基于生态住宅模式下的室内噪声污染模拟及控制研究.doc

基于生态住宅模式下的室内噪声污染模拟及控制研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：王林指导教师：龚七一副教授学位类别：工程硕士 (材料工程领域) 重庆大学材料科学与工程学院二 O一四年五月 The Study of Indoor Noise Pollution Simulation and Control Based on the Ecological Residential Mode A Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement forthe Professional DegreeByWang LinSupervised by Ass. Prof. Gong QiyiSpecialty:ME ( Material Engineering Field)College of Material Science and Environment Engineering of Chongqing University , Chongqing, China May, 2014 中文摘要摘要近代以来，随着科学技术的发展，人类高强度地开发和使用自然资源已经对自然环境造成了很大的破坏。近几十年的经济发展过程中，人们寻求了一种可持续发展的经济模式循环经济。这一经济发展模式体现在人居环境建设领域可归纳总结为生态住宅的研究和发展上。在国内社会经济日益发展的今天，公众的目光不仅局限于现已基本解决的温饱问题，而开始逐渐关注与生活紧密相关的环境问题。国内以粗放型和数量型为增长方式的相关产业，特别是建筑业采用手工化或半机械化操作程度较高，劳动生产率不及发达国家的二分之一，导致效率低、能耗高等问题引起了人们的重视和反思；一些住宅因规划设计水平不高，住宅的适用性与现代化住宅标准还有较大的差距，提升并优化住宅品质，强调室内环境的舒适感成为生态住宅所需考虑的重要方面。现代建筑中各类噪声给业主带来不少烦恼，强烈的抱怨和频繁的投诉暴露出严重的声环境问题。本文通过利用建筑室内声环境模拟软件 Odeon结合国内相关规范和导则，对室内环境噪声进行模拟预测。在前期设计阶段通过对使用状态、设计等方面的优化对比，得出影响室内声环境的因素，前置室内声环境评估，深化设计内涵，为室内声环境控制提供强有力的依据，从而改善室内声环境。本文通过国内相关声环境规范，对住宅卧室书房声环境进行模拟，对理想状态、实际存在缝隙状态、开窗状态下的工况分别进行模拟，并采用相应的降噪措施对实际存在缝隙工况下进行声环境改造，通过装饰工程造价对声环境改造前后的经济指标进行分析，从而验证了声环境改造的经济可行性。通过模拟实验，总结生态模式下声环境的控制和预防，在生态住宅模式下全面地对声环境进行改造。关键字：室内噪声，模拟，Odeon，室内设计I 重庆大学硕士学位论文II 英文摘要ABSTRACT In recent years, due to the development of science and technology, humans highstrength development and use of natural resources, the damage of natural environmenthas become more seriously. In the process of economic development in recent decades,people have seek a kind of economic model which is sustainable, we call it circulareconomy. The economic development mode belongs to the field of human settlementenvironment construction which can be classified as the research and development ofecological residence.The development of social economy is growing better and better, the concerns ofthe public is not only confined to problem of food and clothing, and began to focus onissues closely related to life environment. Domestic related industries with extensiveand quantitative growth method, especially the construction industry by manual or halfmechanization operation degree is higher, the labor productivity is less than half of thedeveloped countries, leading to low efficiency and high energy consumption problemhas attracted peoples attention and reflection; Some residential planning and designlevel is not high, residential suitability and modern residential standards have larger gap,improving and optimizing the residential quality, emphasizing on comfort of indoorenvironment become the important aspect of ecological residential which shouldconsider.Modern architecture bring many troubles to the owner, all kinds of noise in strongcomplaints and frequent complaints exposed serious environmental problems. In thispaper, by using the building indoor sound environment simulation software Odeon, incombination with the relevant domestic standards and guidelines, simulating andpredicting indoor environmental noise. In the early design stage through the comparisonof use of state and design, it is concluded that the influencing factors of indoor soundenvironment, front indoor sound environment assessment, and deepen the connotationof the design, provide a strong basis for the indoor acoustic environment control, so asto improve the indoor acoustic environment.Through the acoustic environment of domestic norms ,this article simulate theworking conditions of ideal state, the actual existence of gap state,the window state.Byreducing noise and calculating cost in order to verify the feasibility of acousticenvironment improvement in the economic.At last control and prevention methods ofIII 重庆大学硕士学位论文ecological mode acoustic environment, comprehensive improvement of acousticenvironment.Keywords：Indoor noise, Simulate, ODEON, Interior designIV 目录目录摘要.IABSTRACT. III录. V目1绪论. 11.1研究背景 . 11.1.1循环经济是生态住宅的核心指导思想 . 11.1.2生态住宅的概念及其特点 . 11.1.3生态住宅的内涵 . 31.2生态住宅的研究状况 . 51.2.1国外研究状况 . 51.2.2国内研究状况 . 61.3研究目的和意义 . 62噪声污染概述及评价 . 92.1环境噪声 . 92.1.1噪声的概念及特点 . 92.1.2城市环境噪声污染源的分类 . 92.1.3城市环境噪声的危害 . 112.1.4城市环境噪声的现状 . 122.2室内噪声概述 . 132.2.1相关概念 . 132.2.2室内噪声的来源 . 142.2.3室内噪声的危害 . 152.3室内噪声的评价 . 162.4本章小结 . 163吸声降噪技术 . 173.1吸声降噪概述 . 173.1.1吸声与吸声材料的概念 . 173.1.2吸声机理 . 173.1.3吸声材料的基本类型 . 173.1.4表示材料吸声性能的参量 . 173.1.5材料吸声性能的测量 . 18V 重庆大学硕士学位论文3.2多孔吸声材料. 203.2.1吸声机理. 203.2.2吸声材料构造特性. 203.2.3影响材料吸声的因素. 203.3共振吸声结构. 233.3.1共振吸声原理. 233.3.2常用共振吸声结构. 243.4本章小结. 284隔声降噪技术. 294.1隔声原理. 294.1.1隔声的基本理论. 294.1.2质量定律. 304.1.3吻合效应. 314.2隔声墙的常见形式. 324.2.1单层匀质墙隔声. 324.2.2双层墙隔声. 334.3隔声间. 364.3.1隔声间简介. 364.3.2隔声间的结构. 364.4隔声罩. 364.5隔声屏障. 374.6本章小结. 385 ODEON软件对室内声环境的模拟与分析 . 395.1噪声评价标准分析. 395.2声环境模拟软件. 415.2.1声环境模拟软件简介. 415.2.2 ODEON室内声环境模拟软件计算原理 . 415.3书房声环境 ODEON模拟 . 435.3.1功能空间简介. 435.3.2书房参数设置. 435.3.3书房工况一模拟结果. 455.3.4书房工况二模拟结果. 485.3.5书房工况三模拟结果. 505.4卧室声环境 ODEON模拟 . 52VI 目录5.4.1卧室参数设置 . 525.4.2卧室工况一模拟结果 . 535.4.3卧室工况二模拟结果 . 565.4.4卧室工况三模拟结果 . 595.5室内声环境改造的经济指标分析 . 615.6本章小结 . 696生态住宅模式下噪声污染的控制与预防 . 716.1噪声源的控制 . 716.1.1前期合理规划 . 716.1.2优化室内声环境 . 716.2功能空间及构造设计 . 726.2.1静态空间的设计 . 726.2.2门窗的设计 . 726.2.3墙体的优化 . 756.2.4加强施工管理提高工程质量 . 776.3建筑材料的选择 . 776.4本章小结 . 787总结与展望 . 797.1总结. 797.2展望. 80致谢. 81参考文献. 83VII 重庆大学硕士学位论文VIII 1绪论1 绪论1.1研究背景1.1.1循环经济是生态住宅的核心指导思想循环经济，是 20世纪 60年代美国经济学家 K波尔丁针对当时资源环境不断恶化的前提下提出的。循环经济是以 “减量化(Reduce)、再利用 (Reuse)、再循环(Recycle)”(3R)为社会经济活动的行为准则，运用生态学规律把经济活动组织成“资源产品再生资源”的反馈式流程和 “低开采高利用低排放”的循环利用模式，对物质封闭流动型经济的简称1。循环经济包含了整个社会经济活动，以及各个体系和产业，住宅产业占有其很大的部分。住宅产业在国民经济中起着至关重要的作用，并且它对资源的占用，能源的消耗以及对环境的负荷相当大。据相关数据统计：城市的建成区用地 30%用做住宅建设;住宅所消耗的能耗约占全国总能耗的 20%；住宅消耗的城市水资源占 32%左右；住宅建设所用钢材占全国用钢的总量 20%左右。在住宅建设过程中，在保证住宅的安全性、耐久性、舒适性、环境性、健康与卫生性的条件下，充分利用现有的技术和材料，尽可能地使用绿色能源(如太阳能、风能、地热能等)与绿色建材(如可重复使用材料、可循环使用材料、再生材料等)，高效利用各种资源，合理绿化，零排放或少排放各类污染物(如温室气体、废水、垃圾等)，并对小区内的所有建筑物(包括设备)进行全寿命周期管理，使住宅建设过程中对能源、资源、环境的消耗与产出力求达到内在循环的平衡，这一系列的问题被逐渐重视起来，生态住宅开发模式应运而生。1.1.2生态住宅的概念及其特点2000年国际城市生态住宅学术研讨会为“生态住宅”所下定义为：以充分利用自然生态资源为前提，以有益于居区的环境、健康、节能、方便生活为宗旨，使居住者在生理上、心理上、物质上完全处于良性状态，从而实现人与自然的融合，人与人的沟通的新型住宅，称之为生态住宅。生态住宅的实质是现代生态学的基本原理与现代建筑技术相结合。构建生态住宅要通过高质量的绿化、清洁的水源、自然能源和人文资源的合理利用、培养高素质居民以及合理科学的前澹性的管理等手段，实现居区生态系统的良性循环。生态住宅以可持续发展为指导思想，意在寻求自然、建筑和人三者之间的和谐统一，即在“以人为本”的基础上，利用自然条件、人工手段来营造有利于人们舒适、健康的生活环境，同时又要控制对于自然资源的使用，实现向自然索取与回报之间的平衡。生态住宅是一种生态型建筑群，目前生态型建筑这一概念还没有1 重庆大学硕士学位论文让建筑界公认的概念和定义。但现有的多种称谓如绿色建筑、健康建筑、节能建筑、可持续发展建筑等所表述的涵义基本上是相互重叠的。由于“生态住宅”的名称叫法不同，建设部把这些意义相互重叠的名词统称为“生态住宅”，生态住宅的特点主要体现为：生态理念、规划与设计、技术与材料三个方面。生态理念体现为人性化、生态化、系统化以及经济化四点。人性化凸显了以人为本、强调住宅的使用主体人的感受，建设生态住宅的目的正是为了提供一个健康舒适的休息娱乐空间，提升人们的生活品质；生态化是生态住宅的核心理念，它提出了采用科学的规划、合理地利用自然环境资源（如鼓励利用太阳能、风能、地热能等清洁能源）；针对供热、空调系统的高能耗现状进行节能设计；通过有效处理并循环使用生活污水、废水，形成水的良性循环；居住区的垃圾的分类处理；住宅的空气质量最低达到二级标准；声环境要求白天噪声小于 50分贝，夜间小于 40分贝；住宅室内装修尽量采用“绿色装修”，防止室内空气中的甲醛、甲苯、二甲苯、氨等可挥发有机物的超标；绿地面积占居住区总面积的 60%以上等要求；系统化强调人和生物与周围自然环境的和谐统一、室内外的相互协调、住宅建设与配套设施（交通、教育、医疗、商业、信息等）的整合，使人与环境达到最优的动态契合度，最大限度地方便周围居民的生活；经济化应以消费者和房地产开发商的互惠双赢为目标，对开发商而言，应摆脱开发生态住宅就会而产生高昂的材料、技术投入，较低的绿化率等误区，争取以较小的生态空间实现较大的生态功能；用较小的生态经济代价获取较高的的经济社会效益；以较少的物理交换量转化较大的生态交换量。三者的有效整合，从而实现资源利用率最优化，住宅产品多元化，尽可能降低成本，增强行业的产品竞争力，满足不同消费者层次对生态住宅的需求。对消费者而言，生态住宅是健康安全、舒适和谐的象征，是广大住房消费人群的普遍需求，不应单单看作是富人所特有的住宅产品，需要以理性的目光看待住宅产品的多元化和专业化。生态住宅的规划与设计是营造生态住宅的关键，它是一项涵盖植被的绿化、建筑内在的绿色概念、系统上的绿色与绿色机制的生态工程。它包括居住空间、活动空间、绿化空间以及美学空间的规划和设计。居住空间的生态化指的是绿色建筑，它以维护居住区生态系统的良性运作为原则，以生态经济为基础，以绿色环境为标志，以绿色技术为支撑，以建筑美学为目标的一种全新要素的建筑体系。绿色建筑是一个与环境相互融合的智能化可调节系统。活动空间生态化包括服务空间和交流空间，为居民营造一种人文交流的空间，提高居民的生态意识，锻炼培养参与能力。绿色空间包括立体空间和生态功能的绿色。立体空间的绿色指的是立体绿化，从住宅栋与栋之间的空隙到每栋的房顶都合理地种植乔木、灌木、藤蔓、花草等多种植物，形成健康绿色的环境背景。同时利用植物的蒸腾作用，2 1绪论改善小区环境湿度，有效降低室外噪声干扰，形成室外噪声小，空气清新通风良好，夏季温度事宜的局部气候环境。生态功能的绿色是指利用生态技术，改善居住空间产生的垃圾、污水等废物与人的不协调的关系。美学空间的规划和设计，它通过利用不同建筑风格的表现，从点、线、面、体来体现景观的生态美。生态住宅的设计，在充分尊重小区景观与生态资源的同时，利用自然生态与人工生态的结合而产生的边缘效益，对生态系统的整体、协调、循环等方面进行设计，将不同建筑风格背后的风土人情融入到生态住宅的规划与设计之中，使生态住宅具有“人间乐园”的生态魅力。从住宅设计到建成的过程中，材料和技术的支持是非常重要的。从生态建筑的技术层面来说，分为简单技术、常规技术、高科技新技术三个层次。虽然采用高新技术是生态住宅今后发展的必然趋势，但常规技术、常规材料仍是目前我国生态住宅探索与实践的主体。西方的发达国家，现已运用高科技新技术、新材料，建成各种技术水准的“生态型”住宅；同时多个发展中国家，如印度、埃及等国家的建筑设计师在适用技术（包括简单技术，常规技术）这个层面上为我们做出了榜样。在印度的现代建筑中，不仅有对新技术、新材料的合理利用，更有一批对传统建筑材料与适用技术进行重新挖掘与利用的优秀实例。生态住宅是一种设计理念，它通过自然气候特征、地域文化传统以及当地的材料技术的不同而有不同的解决方案。因此生态住宅不宜直接等价于新技术，新材料，高成本。就我国目前的技术水平而言，完全可以通过合理的规划设计，科学地采用适用技术和材料来逐步实现生态住宅的目标。目前国内可用于生态住宅的材料和技术有塑钢中空玻璃门窗，太阳能系统以及一些外墙保温隔热系统。在运用这些现有的技术和材料的同时，也需要进一步研发新的技术和材料，通过先进技术的试点逐步发展推广；另一方面，对房地产企业而言，生态住宅的产业化，规模化以及标准化也是我国未来房地产竞争和发展的必然趋势。由于建筑产品具有显著的唯一性特点，在走向工业化生产的过程中，如何在生态住宅共性的基础上，充分展现建筑产品的个性与创新，满足生态住宅的适应性和灵活性是我国生态住宅需要亟待解决的问题。1.1.3生态住宅的内涵生态住宅不单单指增加居住区的植树量提高绿化率，真正的生态住宅强调了全方位、立体化的生态工程。这需要生态住宅规划的合理性、人与自然的协调性、环境清洁优美、适宜人类居住3。时间上有新旧的更迭，空间上有内外的耦合、代谢上有输入输出过程。真正的生态住宅由自然基础设施(土地、气候、水、自然能、生物)、生态代谢设施(水、电、气、热、废弃物)、人工设施(建筑物、构筑物、设施、道路)和人类生态服务体系(教育、医疗、保健、体闲、劳作、交流、物业管理)，3 重庆大学硕士学位论文包括绿色空间、蓝色空间(包括水资源、水环境、水景观、水生境等)、红色空间(建筑物)和灰色空间(道路与交通、室外人类活动空间 )，