噪声源分析与隔声玻璃的应用

噪声源分析与隔声玻璃的应用

1、噪声污染情况

噪声按其来源,可分为四大噪声即交通噪声、工业噪声、施工噪声和社会生活噪声。这四种噪声有着不同的特点,它们对人们生活的影响也不同。对噪声的投诉已成为环保投诉最大部分,根据噪声源的特点提出分析研究,以针对性地应用不同隔声玻璃。

目前在所有居民对噪声污染的投诉中,55%是生活噪声,30%是施工噪声,10%是交通噪声,剩下的  5%是工业和其他噪声。城区和郊区投诉内容不同。城区噪声投诉主要集中在生活噪声,如餐馆、酒店的鼓风机、排风扇、抽烟机、冷却塔的噪声,小区中的一些机器噪声如电梯、锅炉房、水泵等。郊区投拆主要集中在工业噪声,如砖厂、水泥搅拌厂、碎石厂、塑料厂等。另一投诉热点为夜间噪声,它包括了交通噪声和施工噪声。

生活噪声范围很广,主要包括小区内的各种机器噪声、叫卖声以及乐器演奏、跳舞时音乐声。这里的机器主要包括空调外机、配电房、电梯、排污泵、空气压缩机、立式泵、锅炉等常见动力设备。

交通噪声,主要是指汽车、轻轨、飞机、铁路噪声。其中汽车噪声尤其是大型车噪声最为严重,包括发动机、排气管、轮胎的低频声,以及喇叭声、刹车尖叫声、防盗报警声等中高频声。火车噪声主要来源于车轮和轨道之间的撞击声、机车的动力装置噪声和火车的汽笛声。当车速较低时,车头噪声是铁路噪声的主要噪声源;当机车高速运行时,轨道噪声将成为主要噪声源;而当火车鸣笛时,建筑物窗外的噪声可达92 dB

工业噪声,包括各种不同工厂的机器噪声,在不同的地区有不同的严重程度。随着大量大型企业从城市移向郊区,工业噪声也从城市转向了郊区。

施工噪声。由于施工点多离城区较近,因而对居民影响也很大

对于噪声控制,一般用吸声、隔声和隔振的方法分别对声源、传播过程、入耳处进行处理,不同噪声采用不同的方法。对于工业噪声,多采用对声源进行控制的方法,如加消声器和隔声罩方法。而对于交通噪声,由于其移动性,就需要从传播过程中加以限制,一般多在道路两旁加一些声屏障,对于排气管的声音可以加消声器降噪。加声屏障和消声器是现在声学噪声控制中常用的两种方法。隔声窗主要用于对建筑声环境的改造。

2主要噪声源分类

评价噪声源时一般采用频谱、时间和声压级特性。不同的噪声有着不同的频谱特性,治理时可利用这一特点采用不同的隔声玻璃。这首先要对噪声源进行分类。根据噪声的频谱特性可简单地分为低频、中频、高频噪声,本文采用 20-350Hz为低频,350-2800Hz为中频,2800Hz以上为高频。不同的噪声分属于不同的频率,噪声的频带宽度也不同,有的频带很窄,只涉及很短的频带,而有的则很宽,低中高频段都要有分布。噪声在不同时间表现也不同,如夜间噪声就会比白天噪声小。声压级更是噪声的主要特征,达不到一定声压就无法称为噪声。

一般评价噪声时多用其声压级进行单值,它使用方便,易于比较,但却忽略了频率信息。为了更针对性地治理,需要进一步按噪声的频谱特征进行分类。关于不同噪声的频谱已有多人进行过测量,但多是针对某一特定噪声,如轻轨、机器声,很少有将多种噪声进行综合整理分类的。总结,对生活中常见噪声(交通噪声、机器噪声)进行分类。分类时以噪声源的最主要频谱为主,分类前采用  A计权修正。在通用的噪声源强度图基础上,将强度与频率相结合,得到了常见噪声的分布图6-1

对噪声源进行分类一方面可使隔声玻璃合适地应用于不同的环境,另一方

面是由于要做出在整个频谱范围内都有很好隔声效果的隔声玻璃是一件非常困

难的事,因而必须要针对性的应用。隔声玻璃通常只是相对于同厚度普通玻璃在某一频段有好的隔声性能。

3玻璃的隔声性能

为了更好的将玻璃应用到合适的地方,有必要对各种玻璃的隔声性能及其影响因素做一总结。考虑的频率范围为  100Hz-5000Hz

31 单层玻璃

在低频和中低频与其它隔声玻璃隔声量相差不大,但1000Hz以后隔声量要明显低于其它玻璃。也可以看出现有的隔声玻璃对低频隔声量几乎不增大。影响隔声的因素主要是玻璃的厚度。增加玻璃的厚度可以提高隔声量,尤其是在质量控制区,但会使吻合谷移动。使用时应尽量使吻合频率避开声源最强频率。

32 中空玻璃

有质量-空气-质量、吻合共振两个低谷。在中频隔声量很高,但低频和高频不好。影响隔声的因素主要是玻璃厚度和空腔厚度。由于吻合频率是按单片玻璃厚度来算,中空玻璃分成两片后使得吻合频率上移,提高了中频隔声量。增大玻璃厚度可以提高整体隔声量,但会使吻合谷向中频移动,破坏中频隔声效果。空腔厚度的改变也可用于改善低频隔声量。增大和减少中间层间距都会改变质量-空气-质量共振点。而当间距增大到使共振频率低于敏感区域如100Hz时,或间距减小到使共振频率达到吻合频率处时都可以使隔声量增加。

一般用到的中空玻璃厚度多为10mm左右,而它并不能称得上是隔声玻璃,应用它的原因只是因为它的隔热性能好。尽管中空玻璃提高空腔厚度可以提高隔声量,但大空腔的中空玻璃很难制作,因而在实际应用中多采用了双层玻璃。

33 真空玻璃

因为间距小而没有质量-空气-质量共振点,但仍存在吻合谷,吻合频率由单层玻璃厚度决定。克服了中空玻璃低频差和单层玻璃高频差的缺点。影响隔声的因素主要是空腔间距、边界封接和支柱等连接处以及真空度。空腔间距一般固定约为  0.1-0.2mm,可将低频质量-空腔-质量共振低谷向吻合频率处移动,提高低频隔声效果。边界封接和支柱等声桥决定着真空层起作用。真空度的变化会使一些隔声低谷发生平移。

34 夹层玻璃

对于一般的夹层玻璃,其吻合频率既不按单片玻璃的厚度,也不按总厚度,

而是介于二者之间。在中高频时,其隔声量低于中空和真空玻璃。但对于特殊的隔音夹层玻璃来说,其隔声量要大于其它隔声玻璃。影响隔声的因素主要是夹胶层阻尼、胶层厚度。吻合频率处的隔声量几乎完全由阻尼值决定,由于胶片的高阻尼,夹层玻璃的吻合处隔声要高于其它玻璃。提高胶层厚度可提高低谷处的隔声量,这对较薄的玻璃更为有效,对厚玻璃不明显。

35 双层玻璃

双层玻璃可以提供较大的空腔厚度,从中空玻璃分析中可以看出密封好的大

间距双层玻璃有好的隔声量。

从以上玻璃隔声情况可以到出,玻璃厚度、空腔厚度、阻尼层是影响玻璃隔

声效果的主要原因。

4复合隔声窗的隔声性能

以上几种玻璃虽然都有一定的隔声能力,但都不能称得上是很好的隔声窗,表为建筑外窗隔声性能分级。

建筑外窗空气声隔声性能分级   dB

分级

分组指标值

1

20Rw<25

2

25Rw<30

3

30Rw<35

4

35Rw<40

5

40Rw<45

6

45Rw

从该表可看出上述几种玻璃其隔声量多集中在第3级,并不是很好的隔声玻璃。为了得到更好的隔声性能,需要将上述几种玻璃进行复合,综合利用它们的优点。常见的几种复合有夹层中空玻璃、双夹层中空玻璃、夹层双层玻璃。复合后的玻璃隔声量能到45dB左右,可达到表中的  5   6级。

在高隔声量时,若要继续提高玻璃窗的隔声量,最好是改变空腔的大小。空腔厚度的增加,使原本薄弱的低频隔声有了很大的提高。而且会导致中频的隔声规律不再符合质量定律,比质量定律的预测值高出很多。为了满足通风的要求,隔声窗还有另一品种,称为通风隔音窗。

5玻璃隔声方案

51 高频噪声

在噪声图谱6-1中,典型如电锯,在  4000Hz~5000Hz最高。3mm玻璃的吻合低谷略大于4000Hz,此时用单片为3mm的玻璃就不合适。通常用的窗户厚度多为3mm  4mm,当周围有施工时,大量的施工声如电锯声在关闭窗户的情况下也能大量传进。中空玻璃、真空玻璃都处于吻合低谷处,电锯声压级约为110dB,假设传到窗户一侧时还有100dB,而真空玻璃在4000Hz的隔声量还不到30 dB,那么传进去的声压就为70dB。此时如果用6mm的单片玻璃,隔声量就已能达到35dB,而用更厚的玻璃如10mm将能达到更好的效果,但价格要远远低于中空或真空玻璃。10mm玻璃在4000Hz频段隔声量达到46dB,这样进入室内的噪声就只有54dB了。而根据我国城市区域环境噪声标准,这两种情况分属于4类和1类区,4类指交通干线两侧,1类为居住、文教机关区,差别非常明显。

如果周围中低频噪声并不明显,而高频声也并不是超过100dB以上的强烈声音,建议不必使用专门的隔声玻璃,只需选用较厚点的玻璃。

52 中频噪声

中频噪声基本与人的发音频段相符合,在现实生活中较多。由于3mm玻璃

的吻合频率远离中频范围,建议使用3mm玻璃为基础的多层玻璃。真空玻璃、隔声夹层玻璃、中空玻璃都有很好的隔声量。从隔声情况考虑使用任何一种皆可。如果使用的组片玻璃非3mm,这时就应考虑采用夹层玻璃,提高低谷处的隔声量,有些专用隔声胶片已能将该低谷大致消除。

53 低频噪声

低频噪声一直是隔声的一个难点。交通噪声主要集中在低频。真空玻璃、中空玻璃、夹层玻璃低频隔声量都不好,隔声量都在20-25dB之间。对于这部分噪声就要用前面提到的专门隔声窗,隔声窗在低频的隔声量已能达到30dB以上,能一定程度的缓解低频噪声影响。

在制定玻璃的组合时总是希望用较少的投入就能达到最好的隔声量,比如对于高频噪声,建议只用厚的玻璃。但实际情况是,噪声源并不是单一稳定的,并不能指定玻璃面对的噪声,而且人们总希望玻璃在整个频域都有好的隔声量。同时当希望玻璃具有节能、安全等特征时,上述一些复合隔声窗无疑是最佳选择。因为好的隔声窗都是空腔与夹层的很好结合,而这两点又是玻璃节能与安全的关键所在。


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