物理性污染控制-第二章-第5節(jié)-噪聲控制技術(shù)-隔聲

.物理性污染控制主編陳杰瑢.第二章噪聲污染及其控制第一節(jié)概述第二節(jié)聲學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)噪聲的評價和標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲第五節(jié)噪聲控制技術(shù)——隔聲第六節(jié)噪聲控制技術(shù)——消聲第七節(jié)噪聲控制技術(shù)——有源噪聲控制簡介

.第二章噪聲污染及其控制第五節(jié)噪聲控制技術(shù)——隔聲

隔聲概述一單層勻質(zhì)墻的隔聲性能

二多層墻的隔聲特性

三隔聲間四五六隔聲罩隔聲屏.(一)隔聲原理

(二)透聲系數(shù)與隔聲量

隔聲概述一1.透聲系數(shù)2.隔聲量3.插入損失.具有隔聲能力的屏蔽物稱作隔聲構(gòu)件。如隔聲墻、隔聲屏障、隔聲罩、隔聲間。采用適當(dāng)?shù)母袈暣胧┮话隳芙档驮肼暭?5dB～20dB。圖2-31隔聲基本原理示意圖(一)隔聲原理

.(一)隔聲原理

(二)透聲系數(shù)與隔聲量

隔聲概述一1.透聲系數(shù)2.隔聲量3.插入損失.定義:透射聲功率（Wt）與入射聲功率（W）的比值，即或意義:表示隔聲構(gòu)件本身透聲能力的大小。又稱作傳聲系數(shù)或透聲系數(shù)。通常所指的是無規(guī)則入射時各入射角度透聲系數(shù)的平均值。透射聲強(qiáng)/入射聲強(qiáng)透射聲壓2/入射聲壓2(二)透聲系數(shù)與隔聲量

1.透聲系數(shù)(2-134).定義:等于透射系數(shù)的倒數(shù)取以10為底的對數(shù)的10倍，即或透聲系數(shù)值愈小，R值越大，隔聲性能愈好。R值的大小與與入射聲波的頻率有關(guān)。工程中常用125～4000Hz6個倍頻程或100～3150Hz的16個1/3倍頻程的隔聲量作算術(shù)平均，來表示某一構(gòu)件的隔聲性能，稱作平均隔聲量()。2.隔聲量（R）

（2-135a）

（2-135b）

＜＜.定義:離聲源一定距離某處測得的隔聲構(gòu)件設(shè)置前、后的聲功率級和之差。插入損失通常在現(xiàn)場用來評價隔聲罩、隔聲屏等構(gòu)件的隔聲效果。（2-136）

3.插入損失（

）.第二章噪聲污染及其控制第五節(jié)噪聲控制技術(shù)——隔聲

隔聲概述一多層墻的隔聲特性

三隔聲間四五六隔聲罩隔聲屏單層勻質(zhì)墻的隔聲性能

二.(一)單層勻質(zhì)墻隔聲的頻率特性

(二)單層勻質(zhì)墻的隔聲量

單層勻質(zhì)墻的隔聲性能

二.圖2-32單層勻質(zhì)墻的隔聲頻率特性曲線(一)單層勻質(zhì)墻隔聲的頻率特性

隔聲墻:板狀或墻狀的隔聲構(gòu)件。單層隔聲墻:僅有一層墻板。雙層或多層隔聲墻:有兩層或多層墻板，層間有空氣或其它材料.圖2-32單層勻質(zhì)墻的隔聲頻率特性曲線

剛度控制

單層勻質(zhì)墻的隔聲量與入射聲波的頻率關(guān)系很大

剛度和阻尼控制區(qū)質(zhì)量控制區(qū)

吻合效應(yīng)區(qū)

第一共振頻率

臨界吻合頻率

.一定頻率的聲波以入射角θ投射到墻板上,激起構(gòu)件彎曲振動若入射聲波的波長λ在墻板上的投影正好與墻板的固有彎曲波波長λb相等時,墻板彎曲波振動的振幅便達(dá)到最大,聲波向墻板的另面輻射較強(qiáng),墻板隔聲量明顯下降,此現(xiàn)象稱為“吻合效應(yīng)”。吻合效應(yīng)圖2-27吻合的成立條件吻合效應(yīng)的條件(2-137)入射角

.定義:產(chǎn)生吻合效應(yīng)的最低頻率，即時的頻率的計算公式

或臨界吻合頻率(2-138)墻板面密度,kg／m2墻板的彎曲勁度,N·m墻板密度,kg／m3墻板的彈性模量,N/m2墻板的厚度,m由式（2-138）可知,臨界吻合頻率受墻板厚度、密度、彈性影響墻板越厚,越低；輕而彈性模量大的隔板,常常降到聽覺敏感的聲頻范圍內(nèi),對隔聲造成不利影響。.材料名稱/N·m-2/㎏·m-3/㎏·（N·m）-1鋁7.15×10102.7×1030.38×10-7鑄鐵8.8×10107.8×1030.89×10-7鋼19.6×10107.8×1030.40×10-7鉛1.67×101011.3×1036.77×10-7磚2.45×10101.8×1030.73×10-7混凝土2.45×10102.6×1031.06×10-7玻璃8.5×10102.4×1030.28×10-7膠合板0.36×10100.5×1031.39×10-7表2-14幾種常用材料的密度和彈性模量

幾種常用材料計算臨界吻合頻率的參數(shù),可用于設(shè)計計算。.(一)單層勻質(zhì)墻隔聲的頻率特性

(二)單層勻質(zhì)墻的隔聲量

單層勻質(zhì)墻的隔聲性能

二.單層勻質(zhì)墻的隔聲量公式建立條件為:(1)聲波垂直入射到墻上；(2)墻將空間分成兩個半無限大空間，且墻的兩側(cè)均為通常狀況下的空氣；(3)墻為無限大，即不考慮邊界的影響；(4)將墻視為一個質(zhì)量系統(tǒng)，即不考慮墻的剛性、阻尼；(5)墻上各點(diǎn)以相同的速度振動，則從透聲系數(shù)的定義及平面聲波理論，可以導(dǎo)出單層墻在質(zhì)量控制區(qū)的聲波垂直入射時的隔聲量計算公式(二)單層勻質(zhì)墻的隔聲量

(2-139)

墻板面密度,kg／m2入射聲波頻率,Hz空氣密度,kg／m3,常溫下取1.2㎏/m3。.式(2-140)常稱為隔聲質(zhì)量定律。它表明了單層勻質(zhì)墻的隔聲量與其面密度及入射聲波頻率的關(guān)系。面密度越大,隔聲量越好,m或f增加1倍,隔聲量都增加6dB。(2-140)隔聲質(zhì)量定律(2-141)一般情況下,,因此實(shí)際上,計算的結(jié)果與實(shí)測存在差異,修正的隔聲量估算經(jīng)驗(yàn)式由式(2-141)可知,實(shí)際上若頻率不變,面密度每增加一倍,隔聲量約增加5.4dB；當(dāng)面密度不變時,頻率每增加一倍,隔聲量增加約3.6dB。.工程估算單層墻對各頻率的平均隔聲量的經(jīng)驗(yàn)公式按主要的入射聲頻率100～3200Hz范圍內(nèi)對隔聲量求平均值。式（2-142）計算值和工程實(shí)測值良好一致（表2-15）。(2-142a)平均隔聲量(2-142b)

.結(jié)構(gòu)名稱面密度倍頻程中心頻率/Hz

125250500100020004000

測計定算1/4磚墻，雙面粉刷11841414540464743421/2磚墻，雙面粉刷22533373846525345461/2磚墻，雙面木筋板條加粉刷280—52475754—50471磚墻，雙面粉刷45744444553575649511磚墻，雙面粉刷5304245495764625352100mm厚木筋板條墻雙面粉刷701722354449483539150mm厚加氣混凝土砌塊墻雙面粉刷1752836394654554343表2-15一些常用單層隔聲墻的隔聲量

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隔聲概述一單層勻質(zhì)墻的隔聲性能

二多層墻的隔聲特性

三隔聲間四五六隔聲罩隔聲屏.多層墻的隔聲特性三(一)雙層隔聲墻(二)多層復(fù)合板隔聲

.(一)雙層隔聲墻1.雙層隔聲墻的隔聲原理2.雙層墻的隔聲特性曲線

3.雙層墻的共振頻率及其隔聲量的實(shí)際估算.雙層隔聲墻:兩層墻體間夾一定厚度的空氣層。隔聲原理:空氣與墻板特性阻抗不同，當(dāng)聲波透過第一墻時，聲波經(jīng)空氣與墻板兩次反射衰減，且空氣層的彈性和附加吸收作用增強(qiáng)聲能衰減；聲波傳至第二墻，再經(jīng)兩次反射，透射聲能再次衰減，總透射損失更大。1.雙層隔聲墻的隔聲原理增加墻的厚度或面密度,可增加隔聲量,但不經(jīng)濟(jì),隔聲效果也不理想。若將墻一分為二,中間夾一定厚度的空氣層,墻的總質(zhì)量不變,但隔聲效果比單層實(shí)心結(jié)構(gòu)好得多,經(jīng)濟(jì)。.(一)雙層隔聲墻1.雙層隔聲墻的隔聲原理2.雙層墻的隔聲特性曲線

3.雙層墻的共振頻率及其隔聲量的實(shí)際估算.圖2-34雙層墻隔聲特性

2.雙層墻的隔聲特性曲線

c—滿鋪吸聲材料b—有少量吸聲材料d—雙層墻隔聲量a—無吸聲材料e—單層墻隔聲量共振頻率

吻合頻率

.圖2-34雙層墻隔聲特性

2.雙層墻的隔聲特性曲線

c—滿鋪吸聲材料b—有少量吸聲材料d—雙層墻隔聲量a—無吸聲材料e—單層墻隔聲量共振頻率

吻合頻率

.(一)雙層隔聲墻1.雙層隔聲墻的隔聲原理2.雙層墻的隔聲特性曲線

3.雙層墻的共振頻率及其隔聲量的實(shí)際估算.

是指入射聲波法向入射時的墻板共振頻率

(2-143)3.雙層墻的共振頻率及其隔聲量的實(shí)際估算雙層墻的共振頻率、——式中,、——雙層墻兩墻的面密度,kg／m3；——空氣層的厚度,m。由式(2-143)可知,空氣層越薄,雙層墻的共振頻率越高。.工程估算雙層墻隔聲量的經(jīng)驗(yàn)公式(2-145a)隔聲量的實(shí)際估算

(2-144)平均隔聲量估算的經(jīng)驗(yàn)公式()

()

(2-145b)空氣層附加隔聲量,由圖2-29查得.常用雙層墻的隔聲量見表2-16（p64）。

圖2-29雙層墻附加隔聲量與空氣層厚度的關(guān)系

雙層加氣混凝土墻雙層無紙石膏板墻雙層紙面石膏板墻.多層墻的隔聲特性三(一)雙層隔聲墻(二)多層復(fù)合板隔聲

.多層復(fù)合板是由幾層面密度或性質(zhì)不同的板材組成的復(fù)合隔聲構(gòu)件.通常用金屬或非金屬的堅實(shí)薄板做面層,內(nèi)側(cè)覆蓋阻尼材料,或填入多孔吸聲材料或空氣層等組成。多層復(fù)合板質(zhì)輕和隔聲性能良好,廣泛用于多種隔聲結(jié)構(gòu)中,如隔聲門(窗)、隔聲罩、隔聲間的墻體等。(二)多層復(fù)合板隔聲

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隔聲概述一單層勻質(zhì)墻的隔聲性能

二多層墻的隔聲特性

三隔聲間四五六隔聲罩隔聲屏.隔聲間（室）:由不同隔聲構(gòu)件組成的具有良好隔聲性能的房間。結(jié)構(gòu):封閉式與半封閉式兩種，一般多用封閉式。隔聲間除需要有足夠隔聲量的墻體外，還需設(shè)置具有一定隔聲性能的門、窗或觀察孔等。隔聲間

四.圖2-30隔聲間.圖2-30隔聲間6—吸氣管道（內(nèi)襯吸聲材料）7—隔振底座1—入口隔聲門2—隔聲墻3—照明器8—接頭的縫隙處理4—排氣管道（內(nèi)襯吸聲材料）和風(fēng)扇5—雙層窗9—內(nèi)部吸聲處理.(一)組合墻平均隔聲量計算

(二)孔洞縫隙對墻板隔聲的影響

隔聲間

四(三)門（窗）的隔聲和孔洞的處理

(四)隔聲間降噪計算

.(一)組合墻平均隔聲量計算

組合墻:具有門、窗等不同隔聲構(gòu)件的墻板。組合墻的透聲系數(shù):各組成部件的透聲系數(shù)的平均值，稱作平均透聲系數(shù)(2-146)組合墻的平均隔聲量:(2-147)墻體第i種構(gòu)件的透聲系數(shù)

墻體第i種構(gòu)件的面積,m2.【例2-8】某隔聲間有一面25m2的墻與噪聲源相隔,該墻透聲系數(shù)為10-5；墻上開一面積為3m2的門和一面積為4m2的窗,其透聲系數(shù)均為10-3,求此組合墻的平均隔聲量。解:計算結(jié)果表明,開門窗后,墻的隔聲量顯著下降。.分析可知,單純提高墻的隔聲量對提高組合墻的隔聲量作用不大,也不經(jīng)濟(jì),因此常采用雙層或多層結(jié)構(gòu)來提高門窗的隔聲量。一般使墻體的隔聲量比門、窗高出10～15dB已足夠,比較合理的設(shè)計是用“等透射量”的方法。設(shè)墻和門(窗)的透聲系數(shù)與面積分別為

按“等透射量”原則,,墻與門(窗)的隔聲量、的關(guān)系為(2-148)為計算方便,僅考慮組合墻由兩種不同隔聲性能的構(gòu)件組成的情況,此時對應(yīng)的隔聲量為

(2-149)(2-150).圖中曲線表示隔聲量之差。知道組合墻的兩種構(gòu)件的面積比與隔聲量,可以在圖中查出這一附加隔聲量損失；計算出組合墻的隔聲量。對于兩種以上部件組成的組合墻,可以利用圖2-31先求出其中兩種部件組合的隔聲量,再與第三個部件合并求取,其余類推,直至求出總的隔聲量。圖2-31組合件隔聲量計算圖

式（2-150）中第二項(xiàng)繪成圖2-31所示曲線,稱之為“組合件隔聲量計算圖”。.(一)組合墻平均隔聲量計算

(二)孔洞縫隙對墻板隔聲的影響

隔聲間

四(三)門（窗）的隔聲和孔洞的處理

(四)隔聲間降噪計算

.孔隙大小聲波頻度墻板厚度

孔洞加大，高頻隔聲量下降,同時向中低頻方向擴(kuò)展。

墻板越厚，孔隙對隔聲性能的影響越小

對高頻段聲音影響大(二)孔洞縫隙對墻板隔聲的影響

.(一)組合墻平均隔聲量計算

(二)孔洞縫隙對墻板隔聲的影響

隔聲間

四(三)門（窗）的隔聲和孔洞的處理

(四)隔聲間降噪計算

.(三)門（窗）的隔聲和孔洞的處理

圖2-32兩種雙層窗的結(jié)構(gòu)形式1·門（窗）的隔聲(a)雙層木窗(b)雙層鋼窗隔聲窗常采用雙層或多層玻璃制作,中間夾空氣層的結(jié)構(gòu)來提高隔聲效果相鄰兩層玻璃不宜平行布置,朝聲源一測的玻璃有一定傾角,以減弱共振效應(yīng)選用不同厚度的玻璃,可錯開吻合效應(yīng)的頻率,削弱吻合效應(yīng)的影響嚴(yán)格密封,玻璃板緊嵌在彈性墊襯中,以防止阻尼板面的振動層間四周邊框宜做吸聲處理

.2.孔洞的處理圖2-33兩種門縫處的鏟口形式

（a）斜鏟口

（b）插入式鏟口

.隔聲要求很高的場合,可采用雙層或多層密封門窗。在土建工程中注意磚墻灰縫的飽滿,混凝土墻的沙漿搗實(shí)。隔聲間的通風(fēng)換氣口應(yīng)有消聲裝置。隔聲間的各種管線通過墻體結(jié)構(gòu)需打孔時,應(yīng)在孔洞周圍用柔軟材料包扎封緊。2.孔洞的處理.(一)組合墻平均隔聲量計算

(二)孔洞縫隙對墻板隔聲的影響

隔聲間

四(三)門（窗）的隔聲和孔洞的處理

(四)隔聲間降噪計算

.(四)隔聲間降噪計算

1.隔墻的噪聲衰減圖2-34發(fā)聲室和接收室隔墻的面積,m2接收室的房間常數(shù),m2

(2-161)

.【例2-9】某操作室與聲源的隔墻面積為20m2,操作室內(nèi)表面積為100m2,平均吸聲系數(shù)為0.02,隔墻上開一觀察窗,此組合墻的隔聲量為30dB,求此墻操作室一側(cè)近處的噪聲衰減。如對操作室進(jìn)行吸聲處理后,平均吸聲系數(shù)增至0.4,再求其噪聲衰減。解:由題意，操作室的房間常數(shù)進(jìn)行吸聲處理后,設(shè)房間常數(shù)記作,則得.設(shè)發(fā)聲室與受聲室皆為擴(kuò)散聲場,則隔聲間的噪聲衰減NR為(2-162)

隔聲墻的平均隔聲量,dB隔聲墻的吸聲量,m2隔聲墻的面積,m21.隔聲間的噪聲衰減式(2-162)是設(shè)計隔聲間確定傳聲墻面積的依據(jù)；是測量隔聲構(gòu)件隔聲量的計算依據(jù)。隔聲間的噪聲衰減約在20～50dB.第二章噪聲污染及其控制第五節(jié)噪聲控制技術(shù)——隔聲

隔聲概述一單層勻質(zhì)墻的隔聲性能

二多層墻的隔聲特性

三隔聲間四五隔聲罩六隔聲屏.隔聲罩

五圖2-35帶有進(jìn)排氣消聲通道的隔聲罩構(gòu)造機(jī)器減振器消聲通道消聲通道吸聲材料隔聲板壁排風(fēng)機(jī).隔聲罩技術(shù)簡單、投資少、隔聲效果好,主要用于控制機(jī)器噪聲,如空壓機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)組等。兼有隔聲、吸聲、阻尼、隔振和通風(fēng)、消聲等功能有密封型與局部開敞型、固定型與活動型。根據(jù)噪聲源具體要求采用適當(dāng)?shù)母袈曊中问?。隔聲罩上可設(shè)置觀察孔,可采用對流通風(fēng)或強(qiáng)制通風(fēng)散熱。隔聲罩的降噪量一般在10～40dB之間。隔聲罩

五.五隔聲罩

(一)隔聲罩的插入損失

(二)隔聲罩設(shè)計.(一)隔聲罩的插入損失

定義:隔聲罩設(shè)置前后，同一接收點(diǎn)的聲壓級之差。(2-163)

或

式中

——隔聲罩總內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù)；——隔聲罩壁與頂面的平均透聲系數(shù)；

——隔聲罩壁與頂板的平均隔聲量,dB。意義:表示隔聲罩的降噪效果。一般采用上式作為工程上設(shè)計隔聲罩的依據(jù)。.五隔聲罩

(一)隔聲罩的插入損失

(二)隔聲罩設(shè)計.(二)隔聲罩設(shè)計根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行隔聲罩結(jié)構(gòu)設(shè)計,依據(jù)式（2-163）計算隔聲罩的插入損失。一般固定密封型的插入損失可為30～40dB(A)；活動密封型的為15～30db(A)；局部敞開型的為10～20dB(A)；帶通風(fēng)散熱消聲器的則約為15～25dB(A)。.(1)隔聲罩應(yīng)選用適當(dāng)?shù)牟牧虾托螤睢?2)用剛性輕薄材料制作時,須在壁面上加筋,涂貼阻尼層,阻尼材料層厚度通常為罩壁的2～3倍。(3)罩內(nèi)須進(jìn)行吸聲處理,表面敷設(shè)護(hù)面層。(4)罩內(nèi)所有縫隙應(yīng)密封嚴(yán)實(shí),管線周圍應(yīng)減振。(5)罩體與聲源設(shè)備及其機(jī)座之間不能有剛性接觸,與地面間應(yīng)隔振處理。(6)便于操作、安裝與檢修,需要時可做成能拆卸的拼裝結(jié)構(gòu)。須考慮聲源設(shè)備的通風(fēng)、散熱要求,通風(fēng)口應(yīng)安裝有消聲器,其消聲量要與隔聲罩的插入損失相匹配。(二)隔聲罩設(shè)計注意點(diǎn).第二章噪聲污染及其控制第五節(jié)噪聲控制技術(shù)——隔聲

隔聲概述一單層勻質(zhì)墻的隔聲性能

二多層墻的隔聲特性

三隔聲間四五隔聲罩六隔聲屏.六隔聲屏

設(shè)置在聲源與接收點(diǎn)之間阻斷聲波直接傳播的擋板。.六隔聲屏

(一)隔聲屏的插入損失

(二)隔聲屏設(shè)計要點(diǎn).降噪原理:阻擋聲波直接通過并將高頻聲反射回去，在屏障后形成的聲影區(qū)內(nèi)噪聲明顯降低。隔聲屏對聲影區(qū)的降噪效果通常用插入損失來衡量；隔聲屏插入損失的計算方法:(一)隔聲屏的插入損失

1.算圖法2.計算法.1.算圖法圖2-42隔聲屏的衰減值計算圖

菲涅耳數(shù)N設(shè)點(diǎn)聲源S和接收點(diǎn)P之間有一隔聲屏,則其插入損失IL可用圖2-42來換算。聲波繞射路徑差,m聲波波長,m菲涅耳數(shù)

IL（2-174）

.設(shè)自由聲場中,無限長、不透聲理想隔聲屏,則其插入損失為（2-164）

2.計算法（2-165）

（2-166）

.由式(2-164)、(2-165)、(2-166)可知隔聲屏的插入損失與路程差σ密切相關(guān),σ愈大,IL愈大。故增高屏障,使之靠近聲源或接收點(diǎn),即增加