建筑环境学07第7章建筑声环境课件

第七章

建筑声环境声环境控制的意义创造良好的满足要求的声环境

保证良好的听闻条件：剧院、音乐厅保证安静的环境，防止噪声干扰：健康、舒适，提高工作、学习和居住效率保证工艺过程要求：录音棚、演播室学习重点的区别建筑学专业学生与建筑环境与设备专业学生音质问题和噪声控制中的建筑隔声问题——前者环境与设备噪声控制——后者建筑学音质保障噪声控制建筑环境与设备在实际工程实践中二者密不可分1.声音是什么？在弹性媒质中传播的机械波声源：振动的固体、液体、气体特性：波长、频率f、声速c波长强调两点：声压是空气压强的变化量而不是空气压强本身声音传播过程是一个状态传播过程，而不是空气质点的输运过程《礼记·乐记》：……感于物而动，故形于声……声音的传播速度声速与媒质的弹性、密度和温度有关空气中的声速：理想气体中

k绝热指数，R气体常数，T绝对温度。空气中声速是温度的函数。在建筑环境领域中变化范围很小，近似：340m/s

固液体中的声速钢5000m/s

松木3320m/s

水1450m/s

软木500m/s声音的频带

频程：把声频范围划分成几个频段，称作频带，频带的度量单位是频程频带宽度：频带中心频率：倍频程：两个频率之比为2:1的频程。一般用倍频程划分频带，中心频率分别为：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。2.声音的度量声功率W：声源在单位时间内对外辐射的声能，即在全部可听范围所辐射的功率，单位W。也可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦称频带声功率区分电功率与声功率声音的度量：声强I声强I：单位时间内通过垂直于传播方向上单位面积的平均声功率，W/m2。点声源：rW声压：p指介质中有声波传播时，介质中的压强相对于无声波时介质静压强的改变量，Pa在自由声场中，某处的声强与该处声压的平方成正比，而与介质密度与声速的乘积成反比，即：利用声压→声强、声功率：在自由声场中测声压距声源的距离3.声压级、声强级、声功率级的引入

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/m2声音的度量

分贝标度和声级L，单位dB数据范围太大，设立有必要人的听觉响应与声强、声压呈对数关系声强级声压级声功率级可闻阈值1×10-12W无量纲

声源的扩散和叠加特性

声强可以叠加，故有:

而总声压是各声压的均方根:声源声级叠加：非线性！两个声源叠加(I、P、W声级相同)：n个相同声源L1叠加：L=3dB两个不同声源叠加，差别超过10~15dB，可以忽略增加的声级数声源声级差声音的传播规律

遇到障碍物：反射、散射、衍射(绕射)AE障碍物相对波长的尺度由大至小声音的透射和吸收透射系数反射系数吸声系数一般情况下，透射部分的能量要小于反射部分的能量τ值小的材料称为“隔声材料”γ值小的称为“吸声材料”围护结构隔声量：声音的传播与衰减

对于点声源相对参考值自由场中，点声源：距离加倍，衰减6分贝；自由场中，线声源(交通噪声)：距离加倍，衰减3分贝;室内声场：特点距声源相同距离的接收点上，声音强度比在自由声场中要大，且不随距离的平方衰减声源在停止发声以后，声场中还存在着来自各个界面的迟到的反射声，声场的能量有一个衰减过程，产生所谓“混响现象”室内声场对房间不同界面的吸声系数进行面积加权平均，求得房间界面的平均吸声系数赛宾混响公式：T=0.161V/AsV：房间体积，m3A：房间界面吸声量，m2依林公式室内的声压级Q是指向因数，当无指向性声源在完整的自由空间时，Q等于l；贴近一个界面如，墙面或地面(声能辐射到半个自由空间)时，Q等于2；在室内两界面交角处(1/4自由空间)时，Q等于4；在三个界面交角处(1/8自由空间)时，Q等于8R－房间常数如果声源本身有指向性，还要加上声源指向性因素

直达声反射声室内的声压级吸声降噪：当房间界面吸声系数R很小时；进行吸声处理，增加界面吸声系数R，就可以使Lp减小，达到降低噪声的效果但是，吸声增加，不能改变直达声，即不会改变声环境的噪声控制人体对声音的反应原理什么是噪声？

人们不愿意听到的任何声音空气声：经空气和围护结构传播固体声：振动噪声不同噪声源的频谱图人耳的听觉特征

特征：对高频声比对低频声敏感响度级：用1000Hz纯音的声压级代表其等响曲线的响度级，单位Phon等响曲线听阈痛阈掩蔽效应

一种声音存在提高了另一种声音的可闻阈

频率相近则掩蔽作用显著对高频掩蔽作用比对低频掩蔽作用大有利有弊

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，提高工作效率掩蔽音的声压级被掩蔽音的声压级dB掩蔽效应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声音的测量：A声级

声级计为模拟人耳听觉而进行滤波，分别模拟人耳对40方、70方和100方纯音的反应而得到A、B、C三种计权方式。用A计权方式测得的噪声级称作A声级，是一个综合叠加得到的单一的数值。由于通常环境噪声响度多在40方上下，故A声级能够较好地反映人对噪声的主观反应。声音的测量：A声级LAdB(A)等效连续A声级Leq

dB(A)简称“等效声级”，Leq(或LAeq)式中LA(t)是随时间变化的A声级。等效声级的概念相当于用一个稳定的连续噪声，其A声级值为Leq,来表示等效起伏噪声，两者在观察时间内具有的能量相同等效连续A声级Leq

dB(A)一般在实际测量时，多半是间隔读数，即离散采样的，因此，上式可改写为式中LAi是第i个A声级测量值，相应的时间间隔为Ti。N为样本数当读数时间间隔相等时，上式变为：噪声评价曲线：NR

(NoiseRating)

单值A声级不能反映噪声的频谱特性。

NR曲线：中国、欧洲常用，ISO推荐

考虑了低频噪声难消除的因素

LA=NR+5dB噪声评价曲线：NC

NC曲线(NoiseCriterionCurves)，Beranek于1957年提出，1968年开始实施。ISO推荐，英、美、日常用。对低频的要求比NR曲线苛刻

LA=NC+10dBNC＝NR－5噪声评价曲线：PNC

PNC(PreferredNoiseCurves)是对NC曲线进行的修正对低频部分更进一步进行了降低

PNC=3.5+NC民用建筑允许噪声级各类建筑允许的室内噪声值城市区域环境噪声标准Leq噪声控制措施

降低噪声源噪声降低声源声功率、改变声源指向性采取隔声罩、消声器、减震；限制作业时间、远离、搬迁等传播途径降低噪声

吸声、隔声、消声、隔振隔声与吸声的不同：概念、材料、度量单位对接受者的噪声防护：减少噪声暴露时间掩蔽：主动加入掩蔽噪声吸声材料和吸声结构

多孔吸声材料原理：声波导致空气在吸声材料中行进、反射、折射过程中产生摩擦而损耗声能，转变为热能主要对中高频噪声有效；增加空腔后→低频噪声

共振吸声结构空腔、穿孔板共振吸声结构薄膜、薄板共振吸声结构其他吸声结构影响多孔材料吸声特性的三个因素材料孔隙率结构因子空气流阻最重要，与材料厚度关系密切吸声系数与材料厚度、空腔

的关系共振消声原理：共振结构在声波激发下振动，部分振动能量转为热能而损耗，消耗声能，产生吸声效果；在共振（f声波＝f结构）时能量损耗最多适应频带：中、低频共振共鸣！共鸣：机械能激发物体振动向空气辐射声能共振：空气中传播的声能激发物体机械振动空腔共振器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串联穿孔板共振器

穿孔板与墙间空腔形成共振腔并联孔隙率：1~10%薄膜薄板共振吸声结构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。其它吸声结构：消声材料空间吸声体当房间表面不足作吸声表面时使用强吸声结构：吸声尖劈用于消声室、强噪声的设备用房吸声系数>0.99棉状或毡状多孔吸声材料：如超细玻璃棉、玻璃棉等围护结构隔声户间隔声：质量定律：墙越厚重、越密实，隔声越好轻质填充墙：要采用双层墙或复合结构墙上不能有孔洞：声桥效应楼板撞击声：现浇楼板：75dB浮筑楼面：楼板结构层+弹性垫层+面层；高5cm窗户隔声双层窗交错开启是一种简便有效的措施设备隔声

隔声罩的作用

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设备隔声消声器

可使气流通过而能降低噪声的装置

消声器设计选型基本要求较好的消声频率特性空气阻力损失小结构简单，使用寿命长，体积小，造价低消声器种类

阻性消声器：利用吸声材料，中、高频有效抗性消声器：中、低频有效

扩张型/共振型复合型消声器：多种形式组合，宽频带消声阻性管道消声器抗性管道消声器对低中频噪声控制有效频率Hz消声量共振型扩张型管道内加吸声材料阻抗复合型频率Hz消声量类别形式消声性能主要用途阻性消声器管式、片式、蜂窝式（列管式）、折板式、声流式、弯头式（消声弯头）、小室式、百叶式中高频通风空调系统管道、机房进出风口等抗性消声器扩张式（或膨胀式）、共振式、微穿孔板式、干涉式中低频柴油机等以中低频噪声为主的设备噪声复合式消声器阻抗复合式、阻性及共振复合式、抗性及微穿孔板复合式宽频带宽频带噪声常见消声器基本类型和性能掩蔽SoundMask

用途1：大型敞开式办公室，减少相互干扰；“声音香料”可利用适当的空调系统的背景噪声用途2：减少降低外部传入噪声的代价70－15振动与隔振

振动的危害：产生噪声、使人烦恼、损坏建筑物和设备、影响工艺过程的精密性振动传递比T：输出的动力占振源输入动力的百分比

f为振源频率，f0为减振结构固有频率隔振结构的固有频率应尽量低于振源频率

隔振器原理几种隔振基础的形式总结：主要空调设备噪声及常用控制措施空调设备噪声传播及影响常用降噪措施风机通过风管传入室内或影响室外及邻室机房内隔声、吸声、机组隔振、管道软接头、弹性吊钩、管道设置消声器等气流噪声通过风管传入室内或影响室外及邻室降低风速，优化气流组织，设置消声器冷却塔噪声影响室外，振动影响到邻近建筑进出风口