環(huán)境科學概論5.建筑聲環(huán)境

1、 第五章第五章 建筑聲環(huán)境建筑聲環(huán)境 5 1n 創(chuàng)造良好的滿足要求的聲環(huán)境n 保證居住者的健康n 提高勞動生產(chǎn)率n 保證工藝過程要求n 錄音棚、演播室n 高保真音樂廳n 噪聲控制的目的：創(chuàng)造一個良好的室內(nèi)外聲學環(huán)境。 一、聲音的性質(zhì)和基本物理量一、聲音的性質(zhì)和基本物理量1、聲波的基本物理性質(zhì)可聽聲：人耳可以聽到的20Hz2000Hz頻率范圍的聲音稱為可聽聲。* * 低頻聲：300Hz以下的聲音* * 中頻聲：3001000Hz的聲音* * 高頻聲：1000Hz以上的聲音2、聲波：空氣壓強在靜態(tài)壓強水平上起伏變化的過程，是一種壓強波。3、聲速：聲波在介質(zhì)中傳播的速度。 5 431.25 Hz單一

2、頻率的聲音單一頻率的聲音不同頻率的不同頻率的有序組合有序組合基音基音( (基頻基頻) )諧音諧音(n(n基頻基頻) )：將頻率分成帶，即研究某：將頻率分成帶，即研究某一頻率帶范圍內(nèi)的聲壓（振動能量）一頻率帶范圍內(nèi)的聲壓（振動能量）情況。情況。頻率雜亂無章組合的聲波頻率雜亂無章組合的聲波或或主觀不主觀不愿意接受愿意接受或或?qū)θ梭w有害的聲音對人體有害的聲音泛音泛音諧音是泛音，但泛音并不一定是諧音諧音是泛音，但泛音并不一定是諧音：較高頻率：較高頻率二、聲音的計量二、聲音的計量1、聲功率、聲強和聲壓聲功率：生源在單位時間內(nèi)向外輻射的聲能聲強：衡量聲波在傳播過程中聲音強弱的物理量。2、聲源的指向性當聲源

3、的尺度比波長小的多時，可看作無方向性的點聲源。生源尺寸比波長大得越多，指向性越強2 2 人體對聲音環(huán)境的反應原理與噪聲評價人體對聲音環(huán)境的反應原理與噪聲評價一、人耳的聽覺特征一、人耳的聽覺特征1、響度和響度級 * * 響度：聲音入射到耳鼓膜使聽者獲得的感覺量。取決于：聲壓、聲強、頻率。* * 響度級：將聽起來一樣響的聲音的響度用1000Hz純音對應的聲壓級代表。反映了人耳對不同頻率聲音的敏感度變化。* * 人耳對高頻聲較敏感，對低頻聲不敏感。二、掩蔽效應1、掩蔽效應：人耳對一個聲音的聽覺靈敏度因為另一個聲音的存在而降低的現(xiàn)象稱“掩蔽效應”。2、掩蔽量：因掩蔽效應聽閾所提高的分貝數(shù)稱為掩蔽量 。

4、應用：將沒有信息內(nèi)容、無方位感、不太響且連續(xù)的易于接受的聲音作為背景聲，抑制其他干擾噪聲，使人聽到這些聲音時能保持心理平靜。（背景音樂聲）3、 雙耳聽聞效應(方位感)同一聲源發(fā)出的聲音傳到兩只耳朵時，由于到達雙耳的聲波之間存在一定的時間差、強度差、位相差，使聽者能夠辨別聲音的方向。雙耳辨別方向的能力稱方位感。應用：弱化掩蔽聲聲源的方位感，來控制噪聲。 5 10打電話聲打電話聲打電話聲打電話聲干擾大干擾大 干擾不大干擾不大 談話聲談話聲電話鈴聲電話鈴聲空調(diào)聲空調(diào)聲周圍同事工周圍同事工作的聲音作的聲音辦公設備聲辦公設備聲統(tǒng)計率統(tǒng)計率(%)(%)日本辦公樓噪聲干擾感覺的調(diào)查日本辦公樓噪聲干擾感覺的調(diào)

5、查常見的辦公樓背景聲常見的辦公樓背景聲三、室內(nèi)聲學特性三、室內(nèi)聲學特性 5 131、封閉空間的聲特性及方向性特點： 5 14直達聲直達聲反射聲反射聲聲吸收聲吸收聲擴散或散射聲擴散或散射衍射衍射或繞射或繞射聲透射聲透射聲耗散聲耗散聲傳遞聲傳遞混響是圍蔽空間里的聲學現(xiàn)象?；祉懧曉赐Ｖ拱l(fā)聲后，聲場中還存在著來自各界面的遲到的反射聲，各個界面的反射聲在室內(nèi)混合的現(xiàn)象稱混響。聲音停止發(fā)聲后，室內(nèi)聲能立即開始衰減，聲音自穩(wěn)態(tài)聲壓級衰減60dB所需的時間稱為混響時間。評價室內(nèi)混響特性的參數(shù)。室內(nèi)吸聲量越大，衰減越快房間容積越大，衰減越慢四、噪聲的評價和標準四、噪聲的評價和標準 1 1、噪聲的基本概念：、噪聲

6、的基本概念：噪聲頻譜雜亂無章的、不人們愿意聽到的、對人體有害的聲音低頻噪聲：350Hz空氣壓縮機等中頻噪聲： 3501000Hz高壓風機等高頻噪聲： 1000Hz鋸子等 噪聲的分類：2 2、室內(nèi)噪聲來源、室內(nèi)噪聲來源主要噪聲空調(diào)噪聲：以低頻為主的噪聲和振動空調(diào)機房：風機冷凍機房：冷凍機、水泵室外：汽車等管道系統(tǒng)：氣流噪聲、閥門的嘯叫聲噪聲對聽覺器官的損害噪聲對聽覺器官的損害3 3、 噪聲的危害噪聲的危害25dB10dB30dB60dB80dB正常聽力聽覺疲勞噪聲性耳聾輕度耳聾重度耳聾職業(yè)耳聾聽力損失聽力損失長期工作環(huán)境 90dB句子可懂度下降13%；句子+單音節(jié)詞混合可懂度下降38%。500/

7、1000/2000Hz三個頻率下的平均聽力損失使聽閾上升使聽閾上升新建筑物理FIG3.1-28-300 0101020203030404050506060707080802020 3030 4040 5050 6060 7070 8080 9090等效聲壓級/dBA等效聲壓級/dBA很干擾百分數(shù)/%很干擾百分數(shù)/%對睡眠很干擾對休息、音樂欣賞、交談很干擾對工作很干擾對人體功能的影響：記憶力衰退、反應遲鈍等噪聲對生活工作的影響噪聲對生活工作的影響對健康的影響：神經(jīng)衰弱、消化不良、心臟病、高血壓、動脈硬化等心血管疾病。實驗發(fā)現(xiàn)：開始影響人的噪聲級為4045dBA五、噪聲允許標準和法規(guī)五、噪聲允許標

8、準和法規(guī)1、相關法規(guī)民用建筑隔聲設計規(guī)范工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準劇場建筑設計規(guī)范辦公建筑設計規(guī)范表7-2交談的語言聲級與背景噪聲(SIL)的關系反映環(huán)境背景噪聲當SIL60dB時，輕松交流的距離為多少?課堂上教師一般的提高嗓音能使后座同學聽清的SIL=?1、聲波的繞射：聲波在傳播途徑中遇到障礙物時，改變傳播方向，繞過障礙物的邊緣，在障礙物的后面繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱繞射。2、聲波的反射與散射：當聲波在傳播過程中遇到一塊尺寸比波長大得多的平面障板時，聲波將被反射。3、聲波的透射與吸收當聲波入射到建筑構(gòu)件時，聲能的一部分被反射，一部分透過構(gòu)件，另一部分由于構(gòu)件的振動或聲音在內(nèi)部傳播時介質(zhì)的摩擦或熱傳導而被損

9、耗，稱為材料的吸收。4、自由場：無反射無吸收的理想聲場。5、室內(nèi)聲場：聲波在一個被界面圍團的空間中傳播時，受到各個界面的反射與吸收，此時形成的聲場為室內(nèi)聲場。室內(nèi)聲場比無反射的自由場復雜。一、材料和結(jié)構(gòu)的聲學特性吸聲：聲波入射到吸聲材料上被吸收隔聲：利用隔層把噪聲源和接受者分開二、吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)1、多孔吸聲材料原理：當聲波入射到多孔材料表面時，聲波能順著微孔進入材料內(nèi)部，引起孔隙中的空氣振動。由于摩擦和空氣的粘滯阻力，使一部分聲能變?yōu)闊崮?，從而使聲波衰減。（孔靠得近但彼此不相通的多孔材料吸聲較差）* * 所有的纖維板、軟質(zhì)抹灰、礦棉、毛氈等多孔材料-都是吸聲材料。2 2、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、

10、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)原理：當聲波入射到薄板和薄膜上時，將激起面層振動，使板或膜發(fā)生彎曲變形。由于面層和固定支點的摩擦，以及面層本身的內(nèi)損耗，一部分聲能被轉(zhuǎn)化為熱能。* * 當入射聲波的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率一致時，該頻率稱為吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率。* * 將不透氣、有彈性的板狀或膜狀材料（如膠合板、硬質(zhì)纖維板、石膏板、石棉水泥板、皮革、人造革、帆布等）周邊固定在框架上，板后留有一定厚度的空氣層，就成了薄板和薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)。* * 應用：在薄板邊緣防止一些橡皮條、海綿條、或毛氈等材料達到吸聲的效果。在送風孔洞的風口、干管上加橡皮條也能達到此目的。3 3、空腔共振吸聲材料、空腔共振吸聲材料 原理：結(jié)構(gòu)中間

11、封閉有一定體積的空腔，并通過有一定深度的小孔和聲場空間連通。各種穿孔板、狹逢板背后設置空氣層形成吸聲結(jié)構(gòu)，均屬于空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)。（如：可用穿孔的石棉水泥板、石膏板、膠合板等）* * 穿孔板共振器是在剛性板上穿孔或穿縫，并與墻壁隔開一定距離安裝，利用了空腔共振器的吸聲原理形成了多個空腔共振器。* * 應用：穿孔板吊頂高頻高頻低頻低頻特定特定頻率頻率更低頻更低頻吸聲機理與吸聲機理與頻率的關系？頻率的關系？ 5 5 3030厚度的影響：厚度的影響：空氣層的影響：空氣層的影響：1 1、多孔吸聲材料、多孔吸聲材料影響因素影響因素增加厚度和空氣層對低、高頻增加厚度和空氣層對低、高頻都有作用嗎？都有作用嗎

12、？多孔材料主要消低、高頻？多孔材料主要消低、高頻？ 5 31v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2 2、薄板和薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄板和薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲機理吸聲機理v 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。3 3、薄板和薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄板和薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲結(jié)構(gòu)吸聲結(jié)構(gòu)薄板薄板多孔吸多孔吸聲材料聲材料 5 33v 空腔孔頸空氣柱由于共振而激烈運動，消耗能量，腔內(nèi)空

13、氣起彈簧緩沖作用4 4、空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)、空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)共振消聲器5 5、空間吸聲體、空間吸聲體6 6、組合共振吸聲結(jié)構(gòu)、組合共振吸聲結(jié)構(gòu)-穿孔板與墻間空腔形成共振腔穿孔板共振器一、噪聲控制的原則與方法1、噪聲控制原則* * 生源的噪聲控制* * 在傳聲途徑中控制* * 在接收點控制2、城市噪聲控制3、室內(nèi)設備噪聲控制二、吸聲降噪：吊頂或墻面：吸聲材料壁紙、墻布三、隔聲： 用構(gòu)件將噪聲源與接受者分開，隔離空氣對噪聲的傳播，降低噪聲污染。如隔聲墻等。四、減振和隔振五、隔聲罩：六、消聲器七、掩蔽效應的應用：利用背景聲無表達含義、響度不大、連續(xù)、無方位感的特點來掩蔽噪聲。控制措施降噪原理 適用場合

14、 減噪效果 吸聲減噪 利用吸聲材料或結(jié)構(gòu)，降低廠房內(nèi)反射噪聲車間設備噪聲大 410dB 隔聲 利用隔聲結(jié)構(gòu)，將噪聲源和接受點隔開 車間工人多，噪聲設備少，用隔聲罩；反之用隔聲間，以上兩者均不允許時，用隔聲屏 1040dB 消聲器 利用阻性、抗性和小孔噴注、多孔擴散等原理，減弱氣流噪聲 氣動設備的空氣動力性噪聲 1540dB隔振 將振動設備與地面的剛性連接為彈性接觸，隔絕固體聲傳播 設備振動嚴重 525dB 減振 利用內(nèi)摩擦損耗大的材料貼在振動表面上，減少金屬薄板的彎曲振動設備外殼、管道等振動噪聲嚴重 515dB 房間的吸聲減噪 原理：通過吸聲處理以達到降噪目的方法。消聲器原理消聲器是可使氣流通

15、過,而降低噪聲的裝置。降低氣流噪聲主要依靠安裝各種類型的消聲器或消聲室。吸聲降噪 5 40100%100%混響聲混響聲:145%混響聲混響聲:200%0 1 1、隔聲降噪原理、隔聲降噪原理建筑環(huán)境聲學FIG16-4裝有吸裝有吸聲砌塊聲砌塊未作吸聲處理的管未作吸聲處理的管道道噪聲源噪聲源噪聲源噪聲源隔聲障板隔聲障板頂棚抹灰頂棚抹灰管道作吸聲處理管道作吸聲處理隔聲障板隔聲障板頂棚抹灰頂棚抹灰比較側(cè)重點目的減少能量吸聲聲源側(cè)降低廠房內(nèi)噪聲,混響聲 減弱聲反射Er隔聲相鄰室保護鄰室隔絕聲透射E材料特點吸聲材料 輕而疏松(透氣,多孔):玻璃棉,泡沫塑料隔聲材料重耳密實(不帶空隙):磚墻,混凝土開啟窗開啟窗封閉窗封閉窗玻璃窗隔聲范圍玻璃窗隔聲范圍開啟窗封閉窗玻璃厚度玻璃厚度空氣層厚度空氣層厚度 5 45空氣層對隔聲效果的空氣層對隔聲效果的影響影響 5 46縫隙與小孔對隔聲的影響縫隙與小孔對隔聲的影響開啟的門窗縫隙或小孔衍射效應孔徑在進行隔聲設計時應注意避免小孔和縫隙對于門窗設計應做好密封處理孔徑相對波長越大，衍射作用越強 5 470.5950.5950.140.14吸聲材料同時容易透聲吸聲材料同時容易透聲吸聲、隔聲組合應用吸聲、隔聲組合應用 5 48環(huán)境噪聲控制工程FIG9-2v當振動頻率與人體器官內(nèi)某部位的固有頻率相同吻合時，產(chǎn)生共振，可以危及健康乃至生命。v一般打樁的頻率為310Hz