隔声罩的设计和应用

七、隔声罩的设计和应用全封闭式隔声罩、活动式隔声罩、局部封闭式隔声罩1、隔声罩的设计应考虑下述几项基本要求：（1）隔声罩的罩壁应具有足够的隔声量，以隔断空气声的传播，同时又要减少罩内混响声和防止固体声的传递。（2）尽可能减少在罩壁上开孔。对于必需的开孔以及罩壁的构件相接处的缝隙，要采取密封措施，以减少漏声。（3）由于罩内声源机器设备的散热，可能导致罩内温度升高，对此应采取适当的通风散热措施。（4）要考虑声源机器设备操作、维修方便的要求。在可能情况下，要采取相应的措施，例如，设置进出门、观察窗、手孔、活动盖板或可移动、可组装式的罩壳，以便接近机器，观察机器运行情况并进行操作与维修。隔声罩的隔声效果，通常以插入损失（ILD）来表征，即指机器设备在设置隔声罩前后在罩外某一特定位置上的声压级差或声功率级之差。对于全封闭的隔声罩，插入损失可近似用下式估算：)lg(10RDIL式中：——内饰吸声材料的平均吸声系数；R——隔声罩罩壁的平均隔声量，dB。例如：一个隔声罩的罩体平均隔声量为30dB，内饰的吸声材料平均吸声系数为0.25，求隔声罩的插入损失。dBRDIL2498.23)25.0lg(1030)lg(10对于局部封闭隔声罩，插入损失为：RILSSSSRD1.010101011lg10)lg(10式中：0S——非封闭面的总面积，2m；1S——封闭面的总面积，2m。一个效果好的隔声罩，要求其罩壁的隔声量要大，罩内壁的吸声效果要好，罩壁上开孔要小，漏声要少。隔声罩的孔洞和缝隙对其降噪效果特别是高频噪声有明显影响，开口面积应尽量小，泄漏面积占10%、1%、0.1%的隔声罩的最大降噪量分别为10、20、30dB（A）。只有设计很好的全封闭隔声罩，并采用隔振支撑安装，没有孔洞或有孔洞安装消声器，采用适当密封的隔声门，才能获得很高的降噪值。2、隔声罩的结构隔声罩的主要结构是它的罩壁，它具有足够的隔声量，才能阻隔声源机器设备的噪声不致外传，从而使噪声降低到所规定的允许声级以下。按照质量定律，罩壁的结构应当是重质的，例如，采用砖、石块、混凝土或厚钢板等的构造；但大多数情况是由于现场的空间条件、机器的维修及隔声罩的拆装运等因素；要求罩壁结构轻巧、拆装方便。这种隔声的罩壁一般采用较薄的金属板，内饰一定厚度的吸声材料。如果罩壁振动较大，可在金属板外表面或内表面涂一些内损耗系数较大的阻尼材料，如沥青浆、石棉沥青浆等。为防止其固体传声，可在隔声罩设备下面安装隔振器或铺设隔振材料。表5-2-15列出了几类隔声罩及其对开孔、内衬材料等方面的基本要求和它们的A声级插入损失值，图5-2-33则给出了它们的倍频程插入损失值。确定隔声罩结构，可以根据插入损失的要求，确定隔声罩结构的隔声量，再按有关结构的隔声量和实际情况选用具体结构。在处理噪声的实际问题中，还会由于机器设备的散热问题而必须在隔声罩罩壁上留一定的孔洞。通常在孔洞上安装一定长度的消声器并使消声器的降噪量与隔声罩罩壁的隔声量相当，这样既不降低减噪效果，又可以达到通风冷却的目的。八、隔声间的设计和应用1、隔声间的设计隔声间，就是隔离声音的房间，和隔声罩不同，它的作用是在噪声较高的环境中，建立较为安静的局部空间。这种房间的外表看起来同一般的房间大致一样，但是由于它的结构是按着隔声要求设计的，所以隔声性能比较突出。对声源分布较分散、靠单一噪声控制措施不易奏效或者采取较多控制措施不够经济的噪声环境，隔声间是经常采用的一种治理措施。大多数的隔声间是包括隔声、吸声、消声器、阻尼和减振等几种噪声控制措施的综合治理装置，它是多种声学结构组合。衡量一个隔声间的效果，不能只看它的某一个声学构件的降噪效果，而是要看它的综合降噪指标。通常，隔声间的降噪效果用插入损失（ILD）来表示：)lg(10SARDIL式中：ILD—被保护者所在的位置上安装隔声间前后的声压级之差；R—隔声间的平均隔声量。NiRiNiiiSSR11.0110lg10iS—第i个结构的面积,2m；iR—第i个结构的隔声量,dB；A—隔声间内表面的总吸声量。NiiiSA1i——第i个结构的吸声系数；iS——第i个结构的面积，2m。上面公式说明，要取得较好的隔声间整体降噪效果，每个声学构件的降噪量必须相匹配。比较合理的设计方法是采用“等隔声”原则。例如隔声间的墙壁上的门窗，那么墙体的隔声量应大致与门窗的隔声量相同。当墙体的隔声量与门窗的隔声量不同时，可计算出总的平均隔声量，看其能否达到要求，直到选择出满意的组合结构为止。当然，同隔声罩一样，隔声间还必须考虑操作使用方便、散热通风及造价合理等因素。为保证隔声间内具有较好的工作环境，应设置一定的通风装置，包括隔声间的进排风消声器。在很多情况下安装空调装置。2、隔声间的结构和应用从结构类型上，隔声间又有轻质结构与重质结构之分。所谓轻质结构，一般是用薄金属板涂以阻尼漆或非金属板作外表面，附在钢木龙骨架上，并内衬吸声层。这种结构除了具有一定的隔声性能外，还具有拆装方便、利于检修等特点，适于安装在石油化工、冶金、机械加工等行业中声源比较分散、声传播为扩散型声场的大型厂房、车间内。所谓重质结构，一般是指砖、石、混凝土墙壁和混凝土顶棚组成的土建结构。这种结构隔声量较大，即使是较简单的厚240mm砖墙也很容易达到40dB以上的隔声效果，施工简单方便，适于有足够空间条件、隔声要求较高的场合。九、隔声窗隔声窗是用途相当广泛的隔声构件，例如，工业噪声治理中的车间操作室、更衣休息室、办公室、会议室要用，环境噪声治理中的机关办公室、学校建筑、宾馆饭店等临街建筑及其他公用民用设施也要用。1、隔声窗的设计以临街建筑隔声窗的设计为例介绍隔声窗的设计方法。临街室内噪声主要为道路交通噪声，考虑周围建筑、环境和地面反射，可以基本假定建筑外部声场为扩散声场，其扩散声场的声级为临街建筑外的交通噪声声级，基本噪声传播模型如图5-2-35所示。建筑外墙的隔声量大于50dB，通过外墙传入室内声能量可以忽略，在这个模型基础上，室内声级按下式计算：ASLLRlg1021式中：R—窗的隔声量；21,LL—分别为室内外声级；S—窗的面积；A—室内吸声量。根据室外交通噪声级和室内要求的标准确定可按图5-2-36选择隔声窗计权隔声量WR。表5-2-16是临街建筑为降低交通噪声的污染而选用隔声窗的设计实例。2、隔声窗的结构和应用隔声窗的隔声效果主要取决于玻璃的厚度（或单位面积玻璃的重量），其次是隔声窗结构，窗框之间、窗框与墙壁之间的密封程度。据实测：3mm厚的玻璃的隔声值为27dB，6mm厚的玻璃隔声值仅为30dB，因此，多采用两层以上玻璃中间夹以空气层的办法，来提高玻璃窗的隔声效果。设计隔声窗要注意以下几点：（1）多层窗最好选用厚度不一样的玻璃板，以消除高频吻合效应影响。不同厚度的玻璃板的临界频率见表5-2-17。为了弥补吻合效应引起的隔声低谷，双层窗的玻璃板应恰当地组合。（2）多层窗的玻璃板之间要有较大的空气层。（3）如果多层窗的玻璃板之间有一定的倾斜度，有利于消除驻波。（4）玻璃窗的密封要严，要边缘处采用橡胶条或毛毡打压紧，这不仅可以起到密封作用，还能起到有效的阻尼作用，以减少玻璃板产生二次声辐射。十、声屏障声屏障，是一种在噪声源和被保护对象之间专门设计的声学障板，它通常是特定噪声源和特定保护对象而设计的。例如，在交通噪声控制中，可以利用声屏障、楼房、高坡、路堤等高大遮挡物来降低铁路、公路噪声对道路两侧人们的影响；在工业噪声控制中，可以利用声屏障来降低某些以高频为主的、不能采用完全封闭措施的强噪声源的噪声，也可以利用声屏障降低一些减噪量要求不高的声源的噪声辐射。1、户外声屏障（1）户外声屏障的设计声波在传播中遇到屏障时，会在屏障边缘处产生绕射现象，从而在屏障的背后产生一个“声影区”，声影区内的噪声级要低于未设置屏障时的噪声级，这就是声屏障降噪的基本原理。声屏障的设计程序：1）测出或估算出被保护处和声源处的噪声级并给出声源的频谱曲线，选定某评价曲线作设计指标，据此定出各倍频程中心频率处预期的衰减值。2）根据现场各种条件综合考虑，初拟出屏障的几何尺寸，将计算所得的结果与预期衰减值相比较，以检验是否达到设计要求。在把声源作为点声源、声屏障视为无限长（在屏障长度为声源长度3倍以上时，可以假定为无限长声屏障）、屏障表面不做吸声处理条件下，声屏障的插入损失（ILD）按下式计算：02.02tan2lg2052.0050;52tanh2lg025＝时：＝时：；＝时：＝时：ILILILILDNNNDNDNNNDN式中：）（＝dBAN2，菲涅耳数；—声波波长,m；d—声源和接受点间的距离,m；A—声源和声屏障顶端的距离,m；B—接受点和声屏障顶端的距离,m。在工程上可以利用图5-2-39来直接查出点声源和线声源的声屏障插入损失。从上述公式和图5-2-39可以看到：声屏障越高越好，声源与接收点相距越近越好，声波的波长越短（即频率越高）衰减效果越好。显然，声屏障的降噪效果和高度以及声源、接受点和声屏障的相对位置有关。当然，对于实际情况可能复杂，影响声屏障效果的因素更多，它包括声屏障的特性、吸声特性、地面声学特性以及周围环境声学条件等。声屏障作为一种户外噪声控制设备，除考虑噪声控制功能外，还应考虑环境协调、安全性、户外气候影响等因素。声屏障设计考虑的主要因素是：①根据被保护对象的噪声污染现状、噪声标准和背景噪声确定合理的声屏障设计指标。②据声屏障降噪设计指标要求，确定声屏障声学设计参数和材料，包括长度、高度、材料的要求和吸声要求。③结构的力学性能设计，包括荷载、稳定性、结构强度、抗震性能等。④安全性能，特别是要保证声屏障设立不影响道路交通安全，不影响道路交通系统其他设施功能的发挥。⑤景观要求，声屏障的结构造型、材质、色彩的选用，要和声屏障周围的环境相协调，如有可能应考虑景观设计和绿化。⑥在设计声屏障时，要充分考虑地形地貌的利用和影响，发挥声屏障的作用，减低声屏障的成本。声屏障降噪效果通常用插入损失来评价，即在特定的保护区域，安装声屏障前后的声级差。测量声屏障插入损失，相对比较复杂。关键是要保持声源稳定，最好要设定参考声源，对由于声源不稳定所产生的影响进行修正。考虑到交通噪声的随机起伏性，通常要测量一段时间的等效声级。据国际噪声控制工程学会组织的一个专家组的调查，大多数声屏障的高度为2-6m,插入损失为5-12dB，也有极少数声屏障插入损失低到2dB和高到15dB。（2）户外声屏障的结构和应用按声学性能分类，声屏障可以分为反射型声屏障和吸收型声屏障。吸收型声屏障由于材料具有一定的吸声特性可以降低车辆、建筑等反射物和声屏障之间的反射声能量。反射型声屏障的常用材料有混凝土预制板、轻质泡沫混凝土预制板、金属板、透明阳光板、木板等。混凝土预制板和轻质泡沫混凝土预制板是经常采用的一种材料，厚度一般为90-200mm，面密度一般为200-4002/mkg，特别是在无严格空间限制和景观要求的郊区高速公路上得到广泛应用。透明阳光板类材料一般有较好的采光和视野，有足够的强度，重量较轻。近些年已被广泛应用在市区道路上。吸收型声屏障经常采用的材料有以金属穿孔板或合成塑料穿孔板为护面的多孔纤维材料、多孔陶瓷、多孔水泥、烧结金属等。声屏障的形式有多种多样，包括直立型、斜角型、直角型、建筑物型、土堤型、凹槽型等。其目的是有两个：一个是通过形状的变化提高声屏障的插入损失；另一个是有效利用地形地貌提高声屏障效果，降低成本。总之采用何种结构形式的声屏障，即要考虑投资成本，又要考虑设计方案能够达到的降噪设计指标。2、室内声屏障当工厂车间内的声源噪声很强，频率较高，而空间较小或操作、维修及通风散热等原因又不易采取密封措施时，可采用声屏障降低声源的声辐射。对于一些降噪量要求较低的声源也可以使用声屏障来遮挡噪声的传播。声屏障一般由隔声材料和吸声材料组合而成，吸声材料要面向声源。工作场所声屏障的主要作用是降低一个照射点来自噪声源辐射的