建筑声环境课件

5－1建筑声环境掌握声学各物理参数基本概念和内在联系，并能描述声环境知识要点：掌握常用的噪声控制方法及设计原理了解人与听觉环境的关联，掌握不同光环境评价及方法掌握空调系统的噪声源形式、传播途径及一般的控制方式5－1建筑声环境掌握声学5－2声环境控制的意义

创造良好的满足要求的声环境保证居住者的健康提高劳动生产率保证工艺过程要求

录音棚、演播室高保真音乐厅第5章建筑声环境5－2声环境控制的意义5－3声音的度量声音的传播特性建筑声环境声音的基本特性声环境基本概念及特性第5章建筑声环境知识框架室内声学特性环境噪声控制的基本方法人的听觉特性及其对环境噪声的反应环境噪声控制人耳的听觉特征室内环境噪声特征噪声的危害环境噪声评价噪声控制的主要途径吸声减噪房间的隔声降噪隔振与减振降噪通风空调系统的噪声控制消声降噪室内音质设计基础5－3声音的度量声音的传5－45.1声音的基本概念及特性5.1.1声音的基本特性新建筑物理FIG3.1-1大气压声压声波λ从物理方面：声音是一种机械波，是机械震动在弹性介质中传播——客观声音从心理方面：上述物理波动现象而引起的听觉感觉——主观声音声波在空气中对空气质点的膨胀压缩形成了空气的压力波动，压力的起伏变化依次作用人的耳膜，形成了声音的感觉。压力波的传递，与空气流动方向无关。扬声器膜辐射的声波1。声波的概念5－45.1声音的基5－51、声波

声源是怎样产生声音的呢？

振动的音叉，它的叉股向一侧振动时，压缩临近的空气，使这部分空气变密；叉股向相反方向振动时，这部分空气又变疏。这种疏密相间的状态靠空气的相互作用由声源向外传播，形成声波，传入人耳，使鼓膜振动，就引起声音的感觉。

其实，人耳只能听到20Hz～20000Hz的振动，低于20Hz或高于20000Hz的振动就不能引起人类听觉器官的感觉。

次声10-4～20HZ可听声20～2×104超声2×104～5×108特超声5×108～10125.1声音的基本概念及特性5.1.1声音的基本特性3.声波的频率范围声音的产生2.声波的声速、频率和波长的关系为：5－51、声波

声源是怎声音是在空气或其它介质中传播的一种机械波。介质的性质不同。声波在其中传播的波速也会不同。声音在空气中的传播速度一般取340m／s，在水里的传播速度约是空气里的4倍半，在金属中更快。

声音是在空气或其它介质中传播的一种机械波。介质的性质不同。声干涉、衍射和反射

波的性质：5.1声音的基本概念及特性5.1.1声音的基本特性干涉、衍射和反射波的性质：5.1声音的基本概念及特性5－8建筑环境中的气体：常温常压下：一般取c=340m/s0℃时为332m／s，20℃时为344m／s，30℃时为349m／s。

空气中的声速/与传播媒介温度：固、液体中的声速（竟远大于空气中的声速）钢：5000m/s

松木：3320m/s

水：1450m/s

软木：500m/s5.1声音的基本概念及特性5.1.1声音的基本特性3。声波的速度特性一般声音在固体中传播最快，其次是在液体中，在空气中传播最慢。5－8空气中的声速/与传5－95.1.1声音的基本特性4。声音的频谱基频为440Hz的小提琴频谱图单线谱图FIG7-2几种噪声频谱普通声频谱一般为连续频谱，无单线谱图特征。音乐为非连续频谱，只含有基频和谐频，而谐频是基频的整倍数。连续谱图单线谱与连续谱5－95.1.1声音5－10（1）空气密度变化大小——音量(响度)

声音的大小→声压,声强同样声源：音量↑→传播距离↑（2）声波每秒振动的次数——音调

(频率)

声音的高低→频率 频率↑→音调↑（3）频率的混合状态——声音是由各种频率的声音混合而成，不同混合状态感觉不同——音色(音质)。声音的组合→频谱 5.1声音的基本概念及特性5.1.1声音的基本特性5.声音的三要素:5－10（1）空气密度变声功率W/W：声源在单位时间内向外辐射的声音能量，即在全部可听范围所辐射的功率，也可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦称频带声功率。声源声场声压P/Pa：空气质点因声波作用产生振动时超过大气压力值，声波的压强与媒质的静压之差。常指有效声压（瞬时声压的均方根）简谐声波：声强I/W/m2：声波传播方向上单位面积波面上通过的平均声功率。三参数关系：点声源-球状波面：线声源-柱状波面：线声源-柱状波面：5.1声音的基本概念及特性5.1.2声音的度量1.基本参数rW声功率W/W：声源在单位时间内向外辐射的声音能量，即在全部可联系：绝对量/单位闻阈值/刚能听痛阈值/耳疼痛绝对量相对值绝对量相对值声压P/N/m22×10-5020120声强I/W/m210-1201120声功率W/W10-1201120三参数对数转换（相对）值——分贝（dB）声压级声功率级声强级闻阈值

可闻阈(听阈)——人耳刚能感受的声音，

p0=2×10-5Pa，I0=1×10-12W/m2

痛阈——闻之人耳则痛，p=20Pa，I=1W/m25.1声音的基本概念及特性5.1.2声音的度量2。声学量的表示及运算“级”的概念的引出P0——参考基准压，P0＝0.00002Pa。人耳在1KHz时可感知声压级的范围即为0dB（可闻阈）～120dB声压级（痛阈）。联系：绝对量/单位闻阈值/刚能听痛阈值/耳疼痛绝对量相对值绝1。声音遇到障碍物时的特性5.1声音的基本概念及特性5.1.3声音的传播特性AE障碍物相对波长的尺度由大至小的特点1。声音遇到障碍物时的特性5.1声音的基本概念及特性A5－141。声音遇到障碍物时的特性声反射5.1声音的基本概念及特性5.1.3声音的传播特性当声音在传播过程中碰到一个比空气密度大得多的物质表面，而且反射面必须大于被反射声波的波长时，就要被反射回来产生回声。5－141。声音遇到障碍5－15声扩散5.1声音的基本概念及特性5.1.3声音的传播特性建筑环境声学FIG4－3厅堂声扩散的处理方法小的凸形面许多弱小反射波扩散均匀特性改善声场均匀性1。声音遇到障碍物时的特性5－15声扩散5.12.时间差、回声与混响声①时间差时间差——先后到达的声音间隔。当时间差小于50ms时，人耳一般难以区分，仅能感觉到音色和响度的变化。人耳可以区别时间差大于50ms，且有足够响度的另一个声音。②回声回声——反射声。当声音在传播过程中碰到一个比空气密度大得多的物质表面，而且反射面必须大于被反射声波的波长时，就要被反射回来产生回声。2.时间差、回声与混响声①时间差②回声墙壁反射声B20m声源S直射声听音者A18m3.4m设一听者的位置在A点，发声位置（声源）在S点，相距为

SA＝3.4m声音从墙壁的B点反射到A点，总共经过的距离为

SB＋AB＝20＋18＝38m在A点听到的两个声音的路程差为

38－3.4＝34.6m因为声速为340m／s，所以时间差为

＝0.102s＝102ms34.6340墙壁反射声B20m声源S直射声听音者A18m3.4m设一听者因此，听者可以清晰地听到回声。所以，在露天会场中安装扬声器时，扬声器朝向墙壁等大面积的障碍物之间的距离不能超过20m，否则，在扬声器附近的听众不仅听到扬声器发出的直达声，而且还会听到反射声。由于人耳对于延时在50ms内的反射声难以和直达声分开，故这些反射声会对直射声起到加强作用，特别是大厅内由侧墙反射出的反射声，对声音的空间感和声音宏量感起着重要的作用，所以称在50ms内到达的反射声为有效反射声，这种反射声是有益的。为了充分利用直达声，应首先控制观众厅长度，尽可能缩短观众与声源的距离。一般观众厅长度应在33m以内，并尽量控制偏座，以适应高频声源具有指向性的特点。同时应使观众厅地面有足够的倾斜，使直达声不被遮挡而达到每个席位。因此，听者可以清晰地听到回声。所以，在露天会场中安装扬声器时5－19——混响是围蔽空间里的声学现象。2。混响与混响时间5.1声音的基本概念及特性5.1.4室内声学特性混响概念混响——声源停止发声后，声场中还存在着来自各界面的迟到的反射声形成的“残留”现象混响声是如何干扰人的听觉？混响声有何听觉感效应？如何应用？5－19——混响是围蔽空混响声——于5Oms以后络绎不绝陆续到达的反射声使得声音在室内的传播产生延续。混响声对后到的直射声会产生掩蔽，即为无效反射声，从而降低了音节的清晰度，它恶化了语言的听闻条件，但它在听觉上可造成一种“余音不绝”的感觉，从而使得音乐更加浑厚悦耳，即增加了“丰满度”。③混响声混响时间过长，前面音节的余音将掩盖后面的音节，使不能听清楚，如混响时间过短，即意味着室内吸声量极大，也会因声音强度降低而听不清楚，因此，对不同的剧种，有不同的混响时间要求。混响声——于5Oms以后络绎不绝陆续到达的反射声使得声音在室5－21声能密度E(t)，J/m2室内吸声量越大，衰减越快房间容积越大，衰减越慢2。混响与混响时间5.1声音的基本概念及特性5.1.4室内声学特性影响混响时间的主要因素小者大者平均吸声系数5－21声能密度E(t)5－22新建筑物理FIG3.1-23声音停止发声后，室内声能立即开始衰减，声音自稳态声压级衰减60dB所需的时间称为混响时间——评价室内混响特性的参数。混响时间T60/s声压级LP/dB声音开始切断电源稳态声级2sR60dB2。混响与混响时间5.1声音的基本概念及特性5.1.4室内声学特性混响时间的定义5－22新建筑物理FIG5－23折射：声波遇到不同介质分界面、不同密度介质时，声波会发生折射，从而改变声波传递的方向。结论：同样的声音，夜间传播的距离比白天要远。1。声音遇到障碍物时的特性声折射5－23折射：声波遇到不5－242。声音的衰减吸收衰减空气吸声量＝4mV绿色植被吸收衰减5.1声音的基本概念及特性5.1.3声音的传播特性固体吸声量为0.02~0.2db/m吸收衰减机理？日本研究资料：40m宽良好的植被可降低10-15dB讨论：声音的折射有否吸收衰减现象？其机理是什么？5－242。声音的衰减吸5－25山田FIG3.3-3.4吸收衰减：◎空气吸收衰减=f（温度，湿度）◎绿色植被吸收=f（林带宽度，高度，配置……）◎气流和大气温度梯度的吸收低温高温声源声源影影白天晚上影声源风上空(密)地面(疎)上空(疎)地面(密)2。声音的衰减5.1声音的基本概念及特性5.1.3声音的传播特性5－25山田FIG3.35－261。封闭空间的声特性及方向性5.1声音的基本概念及特性5.1.4室内声学特性封闭空间的声特性直达声反射声声吸收声扩散或散射衍射或绕射声透射声耗散声传递5－261。封闭空间的声5－275.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.1人耳的听觉特性正常青年人的听觉范围建筑声环境FIG1-11=f（年龄，…）语言音乐=f（噪声暴露时间，…）最小可辨阈：一般：△Lp=1dB(在频率为：50～10000Hz,Lp

＞50dB时)1。人耳的听觉范围最低可听声：在1000～5000Hz,5－275.2人的听5－28响度级大量听力试验人耳声感/响度=f(频率,声压)高频低声压级低频高声压级汽笛叫声风机转动N(sone/宋)LN(phon/方)以1000Hz时各声压级的响度为基准，定义其它Hz时的等响值，其连线即为等响度曲线。声压级/dB频率/Hz等响曲线（响度曲线）等响度曲线痛阈5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.1人耳的听觉特性2。响度和响度级5－28响度级大量听力试5－29人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象掩蔽量——因掩蔽效应听阈提高的分贝数→f(两声音声压级差，及其到达人耳的时间和相位，……)？举例说明生活中的掩蔽效应及应用频率相近的纯音掩蔽效果显著；掩蔽音的声压级越高，掩蔽量越大，掩蔽的频率范围越宽；低频音对高频音掩蔽作用大，高频音对低频音掩蔽作用小；有利有弊弊：听不清要听的内容，降低工作效率利：避免一些噪声的干扰，提高工作效率5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.1人耳的听觉特性听阈——引起最小听觉的声音强度听阈老年人>听阈年轻人SoundMask3。掩蔽效应特点：5－29人耳对一个声音的5－30

适合的掩蔽背景声的特点无表达含义响度不大连续无方位感掩蔽背景声低响度的空调通风系统噪声往往是很好的掩蔽背景声轻微的音乐声隐约的语言声5.2.1人耳的听觉特性3。掩蔽效应用作掩蔽声的要点5－30适合的掩蔽背景5－31打电话声打电话声干扰大

干扰不大谈话声电话铃声空调声周围同事工作的声音办公设备声统计率(%)日本办公楼噪声干扰感觉的调查5.2.1人耳的听觉特性3。掩蔽效应常见的办公楼背景声5－31打电话声打电话声5－32大型敞开式办公室减少相互干扰的“声音香料”。可利用适当的空调系统的背景噪声。5.2.1人耳的听觉特性3。掩蔽效应声音香料：5－32大型敞开式办公室5－33在允许范围内提高室内背景噪声，可减少降低外部传入噪声控制的代价低掩蔽噪声级高掩蔽噪声级705.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.1人耳的听觉特性3。掩蔽效应减少隔声代价5－33在允许范围内提高5－344。方位感5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.1人耳的听觉特性方位感/双耳效应=f（时间差，相位差，强度差）低频声——声音到达两耳的时间差（相位差）高频声——头部产生放射作用＋到达两耳的强度差混响声——最先（50ms内）到达两耳的时间差人耳辨别方位的方法反射声加强直达声仅在50ms内利用掩蔽效应控制噪声时，应尽可能弱化掩蔽声的方位感，以掩蔽方位感很强的噪声。5－344。方位感5.25－351。噪声的基本概念5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.2室内环境噪声的特征低频噪声：＜350Hz——空气压缩机等中频噪声：350～1000Hz——高压风机等高频噪声：＞1000Hz ——锯子等噪声的分类：噪声的特征：噪声频谱杂乱无章或不愿意听的声音或对人体有害的声音噪声是一种物理污染5－351。噪声的基本概5－362。室内噪声来源5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.2室内环境噪声的特征主要噪声空调噪声空调机房：风机冷冻机房：冷冻机、水泵室外：冷却塔管道系统：气流噪声、阀门的啸叫声特征：以低频为主的噪声和振动5－362。室内噪声来源5－37噪声对听觉器官的损害5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.3噪声的危害25dB10dB30dB60dB80dB正常听力→听觉疲劳→噪声性耳聋→轻度耳聋→重度耳聋→职业耳聋听力损失长期工作环境＞90dB句子可懂度下降13%；句子+单音节词混合可懂度下降38%。500/1000/2000Hz三个频率下的平均听力损失使听阈上升5－37噪声对听觉器官的5－38新建筑物理FIG3.1-28-30对睡眠很干扰对休息、音乐欣赏、交谈很干扰对工作很干扰对人体功能的影响：记忆力衰退、反应迟钝等噪声对生活工作的影响5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.3噪声的危害对健康的影响：神经衰弱、消化不良、心脏病、高血压、动脉硬化等心血管疾病。实验发现：开始影响人的噪声级为40－45dBA5－38新建筑物理FIG5－39声源传播接收投资与效益及法律等综合因素以空调系统风机噪声控制为例运行控制产品改革

噪声控制设计程序图：噪声传播途径衰减噪声源特性及声级采取噪声控制措施必要衰减量容许噪声标准环境噪声标准室内噪声标准工业企业噪声控制设计标准民用公共建筑噪声标准立法噪声源的控制与防振1.风机安装时加装防振措施2.系统与房间采用吸声材料3.机房与房间采用隔声材料4.统管道采用消声措施防护措施：耳塞等掩蔽噪声5.3环境噪声控制5.3.1+2环境噪声控制的基本方法校验：图5-24设计5－39声源传播接收投资5－40人与室内环境FIG2-11建筑声学设计FIG3-7耳塞、耳套对声音的衰减能力护耳器1.使用合适的设备。如耳塞、耳套等2.减少噪声暴露时间。目前各国劳动防护对噪声的暴露时间都有规定。图中两条曲线是不同实验所得5.3.1+2环境噪声控制的基本方法接受点的常规处理：5－40人与室内环境FI5－415.3环境噪声控制5.3.3吸声减噪1。吸声减噪原理直达声＋反射声＝145％无吸声材料(r=1)：有吸声材料(=0.55)：直达声＋反射声＝200％吸声减噪是降低声源侧环境噪声。5－415.3环境噪5－425.3环境噪声控制5.3.3吸声降噪2。吸声材料及应用不同吸声材料的吸声特性高频低频特定频率更低频吸声机理与频率的关系？5－425.3环境噪5－43

不透气薄膜薄板与板壁间有一空气夹层，薄膜、薄板振动消耗声能。5.3.3吸声降噪2。吸声材料及应用薄板和薄膜共振吸声结构——吸声结构：薄板多孔吸声材料5－43不透气薄膜薄板5－44

空腔孔颈空气柱由于共振而激烈运动，消耗能量，腔内空气起弹簧缓冲作用5.3.3吸声降噪2。吸声材料及应用空腔共振吸声结构共振消声器5－44空腔孔颈空气柱5－455.3.3吸声降噪2。吸声材料及应用组合共振吸声结构图5-27穿孔板组合共振吸声结构实例1-空气层；2-多孔吸声材料；3-穿孔（缝）板；4-玻璃布等护面层；5-木板条穿孔板与墙间空腔形成共振腔穿孔板共振器5－455.3.3吸声5－46当房间表面不足作吸声表面时使用。吸声面积可能大于1。应用于候车室、大厅等大空间建筑2。吸声材料及应用空间吸声体5.3环境噪声控制5.3.3吸声降噪由框架吸声材料（矿棉、玻璃棉等）护面（钢、铝、硬纸板条）结构构成：空间吸声体主要包含了哪些吸声原理5－46当房间表面不足作5－47多孔吸声材料：吸中高频噪声为主；振动吸声材料：吸低中频噪声为主薄膜、薄板共振吸声结构穿孔板吸声结构多孔材料特殊吸声结构周边弹性固定;背后有空气层表面有强度,背后有空气层见上面分析内塞多孔材料(入射声波≈系统固有)频率→共振(机械振动共振吸声)摩擦吸声摩擦吸声面↑薄膜吸声结构薄板吸声结构穿孔板组合吸声结构空腔共振吸声结构空间吸声体有机纤维材料为主：玻璃棉，矿棉泡沫塑料，毛毡等帆布(不透气),人造革,塑料薄膜等硬质纤维板,胶合板,石膏板,金属板等,穿孔板+空气层,微穿孔板→消声器各种特制空腔共振器空间吸声体,尖劈,帘幕等吸中高频为主吸低频（中频：500～1000Hz）为主吸中高频为主

102103104010.5102103104010.580-300Hz102103104010.5102103104010.5102103104010.5102103104010.5200-1000Hz=f(板厚,穿孔率,空气层厚度,底层材料的种类和位置)>500Hz2。吸声材料及应用汇总比较5.3.3吸声降噪5－47多孔吸声材料：吸5－48建筑环境声学FIG16-4比较侧重点目的减少能量吸声声源侧降低厂房内噪声,混响声减弱声反射Er隔声相邻室保护邻室隔绝声透射E装有吸声砌块未作吸声处理的管道噪声源噪声源隔声障板顶棚抹灰管道作吸声处理隔声障板顶棚抹灰材料特点吸声材料轻耳疏松(透气,多孔):玻璃棉,泡沫塑料隔声材料重耳密实(不带空隙):砖墙,混凝土隔声降噪原理5.3.4隔声降噪5－48建筑环境声学FI5－49开启窗封闭窗玻璃窗隔声特性

＝f(玻璃特性,频率）封闭窗隔声量开启窗封闭窗5.3环境噪声控制5.3.4房间的隔声降噪2。隔声措施及应用玻璃窗隔声范围玻璃厚度↓空气层厚度↓5－49开启窗封闭窗玻璃5－50①——设置减振器（装置）：如减振垫、弹簧、软木、…。如应用于空调设备基础等。②——振动板件表面喷涂或粘贴阻尼材料：如沥青、软橡胶、油漆等高分子材料。如应用与隔声罩表面等。减振措施5.3环境噪声控制5.3.5隔振与减振降噪2。隔振降噪频率低频高频弹簧橡胶软木宜采用的减振材料：5－50①——设置减振器5－51常用动力设备防振措施及其形式：压缩型减振器5.3.5隔振与减振降噪2。隔振降噪5－51常用动力设备防振5－52常用动力设备防振措施及其形式：5.3.5隔振与减振降噪2。隔振降噪剪切型减振器5－52常用动力设备防振5－53常用动力设备防振措施及其形式：5.3.5隔振与减振降噪2。隔振降噪复合型减振器5－53常用动力设备防振5－54种类阻性消声器抗性消声器阻抗消声器结构特点内壁贴吸声材料A结构变化,B共振阻性与抗性结合消声原理摩擦→消声共振→消声摩擦+共振→消声消声频带高中频带中低频带低中高宽频带①插入损失：安装消声器前后某点声压级差→与声源有关、易测、实测用②传递损失(消声量)：消声器前后声功率级差→与声源无关，实验室用等截面时，5.3环境噪声控制5.3.6消声降噪1。消声量的表示方法5－54种类阻性消声器抗5－555.3环境噪声控制5.3.6消声降噪片式和格式阻性消声器原理2。常见的消声器消声原理及其分类5－555.3环境噪5－56共振型消声器原理5.3.6消声降噪2。常见的消声器消声原理及其分类5－56共振型消声器原理5－57膨胀消声器原理5.3.6消声降噪2。常见的消声器消声原理及其分类5－57膨胀消声器原理55－58复合式消声器原理5.3.6消声降噪2。常见的消声器消声原理及其分类5－58复合式消声器原理5－595.3环境噪声控制5.3.6消声降噪3。其他原理的消声器利用电子线路和扩声设备产生与噪声的相位相反的声音──反声，以抵消原有的噪声而达到降噪目的，也称为反声技术。电子消声器利用降低流速和压降，分散压降、改变噪声频谱特性以及改变喷口形状等措施，以控制气体流速，达到降低噪声目的。排气消声器5－595.3环境噪5－605.3环境噪声控制5.3.7通风、空调设备噪声1。通风空调设备噪声空调设备噪声主要有：①空气处理设备：通风机②空调设备：风机、压缩机（或室内或室外）③风口：风口处传递的系统噪声，风口处空气流动引起的噪声冷冻机房噪声主要有：①冷冻设备：压缩机噪声及其振动噪声②水泵： 噪声及其振动噪声③冷却塔： 水流噪声、冷却水泵噪声其他噪声5－605.3环境噪5－61建筑声学设计FIG-61①风机噪声④固体噪声②环境噪声③再生噪声5.3环境噪声控制5.3.7通风、空调设备噪声2。空调通风系统噪声及防治5－61建筑声学设计FI5－62管道内加吸声材料空调系统管道装置吸声材料降低噪声的方法5.3.7通风、空调设备噪声2。空调通风系统噪声及防治管道风速控制<8m/s5－62管道内加吸声材料5－63设备隔声没有隔音措施用板材围合密封用25mm厚玻璃纤维隔音板材罩内衬25mm厚的玻璃纤维风机马达5.3.7通风、空调设备噪声2。空调通风系统噪声及防治5－63设备隔声没有隔音5－64建筑声学设计FIG3-69h

复合消声器i

改进消声器f

普通消声器c消声静压箱bdeg3。消声器在通风空调工程中的应用-15－64建筑声学设计FI5－65频率Hz消声量用膨胀珍珠岩砌筑的阻-共-扩复合式消声器平面3。消声器在通风空调工程中的应用-25－65频率Hz消声量用5－66阻性消声器共振型消声器阻性和膨胀型复合常用消声器及其类型：5－66阻性消声器共振型5－67调查或实测系统噪声源频谱针对噪声控制的房间性质查阅噪声控制标准所需的消声量频谱计算5.3.7通风、空调设备噪声3。消声器在通风空调工程中的应用消声系统设计方法声源至控制点的自然衰减量声源在该频带的声功率级控制点所允许的噪声级由不利因素所引起的噪声级查阅手册根据计算所得消声量频谱选择合适的消声器以高频为主：选择阻性消声器以低频为主：选择抗性消声器频带较宽时：选择复合式消声器空调工程中学习5－67调查或实测系统噪5－685.3.7通风、空调设备噪声4。通风空调系统隔振正对振源的振动传递率T小于0.19。隔振器承受的载荷，不应超过允许工作载荷。隔振器与基础之间宜加一定厚度的弹性隔振垫。隔振器的选择。

隔振装置的材料的选择振源转速小于1500转/分时，宜选用弹簧隔振器。振源转速大于1500转/分时，宜选用橡胶等弹性材料的隔振垫或隔振器上述两种不能满足时，可使用金属弹簧与橡胶组合隔振器管道隔振液体管道（水管、制冷剂管道、高压高温空气管道），宜用各种软接头（如曲挠橡胶软接头等）风管宜用人造革软接头5－685.3.7通风5－69⑤①②②③④⑤④5.3.7通风、空调设备噪声5。通风空调系统消声隔振实例机房减振实例5－69⑤①②②③④5－70建筑设计资料集[21]p.153给水系统隔振示意图5.3.7通风、空调设备噪声5。通风空调系统消声隔振实例5－70建筑设计资料集[5－71风机悬挂消声防振5.3.7通风、空调设备噪声5。通风空调系统消声隔振实例5－71风机悬挂消声防振5－72风管防振措施及其形式：吊卡防振方法5.3.7通风、空调设备噪声5。通风空调系统消声隔振实例5－72风管防振措施及其5－73穿墙隔振方法风管防振措施及其形式：5.3.7通风、空调设备噪声5。通风空调系统消声隔振实例5－73穿墙隔振方法风管5－74吊顶内风管消声方法风管防振措施及其形式：5.3.7通风、空调设备噪声5。通风空调系统消声隔振实例5－74吊顶内风管消声方5－75水管防振方法5.3.7通风、空调设备噪声5。通风空调系统消声隔振实例5－75水管防振方法5.演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！5－77建筑声环境掌握声学各物理参数基本概念和内在联系，并能描述声环境知识要点：掌握常用的噪声控制方法及设计原理了解人与听觉环境的关联，掌握不同光环境评价及方法掌握空调系统的噪声源形式、传播途径及一般的控制方式5－1建筑声环境掌握声学5－78声环境控制的意义

创造良好的满足要求的声环境保证居住者的健康提高劳动生产率保证工艺过程要求

录音棚、演播室高保真音乐厅第5章建筑声环境5－2声环境控制的意义5－79声音的度量声音的传播特性建筑声环境声音的基本特性声环境基本概念及特性第5章建筑声环境知识框架室内声学特性环境噪声控制的基本方法人的听觉特性及其对环境噪声的反应环境噪声控制人耳的听觉特征室内环境噪声特征噪声的危害环境噪声评价噪声控制的主要途径吸声减噪房间的隔声降噪隔振与减振降噪通风空调系统的噪声控制消声降噪室内音质设计基础5－3声音的度量声音的传5－805.1声音的基本概念及特性5.1.1声音的基本特性新建筑物理FIG3.1-1大气压声压声波λ从物理方面：声音是一种机械波，是机械震动在弹性介质中传播——客观声音从心理方面：上述物理波动现象而引起的听觉感觉——主观声音声波在空气中对空气质点的膨胀压缩形成了空气的压力波动，压力的起伏变化依次作用人的耳膜，形成了声音的感觉。压力波的传递，与空气流动方向无关。扬声器膜辐射的声波1。声波的概念5－45.1声音的基5－811、声波

声源是怎样产生声音的呢？

振动的音叉，它的叉股向一侧振动时，压缩临近的空气，使这部分空气变密；叉股向相反方向振动时，这部分空气又变疏。这种疏密相间的状态靠空气的相互作用由声源向外传播，形成声波，传入人耳，使鼓膜振动，就引起声音的感觉。

其实，人耳只能听到20Hz～20000Hz的振动，低于20Hz或高于20000Hz的振动就不能引起人类听觉器官的感觉。

次声10-4～20HZ可听声20～2×104超声2×104～5×108特超声5×108～10125.1声音的基本概念及特性5.1.1声音的基本特性3.声波的频率范围声音的产生2.声波的声速、频率和波长的关系为：5－51、声波

声源是怎声音是在空气或其它介质中传播的一种机械波。介质的性质不同。声波在其中传播的波速也会不同。声音在空气中的传播速度一般取340m／s，在水里的传播速度约是空气里的4倍半，在金属中更快。

声音是在空气或其它介质中传播的一种机械波。介质的性质不同。声干涉、衍射和反射

波的性质：5.1声音的基本概念及特性5.1.1声音的基本特性干涉、衍射和反射波的性质：5.1声音的基本概念及特性5－84建筑环境中的气体：常温常压下：一般取c=340m/s0℃时为332m／s，20℃时为344m／s，30℃时为349m／s。

空气中的声速/与传播媒介温度：固、液体中的声速（竟远大于空气中的声速）钢：5000m/s

松木：3320m/s

水：1450m/s

软木：500m/s5.1声音的基本概念及特性5.1.1声音的基本特性3。声波的速度特性一般声音在固体中传播最快，其次是在液体中，在空气中传播最慢。5－8空气中的声速/与传5－855.1.1声音的基本特性4。声音的频谱基频为440Hz的小提琴频谱图单线谱图FIG7-2几种噪声频谱普通声频谱一般为连续频谱，无单线谱图特征。音乐为非连续频谱，只含有基频和谐频，而谐频是基频的整倍数。连续谱图单线谱与连续谱5－95.1.1声音5－86（1）空气密度变化大小——音量(响度)

声音的大小→声压,声强同样声源：音量↑→传播距离↑（2）声波每秒振动的次数——音调

(频率)

声音的高低→频率 频率↑→音调↑（3）频率的混合状态——声音是由各种频率的声音混合而成，不同混合状态感觉不同——音色(音质)。声音的组合→频谱 5.1声音的基本概念及特性5.1.1声音的基本特性5.声音的三要素:5－10（1）空气密度变声功率W/W：声源在单位时间内向外辐射的声音能量，即在全部可听范围所辐射的功率，也可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦称频带声功率。声源声场声压P/Pa：空气质点因声波作用产生振动时超过大气压力值，声波的压强与媒质的静压之差。常指有效声压（瞬时声压的均方根）简谐声波：声强I/W/m2：声波传播方向上单位面积波面上通过的平均声功率。三参数关系：点声源-球状波面：线声源-柱状波面：线声源-柱状波面：5.1声音的基本概念及特性5.1.2声音的度量1.基本参数rW声功率W/W：声源在单位时间内向外辐射的声音能量，即在全部可联系：绝对量/单位闻阈值/刚能听痛阈值/耳疼痛绝对量相对值绝对量相对值声压P/N/m22×10-5020120声强I/W/m210-1201120声功率W/W10-1201120三参数对数转换（相对）值——分贝（dB）声压级声功率级声强级闻阈值

可闻阈(听阈)——人耳刚能感受的声音，

p0=2×10-5Pa，I0=1×10-12W/m2

痛阈——闻之人耳则痛，p=20Pa，I=1W/m25.1声音的基本概念及特性5.1.2声音的度量2。声学量的表示及运算“级”的概念的引出P0——参考基准压，P0＝0.00002Pa。人耳在1KHz时可感知声压级的范围即为0dB（可闻阈）～120dB声压级（痛阈）。联系：绝对量/单位闻阈值/刚能听痛阈值/耳疼痛绝对量相对值绝1。声音遇到障碍物时的特性5.1声音的基本概念及特性5.1.3声音的传播特性AE障碍物相对波长的尺度由大至小的特点1。声音遇到障碍物时的特性5.1声音的基本概念及特性A5－901。声音遇到障碍物时的特性声反射5.1声音的基本概念及特性5.1.3声音的传播特性当声音在传播过程中碰到一个比空气密度大得多的物质表面，而且反射面必须大于被反射声波的波长时，就要被反射回来产生回声。5－141。声音遇到障碍5－91声扩散5.1声音的基本概念及特性5.1.3声音的传播特性建筑环境声学FIG4－3厅堂声扩散的处理方法小的凸形面许多弱小反射波扩散均匀特性改善声场均匀性1。声音遇到障碍物时的特性5－15声扩散5.12.时间差、回声与混响声①时间差时间差——先后到达的声音间隔。当时间差小于50ms时，人耳一般难以区分，仅能感觉到音色和响度的变化。人耳可以区别时间差大于50ms，且有足够响度的另一个声音。②回声回声——反射声。当声音在传播过程中碰到一个比空气密度大得多的物质表面，而且反射面必须大于被反射声波的波长时，就要被反射回来产生回声。2.时间差、回声与混响声①时间差②回声墙壁反射声B20m声源S直射声听音者A18m3.4m设一听者的位置在A点，发声位置（声源）在S点，相距为

SA＝3.4m声音从墙壁的B点反射到A点，总共经过的距离为

SB＋AB＝20＋18＝38m在A点听到的两个声音的路程差为

38－3.4＝34.6m因为声速为340m／s，所以时间差为

＝0.102s＝102ms34.6340墙壁反射声B20m声源S直射声听音者A18m3.4m设一听者因此，听者可以清晰地听到回声。所以，在露天会场中安装扬声器时，扬声器朝向墙壁等大面积的障碍物之间的距离不能超过20m，否则，在扬声器附近的听众不仅听到扬声器发出的直达声，而且还会听到反射声。由于人耳对于延时在50ms内的反射声难以和直达声分开，故这些反射声会对直射声起到加强作用，特别是大厅内由侧墙反射出的反射声，对声音的空间感和声音宏量感起着重要的作用，所以称在50ms内到达的反射声为有效反射声，这种反射声是有益的。为了充分利用直达声，应首先控制观众厅长度，尽可能缩短观众与声源的距离。一般观众厅长度应在33m以内，并尽量控制偏座，以适应高频声源具有指向性的特点。同时应使观众厅地面有足够的倾斜，使直达声不被遮挡而达到每个席位。因此，听者可以清晰地听到回声。所以，在露天会场中安装扬声器时5－95——混响是围蔽空间里的声学现象。2。混响与混响时间5.1声音的基本概念及特性5.1.4室内声学特性混响概念混响——声源停止发声后，声场中还存在着来自各界面的迟到的反射声形成的“残留”现象混响声是如何干扰人的听觉？混响声有何听觉感效应？如何应用？5－19——混响是围蔽空混响声——于5Oms以后络绎不绝陆续到达的反射声使得声音在室内的传播产生延续。混响声对后到的直射声会产生掩蔽，即为无效反射声，从而降低了音节的清晰度，它恶化了语言的听闻条件，但它在听觉上可造成一种“余音不绝”的感觉，从而使得音乐更加浑厚悦耳，即增加了“丰满度”。③混响声混响时间过长，前面音节的余音将掩盖后面的音节，使不能听清楚，如混响时间过短，即意味着室内吸声量极大，也会因声音强度降低而听不清楚，因此，对不同的剧种，有不同的混响时间要求。混响声——于5Oms以后络绎不绝陆续到达的反射声使得声音在室5－97声能密度E(t)，J/m2室内吸声量越大，衰减越快房间容积越大，衰减越慢2。混响与混响时间5.1声音的基本概念及特性5.1.4室内声学特性影响混响时间的主要因素小者大者平均吸声系数5－21声能密度E(t)5－98新建筑物理FIG3.1-23声音停止发声后，室内声能立即开始衰减，声音自稳态声压级衰减60dB所需的时间称为混响时间——评价室内混响特性的参数。混响时间T60/s声压级LP/dB声音开始切断电源稳态声级2sR60dB2。混响与混响时间5.1声音的基本概念及特性5.1.4室内声学特性混响时间的定义5－22新建筑物理FIG5－99折射：声波遇到不同介质分界面、不同密度介质时，声波会发生折射，从而改变声波传递的方向。结论：同样的声音，夜间传播的距离比白天要远。1。声音遇到障碍物时的特性声折射5－23折射：声波遇到不5－1002。声音的衰减吸收衰减空气吸声量＝4mV绿色植被吸收衰减5.1声音的基本概念及特性5.1.3声音的传播特性固体吸声量为0.02~0.2db/m吸收衰减机理？日本研究资料：40m宽良好的植被可降低10-15dB讨论：声音的折射有否吸收衰减现象？其机理是什么？5－242。声音的衰减吸5－101山田FIG3.3-3.4吸收衰减：◎空气吸收衰减=f（温度，湿度）◎绿色植被吸收=f（林带宽度，高度，配置……）◎气流和大气温度梯度的吸收低温高温声源声源影影白天晚上影声源风上空(密)地面(疎)上空(疎)地面(密)2。声音的衰减5.1声音的基本概念及特性5.1.3声音的传播特性5－25山田FIG3.35－1021。封闭空间的声特性及方向性5.1声音的基本概念及特性5.1.4室内声学特性封闭空间的声特性直达声反射声声吸收声扩散或散射衍射或绕射声透射声耗散声传递5－261。封闭空间的声5－1035.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.1人耳的听觉特性正常青年人的听觉范围建筑声环境FIG1-11=f（年龄，…）语言音乐=f（噪声暴露时间，…）最小可辨阈：一般：△Lp=1dB(在频率为：50～10000Hz,Lp

＞50dB时)1。人耳的听觉范围最低可听声：在1000～5000Hz,5－275.2人的听5－104响度级大量听力试验人耳声感/响度=f(频率,声压)高频低声压级低频高声压级汽笛叫声风机转动N(sone/宋)LN(phon/方)以1000Hz时各声压级的响度为基准，定义其它Hz时的等响值，其连线即为等响度曲线。声压级/dB频率/Hz等响曲线（响度曲线）等响度曲线痛阈5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.1人耳的听觉特性2。响度和响度级5－28响度级大量听力试5－105人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象掩蔽量——因掩蔽效应听阈提高的分贝数→f(两声音声压级差，及其到达人耳的时间和相位，……)？举例说明生活中的掩蔽效应及应用频率相近的纯音掩蔽效果显著；掩蔽音的声压级越高，掩蔽量越大，掩蔽的频率范围越宽；低频音对高频音掩蔽作用大，高频音对低频音掩蔽作用小；有利有弊弊：听不清要听的内容，降低工作效率利：避免一些噪声的干扰，提高工作效率5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.1人耳的听觉特性听阈——引起最小听觉的声音强度听阈老年人>听阈年轻人SoundMask3。掩蔽效应特点：5－29人耳对一个声音的5－106

适合的掩蔽背景声的特点无表达含义响度不大连续无方位感掩蔽背景声低响度的空调通风系统噪声往往是很好的掩蔽背景声轻微的音乐声隐约的语言声5.2.1人耳的听觉特性3。掩蔽效应用作掩蔽声的要点5－30适合的掩蔽背景5－107打电话声打电话声干扰大

干扰不大谈话声电话铃声空调声周围同事工作的声音办公设备声统计率(%)日本办公楼噪声干扰感觉的调查5.2.1人耳的听觉特性3。掩蔽效应常见的办公楼背景声5－31打电话声打电话声5－108大型敞开式办公室减少相互干扰的“声音香料”。可利用适当的空调系统的背景噪声。5.2.1人耳的听觉特性3。掩蔽效应声音香料：5－32大型敞开式办公室5－109在允许范围内提高室内背景噪声，可减少降低外部传入噪声控制的代价低掩蔽噪声级高掩蔽噪声级705.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.1人耳的听觉特性3。掩蔽效应减少隔声代价5－33在允许范围内提高5－1104。方位感5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.1人耳的听觉特性方位感/双耳效应=f（时间差，相位差，强度差）低频声——声音到达两耳的时间差（相位差）高频声——头部产生放射作用＋到达两耳的强度差混响声——最先（50ms内）到达两耳的时间差人耳辨别方位的方法反射声加强直达声仅在50ms内利用掩蔽效应控制噪声时，应尽可能弱化掩蔽声的方位感，以掩蔽方位感很强的噪声。5－344。方位感5.25－1111。噪声的基本概念5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.2室内环境噪声的特征低频噪声：＜350Hz——空气压缩机等中频噪声：350～1000Hz——高压风机等高频噪声：＞1000Hz ——锯子等噪声的分类：噪声的特征：噪声频谱杂乱无章或不愿意听的声音或对人体有害的声音噪声是一种物理污染5－351。噪声的基本概5－1122。室内噪声来源5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.2室内环境噪声的特征主要噪声空调噪声空调机房：风机冷冻机房：冷冻机、水泵室外：冷却塔管道系统：气流噪声、阀门的啸叫声特征：以低频为主的噪声和振动5－362。室内噪声来源5－113噪声对听觉器官的损害5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.3噪声的危害25dB10dB30dB60dB80dB正常听力→听觉疲劳→噪声性耳聋→轻度耳聋→重度耳聋→职业耳聋听力损失长期工作环境＞90dB句子可懂度下降13%；句子+单音节词混合可懂度下降38%。500/1000/2000Hz三个频率下的平均听力损失使听阈上升5－37噪声对听觉器官的5－114新建筑物理FIG3.1-28-30对睡眠很干扰对休息、音乐欣赏、交谈很干扰对工作很干扰对人体功能的影响：记忆力衰退、反应迟钝等噪声对生活工作的影响5.2人的听觉特征及其对环境噪声的反应5.2.3噪声的危害对健康的影响：神经衰弱、消化不良、心脏病、高血压、动脉硬化等心血管疾病。实验发现：开始影响人的噪声级为40－45dBA5－38新建筑物理FIG5－115声源传播接收投资与效益及法律等综合因素以空调系统风机噪声控制为例运行控制产品改革

噪声控制设计程序图：噪声传播途径衰减噪声源特性及声级采取噪声控制措施必要衰减量容许噪声标准环境噪声标准室内噪声标准工业企业噪声控制设计标准民用公共建筑噪声标准立法噪声源的控制与防振1.风机安装时加装防振措施2.系统与房间采用吸声材料3.机房与房间采用隔声材料4.统管道采用消声措施防护措施：耳塞等掩蔽噪声5.3环境噪声控制5.3.1+2环境噪声控制的基本方法校验：图5-24设计5－39声源传播接收投资5－116人与室内环境FIG2-11建筑声学设计FIG3-7耳塞、耳套对声音的衰减能力护耳器1.使用合适的设备。如耳塞、耳套等2.减少噪声暴露时间。目前各国劳动防护对噪声的暴露时间都有规定。图中两条曲线是不同实验所得5.3.1+2环境噪声控制的基本方法接受点的常规处理：5－40人与室内环境FI5－1175.3环境噪声控制5.3.3吸声减噪1。吸声减噪原理直达声＋反射声＝145％无吸声材料(r=1)：有吸声材料(=0.55)：直达声＋反射声＝200％吸声减噪是降低声源侧环境噪声。5－415.3环境噪5－1185.3环境噪声控制5.3.3吸声降噪2。吸声材料及应用不同吸声材料的吸声特性高频低频特定频率更低频吸声机理与频率的关系？5－425.3环境噪5－119

不透气薄膜薄板与板壁间有一空气夹层，薄膜、薄板振动消耗声能。5.3.3吸声降噪2。吸声材料及应用薄板和薄膜共振吸声结构——吸声结构：薄板多孔吸声材料5－43不透气薄膜薄板5－120

空腔孔颈空气柱由于共振而激烈运动，消耗能量，腔内空气起弹簧缓冲作用5.3.3吸声降噪2。吸声材料及应用空腔共振吸声结构共振消声器5－44空腔孔颈空气柱5－1215.3.3吸声降噪2。吸声材料及应用组合共振吸声结构图5-27穿孔板组合共振吸声结构实例1-空气层；2-多孔吸声材料；3-穿孔（缝）板；4-玻璃布等护面层；5-木板条穿孔板与墙间空腔形成共振腔穿孔板共振器5－455.3.3吸声5－122当房间表面不足作吸声表面时使用。吸声面积可能大于1。应用于候车室、大厅等大空间建筑2。吸声材料及应用空间吸声体5.3环境噪声控制5.3.3吸声降噪由框架吸声材料（矿棉、玻璃棉等）护面（钢、铝、硬纸板条）结构构成：空间吸声体主要包含了哪些吸声原理5－46当房间表面不足作5－123多孔吸声材料：吸中高频噪声为主；振动吸声材料：吸低中频噪声为主薄膜、薄板共振吸声结构穿孔板吸声结构多孔材料特殊吸声结构周边弹性固定;背后有空气层表面有强度,背后有空气层见上面分析内塞多孔材料(入射声波≈系统固有)频率→共振(机械振动共振吸声)摩擦吸声摩擦吸声面↑薄膜吸声结构薄板吸声结构穿孔板组合吸声结构空腔共振吸声结构空间吸声体有机纤维材料为主：玻璃棉，矿棉泡沫塑料，毛毡等帆布(不透气),人造革,塑料薄膜等硬质纤维板,胶合板,石膏板,金属板等,穿孔板+空气层,微穿孔板→消声器各种特制空腔共振器空间吸声体,尖劈,帘幕等吸中高频为主吸低频（中频：500～1000Hz）为主吸中高频为主

102103104010.5102103104010.580-300Hz102103104010.5102103104010.5102103104010.5102103104010.5200-1000Hz=f(板厚,穿孔率,空气层厚度,底层材料的种类和位置)>500Hz2。吸声材料及应用汇总比较5.3.3吸声降噪5－47多孔吸声材料：吸5－124建筑环境声学FIG16-4比较侧重点目的减少能量吸声声源侧降低厂房内噪声,混响声减弱声反射Er隔声相邻室保护邻室隔绝声透射E装有吸声砌块未作吸声处理的管道噪声源噪声源隔声障板顶棚抹灰管道作吸声处理隔声障板顶棚抹灰材料特点吸声材料轻耳疏松(透气,多孔):玻璃棉,泡沫塑料隔声材料重耳密实(不带空隙):砖墙,混凝土隔声降噪原理5.3.4隔声降噪5－48建筑环境声学FI5－125开启窗封闭窗玻璃窗隔声特性

＝f(玻璃特性,频率）封闭窗隔声量开启窗封闭窗5.3环境噪声控制5.3.4房间的隔声降噪2。隔声措施及应用玻璃窗隔声范围玻璃厚度↓空气层厚度↓5－49开启窗封闭窗玻璃5－126①——设置减振器（装置）：如减振垫、弹簧、软木、…。如应用于空调设备基础等。②——振动板件表面喷涂或粘贴阻尼材料：如沥青、软橡胶、油漆等高分子材料。如应用与隔声罩表面等。减振措施5.3环境噪声控制5.3.5隔振与减振降噪2。隔振降噪频率低频高频弹簧橡胶软木宜采用的减振材料：5－50①——设置减振器5－127常用动力设备防振措施及其形式：压缩型减振器5.3.5隔振与减振降噪2。隔振降噪5－51常用动力设备防振5－128常用动力设备防振措施及其形式：5.3.5隔振与减振降噪2。隔振降噪剪切型减振器5－52常用动力设备防振5－129常用动力设备防振措施及其形式：5.3.5隔振与减振降噪2。隔振降噪复合型减振器5－53常用动力设备防振5－130种类阻性消声器抗性消声器阻抗消声器结构特点内壁贴吸声材料A结构变化,B共振阻性与抗性结合消声原理摩擦→消声共振→消声摩擦+共振→消声消声频带高中频带中低频带低中高宽频带①插入损失：安装消声器前后某点声压级差→与声源有关、易测