ISO 10140-22021 声学 - 建筑元件隔声实验室测量第2部分机载隔音的测量标准立项发展报告

声学—建筑元件隔声实验室测量第2部分：机载隔音的测量标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Acoustics—LaboratoryMeasurementofSoundInsulationofBuildingElements—Part2:MeasurementofAirborneSoundInsulation摘要随着城市化进程的加速推进与绿色建筑理念的深入普及，建筑声环境质量已成为衡量人居环境品质与建筑性能的重要指标。作为国际标准化组织（ISO）声学技术委员会（ISO/TC43）框架下建筑隔声测量领域的核心标准，ISO10140-2:2021《声学—建筑元件隔声实验室测量第2部分：机载隔音的测量》为全球范围内建筑构件机载隔声性能的实验室测量提供了统一的技术规范与测试方法。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术演进脉络及国际应用现状，深入解析该标准的适用范围、术语定义、测试装置要求、测量程序与结果表达等核心技术内容，并重点介绍本标准主要技术归口单位——中国建筑科学研究院有限公司在标准引入、试验验证及国内转化等方面所开展的系统性工作。报告指出，ISO10140-2:2021作为建筑隔声测量领域的国际基准文件，其在实验室间比对、产品性能分级及建筑隔声设计中的应用，将持续促进建筑声学技术进步与产业质量提升，为我国相关国家标准的制修订及建筑声学测量体系建设提供重要的参考与借鉴。关键词：建筑声学；机载隔声；实验室测量；ISO10140；标准化；建筑元件Keywords:Buildingacoustics;Airbornesoundinsulation;Laboratorymeasurement;ISO10140;Standardization;Buildingelements一、引言噪声污染已成为现代城市居民面临的主要环境问题之一。世界卫生组织（WHO）相关研究表明，长期暴露于高水平环境噪声之中，不仅会干扰人们的正常休息与工作效率，更可能诱发心血管疾病、认知功能下降等一系列健康问题[1]。在此背景下，建筑围护结构的隔声性能直接关系到室内声环境质量，是保障居住者身心健康与生活品质的关键技术指标。建筑元件的隔声性能（以隔声量或声透射损失表征）需要依靠标准化测量方法加以科学评价与准确量化。20世纪中叶以来，各国相继建立了建筑隔声的实验室测量技术体系，但限于测量原理、试验装置及数据处理方法的差异，国际间测试结果的可比性长期存在挑战[2]。为此，国际标准化组织（ISO）自20世纪90年代起着手整合分散的隔声测量标准体系，逐步形成了一套覆盖建筑元件隔声测量全流程的标准化文件——ISO10140系列标准。ISO10140-2:2021作为ISO10140系列标准中规定机载隔声测量方法的核心部分，其技术内容直接关系到隔声测量的准确度、可重复性及国际互认水平。本报告从标准立项与发展视角出发，系统考察该标准的技术架构与应用价值，以期为我国建筑声学标准化建设提供参考。二、标准立项背景与编制历程2.1国际标准化组织与ISO/TC43技术委员会ISO10140-2:2021由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）下属的声学技术委员会（ISO/TC43）负责制定与维护。ISO/TC43成立于1947年，是ISO最早的技技术委员会之一，其工作范围涵盖声学领域的标准化，涉及声学测量方法、噪声限值、建筑声学及超声学等方向。截至2024年，ISO/TC43下设多个分技术委员会与工作组，其中SC2（建筑声学）分技术委员会直接负责建筑隔声测量相关标准的制修订工作[3]。ISO/TC43/SC2的成员包括来自全球数十个国家的标准化机构代表，并与欧洲标准化委员会（CEN）、国际建筑与建筑研究与创新委员会（CIB）等国际组织保持密切的联络合作关系。中国作为ISO的正式成员国，由全国声学标准化技术委员会（SAC/TC17）对口参与ISO/TC43/SC2的相关工作。2.2标准演进脉络ISO10140-2标准的形成并非一蹴而就，其技术脉络可追溯至20世纪六七十年代国际间建筑隔声测量方法的早期协调工作。从标准的技术演进特征来看，其发展大致经历了以下三个阶段。第一阶段：早期国际协调期（1960s—1990s）。1968年，ISO首次发布ISO/R140系列建议文件，对建筑构件隔声测量方法进行了初步规范，该系统由ISO/R140-1至ISO/R140-8等多个部分构成。在1970年代至1980年代，随着测量技术的成熟，ISO/R140系列建议文件经修订后正式升级为ISO140系列国际标准（ISO140-1至ISO140-10），其中ISO140-3:1995规定了建筑元件机载隔声的实验室测量方法。第二阶段：体系整合期（2000s）。随着建筑隔声测量技术体系的不断拓展，ISO140系列标准在结构上日趋庞杂，各部分之间的逻辑关系与术语一致性面临优化需求[4]。2003年起，ISO/TC43/SC2启动了针对建筑隔声测量标准体系的全面整合工作。经过数年的规划与论证，决定以新的ISO10140系列整合替代原有的ISO140系列对应部分。2010年，ISO10140系列标准正式发布，其中ISO10140-2:2010即为建筑元件机载隔声实验室测量的最新规范文件。第三阶段：修订完善期（2010s—2020s）。2010版ISO10140-2发布后，经过近十年的工程应用实践，国际标准化组织于2021年正式发布ISO10140-2:2021修订版，在规范性引用文件、术语定义及个别技术条款上进行了更新与澄清，进一步提升了标准的适用性和技术严谨性。2.3标准修订的主要动因ISO10140-2:2021的修订主要受以下因素驱动：一是ISO10140系列各部分的协同更新需求，尤其是ISO10140-1（术语与定义）、ISO10140-4（测量条件与程序）及ISO10140-5（测试设施要求）等关联标准的修订，要求第2部分在引用内容上保持同步一致；二是工程实践中发现的部分表述含混之处需要通过修订予以明确，以减少不同实验室间的操作差异；三是国际声学测量技术的持续发展，要求标准在测试精度和结果可重复性方面适应更高层次的应用需求。三、标准主要内容解析3.1适用范围与规范性引用文件ISO10140-2:2021规定了建筑元件在实验室条件下机载隔声性能的测量方法，适用于各类建筑构件——包括墙体、楼板、门、窗、幕墙、小型建筑元件（如通风口、接线盒等）以及由不同元件组合而成的复合结构——在扩散声场激励下的隔声量测量。该标准在测量频率范围上涵盖1/3倍频程（100Hz至5kHz）及倍频程（125Hz至4kHz）两种主选频带[5]。标准的主要规范性引用文件包括：ISO10140-1:2021（术语与定义）、ISO10140-4:2021（测量条件与程序）、ISO10140-5:2021（测试设施要求）、ISO717-1:2020（隔声单值评价量）以及IEC61260系列（滤波器性能要求）等。这些引用文件共同构成了完整的标准技术链条，保障了测量的系统性与规范性。3.2核心术语与定义ISO10140-2:2021沿用了ISO10140-1中的基础术语体系，关键概念包括：-隔声量（Soundreductionindex,R）：指入射声功率与透射声功率之比以10为底的对数的10倍，单位为分贝（dB），是表征建筑元件空气声隔绝能力的核心物理量。在实验室条件下，该值基于扩散声场假设，即假设声波以各向同性的方式均匀入射至测试元件表面。-侧向传声（Flankingtransmission）：指声能绕过测试元件，经由相邻结构（如侧墙、楼板连接节点等）传播至接收室的路径。实验室测量中应尽可能抑制侧向传声，以准确评价元件本身的隔声性能。-扩散声场（Diffusesoundfield）：指声场中声能密度均匀、声波传播方向各向同性的理想化声场条件，是实验室隔声测量的基本假设前提。除此之外，标准还对接收室混响时间、等效吸声面积等相关量进行了相应的定义与边界界定，确保各参与方在术语理解上的一致性。3.3测试装置与设施要求ISO10140-2:2021要求隔声实验室由相邻的发射室与接收室构成，两室之间设置安装测试元件的试件洞口（testopening）。标准对实验室的基本技术要求包括：-发射室与接收室容积：两室容积均不应小于30m³，且接收室容积不宜小于50m³（推荐值），以保证低频段（特别是100Hz～250Hz）具有足够的模态密度，获得可靠的测量结果。-试件洞口尺寸：标准规定洞口尺寸应根据试件实际尺寸确定，但通常建议采用不小于10m²的洞口面积（宽度不小于3m），以减小试件边缘安装条件对隔声量测量结果的影响[6]。-侧向传声抑制：要求发射室与接收室在结构上采取解耦设计，确保侧向传声对测量结果的影响控制在允许范围内。各室之间的背景噪声级应满足相应限值要求，避免干扰低频段隔声量的准确测量。-声场条件：发射室内声场应尽可能接近扩散声场条件，标准要求安装扩散体（如旋转扩散器或固定扩散板）以改善声场扩散程度。3.4测量程序与计算方法测量程序主要包括以下几个关键环节：（1）声压级测量。在发射室内通过扬声器系统产生稳态宽带噪声（或经滤波的粉红噪声）激励声场，分别在发射室和接收室中测量平均声压级（\(L_1\)和\(L_2\)）。发射室声压级的空间平均可通过传声器扫掠或多点布测实现，每个测点的采样时间需满足统计精度要求。（2）接收室混响时间测量。采用中断声源法（interruptednoisemethod）在接收室测量各频带的混响时间（\(T\)），据此计算接收室等效吸声面积（\(A\)）：\[A=\frac{0.16\,V}{T}\]式中，\(V\)为接收室容积（m³），\(T\)为混响时间（s）。（3）隔声量计算。根据以下基础公式计算各频带的隔声量：\[R=L_1-L_2+10\lg\left(\frac{S}{A}\right)\]式中，\(S\)为试件面积（m²），\(A\)为接收室等效吸声面积（m²），\(L_1\)、\(L_2\)分别为发射室和接收室的空间平均声压级（dB）。（4）低频段补充测量。由于混响室低频模态稀疏的影响，标准要求对100Hz～160Hz频段应采取补充措施——包括增加测点数量、延长平均时间以及采用传声器阵列等方法——以确保低频数据的可靠性。3.5结果表达与报告要求标准的输出结果以1/3倍频程或倍频程隔声量频谱形式给出，并可按ISO717-1规定进一步计算加权隔声量（\(R_w\)）及频谱适应项（\(C\)和\(C_{tr}\)）。标准要求测试报告应完整涵盖试件描述、安装条件、实验室信息、测量条件及逐频带结果数据，以确保测量过程的可追溯性和结果的可比性[7]。3.6与相关标准的协调关系ISO10140-2:2021与以下标准之间存在密切的技术衔接关系：-ISO10140-1:2021：提供全套术语与定义，是理解与使用第2部分的基础；-ISO10140-4:2021：规定测量条件及具体操作程序，与第2部分配合使用；-ISO10140-5:2021：明确测试设施（实验室）的建造与性能要求，包括侧向传声抑制等级、背景噪声限值等；-ISO717-1:2020：规定由隔声频谱计算单值评价量的方法。上述标准共同构成了一套完整的建筑元件机载隔声实验室测量标准矩阵，为全球建筑声学测试提供了统一的技术依据。四、主要参与单位介绍在本标准的制定与实施推广过程中，多个国家和国际组织参与了相关工作。以下重点介绍中国建筑科学研究院有限公司（CABR，以下简称“中国建研院”）的标准化实践。中国建筑科学研究院有限公司成立于1953年，原为建设部直属综合性建筑科学研究机构，2000年转制为科技型企业，现隶属于国务院国有资产监督管理委员会，是全国建筑领域规模最大的综合性研究与开发机构之一。中国建研院在建筑物理领域具有深厚的科研积淀，设有建筑环境与节能研究院，其下属的建筑声学实验室是国内最早开展建筑隔声研究的专业机构之一，具备完善的隔声实验室设施与资深的专业技术团队。作为全国声学标准化技术委员会（SAC/TC17）的副主任委员单位及建筑声学分技术委员会的主要依托单位，中国建研院长期深度参与ISO/TC43/SC2的国际标准化工作。在ISO10140-2:2021的制定与修订过程中，中国建研院专家积极跟踪标准草案的讨论进程，组织国内相关单位开展标准评议工作，系统收集并反馈我国在建筑隔声工程实践中的技术意见与修订建议[8]。在国内标准转化层面，中国建研院作为主要起草单位承担了GB/T19889.3《声学建筑和建筑构件隔声测量第3部分：建筑构件空气声隔声的实验室测量》的制修订工作。该国家标准在技术内容上等同采用ISO10140-2:2021，同时结合我国建筑构造特点与工程应用需求进行了必要的编辑性调整与补充。中国建研院建筑声学实验室作为国内首批通过中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可的声学检测实验室，在标准发布后率先完成新标准条件下的实验室能力验证，积累了大量的测试数据和工程应用经验。此外，中国建研院还积极参与标准配套技术文件的编制，主持或参与编制了《建筑隔声测量技术规程》《绿色建筑评价标准》中声环境相关条文等标准和文件，推动了隔声测量标准在我国绿色建筑性能评价、建筑产品质量监督等领域的深度应用，有力支撑了我国建筑声学行业的规范化发展。五、标准应用现状与影响分析5.1国际应用情况ISO10140-2:2021作为建筑元件机载隔声测量的国际基准方法，在全球范围内得到广泛采用。欧盟成员国依据该标准制定的欧洲版（ENISO10140-2）已成为建筑产品CE标志认证中隔声性能评定的指定检测方法。美国、日本、澳大利亚、新加坡等国家和地区也将该标准作为建筑产品隔声性能检测的主要依据或重要参考。在国际实验室间比对方面，ISO10140-2:2021为各国隔声实验室的能力验证提供了统一的测量基准。欧洲声学实验室协会（EuropeanAcousticsAssociation）等国际组织定期组织的实验室循环比对测试，均以ISO10140-2为测量依据，有效促进了全球范围内隔声测试数据的可比性与互认水平。5.2国内应用情况在我国，ISO10140-2:2021对应的国家标准GB/T19889.3已被广泛用于建筑隔声产品的型式检验、工程进场复检及绿色建筑评价等工作。随着《民用建筑隔声设计规范》（GB50118）、《建筑环境通用规范》（GB55016）等标准的实施，建筑隔声性能的检测需求持续增长，ISO10140-2:2021技术体系的市场覆盖面进一步扩大。在产业发展层面，隔声门窗、隔声墙体材料、新型轻质复合隔声构件等产品的研发与质量控制均以该标准规定的方法作为核心检测手段，标准对推动建筑声学产品技术进步和市场竞争秩序规范化发挥了不可替代的作用[9]。5.3标准的社会经济效益从社会效益来看，ISO10140-2:2021为确保住宅、学校、医院等建筑类型的声环境质量提供了计量基础，有力地支撑了健康宜居环境建设。从经济效益来看，统一的测量标准降低了国际贸易中建筑产品的隔声性能检测壁垒，促进了建筑部品的跨国流通与市场准入效率。六、结论与展望ISO10140-2:2021作为建筑隔声测量领域的国际基础性标准，其科学性与权威性已在全球范围内得到广泛验证。该标准通过规范实验室测量装置、测量程序与数据表达，为建筑元件机载隔声性能的准确评价搭建了统一的技术平台，为建筑材料研发、建筑设计优化、产品检测认证及法规监管