噪声污染控制隔声降噪技术

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第八章 隔声降噪技术A 、 教学目的1. 隔声原理及评价指标(B ：理解)2. 单层构件的隔声性能(B ：理解)3. 组合墙、分隔墙、复合墙的隔声量及设计计算(B ：理解C ：识记)B 、教学重点(1)隔声原理及评价指标 (2) 单层构件的隔声性能 (3)组合墙、分隔墙、复合墙的隔声量及设计计算 (4)孔隙漏声及防治措施 (5)声屏障、隔声罩、隔声间 (6)管道隔声包扎B 、 教学难点1、隔声原理2、单层构件的隔声性能3、组合墙、分隔墙、复合墙的隔声量及设计计算D 、教学用具多媒体——幻灯片E 、教学方法讲授法、讨论法F 、课时安排3课时G 、教学过程—〉人耳——〉————〉空气声———〉——〉空气声——〉固体声—声源对于固体声隔离，主要是隔振与阻尼降噪，属振动控制。

对于空气声，是噪声控制技术研究的对象，重点在隔声构件对空气（传）声的隔绝问题。

一、隔声原理及评价指标1、原理：界面声阻抗的突变，使声波部分反射，透射声能小于入射声能，则在隔声构件的另一侧噪声降低。

2、评价指标：①透射系数t τ（声强的）itt I I =τ由教材上对于单层墙的推导有：（注意声压反射系数的求出时的边界条件（有限厚度墙体的双面边界））Dk c c D k p p iA tA I 222221122sin )(cos 44||||ρρτ++==k 2——波数，2/c ω， D ——隔声材料的厚度， 脚标1——空气介质的参数 脚标2——隔声材料中的参数若D<<λ（低频） 即时K 2D<<1 且∵一般ρ2c 2>>ρ1c 1则 2111122⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=c m c ρωρτ 面密度D m 2ρ= （kg/m 2） τ=0.05 即有5%的声能透过 τ=1 即无隔声效果由于τ不能反映以dB 表示的隔声量，且对于大多数结构，τ<<1，故为使和直观方便，噪控工程中常采用以下四种隔声评价指标。

②隔声量（传声损失TL ） 定义 τ1lg10=TL (05.0=τ时13=TL )TL 常用来表征隔声材料本身的固有隔声量，由实验测定，与所处环境无关，是隔声材料两侧测点的声功率级之差。

故有： tiI I TL lg10= 各频率上TL 值不同，有时采用平均隔声量，nTL TL i∑=③噪声衰减量NR （声压级差） NR=L p1-L p2式中L p1和L p2分别为隔声构件两侧的声压级，它包含了隔声吸收，侧向传声，结构噪声的影响等，故适用于现场隔声性能测定。

④插入损失ILIL 定义为离声源一定距离某处测得无隔墙时的声功率级1w L 与有隔墙时的声功率级2w L 之差，即21w w L L IL -=。

IL 不仅包括现场各方面的影响（如侧向传声、背景噪声等），还包括放置隔声构件前后内外声场的变化所产生的影响。

插入损失指标经常在现场被用来评价隔声罩、隔声间等的实际降噪效果。

⑤隔声指数a I α考虑隔声构件频率特性，用单一指标来表征其隔声量。

克服了平均隔声量的不足。

常用于建筑隔声评价。

ISO/R140-1978及R717-1968给出标准隔声评价参考轮廓线（折线）其各值如下：TL ～f即其各段频率为：100～400Hz 每倍频程TL 递增9dB 。

400～1250Hz 每倍频程TL 递增3dB 。

1250～4000Hz 每倍频程TL 递增0dB(平直线)。

将构件隔声频谱与之比较得隔声指数I α，方法如下：将预制同一座标的ISO 轮郭线（用有机玻璃或无色透明型料板做成活动W ）套盖在实测构件隔声频率曲线上，上下平移，调整两者之间的距离，使其在1/3倍频程上，符合下列两个条件：①用负偏差的总数，除以测量频率数，所得平均负偏差绝对值大于1dB ，小于或等于2dB 。

即曲线低于折线的差值之和不得大于32dB.②任何频率下，最大负偏差≯8（1/3倍频程时）或5dB （倍频程时）。

即曲线低于参考曲线的最大差值不得大于8dB.注意只计及负方向上的偏差即实际隔声线上点值小于标准轮郭线上的同频率点值的分贝数。

满足上述两条件后，参考轮廓线上500Hz 处对应于实际隔声频率如线圈上纵座标的隔声量读数即为该隔声构件的隔声指数a I 值。

另有：平均隔声量（对频率的算术平均） 二、单层墙的隔声性能 1.隔声质量定律： 垂直入射时:参见P17~18页垂直入射声波的反射和透射的界面平衡条件：声压连续，质点振动速度连续。

可推得：单层墙隔声量(P150平面波假设下) ])21(1l g [101lg10222,1D k R TL I +==τ （1）式中：1122122,1c c R R R ρρ==； 22c k ω=；即上式可简化为：]21lg[10211⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅+=c m TL ρω对于一般的固体材料，如：砖墙、木板、钢板、玻璃等，1211>>⋅c mρω，故隔声量可以写成112lg20c mTL ρω⋅=，它表明单层隔声墙的隔声量和单位面积的质量的常用对数成正比， 可见m 加倍，TL 增加6dB ，故称上式为单层墙隔声的“质量定律”。

f 加倍TL 也增加6dB ，高频隔声性能优于低频。

若有1%的能量透射则TL 为20dB ，若有1‰的声能量透射则为TL 为30dB ，欲有50dB 的隔声量则声能透射系数不能超过十万分之一。

将f πω2=，空气中的40011≈c ρ代入，可表示为：5.42lg 20lg 20-+=f m TL无规入射时：由于声波实际上常为无规入射，故仿照质量定律的形式，通过大量实验数据关联出无规入射时的隔声量TL ，即5.47lg 5.18-⋅=f m TL用平均隔声量(100-3200Hz 范围内求平均)⎩⎨⎧>+=≤+=)/200(8lg 16)/200(14lg 5.1322m kg m m TL m kg m m TL (与实测值吻合较好，见P151表8-1) 2、吻合效应：质量定律的推导中忽略了构件的弹性行为，当入射声波以某角度入射时，将激起构件的弯曲振动，构件中产生自由弯曲波沿板面方向传播，若入射声波频率与构件弯曲振动频率吻合时，弯曲振动及向另一而后声辐射都达到极大，相应隔声量大大减小，此现象称为“吻合效应”，相应的频率为“吻合频率”，从P151图8-3可知当θλλsin =b 时为发生吻合效应的条件∵1sin ≤θ ∴λ≤λb即c f f ≥ (cf 1∞λ ) 均有其相对应的最低频率，低于这一频率的声波不会在该构件中产生吻合效应，故称c f 为吻合效应临界频率。

值得注意的是：区分 固有频率f0构件振动频率fc 相等时产生共振相等时产生吻合效应入射声波频率fc f 纯属构件的本身特征值，其与构件的组成，物理特性之关系式如下： EDc f c ρ2556.0=D=0.2时 Hz f c 105=而胶合板 = 1.39x10-7 (kg/N.m) D=0.006m 时，fc=3994Hz一般，厚度小于5mm 的构件其fc>4000Hz 吻合谷出现在常用声频之上，厚度大于10mm ，则吻合谷出现在高频段且随厚度增加而移向中频与低频段。

D ↓fc ↑ 但L TL 相应降低。

3、单层均质构件隔声频率特性曲线可分为三个区域：见p153图8-5（虚线为阻尼作用使共振和吻合效应得到抑制） 对于厚墙，因c f 低（如900Hz ），故隔声设计往往利用质量定律延伸区，（主声频落在该范围），对吻合效应应加以注意，对于轻质薄墙，其c f 高（如4000Hz 以上），故主声频常落在质量定律控制区，但应注意结构共振频率0f 。

一般土建材料等构成的墙体的共振频率低于听域，可不予考虑。

三、组合墙、分隔墙、复合墙的隔声 1、组合墙指在同一平面上各部分由不同构件组合而成的墙。

实际工程中，门、窗等总存在，各部位隔声性能不同，其隔声量用平均隔声量表示： τ1lg10=TL平均透声系数 由各透声系数对相应面积计数平均而得即 ∑∑=iii SS ττ 注意iTLi1.010-=τ提高组合墙的隔声量的关键在于门窗等薄弱部位的设计，其部分设计结构见P154～168。

2.隔声门结构与设计①一般门隔声量10～15dB ，大于15dB 者都需采取一定的技术措施方能达到。

在隔声要求较高的场所，门窗应尽量少开，或尺寸尽可能开小一些，或设置双层隔声门、窗、声闸。

空心门一般隔声效果不佳，为了提高门的隔声效果，常取多层结构，中间夹层填充吸声材料，基本结构形式如下图：木纤维板 白铁皮 超细玻璃棉 玻纤棉 玻璃丝布 木板ρE穿孔板 毛毡例：在240mm 厚砖墙上做的双扇双层轻便门，每扇均为双层5mm 厚五合板，板间距30mm ，门间距160mm ，贴乳胶条密封，TL 双=34.4dB ，TL 单=25.4dB 。

考虑点：门缝密封致关重要： a.门与门框间的缝隙处理 b.双页门合缝处理 c.门槛缝隙处理对于频繁开启、隔声量大的门可设计“声闸”结构： 因设置声闸而增加的隔声量TL 可用下式估算：])12cos (1lg[1012--+=Ad S TL απϕα——声闸内表面平均吸声系数S ——门扇面积 φ和d 如图所示 A=∑Sidi②隔声窗结构与设计单层玻璃窗：主要取决于玻璃的隔声性能在中、低频时，玻璃的隔声量由面密度控制，但斜率低于质量定律，高频时有吻合谷的为10dB 。

其吻合频率fc 可按下式计算：cmt f c 玻璃厚度/1200=对于双层窗，在低频段易受共振影响，产生隔声低谷)(25.0/12021t t L f r +=式中，L ——两层玻璃之间空气层的厚度，cm(应大于50mm) t 1、t 2——分别为两层玻璃的厚度，cm双层窗间加吸声处理（沿窗框作吸声处理）能使隔声量增加3～5dB ，且能削弱吻合效应的影响。

注意玻璃边缘与窗框之间的接缝严密（衬垫毛毡、海绵、软橡胶等弹性材料）。

两层之间要有一定的倾斜度，以消除驻波，声源侧倾斜。

3、复合墙由多层相同或不同材料复合而成的隔声墙。

在此仅讨论一下双层墙。

如：层间留有8～14cm 厚的空气层（太薄则由于空气层的弹性较大使第一层的振动传到第二层因而较单层结构隔声效果提高甚少，太厚则相互独立，空气弹簧失效），可使隔声量增加8～12dB （总重量与单层墙相同时）。

机理：空气层的阻尼作用和附加吸收作用。

● 理论公式(入射声波频率高于共振频率)：()KD cMTL 2lg 20lg 40+⋅⋅≈ρω面密度为两墙这和的 由空气层而产生的附加隔声量单层墙隔声量条件：① kD<<1 ② M 1=M 2=M③ (入射声波频率高于共振频率或重墙)1>>⋅⋅cMρω ● 工程上还常按下式计算平均隔声量：R m m TL ∆+++=8)lg(1621 200)(21>+m m kg/m 2时 R m m TL ∆+++=14)lg(5.1321 200)(21≤+m m kg/m 2时△R ——空气层所产生的附加隔声量（可取△R=8）对于TL 大于41dB 的双层墙在100～3.15KHz 范围内的TL 有经验公式 26)lg(20-=MD TL M —kg/m 2D —mm ● 双层墙设计时的注意事项：①空气层最佳厚度的选择 D 取8～12cm ②固有振动频率为21011600M M D f +=只有当入射声频率超过双层墙的固有频率2倍时，其隔声性能方能优于同面密度的单层墙，双层砖墙、混凝土墙的f 0常均小于25Hz ，故其共振可不予考虑，但对于轻质双层隔墙（如胶合板、顶棚），面密度小于30kg/m 2，D 小于30mm 者，f 0高达200Hz ，在入射声波的激励下易发生共振。

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