环境科学概论5.建筑声环境

1、 第五章第五章 建筑声环境建筑声环境 5 1n 创造良好的满足要求的声环境n 保证居住者的健康n 提高劳动生产率n 保证工艺过程要求n 录音棚、演播室n 高保真音乐厅n 噪声控制的目的：创造一个良好的室内外声学环境。 一、声音的性质和基本物理量一、声音的性质和基本物理量1、声波的基本物理性质可听声：人耳可以听到的20Hz2000Hz频率范围的声音称为可听声。* * 低频声：300Hz以下的声音* * 中频声：3001000Hz的声音* * 高频声：1000Hz以上的声音2、声波：空气压强在静态压强水平上起伏变化的过程，是一种压强波。3、声速：声波在介质中传播的速度。 5 431.25 Hz单一

2、频率的声音单一频率的声音不同频率的不同频率的有序组合有序组合基音基音( (基频基频) )谐音谐音(n(n基频基频) )：将频率分成带，即研究某：将频率分成带，即研究某一频率带范围内的声压（振动能量）一频率带范围内的声压（振动能量）情况。情况。频率杂乱无章组合的声波频率杂乱无章组合的声波或或主观不主观不愿意接受愿意接受或或对人体有害的声音对人体有害的声音泛音泛音谐音是泛音，但泛音并不一定是谐音谐音是泛音，但泛音并不一定是谐音：较高频率：较高频率二、声音的计量二、声音的计量1、声功率、声强和声压声功率：生源在单位时间内向外辐射的声能声强：衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量。2、声源的指向性当声源

3、的尺度比波长小的多时，可看作无方向性的点声源。生源尺寸比波长大得越多，指向性越强2 2 人体对声音环境的反应原理与噪声评价人体对声音环境的反应原理与噪声评价一、人耳的听觉特征一、人耳的听觉特征1、响度和响度级 * * 响度：声音入射到耳鼓膜使听者获得的感觉量。取决于：声压、声强、频率。* * 响度级：将听起来一样响的声音的响度用1000Hz纯音对应的声压级代表。反映了人耳对不同频率声音的敏感度变化。* * 人耳对高频声较敏感，对低频声不敏感。二、掩蔽效应1、掩蔽效应：人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象称“掩蔽效应”。2、掩蔽量：因掩蔽效应听阈所提高的分贝数称为掩蔽量 。

4、应用：将没有信息内容、无方位感、不太响且连续的易于接受的声音作为背景声，抑制其他干扰噪声，使人听到这些声音时能保持心理平静。（背景音乐声）3、 双耳听闻效应(方位感)同一声源发出的声音传到两只耳朵时，由于到达双耳的声波之间存在一定的时间差、强度差、位相差，使听者能够辨别声音的方向。双耳辨别方向的能力称方位感。应用：弱化掩蔽声声源的方位感，来控制噪声。 5 10打电话声打电话声打电话声打电话声干扰大干扰大 干扰不大干扰不大 谈话声谈话声电话铃声电话铃声空调声空调声周围同事工周围同事工作的声音作的声音办公设备声办公设备声统计率统计率(%)(%)日本办公楼噪声干扰感觉的调查日本办公楼噪声干扰感觉的调

5、查常见的办公楼背景声常见的办公楼背景声三、室内声学特性三、室内声学特性 5 131、封闭空间的声特性及方向性特点： 5 14直达声直达声反射声反射声声吸收声吸收声扩散或散射声扩散或散射衍射衍射或绕射或绕射声透射声透射声耗散声耗散声传递声传递混响是围蔽空间里的声学现象。混响声源停止发声后，声场中还存在着来自各界面的迟到的反射声，各个界面的反射声在室内混合的现象称混响。声音停止发声后，室内声能立即开始衰减，声音自稳态声压级衰减60dB所需的时间称为混响时间。评价室内混响特性的参数。室内吸声量越大，衰减越快房间容积越大，衰减越慢四、噪声的评价和标准四、噪声的评价和标准 1 1、噪声的基本概念：、噪声

6、的基本概念：噪声频谱杂乱无章的、不人们愿意听到的、对人体有害的声音低频噪声：350Hz空气压缩机等中频噪声： 3501000Hz高压风机等高频噪声： 1000Hz锯子等 噪声的分类：2 2、室内噪声来源、室内噪声来源主要噪声空调噪声：以低频为主的噪声和振动空调机房：风机冷冻机房：冷冻机、水泵室外：汽车等管道系统：气流噪声、阀门的啸叫声噪声对听觉器官的损害噪声对听觉器官的损害3 3、 噪声的危害噪声的危害25dB10dB30dB60dB80dB正常听力听觉疲劳噪声性耳聋轻度耳聋重度耳聋职业耳聋听力损失听力损失长期工作环境 90dB句子可懂度下降13%；句子+单音节词混合可懂度下降38%。500/

7、1000/2000Hz三个频率下的平均听力损失使听阈上升使听阈上升新建筑物理FIG3.1-28-300 0101020203030404050506060707080802020 3030 4040 5050 6060 7070 8080 9090等效声压级/dBA等效声压级/dBA很干扰百分数/%很干扰百分数/%对睡眠很干扰对休息、音乐欣赏、交谈很干扰对工作很干扰对人体功能的影响：记忆力衰退、反应迟钝等噪声对生活工作的影响噪声对生活工作的影响对健康的影响：神经衰弱、消化不良、心脏病、高血压、动脉硬化等心血管疾病。实验发现：开始影响人的噪声级为4045dBA五、噪声允许标准和法规五、噪声允许标

8、准和法规1、相关法规民用建筑隔声设计规范工业企业噪声卫生标准剧场建筑设计规范办公建筑设计规范表7-2交谈的语言声级与背景噪声(SIL)的关系反映环境背景噪声当SIL60dB时，轻松交流的距离为多少?课堂上教师一般的提高嗓音能使后座同学听清的SIL=?1、声波的绕射：声波在传播途径中遇到障碍物时，改变传播方向，绕过障碍物的边缘，在障碍物的后面继续传播的现象称绕射。2、声波的反射与散射：当声波在传播过程中遇到一块尺寸比波长大得多的平面障板时，声波将被反射。3、声波的透射与吸收当声波入射到建筑构件时，声能的一部分被反射，一部分透过构件，另一部分由于构件的振动或声音在内部传播时介质的摩擦或热传导而被损

9、耗，称为材料的吸收。4、自由场：无反射无吸收的理想声场。5、室内声场：声波在一个被界面围团的空间中传播时，受到各个界面的反射与吸收，此时形成的声场为室内声场。室内声场比无反射的自由场复杂。一、材料和结构的声学特性吸声：声波入射到吸声材料上被吸收隔声：利用隔层把噪声源和接受者分开二、吸声材料和吸声结构1、多孔吸声材料原理：当声波入射到多孔材料表面时，声波能顺着微孔进入材料内部，引起孔隙中的空气振动。由于摩擦和空气的粘滞阻力，使一部分声能变为热能，从而使声波衰减。（孔靠得近但彼此不相通的多孔材料吸声较差）* * 所有的纤维板、软质抹灰、矿棉、毛毡等多孔材料-都是吸声材料。2 2、薄板共振吸声结构、

10、薄板共振吸声结构原理：当声波入射到薄板和薄膜上时，将激起面层振动，使板或膜发生弯曲变形。由于面层和固定支点的摩擦，以及面层本身的内损耗，一部分声能被转化为热能。* * 当入射声波的频率与结构的固有频率一致时，该频率称为吸声结构的共振频率。* * 将不透气、有弹性的板状或膜状材料（如胶合板、硬质纤维板、石膏板、石棉水泥板、皮革、人造革、帆布等）周边固定在框架上，板后留有一定厚度的空气层，就成了薄板和薄膜共振吸声结构。* * 应用：在薄板边缘防止一些橡皮条、海绵条、或毛毡等材料达到吸声的效果。在送风孔洞的风口、干管上加橡皮条也能达到此目的。3 3、空腔共振吸声材料、空腔共振吸声材料 原理：结构中间

11、封闭有一定体积的空腔，并通过有一定深度的小孔和声场空间连通。各种穿孔板、狭逢板背后设置空气层形成吸声结构，均属于空腔共振吸声结构。（如：可用穿孔的石棉水泥板、石膏板、胶合板等）* * 穿孔板共振器是在刚性板上穿孔或穿缝，并与墙壁隔开一定距离安装，利用了空腔共振器的吸声原理形成了多个空腔共振器。* * 应用：穿孔板吊顶高频高频低频低频特定特定频率频率更低频更低频吸声机理与吸声机理与频率的关系？频率的关系？ 5 5 3030厚度的影响：厚度的影响：空气层的影响：空气层的影响：1 1、多孔吸声材料、多孔吸声材料影响因素影响因素增加厚度和空气层对低、高频增加厚度和空气层对低、高频都有作用吗？都有作用吗

12、？多孔材料主要消低、高频？多孔材料主要消低、高频？ 5 31v共振结构在声波激发下振动，振动的结构由于本身的内摩擦和与空气间的摩擦把部分振动能量转变为热能而损耗。因此振动的结构消耗声能，产生吸声效果。 适应频带：中、低频 共鸣：机械能激发物体振动向空气辐射声能 共振：空气中传播的声能激发物体机械振动2 2、薄板和薄膜共振吸声结构、薄板和薄膜共振吸声结构吸声机理吸声机理v 不透气薄膜薄板与板壁间有一空气夹层，薄膜、薄板振动消耗声能。3 3、薄板和薄膜共振吸声结构、薄板和薄膜共振吸声结构吸声结构吸声结构薄板薄板多孔吸多孔吸声材料声材料 5 33v 空腔孔颈空气柱由于共振而激烈运动，消耗能量，腔内空

13、气起弹簧缓冲作用4 4、空腔共振吸声结构、空腔共振吸声结构共振消声器5 5、空间吸声体、空间吸声体6 6、组合共振吸声结构、组合共振吸声结构-穿孔板与墙间空腔形成共振腔穿孔板共振器一、噪声控制的原则与方法1、噪声控制原则* * 生源的噪声控制* * 在传声途径中控制* * 在接收点控制2、城市噪声控制3、室内设备噪声控制二、吸声降噪：吊顶或墙面：吸声材料壁纸、墙布三、隔声： 用构件将噪声源与接受者分开，隔离空气对噪声的传播，降低噪声污染。如隔声墙等。四、减振和隔振五、隔声罩：六、消声器七、掩蔽效应的应用：利用背景声无表达含义、响度不大、连续、无方位感的特点来掩蔽噪声。控制措施降噪原理 适用场合

14、 减噪效果 吸声减噪 利用吸声材料或结构，降低厂房内反射噪声车间设备噪声大 410dB 隔声 利用隔声结构，将噪声源和接受点隔开 车间工人多，噪声设备少，用隔声罩；反之用隔声间，以上两者均不允许时，用隔声屏 1040dB 消声器 利用阻性、抗性和小孔喷注、多孔扩散等原理，减弱气流噪声 气动设备的空气动力性噪声 1540dB隔振 将振动设备与地面的刚性连接为弹性接触，隔绝固体声传播 设备振动严重 525dB 减振 利用内摩擦损耗大的材料贴在振动表面上，减少金属薄板的弯曲振动设备外壳、管道等振动噪声严重 515dB 房间的吸声减噪 原理：通过吸声处理以达到降噪目的方法。消声器原理消声器是可使气流通

15、过,而降低噪声的装置。降低气流噪声主要依靠安装各种类型的消声器或消声室。吸声降噪 5 40100%100%混响声混响声:145%混响声混响声:200%0 1 1、隔声降噪原理、隔声降噪原理建筑环境声学FIG16-4装有吸装有吸声砌块声砌块未作吸声处理的管未作吸声处理的管道道噪声源噪声源噪声源噪声源隔声障板隔声障板顶棚抹灰顶棚抹灰管道作吸声处理管道作吸声处理隔声障板隔声障板顶棚抹灰顶棚抹灰比较侧重点目的减少能量吸声声源侧降低厂房内噪声,混响声 减弱声反射Er隔声相邻室保护邻室隔绝声透射E材料特点吸声材料 轻而疏松(透气,多孔):玻璃棉,泡沫塑料隔声材料重耳密实(不带空隙):砖墙,混凝土开启窗开启窗封闭窗封闭窗玻璃窗隔声范围玻璃窗隔声范围开启窗封闭窗玻璃厚度玻璃厚度空气层厚度空气层厚度 5 45空气层对隔声效果的空气层对隔声效果的影响影响 5 46缝隙与小孔对隔声的影响缝隙与小孔对隔声的影响开启的门窗缝隙或小孔衍射效应孔径在进行隔声设计时应注意避免小孔和缝隙对于门窗设计应做好密封处理孔径相对波长越大，衍射作用越强 5 470.5950.5950.140.14吸声材料同时容易透声吸声材料同时容易透声吸声、隔声组合应用吸声、隔声组合应用 5 48环境噪声控制工程FIG9-2v当振动频率与人体器官内某部位的固有频率相同吻合时，产生共振，可以危及健康乃至生命。v一般打桩的频率为310Hz