環(huán)境科學(xué)概論5建筑聲環(huán)境課件

第五章建筑聲環(huán)境5－1

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(dòng)生產(chǎn)率保證工藝過程要求錄音棚、演播室高保真音樂廳

噪聲控制的目的：創(chuàng)造一個(gè)良好的室內(nèi)外聲學(xué)環(huán)境。第五章建筑聲環(huán)境5－§1建筑聲環(huán)境的基本知識(shí)§1建筑聲環(huán)境的基本知識(shí)

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20Hz～2000Hz頻率范圍的聲音稱為可聽聲。*低頻聲：300Hz以下的聲音*中頻聲：300～1000Hz的聲音*高頻聲：1000Hz以上的聲音2、聲波：空氣壓強(qiáng)在靜態(tài)壓強(qiáng)水平上起伏變化的過程，是一種壓強(qiáng)波。3、聲速：聲波在介質(zhì)中傳播的速度。

聲音按頻率高低分類5－4高頻聲低頻聲中頻聲31.25Hz聲音按頻率高低分類5－4單一頻率的聲音不同頻率的有序組合基音(基頻)諧音(n×基頻)研究方法：將頻率分成帶，即研究某一頻率帶范圍內(nèi)的聲壓（振動(dòng)能量）情況。

純音、音樂、噪聲頻率雜亂無章組合的聲波或主觀不愿意接受或?qū)θ梭w有害的聲音按頻率組成分類泛音諧音是泛音，但泛音并不一定是諧音：較高頻率單一頻率的聲音不同頻率的有序組合基音(基頻)諧音(n×基頻)二、聲音的計(jì)量1、聲功率、聲強(qiáng)和聲壓聲功率：生源在單位時(shí)間內(nèi)向外輻射的聲能聲強(qiáng)：衡量聲波在傳播過程中聲音強(qiáng)弱的物理量。2、聲源的指向性當(dāng)聲源的尺度比波長(zhǎng)小的多時(shí)，可看作無方向性的點(diǎn)聲源。生源尺寸比波長(zhǎng)大得越多，指向性越強(qiáng)二、聲音的計(jì)量§2人體對(duì)聲音環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評(píng)價(jià)一、人耳的聽覺特征1、響度和響度級(jí)

*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(qiáng)、頻率。*響度級(jí)：將聽起來一樣響的聲音的響度用1000Hz純音對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)代表。反映了人耳對(duì)不同頻率聲音的敏感度變化。*人耳對(duì)高頻聲較敏感，對(duì)低頻聲不敏感?！?人體對(duì)聲音環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評(píng)價(jià)一、人耳的聽覺特征二、掩蔽效應(yīng)1、掩蔽效應(yīng)：人耳對(duì)一個(gè)聲音的聽覺靈敏度因?yàn)榱硪粋€(gè)聲音的存在而降低的現(xiàn)象稱“掩蔽效應(yīng)”。2、掩蔽量：因掩蔽效應(yīng)聽閾所提高的分貝數(shù)稱為掩蔽量。應(yīng)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(shí)能保持心理平靜。（背景音樂聲）二、掩蔽效應(yīng)3、雙耳聽聞效應(yīng)(方位感)同一聲源發(fā)出的聲音傳到兩只耳朵時(shí)，由于到達(dá)雙耳的聲波之間存在一定的時(shí)間差、強(qiáng)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(yīng)用：弱化掩蔽聲聲源的方位感，來控制噪聲。3、雙耳聽聞效應(yīng)(方位感)5－10打電話聲打電話聲干擾大

干擾不大談話聲電話鈴聲空調(diào)聲周圍同事工作的聲音辦公設(shè)備聲統(tǒng)計(jì)率(%)日本辦公樓噪聲干擾感覺的調(diào)查常見的辦公樓背景聲5－10打電話聲打電話聲大型敞開式辦公室減少相互干擾的“聲音香料”?？衫眠m當(dāng)?shù)目照{(diào)系統(tǒng)的背景噪聲。聲音香料大型敞開式辦公室減少相互干擾的“聲音香料”。聲音香料減少隔聲代價(jià)：在允許范圍內(nèi)提高室內(nèi)背景噪聲，可減少降低外部傳入噪聲控制的代價(jià)低掩蔽噪聲級(jí)高掩蔽噪聲級(jí)70減少隔聲代價(jià)：在允許范圍內(nèi)提高室內(nèi)背景噪聲，可減少降低外部傳三、室內(nèi)聲學(xué)特性5－131、封閉空間的聲特性及方向性特點(diǎn)：1、非自由聲場(chǎng)2、混想現(xiàn)象3、聲加強(qiáng)與減弱4、回聲等三、室內(nèi)聲學(xué)特性5－135－14直達(dá)聲反射聲聲吸收聲擴(kuò)散或散射衍射或繞射聲透射聲耗散聲傳遞5－14直達(dá)聲反射聲聲吸——混響是圍蔽空間里的聲學(xué)現(xiàn)象。2、混響與混響時(shí)間混響——聲源停止發(fā)聲后，聲場(chǎng)中還存在著來自各界面的遲到的反射聲，各個(gè)界面的反射聲在室內(nèi)混合的現(xiàn)象稱混響。——混響是圍蔽空間里的聲學(xué)現(xiàn)象。2、混響與混響時(shí)間混響——聲聲音停止發(fā)聲后，室內(nèi)聲能立即開始衰減，聲音自穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)衰減60dB所需的時(shí)間稱為混響時(shí)間?！u(píng)價(jià)室內(nèi)混響特性的參數(shù)?；祉憰r(shí)間室內(nèi)吸聲量越大，衰減越快房間容積越大，衰減越慢聲音停止發(fā)聲后，室內(nèi)聲能立即開始衰減，聲音自穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)衰減6新建筑物理FIG3.1-23混響時(shí)間T60/s聲壓級(jí)LP/dB聲音開始切斷電源穩(wěn)態(tài)聲級(jí)2sR60dB新建筑物理FIG3.1-23混響時(shí)間T60/s聲壓級(jí)LP/d四、噪聲的評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)1、噪聲的基本概念：噪聲頻譜雜亂無章的、不人們?cè)敢饴牭降?、?duì)人體有害的聲音低頻噪聲：＜350Hz——空氣壓縮機(jī)等中頻噪聲：350～1000Hz——高壓風(fēng)機(jī)等高頻噪聲：＞1000Hz ——鋸子等

噪聲的分類：四、噪聲的評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)1、噪聲的基本概念：噪聲頻譜雜亂無2、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(dòng)空調(diào)機(jī)房：風(fēng)機(jī)冷凍機(jī)房：冷凍機(jī)、水泵室外：汽車等管道系統(tǒng)：氣流噪聲、閥門的嘯叫聲2、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(dòng)噪聲對(duì)聽覺器官的損害3、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)耳聾聽力損失長(zhǎng)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%。500/1000/2000Hz三個(gè)頻率下的平均聽力損失使聽閾上升噪聲對(duì)聽覺器官的損害3、噪聲的危害25dB10dB30dB新建筑物理FIG3.1-28-30對(duì)睡眠很干擾對(duì)休息、音樂欣賞、交談很干擾對(duì)工作很干擾對(duì)人體功能的影響：記憶力衰退、反應(yīng)遲鈍等噪聲對(duì)生活工作的影響對(duì)健康的影響：神經(jīng)衰弱、消化不良、心臟病、高血壓、動(dòng)脈硬化等心血管疾病。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：開始影響人的噪聲級(jí)為40－45dBA新建筑物理FIG3.1-28-30對(duì)睡眠很干擾對(duì)休息、音樂欣五、噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)1、相關(guān)法規(guī)《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》《劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》《辦公建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》表7-2五、噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)交談的語言聲級(jí)與背景噪聲(SIL)的關(guān)系——反映環(huán)境背景噪聲2、語言干擾級(jí)——單值評(píng)價(jià)當(dāng)SIL＝60dB時(shí)，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(xué)聽清的SIL=?交談的語言聲級(jí)與背景噪聲(SIL)的關(guān)系——反映環(huán)境背景噪聲§3聲音傳播與衰減的原理1、聲波的繞射：聲波在傳播途徑中遇到障礙物時(shí)，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(dāng)聲波在傳播過程中遇到一塊尺寸比波長(zhǎng)大得多的平面障板時(shí)，聲波將被反射。3、聲波的透射與吸收當(dāng)聲波入射到建筑構(gòu)件時(shí)，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(dòng)或聲音在內(nèi)部傳播時(shí)介質(zhì)的摩擦或熱傳導(dǎo)而被損耗，稱為材料的吸收?！?聲音傳播與衰減的原理4、自由場(chǎng)：無反射無吸收的理想聲場(chǎng)。5、室內(nèi)聲場(chǎng)：聲波在一個(gè)被界面圍團(tuán)的空間中傳播時(shí)，受到各個(gè)界面的反射與吸收，此時(shí)形成的聲場(chǎng)為室內(nèi)聲場(chǎng)。室內(nèi)聲場(chǎng)比無反射的自由場(chǎng)復(fù)雜。4、自由場(chǎng)：無反射無吸收的理想聲場(chǎng)。§4材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能一、材料和結(jié)構(gòu)的聲學(xué)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(dāng)聲波入射到多孔材料表面時(shí)，聲波能順著微孔進(jìn)入材料內(nèi)部，引起孔隙中的空氣振動(dòng)。由于摩擦和空氣的粘滯阻力，使一部分聲能變?yōu)闊崮埽瑥亩孤暡ㄋp。（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?！?材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能2、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)原理：當(dāng)聲波入射到薄板和薄膜上時(shí)，將激起面層振動(dòng)，使板或膜發(fā)生彎曲變形。由于面層和固定支點(diǎn)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(dāng)入射聲波的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率一致時(shí)，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(yīng)用：在薄板邊緣防止一些橡皮條、海綿條、或毛氈等材料達(dá)到吸聲的效果。在送風(fēng)孔洞的風(fēng)口、干管上加橡皮條也能達(dá)到此目的。2、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)3、空腔共振吸聲材料

原理：結(jié)構(gòu)中間封閉有一定體積的空腔，并通過有一定深度的小孔和聲場(chǎng)空間連通。各種穿孔板、狹逢板背后設(shè)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(gè)空腔共振器。*應(yīng)用：穿孔板吊頂3、空腔共振吸聲材料三、吸聲材料及應(yīng)用不同吸聲材料的吸聲特性高頻低頻特定頻率更低頻吸聲機(jī)理與頻率的關(guān)系？三、吸聲材料及應(yīng)用不同吸聲材料的吸聲特性高頻低頻特定頻率更低5－30厚度的影響：空氣層的影響：1、多孔吸聲材料——影響因素增加厚度和空氣層對(duì)低、高頻都有作用嗎？多孔材料主要消低、高頻？5－30厚度的影響：空氣5－31共振結(jié)構(gòu)在聲波激發(fā)下振動(dòng)，振動(dòng)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(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗。因此振動(dòng)的結(jié)構(gòu)消耗聲能，產(chǎn)生吸聲效果。適應(yīng)頻帶：中、低頻共鳴：機(jī)械能激發(fā)物體振動(dòng)向空氣輻射聲能共振：空氣中傳播的聲能激發(fā)物體機(jī)械振動(dòng)2、薄板和薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)——吸聲機(jī)理5－31共振結(jié)構(gòu)在聲波激

不透氣薄膜薄板與板壁間有一空氣夾層，薄膜、薄板振動(dòng)消耗聲能。3、薄板和薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)——吸聲結(jié)構(gòu)薄板多孔吸聲材料不透氣薄膜薄板與板壁間有一空氣夾層，薄膜、薄板振動(dòng)消耗聲能5－33

空腔孔頸空氣柱由于共振而激烈運(yùn)動(dòng)，消耗能量，腔內(nèi)空氣起彈簧緩沖作用4、空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)共振消聲器5－33空腔孔頸空氣柱5、空間吸聲體當(dāng)房間表面不足作吸聲表面時(shí)使用。吸聲面積可能大于1。應(yīng)用于候車室、大廳等大空間建筑由框架吸聲材料（礦棉、玻璃棉等）護(hù)面（鋼、鋁、硬紙板條）結(jié)構(gòu)構(gòu)成：5、空間吸聲體當(dāng)房間表面不足作吸聲表面時(shí)使用。由框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成6、組合共振吸聲結(jié)構(gòu)--穿孔板與墻間空腔形成共振腔

圖5-27穿孔板組合共振吸聲結(jié)構(gòu)實(shí)例1-空氣層；2-多孔吸聲材料；3-穿孔（縫）板；4-玻璃布等護(hù)面層；5-木板條穿孔板共振器6、組合共振吸聲結(jié)構(gòu)--穿孔板與墻間空腔形成共振腔§5噪聲的控制與治理方法一、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(diǎn)控制2、城市噪聲控制3、室內(nèi)設(shè)備噪聲控制§5噪聲的控制與治理方法二、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(duì)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(yīng)的應(yīng)用：利用背景聲無表達(dá)含義、響度不大、連續(xù)、無方位感的特點(diǎn)來掩蔽噪聲。二、吸聲降噪：吊頂或墻面：吸聲材料——壁紙、墻布控制措施降噪原理適用場(chǎng)合減噪效果吸聲減噪利用吸聲材料或結(jié)構(gòu)，降低廠房?jī)?nèi)反射噪聲車間設(shè)備噪聲大4～10dB隔聲利用隔聲結(jié)構(gòu)，將噪聲源和接受點(diǎn)隔開車間工人多，噪聲設(shè)備少，用隔聲罩；反之用隔聲間，以上兩者均不允許時(shí)，用隔聲屏10～40dB消聲器利用阻性、抗性和小孔噴注、多孔擴(kuò)散等原理，減弱氣流噪聲氣動(dòng)設(shè)備的空氣動(dòng)力性噪聲15～40dB隔振將振動(dòng)設(shè)備與地面的剛性連接為彈性接觸，隔絕固體聲傳播設(shè)備振動(dòng)嚴(yán)重5～25dB減振利用內(nèi)摩擦損耗大的材料貼在振動(dòng)表面上，減少金屬薄板的彎曲振動(dòng)設(shè)備外殼、管道等振動(dòng)噪聲嚴(yán)重5～15dB控制措施降噪原理適用場(chǎng)合減噪效果吸聲減噪利用吸聲材料房間的吸聲減噪

原理：通過吸聲處理以達(dá)到降噪目的方法。消聲器原理消聲器是可使氣流通過,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。吸聲降噪房間的吸聲減噪5－40100%100%混響聲:145%混響聲:200%1、隔聲降噪原理5－40100%100%建筑環(huán)境聲學(xué)FIG16-4裝有吸聲砌塊未作吸聲處理的管道噪聲源噪聲源隔聲障板頂棚抹灰管道作吸聲處理隔聲障板頂棚抹灰建筑環(huán)境聲學(xué)FIG16-4裝有吸聲砌塊未作吸聲處理的管道噪聲比較側(cè)重點(diǎn)目的減少能量吸聲聲源側(cè)降低廠房?jī)?nèi)噪聲,混響聲減弱聲反射Er隔聲相鄰室保護(hù)鄰室隔絕聲透射E材料特點(diǎn)吸聲材料輕而疏松(透氣,多孔):玻璃棉