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)造良好的滿足要求的聲環(huán)境

保證良好的聽聞條件：劇院、音樂廳保證安靜的環(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)專業(yè)學(xué)生與建筑環(huán)境與設(shè)備專業(yè)學(xué)生音質(zhì)問題和噪聲控制中的建筑隔聲問題——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)備在實際工程實踐中二者密不可分1.聲音是什么？在彈性媒質(zhì)中傳播的機(jī)械波聲源：振動的固體、液體、氣體特性：波長、頻率f、聲速c波長強(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)本身聲音傳播過程是一個狀態(tài)傳播過程，而不是空氣質(zhì)點(diǎn)的輸運(yùn)過程《禮記·樂記》：……感于物而動，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頻段，稱作頻帶，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：聲源在單位時間內(nèi)對外輻射的聲能，即在全部可聽范圍所輻射的功率，單位W。也可特指在某個有限頻率范圍所輻射的功率，亦稱頻帶聲功率區(qū)分電功率與聲功率聲音的度量：聲強(qiáng)I聲強(qiáng)I：單位時間內(nèi)通過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，介質(zhì)中的壓強(qiáng)相對于無聲波時介質(zhì)靜壓強(qiáng)的改變量，Pa在自由聲場中，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：在自由聲場中測聲壓距聲源的距離3.聲壓級、聲強(qiáng)級、聲功率級的引入

可聞閾(聽閾)——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L，單位dB數(shù)據(jù)范圍太大，設(shè)立有必要人的聽覺響應(yīng)與聲強(qiáng)、聲壓呈對數(shù)關(guān)系聲強(qiáng)級聲壓級聲功率級可聞閾值1×10-12W無量綱

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:聲源聲級疊加：非線性！兩個聲源疊加(I、P、W聲級相同)：n個相同聲源L1疊加：L=3dB兩個不同聲源疊加，差別超過10~15dB，可以忽略增加的聲級數(shù)聲源聲級差聲音的傳播規(guī)律

遇到障礙物：反射、散射、衍射(繞射)AE障礙物相對波長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值小的材料稱為“隔聲材料”γ值小的稱為“吸聲材料”圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲量：聲音的傳播與衰減

對于點(diǎn)聲源相對參考值自由場中，點(diǎn)聲源：距離加倍，衰減6分貝；自由場中，線聲源(交通噪聲)：距離加倍，衰減3分貝;室內(nèi)聲場：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，聲場中還存在著來自各個界面的遲到的反射聲，聲場的能量有一個衰減過程，產(chǎn)生所謂“混響現(xiàn)象”室內(nèi)聲場對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Q是指向因數(shù)，當(dāng)無指向性聲源在完整的自由空間時，Q等于l；貼近一個界面如，墻面或地面(聲能輻射到半個自由空間)時，Q等于2；在室內(nèi)兩界面交角處(1/4自由空間)時，Q等于4；在三個界面交角處(1/8自由空間)時，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)的聲壓級吸聲降噪：當(dāng)房間界面吸聲系數(shù)R很小時；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，即不會改變聲環(huán)境的噪聲控制人體對聲音的反應(yīng)原理什么是噪聲？

人們不愿意聽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：振動噪聲不同噪聲源的頻譜圖人耳的聽覺特征

特征：對高頻聲比對低頻聲敏感響度級：用1000Hz純音的聲壓級代表其等響曲線的響度級，單位Phon等響曲線聽閾痛閾掩蔽效應(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高頻掩蔽作用比對低頻掩蔽作用大有利有弊

弊：聽不清要聽的內(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被掩蔽音的聲壓級dB掩蔽效應(yīng)適合的掩蔽背景聲的特點(diǎn)無表達(dá)含義響度不大連續(xù)無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聲隱約的語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)聲周圍同事工作的聲音辦公設(shè)備聲統(tǒng)計率(%)日本辦公樓噪聲干擾感覺的調(diào)查聲音的測量：A聲級

聲級計為模擬人耳聽覺而進(jìn)行濾波，分別模擬人耳對40方、70方和100方純音的反應(yīng)而得到A、B、C三種計權(quán)方式。用A計權(quán)方式測得的噪聲級稱作A聲級，是一個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聲級能夠較好地反映人對噪聲的主觀反應(yīng)。聲音的測量：A聲級LAdB(A)等效連續(xù)A聲級Leq

dB(A)簡稱“等效聲級”，Leq(或LAeq)式中LA(t)是隨時間變化的A聲級。等效聲級的概念相當(dāng)于用一個穩(wěn)定的連續(xù)噪聲，其A聲級值為Leq,來表示等效起伏噪聲，兩者在觀察時間內(nèi)具有的能量相同等效連續(xù)A聲級Leq

dB(A)一般在實際測量時，多半是間隔讀數(shù)，即離散采樣的，因此，上式可改寫為式中LAi是第i個A聲級測量值，相應(yīng)的時間間隔為Ti。N為樣本數(shù)當(dāng)讀數(shù)時間間隔相等時，上式變?yōu)椋涸肼曉u價曲線：NR

(NoiseRating)

單值A(chǔ)聲級不能反映噪聲的頻譜特性。

NR曲線：中國、歐洲常用，ISO推薦

考慮了低頻噪聲難消除的因素

LA=NR+5dB噪聲評價曲線：NC

NC曲線(NoiseCriterionCurves)，Beranek于1957年提出，1968年開始實施。ISO推薦，英、美、日常用。對低頻的要求比NR曲線苛刻

LA=NC+10dBNC＝NR－5噪聲評價曲線：PNC

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

PNC=3.5+NC民用建筑允許噪聲級各類建筑允許的室內(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、度量單位對接受者的噪聲防護(hù)：減少噪聲暴露時間掩蔽：主動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、折射過程中產(chǎn)生摩擦而損耗聲能，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苤饕獙χ懈哳l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，部分振動能量轉(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)械振動空腔共振器空腔孔頸空氣柱由于共振而激烈運(yùn)動，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)隔聲戶間隔聲：質(zhì)量定律：墻越厚重、越密實，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窗戶隔聲雙層窗交錯開啟是一種簡便有效的措施設(shè)備隔聲

隔聲罩的作用

沒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

可使氣流通過而能降低噪聲的裝置

消聲器設(shè)計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)簡單，使用壽命長，體積小，造價低消聲器種類

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消聲器基本類型和性能掩蔽SoundMask

用途1：大型敞開式辦公室，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70－15振動與隔振

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

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)通過風(fēng)管傳入室內(nèi)或影響室外及鄰室機(jī)房內(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，振動影響到鄰近建筑進(jìn)出風(fēng)口