第七章建筑聲環(huán)境,清華大學建筑學院建筑技術(shù)科學系2001年,2,聲環(huán)境控制的意義,創(chuàng)造良好的滿足要求的聲環(huán)境保證居住者的健康提高勞動生產(chǎn)率保證工藝過程要求錄音棚、演播室高保真音樂廳,3,聲音是什么？,在彈性媒質(zhì)中傳播的機械波聲源：振動的固體、液體、氣體特性：波長、頻率f、聲速c,4,聲音的傳播速度,聲速與媒質(zhì)的彈性、密度和溫度有關(guān)空氣中的聲速：理想氣體中k絕熱指數(shù)，R氣體常數(shù)，T絕對溫度。空氣中聲速是溫度的單值函數(shù)。在建筑環(huán)境領(lǐng)域中變化范圍很小，近似：340m/s固液體中的聲速鋼5000m/s松木3320m/s水1450m/s軟木500m/s,5,聲音的頻帶,人耳可以聽見范圍為2020000Hz人耳聽不見的范圍20Hz以下：次聲20000Hz以上：超聲,6,聲音的頻帶,頻程：把聲頻范圍劃分成幾個頻段，稱作頻程或頻帶倍頻程：兩個頻率之比為2:1的頻程。一般用倍頻程劃分頻帶，中心頻率分別為：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。,7,聲音的度量,聲功率W：聲源在單位時間內(nèi)對外輻射的聲能，即在全部可聽范圍所輻射的功率，單位W。也可特指在某個有限頻率范圍所輻射的功率，亦稱頻帶聲功率。聲強I：單位時間內(nèi)通過垂直于傳播方向上單位面積的平均聲功率，W/m2。聲壓p：聲波的壓強與媒質(zhì)的靜壓之差，Pa,8,聲源的擴散和疊加特性,點聲源的聲功率和聲強：聲音球面擴散聲強可以直接疊加，故有:總聲壓是各聲壓的均方根:,9,聽覺范圍,可聞閾(聽閾)人耳剛能感受的聲音，p0=210-5Pa，I0=110-12W/m2痛閾聞之人耳則痛，p=20Pa，I=1W/m2,10,聲音的度量,分貝標度和聲級L，單位dB設立的必要性數(shù)據(jù)范圍太大，如2105Pa20Pa人的聽覺響應與聲強、聲壓呈對數(shù)關(guān)系聲強級聲壓級聲功率級,11,聲源聲級疊加：非線性！,兩個聲源疊加(I、P、W聲級同理)：n個相同聲源L1疊加：兩個相同聲源疊加，聲級增加了10lg2=3dB,12,兩個不同聲源疊加，差別超過1015dB，可以忽略。,增加的聲級數(shù),聲源聲級差,13,聲音的傳播規(guī)律,遇到障礙物：反射、散射、衍射(繞射),AE障礙物相對波長的尺度由大至小,14,聲音的透射和吸收,透射,15,聲音的傳播和衰減,對于點聲源,相對參考值,11,16,聲音在室內(nèi)的增長和衰減,室內(nèi)吸聲量越大，衰減越快房間容積越大，衰減越慢,聲能密度D(t)，J/m2,17,r,r,Lp,Lp,LW,LW,S0為聲源面積，f為頻率，IIV是聲源的4種位置,指向性因數(shù)Q,A,B,室內(nèi)的聲壓級,室內(nèi)某點聲壓級Q指向性因數(shù)，取決與聲源與接收點的相對關(guān)系R房間常數(shù)S房間總表面積a平均吸聲系數(shù),18,人體對聲音的反應原理,什么是噪聲？人們不愿意聽到的任何聲音,空氣聲：經(jīng)空氣和圍護結(jié)構(gòu)傳播,固體聲：振動噪聲,19,音樂聲與普通聲響的區(qū)別,音樂為非連續(xù)頻譜，只含有基頻和諧頻，而諧頻是基頻的整倍數(shù)。普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜，無上述特征。,20,不同噪聲源的頻譜圖,21,人耳的聽覺特征,特征：對高頻聲比對低頻聲敏感響度級：用1000Hz純音的聲壓級代表其等響曲線的響度級，單位Phon,等響曲線,22,掩蔽效應,一種聲音存在提高了另一種聲音的可聞閾頻率相近則掩蔽作用顯著對高頻掩蔽作用比對低頻掩蔽作用大有利有弊弊：聽不清要聽的內(nèi)容，降低工作效率利：避免一些噪聲的干擾，提高工作效率,23,掩蔽效應,適合的掩蔽背景聲的特點無表達含義響度不大連續(xù)無方位感掩蔽背景聲低響度的空調(diào)通風系統(tǒng)噪聲往往是很好的掩蔽背景聲輕微的音樂聲隱約的語言聲,24,日本辦公樓噪聲干擾感覺的調(diào)查,25,聲音的測量：A聲級,聲級計為模擬人耳聽覺而進行濾波，分別模擬人耳對40方、70方和100方純音的反應而得到A、B、C三種計權(quán)方式。用A計權(quán)方式測得的噪聲級稱作A聲級，是一個綜合疊加得到的單一的數(shù)值。由于通常環(huán)境噪聲響度多在40方上下，故A聲級能夠較好地反映人對噪聲的主觀反應。,26,聲音的測量：A聲級,27,噪聲評價曲線：NR(NoiseRating),單值A(chǔ)聲級不能反映噪聲的頻譜特性。NR曲線：中國、歐洲常用，ISO推薦考慮了低頻噪聲難消除的因素LA=NR+5dB,28,噪聲評價曲線：NC,NC曲線(NoiseCriterionCurves)，Beranek于1957年提出，1968年開始實施。ISO推薦，英、美、日常用。對低頻的要求比NR曲線苛刻LA=NC+10dBNCNR5,29,噪聲評價曲線：PNC,PNC(PreferredNoiseCurves)是對NC曲線進行的修正對低頻部分更進一步進行了降低PNC=3.5+NC,30,我國的室內(nèi)噪聲標準,房間類型NR(dB)A聲級dB(A)臥室、書房、病房35454050起居室40454050語言教室3540一般教室4550門診室50555560手術(shù)室40454050賓館客房30453550會議室3035學術(shù)報告廳、閱覽室2530室內(nèi)樂、演唱廳2025辦公室3540宴會廳3540,31,噪聲控制措施,降低噪聲源噪聲噪聲源的控制、減振傳播途徑降低噪聲吸聲、隔聲、消聲、隔振掩蔽主動加入掩蔽噪聲,32,吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu),多孔吸聲材料微孔很多且相互連通，吸收多，反射少，效果好，如纖維板、毛氈、礦棉微孔靠得很近卻不相通，效果不好，如泡沫樹脂、多孔橡膠共振吸聲結(jié)構(gòu)薄膜、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)空腔、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)空間吸聲體,33,吸聲材料吸聲原理,聲波導致空氣在吸聲材料中行進、反射、折射過程中產(chǎn)生摩擦而損耗聲能，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芪暡牧弦踩菀淄嘎?34,吸聲系數(shù)a：吸收聲占入射聲的比例,35,共振消聲原理,共振結(jié)構(gòu)在聲波激發(fā)下振動，振動的結(jié)構(gòu)由于本身的內(nèi)摩擦和與空氣間的摩擦把部分振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗。因此振動的結(jié)構(gòu)消耗聲能，產(chǎn)生吸聲效果。適應頻帶：中、低頻共振會放大聲音嗎？共振共鳴！共鳴：機械能激發(fā)物體振動向空氣輻射聲能共振：空氣中傳播的聲能激發(fā)物體機械振動,36,薄膜薄板共振吸聲結(jié)構(gòu),不透氣薄膜薄板與板壁間有一空氣夾層，薄膜、薄板振動消耗聲能。,37,空腔共振器,空腔孔頸空氣柱由于共振而激烈運動，消耗能量，腔內(nèi)空氣起彈簧緩沖作用,38,穿孔板共振器,穿孔板與墻間空腔形成共振腔,39,空間吸聲體,消聲材料,當房間表面不足作吸聲表面時使用。,40,隔聲,41,空氣層對隔聲效果的影響,空氣層厚度有一個最佳值,42,設備隔聲,隔聲罩的作用,沒有隔音措施,用板材圍合密封,用25mm厚玻璃纖維隔音,板材罩內(nèi)襯25mm厚的玻璃纖維,風機,馬達,43,小孔對隔聲作用的影響,孔徑相對波長越大，衍射作用越強,=11.7cm,=3.4m,44,氣流噪聲控制：消聲器,消聲器種類阻性消聲器：利用吸聲材料，中、高頻有效抗性消聲器：中、低頻有效擴張型共振型復合型消聲器：多種形式組合，寬頻帶消聲,45,阻性消聲：管道內(nèi)加吸聲材料,46,阻性管道消聲器,47,抗性管道消聲器(擴張型),對低中頻噪聲控制有效,48,49,掩蔽SoundMask,用途1：大型敞開式辦公室，減少相互干擾?！奥曇粝懔稀??？衫眠m當?shù)目照{(diào)系統(tǒng)的背景噪聲。,50,用途2：減少降低外部傳入噪聲的代價,51,振動與隔振原理,振動的危害使人煩惱，妨礙工作產(chǎn)生噪聲損壞建筑物和設備振動傳遞比T：輸出的動力占振源輸入動力的百分比f為振