第八章隔聲降噪技術(shù)

聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院李聰licong@20隔聲性能評價量8.2單層均質(zhì)密實墻的隔聲8.3雙層結(jié)構(gòu)隔聲性能8.4組合墻的隔聲量8.5隔聲間8.6隔聲罩8.7隔聲設(shè)計案例本章內(nèi)容透射系數(shù)、隔聲量、平均隔聲量的計算；本課的重點(diǎn)難點(diǎn)用構(gòu)件將噪聲源和接收者分開，使聲能在傳播途徑中受到阻擋，從而降低或消除噪聲傳遞的措施，稱為隔聲。這些措施包括設(shè)置隔聲墻、隔聲罩、隔聲幕和隔聲屏障等。如果措施得當(dāng)，就能夠降低噪聲級20～50分貝。影響隔聲結(jié)構(gòu)性能的因素主要包括三個方面：隔聲材料的品種、密度、彈性和阻尼等因素；材料的面密度越大，隔聲量就越大，增加材料的阻尼可以有效地抑制結(jié)構(gòu)共振和吻合效應(yīng)引起的隔聲量的降低。構(gòu)件的幾何尺寸以及安裝條件(包括密封狀況)。噪聲源的頻率特性、聲場的分布及聲波的入射角度。對于給定隔聲構(gòu)件來講，隔聲量與聲波頻率密切相關(guān)，一般來講，低頻時隔聲性能較差，高頻時隔聲性能較好。隔聲降噪的目的就是要根據(jù)噪聲源的頻譜特性設(shè)計適合于降低該噪聲源的隔聲結(jié)構(gòu)。隔聲罩：把噪聲源封閉起來，使噪聲局限在一個小的空間里。隔聲間：把需要安靜的場所用隔聲結(jié)構(gòu)圍閉起來，使外界的噪聲很少傳進(jìn)去。隔聲屏：在聲源與受噪聲干擾的位置之間用障板屏蔽起來，阻擋噪聲向接收位置的傳播。隔聲構(gòu)件(soundinsulator)

：具有隔聲能力的屏蔽物，如磚砌的隔墻、水泥砌塊墻、隔聲罩體等等聲波在通過空氣的傳播途徑中，碰到一勻質(zhì)屏蔽物時，由于兩分界面特性阻抗的改變，使部分聲能被屏蔽物反射回去，從而降低噪聲的傳播。隔聲原理8.1隔聲性能評價量1.透射系數(shù)2.隔聲量3.平均隔聲量4.計權(quán)修正量、頻譜修正量、隔聲等級入射聲能E入反射聲能Er透射聲能Eτ吸收聲能EA根據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)換定律E入=EA+Er+Eτ1、透聲系數(shù)與傳聲損失透聲系數(shù)τ：τ＜1，τ越小，材料的隔聲性能越好一般隔聲構(gòu)件的τ在10－1~10－61.透射系數(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.傳聲損失：TL，單位為分貝

在實際工程當(dāng)中，常采用透聲系數(shù)的倒數(shù)并取其常用對數(shù)再乘以10來表示材料的隔聲能力。τ越小，TL（R)越大，說明材料的隔聲性能越好。例如：有兩個隔聲墻，其透聲系數(shù)分別為0.01和0.001，則：其隔聲量分別為3.平均隔聲量：工程上通常將中心頻率為125~2000Hz的5個倍頻程頻帶或100~3150Hz的16個1/3倍頻程頻帶隔聲量的算術(shù)平均值作為構(gòu)件隔聲性能的單值評價量實際工程中，也用500赫茲時的隔聲量代表材料的平均隔聲量。TL5008.2單層均質(zhì)密實墻的隔聲1.質(zhì)量定律2.吻合效應(yīng)1.質(zhì)量定律聲波在空氣中傳播的途徑上，當(dāng)遇到墻狀固體障礙物時，由于空氣與固體介質(zhì)特性阻抗的差異，在兩分層界面上將產(chǎn)生兩次反射和透射。假設(shè)：聲波垂直入射到墻上；隔墻為單層勻質(zhì)墻；墻把空間分成兩個半無限空間，而且墻的兩側(cè)均為通常狀況下的空氣；墻為無限大，即不考慮邊界的影響。把墻看成一個質(zhì)量系統(tǒng)，即不考慮墻的剛性、阻尼；墻上各點(diǎn)以相同的速度振動?？山茷椋簭耐干湎禂?shù)的定義及平面聲波理論，可以導(dǎo)出單層墻在聲波垂直入射時的隔聲量隔聲材料面密度將ρ0c0=400Pa?s/m代入：物理意義：單層墻的隔聲量與其單位面積質(zhì)量的對數(shù)成正比；聲波的頻率越高，隔聲量越高。無規(guī)入射時：考慮邊界、剛度和阻尼等因素，實際隔聲量的經(jīng)驗公式：平均隔聲量的經(jīng)驗公式（100~3150Hz）：2.吻合效應(yīng)產(chǎn)生吻合效應(yīng)的條件：產(chǎn)生吻合效應(yīng)的頻率為：臨界吻合頻率：能產(chǎn)生吻合效應(yīng)的最低入射頻率。近似為：ADBCb為薄板自由彎曲波長8.3雙層結(jié)構(gòu)隔聲性能時產(chǎn)生共振。共振頻率為：隔聲頻率特性入射聲波頻率低于共振頻率：入射聲波頻率高于共振頻率：入射聲波頻率更高時：隔聲量出現(xiàn)極大值和極小值的交替變化。比較：隔聲頻率特性隔聲量的估算經(jīng)驗公式：平均隔聲量：堅實薄板護(hù)面層阻尼材料吸聲材料多層復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu)8.4組合墻的隔聲量例題某隔聲間對噪聲源一側(cè)用一堵22m2的隔聲墻相隔，該的傳聲損失為50dB，在墻上開一個面積為2m2的門，該門的傳聲損失為20dB，又開了一個面積為4m2的窗戶，該窗戶的傳聲損失為30dB。求開了門窗之后使墻體的隔聲量下降了多少？例題解：由傳聲損失可知，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：8.5隔聲間隔聲間不但要考慮隔聲性能，還要考慮到觀察方便、出入方便、不影響車間內(nèi)正常運(yùn)輸、以及房間內(nèi)供電、通風(fēng)等。插入損失：:隔聲間的平均隔聲量?。焊袈曢g的總吸聲量S:隔聲間的內(nèi)表面總面積1.隔聲間的聲學(xué)評價2.隔聲門門的隔聲能力取決于本身的面密度，構(gòu)造和碰頭縫密封程度。一般采用輕質(zhì)雙層或多層復(fù)合隔聲板制成，稱作隔聲門。

隔聲門的結(jié)構(gòu)和特性3.隔聲窗

隔聲窗的結(jié)構(gòu)

隔聲窗的結(jié)構(gòu)多層窗應(yīng)選用厚度不同的玻璃板以消除吻合效應(yīng)。多層窗的玻璃板之間要有較厚的空氣層，一般取7~15cm。兩層玻璃板間不能有剛性連接，以防止“聲橋”。多層窗的玻璃板之間要有一定的傾斜度，朝聲源一面的玻璃做成傾斜，以消除駐波。玻璃窗的密封要嚴(yán)，邊緣用橡膠條或毛氈條壓緊。設(shè)計要點(diǎn)固定密封型活動密封型8.5隔聲罩通風(fēng)散熱型局部開敞型全封閉的隔聲罩的插入損失：R:隔聲罩罩壁的隔聲量α：內(nèi)飾吸聲材料的吸聲系數(shù)1.隔聲罩的插入損失局部封閉的隔聲罩的插入損失：R:隔聲罩罩壁的隔聲量，dBα：內(nèi)飾吸聲材料的吸聲系數(shù)

S0:非封閉總面積，m2

S:封閉總面積，m2

2.隔聲罩的設(shè)計要點(diǎn)罩殼形狀恰當(dāng)，盡量少用方形平行罩壁，以防止罩內(nèi)空氣聲的駐波效應(yīng)。罩壁必須有足夠的隔聲量，且為了便于制造安裝維修，宜采用0.5~2mm厚的鋼板或鋁板等輕薄密實的材料制作，且在壁面上加筋，涂貼阻尼層，以抑制與減弱共振和吻合效應(yīng)的影響。罩內(nèi)壁要加吸聲處理，使用多孔松散材料時，應(yīng)有較牢固的護(hù)面層。

2.隔聲罩的設(shè)計要點(diǎn)罩內(nèi)壁與設(shè)備之間應(yīng)留有較大的空間，以免耦合共振，罩體與聲源設(shè)備及其機(jī)座之間不能有剛性接觸，以免形成“聲橋”

，導(dǎo)致隔聲量降低。隔聲罩與地面之間應(yīng)進(jìn)行隔振，以降低固體聲。開有隔聲門窗、通風(fēng)與電纜等管線時，縫隙處必須密封，并且管線周圍應(yīng)有減振、密封措施。當(dāng)被罩的機(jī)器設(shè)備有溫升需要采取通風(fēng)冷卻措施時，應(yīng)增加消聲器等設(shè)施。8.6隔聲設(shè)計1原則2程序3計算4案例（自學(xué)）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1隔聲設(shè)計原則噪聲源、環(huán)境情況具體采取措施獨(dú)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：2隔聲設(shè)計程序根據(jù)聲源特性估算受聲點(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)允許的噪聲級和各頻帶聲壓級3隔聲設(shè)計計算1.室內(nèi)各頻帶聲壓級的計算3隔聲設(shè)計計算2.各頻帶需要的隔聲量

受聲點(diǎn)允許聲壓級受聲點(diǎn)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8.7噪聲控制實例

實例：120kW柴油發(fā)電機(jī)房噪聲控制實例:120kw發(fā)電機(jī)房噪聲控制發(fā)電機(jī)組主要噪聲源：內(nèi)燃機(jī)噪聲類型：進(jìn)、排氣噪聲；風(fēng)扇、燃燒、機(jī)械、電磁噪聲。治理技術(shù)要求：機(jī)房內(nèi)噪聲要求降低6~10dB(A)，主體所處環(huán)境噪聲應(yīng)降至55dB(A)以下；機(jī)房內(nèi)的溫升應(yīng)控制在10~15oC以下，當(dāng)室外氣溫為35oC時，機(jī)房內(nèi)溫度應(yīng)低于45oC，當(dāng)室外氣溫為20oC時，機(jī)房內(nèi)溫度應(yīng)為30~35oC；治理后柴抽發(fā)電機(jī)的功率損耗應(yīng)不大于10～15%。實例：120kw發(fā)電機(jī)房噪聲控制治理要點(diǎn)：

1.降低內(nèi)燃機(jī)排氣噪聲、進(jìn)氣噪聲；排氣：抗性結(jié)構(gòu)和微穿孔板結(jié)構(gòu)進(jìn)氣：抗性或阻抗復(fù)合結(jié)構(gòu)2.降低冷卻風(fēng)扇噪聲；

消聲器3.降低機(jī)械噪聲、燃燒噪聲和電磁噪聲隔聲間、隔聲室實例：120kw發(fā)電機(jī)房噪聲控制主要技術(shù)措施：機(jī)房隔聲、吸聲設(shè)計；機(jī)房南側(cè)、西側(cè)原有木門外新增加鋼質(zhì)隔聲門，以減小機(jī)房噪聲向外輻射；機(jī)房內(nèi)噪聲高達(dá)112一113dB(A)，機(jī)房內(nèi)頂棚和四壁能安裝吸聲結(jié)構(gòu)的地方做吸聲處理，降低機(jī)房內(nèi)噪聲。實例：120kw發(fā)電機(jī)房噪聲控制主要技術(shù)措施進(jìn)風(fēng)消聲設(shè)計為了有效地控制機(jī)房西、北側(cè)窗戶向外輻射噪聲，在兩側(cè)窗外設(shè)計安裝了集進(jìn)風(fēng)采光隔聲于一體的進(jìn)風(fēng)消聲器．其上部為采光隔聲窗罩，下部為L型阻性片式進(jìn)風(fēng)消聲器，總有效進(jìn)風(fēng)面積為1.12m2，設(shè)計進(jìn)風(fēng)流速為4m／s左右。實例：120kw發(fā)電機(jī)房噪聲控制主要技術(shù)措施排風(fēng)消聲設(shè)計控制機(jī)房內(nèi)溫升，在隔聲采光窗西、北兩側(cè)墻下方設(shè)計安裝了進(jìn)風(fēng)消聲窗；在機(jī)房穿孔板吊頂上部利用原有西墻高窗洞位置增設(shè)了兩臺低噪聲排風(fēng)軸扇并在排風(fēng)洞外增設(shè)排風(fēng)消聲箱；由于該柴油機(jī)的冷卻形式為風(fēng)冷式，冷卻風(fēng)扇位于柴油機(jī)組前端，靠近房北側(cè)進(jìn)風(fēng)消聲窗，為防止柴油機(jī)冷卻風(fēng)扇的排風(fēng)影響機(jī)房通風(fēng)降溫，設(shè)計中增設(shè)冷卻風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)管。引導(dǎo)熱風(fēng)至穿孔板吊頂上，再經(jīng)軸扇至室外，既有利于機(jī)房通風(fēng)散熱，也有利于機(jī)房內(nèi)噪聲的降低。實例：120kw發(fā)電機(jī)房噪聲控制主要技術(shù)措