲罩隔聲間隔聲屏障6.1.3隔聲原理入射聲波和質(zhì)點速度方程分別：空氣反射聲波和質(zhì)點速度方程：

6.1.3隔聲原理在固體媒質(zhì)Ⅱ中的透射波及反射波的聲壓和質(zhì)點速度分別為：6.1.3隔聲原理聲波透過隔層后在另一側(cè)的聲壓和質(zhì)點速度由x=0處界面上的聲壓連續(xù)和法向質(zhì)點速度連續(xù)條件可得到：6.1.3隔聲原理由x=D處的聲壓連續(xù)和法向質(zhì)點速度連續(xù)條件將以上4個等式聯(lián)立求解，得6.1.3隔聲原理如果D《λ，即k2D《1，則sink2D≈k2D，cosk2D≈1，又由于p1c1《p2c2，上式可簡化為：令m＝ρ2D為固體媒質(zhì)的面密度，公斤/米2，波數(shù)k2＝ω/c2，則有：

1.質(zhì)量定律則隔聲量為：對于一般固體材料，則

1.質(zhì)量定律物理意義：單層墻的隔聲量與其單位面積的質(zhì)量的對數(shù)成正比；聲波的頻率越高，隔聲量越高。將ρ0c0=400代入：質(zhì)量定律共振基頻臨界吻合頻率1.質(zhì)量定律無規(guī)入射時，經(jīng)驗公式：“場入射”

隔聲量(入射角0~80°的平均隔聲量)的經(jīng)驗公式：平均隔聲量的經(jīng)驗公式（100～3150Hz）：《環(huán)境噪聲控制工程》洪宗輝主編1.質(zhì)量定律以θ入射時，經(jīng)驗公式：隨機(jī)入射時隔聲量的經(jīng)驗公式：平均隔聲量的經(jīng)驗公式（100～3150Hz）：《注冊環(huán)保工程師專業(yè)考試復(fù)習(xí)資料（第二冊）》實際隔聲量的經(jīng)驗公式：2.吻合效應(yīng)彎曲波聲音在固體中傳播時，固體質(zhì)元既有縱向的彈性壓縮，也有橫向的彈性切變，兩者結(jié)合作用，在固體中產(chǎn)生彎曲波。2.吻合效應(yīng)吻合效應(yīng)：因入射角度造成的聲波作用與隔墻中彎曲波傳播速度相吻合而使隔聲量降低的現(xiàn)象。聲波以角度θ投射到構(gòu)件上產(chǎn)生吻合效應(yīng)的條件：彎曲波波長為：cp為構(gòu)件中縱波速度，cp2=E/[ρm(1-σ)]；D為構(gòu)件厚度；f為頻率；E為構(gòu)件的彈性模量；ρm為構(gòu)件密度；σ為泊松比。2.吻合效應(yīng)可表示為：臨界吻合頻率fc：能產(chǎn)生吻合效應(yīng)的最低入射頻率(θ=90o)。又一般σ≈0.3，1－σ2≈12.吻合效應(yīng)共振基頻臨界吻合頻率6.2隔聲結(jié)構(gòu)6.2.1單層勻質(zhì)隔聲墻6.2.2雙層隔聲墻6.2.3復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu)6.2.1單層勻質(zhì)隔聲墻共振基頻（5~20Hz）臨界吻合頻率1.勁度控制：TL∝K/f，隨f增加，TL下降6dB/倍頻程；2.板共振區(qū)（阻尼控制）：區(qū)的寬度取決于結(jié)構(gòu)形狀、邊界條件和結(jié)構(gòu)的阻尼大小；3.質(zhì)量控制區(qū)：增大f，TL增大。6.2.2雙層隔聲墻1.隔聲原理雙層間的空氣層可看作與兩板相連的彈簧，當(dāng)聲波入射到第一層墻透射到空氣層時，空氣的彈性形變具有減振作用，傳遞到第二層墻的振動減弱，從而提高墻體的總隔聲量。其隔聲量等于兩單層墻的隔聲量之和，再加上空氣層的隔聲量。2.隔聲特性2.隔聲特性a—雙層墻無吸聲材料b--雙層墻有少量吸聲材料c—雙層墻鋪滿吸聲材料d—雙層墻e–單層墻3.共振頻率的確定時產(chǎn)生共振，當(dāng)兩層單位面密度相等時，當(dāng)兩層單位面密度分別為m1，m2時，4.隔聲量的估算:入射聲波頻率低于共振頻率：兩層面密度不相等：兩層面密度相等：4.隔聲量的估算:入射聲波頻高于共振頻率：當(dāng)入射聲波頻更高時，不能滿足kD>>1時，上式不成立。4.隔聲量的估算:經(jīng)驗公式：平均隔聲量：雙層壁附加隔聲量ΔTL和中間空氣層厚度的關(guān)系4.隔聲量的估算:根據(jù)《注冊環(huán)保工程師專業(yè)考試復(fù)習(xí)教材》5.雙層隔聲壁設(shè)計注意事項設(shè)計中應(yīng)使共振頻率在63Hz以下，因此中間空氣層厚度不應(yīng)小于dmin。dmin＝180/m（m為面積密度，kg/m2）應(yīng)避免兩壁間的剛性連接，可在兩壁連接處墊上或嵌入橡皮等彈性材料。當(dāng)入射聲波的半波長的整數(shù)倍等于空氣層厚度時，空氣層就要產(chǎn)生共振，隔聲效果要下降，因此應(yīng)避免隔聲量要求較高的頻率范圍與空氣層共振頻率吻合。堅實薄板護(hù)面層阻尼材料吸聲材料6.2.3復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu)6.2.3復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu)附加彈性面層（柔性、不透氣）

當(dāng)f>>f0時,附加面層隔聲增量ΔTL＝40lg(f/f0)多層復(fù)合壁薄板阻尼

6.2.3復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu)6.3隔聲裝置6.3.1隔聲罩6.3.2隔聲間6.3.3隔聲屏障6.3.1隔聲罩1.主要結(jié)構(gòu)形式：活動密封型固定密封型局部開敞型通風(fēng)散熱型1.隔聲罩主要結(jié)構(gòu)形式局部開敞型固定密封型1.隔聲罩主要結(jié)構(gòu)形式活動密封型通風(fēng)散熱型2.隔聲罩的基本構(gòu)造2.隔聲罩的基本構(gòu)造3.隔聲罩的聲學(xué)評價隔聲罩的插入損失：隔聲罩的插入損失全封閉的隔聲罩的插入損失：TL:隔聲罩罩壁的隔聲量α：內(nèi)飾吸聲材料的吸聲系數(shù)隔聲罩的插入損失局部封閉的隔聲罩的插入損失：TL:隔聲罩罩壁的隔聲量α：內(nèi)飾吸聲材料的吸聲系數(shù)S0:非封閉總面積，S:封閉總面積例用2mm厚的鋼板做一隔聲罩。已知鋼板的隔聲量為29dB，鋼板的平均吸聲系數(shù)為0.01。由于隔聲效果不理想而進(jìn)行了改進(jìn)，在隔聲罩內(nèi)作了吸聲處理，使平均吸聲系數(shù)提高到0.6。求改進(jìn)后的隔聲罩的實際隔聲值提高了多少？解罩內(nèi)未做吸聲處理時，根據(jù)公式：罩內(nèi)做吸聲處理后，則：所以，改進(jìn)后隔聲罩的實際隔聲量比改進(jìn)前提高的dB數(shù)為：

4.隔聲罩的設(shè)計要點選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾托螤钫直诓捎幂p薄材料時，壁面上適當(dāng)處理隔聲罩的密封隔聲罩的內(nèi)表面6.3.2隔聲間

1.隔聲間的結(jié)構(gòu)

2.隔聲門2.隔聲門

3.隔聲窗3.隔聲窗

3.隔聲窗厚度D（mm）f0（Hz）340005250062000101100

不同厚度玻璃的共振頻率f0

4.隔聲間的聲學(xué)評價a.組合墻的平均隔聲量：例在一垛總面積為22米2的磚墻上有一扇2米2的普通木門，對中心頻率為1000Hz的倍頻帶聲能，其透射系數(shù)分別為10-5和10-2，即隔聲量分別為50dB和20dB。此時組合墻的平均透射系數(shù)和隔聲量為多少？例某隔聲間對噪聲源一側(cè)用一堵22m2的隔聲墻相隔，該墻隔聲量為50dB，在墻上開一個面積為2m2的門，該門的隔聲量為20dB，又開了一個面積為4m2的窗戶，該窗戶的隔聲量為30dB。求開了門窗之后使墻體的隔聲量下降了多少？解由隔聲量可知，墻、門和窗的透射系數(shù)分別為10-5、10-2和10-3，所以隔聲墻組合體的平均透射系數(shù)為：則組合體的隔聲量比原墻的隔聲量下降為：討論根據(jù)上例計算結(jié)果——由于在墻上開了門窗，隔聲量下降了21.4dB，說明：

單獨提高墻的隔聲值無現(xiàn)實意義，也不合算。因此必須采用雙層或多層結(jié)構(gòu)來提高門、窗的隔聲量或者適當(dāng)降低墻的隔聲量以求墻體與門窗隔聲效果大體一致。為此，可采用“等透射量”的方法來設(shè)計，即：一般要求墻與門窗的隔聲量相差10—15dB。

4.隔聲間的聲學(xué)評價b.插入損失：:隔聲間的平均隔聲量?。焊袈曢g的總吸聲量S:傳聲構(gòu)件的表面積例混凝土墻表面吸聲系數(shù)為0.02；總面積100m2，該噪聲源隔墻的面積為20m2，墻厚240mm，平均隔聲量為50dB，求此房間的實際隔聲量。表明：墻本身能隔聲50dB，房間沒有吸聲處理，最后只能隔聲40dB。4.隔聲間設(shè)計要點合適的材料孔洞和縫隙的影響通風(fēng)換氣口的設(shè)計孔洞和縫隙的影響λ>孔洞尺寸，τ=1；λ<孔洞尺寸，τ取決于孔洞的形狀與深度。透聲性能：長條形>圓孔形；薄板>厚板。例：若一理想的隔聲墻（τ=0），有1%面積的孔洞（τ=1），試求其平均隔聲量。表明：再理想的隔聲墻，若1%面積的孔洞，隔聲值不超過20dB；1‰面積的孔洞，隔聲值不超過30dB；1/10面積的孔洞，隔聲值不超過10dB?？锥春涂p隙的影響

6.3.3隔聲屏障

1.隔聲屏障的基本形式2.隔聲屏障的聲學(xué)評價——插入損失3.隔聲屏障設(shè)計要點聲屏障的隔聲量應(yīng)比設(shè)計目標(biāo)值大(10dB以上）；聲屏障應(yīng)有足夠的高度(2~6m)；聲屏障應(yīng)盡量靠近噪聲源；應(yīng)盡可能采用吸聲型聲屏障。

6.4隔聲設(shè)計6.4.1隔聲設(shè)計原則6.4.2隔聲設(shè)計程序6.4.3隔聲設(shè)計計算

6.4.1隔聲設(shè)計原則按照室內(nèi)室外噪聲允許原則來計算噪聲的隔聲量進(jìn)行隔聲處理時要滿足防火、防潮、防腐、防塵等要求對隔聲設(shè)計的構(gòu)件的隔聲數(shù)據(jù)，要進(jìn)行修正

6.4.1隔聲設(shè)計原則噪聲源、環(huán)境情況具體采取措施獨立強(qiáng)的噪聲源密封式隔聲罩、活動密封式隔聲罩以及局部隔聲罩不宜對噪聲源進(jìn)行隔聲處理時，允許操作人員不經(jīng)常停留在設(shè)備附近時便于控制、觀察、休息使用的隔聲室車間大、工人多、強(qiáng)噪聲源比較分散，且難以封閉留有生產(chǎn)工藝開口的隔聲墻或聲屏障隔聲措施選擇原則：6.4.2隔聲設(shè)計程序根據(jù)聲源特性估算受聲點的各頻帶聲壓級選擇合適的隔結(jié)構(gòu)與構(gòu)件了解環(huán)境特點，選定噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)計算各頻帶所需隔聲量與構(gòu)件的插入損失比較確定受聲點允許的噪聲級和各頻帶聲壓級6.4.3隔聲設(shè)計計算1.室內(nèi)各頻帶聲壓級的計算6.4.3隔聲設(shè)計計算2.各頻帶需要的隔聲量

受聲點允許聲壓級受聲點聲壓級隔聲設(shè)計計算表示例編號項目頻率(Hz)備注631252505001k2k3k4k1聲源聲功率已知2容許噪聲值已知3噪聲傳播衰減已知4吸收減噪量設(shè)計5需要減噪量設(shè)計例13

隔聲罩的設(shè)計舉例某耐火廠粉碎車間有一臺球磨機(jī)，直徑1米，長4.6米，距機(jī)器2米處A聲級高達(dá)114.5dB，倍頻程聲壓級見下表。要求設(shè)計一隔聲罩，使球磨機(jī)加罩后噪聲不高于85dB(A)。頻率/Hz125250500100020004000距機(jī)器2米處聲壓級/dB8791105110.5110105距機(jī)器2米處A聲級/dB114.5解：隔聲罩實際隔聲效果應(yīng)大于114.5-85=29.5dB(A)。根據(jù)經(jīng)驗選擇2mm厚鋼板(m＝15.6kg/m2)制作隔聲罩的壁板，利用質(zhì)量定律TL＝18lgm+12lgf-25計算出各倍頻程上的隔聲量。選擇吸聲材料，選擇超細(xì)玻璃棉，容重20kg/m3，厚度10cm，吸聲系數(shù)利于下表第三行。計算實際隔聲量修正值10lgα。計算實際隔聲量IL＝TL+10lgα

。計算A聲級序號項目說明A聲級中心頻率/Hz1252505001000200040001距機(jī)器2米處聲級/dB114.58791105110.511010522mm厚鋼板隔聲量TL/dB21.525283236353超細(xì)玻璃棉α0.250.60.850.870.870.854修正項10lgα-6-2.2-0.70-0.60-0.60-0.705隔聲罩實際隔聲量/dB15.522.827.331.435.334.36A計權(quán)曲線修正值/dB-16.1-8.6-3.203.21.07隔聲后A計權(quán)聲壓級8155.459.674.579.177.871.7例14隔聲間設(shè)計舉例某高噪聲車間需建造一個隔聲間(面積22m2)，廠房內(nèi)機(jī)器設(shè)備與隔聲間的平面布置如下圖所示。隔聲間的設(shè)計要求為：隔聲間外（點1）實測噪聲結(jié)果如表所示；在面對機(jī)器設(shè)備的20m2墻上設(shè)置兩個窗和一個門，窗的面積為2m2，門的面積為2.2m2；隔聲間主要供操作人員休息用，標(biāo)準(zhǔn)取NR60。車間機(jī)房隔聲間窗測點1X頻率/Hz125250500100020004000測點1聲壓級/dB96909398101100解：序號項目說明中心頻率/Hz1252505001000200040001隔聲間外聲壓級/dB969093981011002隔聲間內(nèi)允許聲壓級NR607468646058563所需降噪量/dB2222293847444隔聲間吸聲處理后的吸聲系數(shù)ɑ0.320.630.760.83