離心玻璃棉的建筑聲學(xué)特性及應(yīng)用

廳堂建筑空間都比較大，所以 在設(shè)計上尤其是保證其內(nèi)部聲學(xué)設(shè)計合理到位，吸音材料以及其他的各種聲學(xué)材料不可缺少，所以合理的設(shè)計及材料設(shè)備的正確使用才能確保其音質(zhì)效果，只有了解廳堂上的聲學(xué)要求和設(shè)計方法才能保障有效的音質(zhì)設(shè)計。

建筑聲學(xué)建筑聲學(xué)設(shè)計的要點

一般而言，建筑聲學(xué)設(shè)計的要點主要包括噪聲控制和音質(zhì)設(shè)計兩大部分。

(一)噪聲控制

通常音樂廳、劇場等廳堂都要求很低的室內(nèi)背景噪聲，因此，這些廳堂的選址很重要，應(yīng)盡可能遠離戶外的噪聲與振動源。另外，還要進行場地環(huán)境噪聲與振動調(diào)查、測量與仿真預(yù)測，目的是為進行廳堂建筑圍護結(jié)構(gòu)的隔聲設(shè)計提供依據(jù)。保證廳堂建成后能達到預(yù)定的室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)。此外，建筑聲學(xué)設(shè)計的另一個重要任務(wù)就是進行室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計。

(二)音質(zhì)設(shè)計

音質(zhì)設(shè)計通常包括下述工作內(nèi)容：

1.確定廳堂體型及體量。

2.確定音質(zhì)設(shè)計指標(biāo)及其優(yōu)選值。根據(jù)廳堂的使用功能選擇混響時間、明晰度、強度指數(shù)、側(cè)向能量因子、雙耳互相關(guān)系數(shù)等音質(zhì)評價指標(biāo)，并確定各指標(biāo)的優(yōu)選值，是音質(zhì)設(shè)計的重要任務(wù)。

3.對樂池、樂臺、包廂、樓座及廳堂各界面進行聲學(xué)設(shè)計。

4.計算廳堂音質(zhì)參量。當(dāng)廳堂的平、剖面及樓座、包廂、樂池、樂臺等設(shè)計方案擬定以后，就可開始計算廳堂音質(zhì)參量。

5.進行聲學(xué)構(gòu)造設(shè)計。廳堂音質(zhì)除了受前述建筑因素影響之外，還與室內(nèi)裝修材料與構(gòu)造密切相關(guān)。聲學(xué)裝修構(gòu)造設(shè)計通常包括各界面材料的選擇和繪制構(gòu)造設(shè)計圖，需詳細規(guī)定材料的面密度、表觀密度、厚度、穿孔率、孔徑、孔距、背后空氣層厚度以及龍骨的間距等技術(shù)參數(shù)。

6.聲場計算機仿真。對廳堂建筑進行仔細的聲場分析和音質(zhì)參量計算，有賴于聲場三維計算機仿真。

7.縮尺模型試驗。對于重要的廳堂，除了計算機仿真外，通常還須建立一定縮尺比的廳堂模型，進行縮尺模型聲學(xué)試驗。

8.可聽化主觀評價?？陕牷夹g(shù)是通過仿真計算?；蛘咄ㄟ^模型試驗測量獲得雙耳脈沖響應(yīng)，將之與在消聲室中錄制的音樂或語言“干信號”卷積，輸出已加入廳堂影響的聲音信號，供受試者預(yù)先聆聽建成后的廳堂音質(zhì)效果。這是近年發(fā)展起來的建筑聲學(xué)領(lǐng)域一項高新技術(shù)。

9.建筑聲學(xué)測量。建筑聲學(xué)測量包括噪聲與振動測量，圍護構(gòu)造隔聲測量，重要材料與構(gòu)造的吸聲量測量以及廳堂音質(zhì)參量的測量等。

10.對電聲系統(tǒng)設(shè)計提供咨詢意見。對于需要安裝電聲系統(tǒng)的廳堂，建筑聲學(xué)專家尚需與音響工程師配合，對電聲系統(tǒng)的設(shè)備選型、設(shè)計與安裝提供咨詢意見。

11.組織主觀評價。對于重要廳堂，在工程落成后，組織專門的演出和主觀評價，來檢驗建成后廳堂的音質(zhì)效果，是建筑聲學(xué)設(shè)計最后一個重要環(huán)節(jié)。

建筑聲學(xué)聲學(xué)設(shè)計的手段

準(zhǔn)確地預(yù)測房間的音質(zhì)效果一直是建筑聲學(xué)研究者追求的理想。廳堂音質(zhì)模型測定是建筑聲學(xué)設(shè)計的重要手段。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，使用計算機進行聲場的模擬研究成為現(xiàn)實。近年來，使用基于有限元理論的方法模擬聲音的高階波動特性，在低頻模擬上獲得了一些進展。

廳堂中短延時反射聲的分布，是決定音質(zhì)的重要因素。在縮尺模型中，用電火花作為脈沖聲源測得的短延時反射聲分布，與實際大廳的短延時反射聲分布有良好的對應(yīng)，對在設(shè)計階段確定廳堂的大小、體型等有重要參考意義。混響時間是公認的一個可定量的音質(zhì)參數(shù)，通過模型試驗可以預(yù)測所要興建廳堂的混響時間。聲場不均勻度也是一個重要的音質(zhì)參數(shù)。

模型試驗的測量系統(tǒng)、測量方法和結(jié)果的表達與實際廳堂相同，但需要根據(jù)廳堂模型的縮尺比s，在混響時間測量和聲場不均勻度測量時對測量頻率作相應(yīng)改變。不同頻率的聲波，在空氣介質(zhì)中傳播，特別是高頻聲波，它的由空氣吸收引起的衰減在不同溫、濕度條件下差別很大，對混響時間測量結(jié)果，需采取對空氣吸收的影響作相應(yīng)的修正，且有足夠的精度。

對于短延時反射聲分布測量，廳堂音質(zhì)模型的縮尺比s一般采用1/5或1/10，也有采用1/20的，但因受試驗設(shè)備和頻率過高的限制，精度受到一定影響。對混響時間的測量，縮尺比s為1/20時只能對應(yīng)實際廳堂1000Hz或2 000Hz以下的頻率。推薦縮尺比s不小于1/10，對混響時間和聲場不均勻度的測量可擴展至實際廳堂中的4000Hz。短延時反射聲分布測量的精度也較高。

模型的內(nèi)表面形狀，有些起伏尺寸比較小，對聲波的反射和擴散沒有多大影響，在制作模型時可適當(dāng)簡化。但必須保留等于或大于實際廳堂中聲波為2000Hz的波長的起伏，不能省略。因為這些部分會對聲場的不均勻度有較大影響。要使廳堂音質(zhì)模型的內(nèi)表面各個部分，包括觀眾席的吸聲系數(shù)在所測量的頻率范圍內(nèi)與相對應(yīng)的實際廳堂內(nèi)表面各部分及觀眾席的吸聲系數(shù)完全相符，實際上有很大難度，因此允許有±10%的誤差。

為了避免在模型中的背景噪聲過高導(dǎo)至動態(tài)范圍達不到要求而影響精度，廳堂音質(zhì)模型的外殼必須有足夠的隔聲量。舞臺空間大小、形狀及吸聲狀況，對觀眾廳的短延時反射聲分布、混響時間及聲壓級分布有很大影響。在模型試驗時，這部分宜包括在內(nèi)。舞臺空間部分的吸聲狀況也應(yīng)進行相應(yīng)的模擬。

短延時反射聲分布測量所用的聲源信號為電容器放電時產(chǎn)生的脈沖聲，適于用做模型試驗中的脈沖聲源信號。聲源中心位置規(guī)定為一般演出區(qū)的中心，高度相當(dāng)于人口的高度。聲場不均勻度測量的聲源位置與高度，與混響時間測量相同。短延時反射聲分布測量常用的方法是將接收到的直達聲和反射聲信號經(jīng)過放大，以時間為橫軸在示波器上顯示，即脈沖響應(yīng)聲圖譜(回聲圖)。

接收用傳聲器，可以用電容傳聲器或靈敏度比較高的球形壓電晶體傳聲器。傳聲器口徑不宜過大，防止傳聲器的圓柱體型在接收位置對聲場形成影響。在測量時要求記錄模型內(nèi)空氣的溫度和相對濕度，是為了修正由于高頻聲在模型內(nèi)過量的空氣吸收所造成的低于實際廳堂混響時間的偏差。

棉板

離心玻璃棉板是離心棉經(jīng)過固化處理后制成的具有一定強度的板材制品，無論在高溫或低溫環(huán)境中均能保持良好的保溫隔熱性能，主要用于高級建筑的內(nèi)墻隔間，天花吊頂，鐵皮風(fēng)管或風(fēng)箱內(nèi)壁的保溫，機房內(nèi)的吸聲降噪，金屬天棚的流汗控制等，具有廣闊的應(yīng)用前景。

棉氈

離心玻璃棉氈是為適應(yīng)大面積敷設(shè)需要而制成的卷材，除保持了保溫隔熱的特點外，還具有十分優(yōu)異的減震、吸聲特性，尤其對中低頻和各種震動噪聲均有良好的吸收效果，有利于減少噪聲污染，改善工作環(huán)境。

這種材料在施工中還可根據(jù)需要任意剪裁，主要用于建筑室內(nèi)，消聲系統(tǒng)、交通工具，制冷設(shè)備，家用電器的減震、吸聲、降噪處理，效果十分理想。

有鋁箔貼面的玻璃棉氈，還具有較強的抗熱輻射能力，是高溫車間、控制室、機房內(nèi)壁、隔間及平頂極好的內(nèi)襯材料。

離心玻璃棉在建筑使用中，表面往往要附加有一定透聲作用的飾面，如小于0.5mm的塑料薄膜、金屬網(wǎng)、窗紗、防火布、玻璃絲布等，基本可以保持原來的吸聲特性。離心玻璃棉具有防火、保溫、易于切割等優(yōu)良特性，是建筑吸聲最常用的材料之一。但是由于離心玻璃棉表面無裝飾性，而且會有纖維灑落，因此必須制成各種吸聲構(gòu)件隱蔽使用。最常使用也是造價最低廉的構(gòu)造是穿孔紙面石膏板的吊頂或做成內(nèi)填離心玻璃棉的穿孔板墻面，穿孔率大于20%時，基本能夠完全發(fā)揮出離心玻璃棉的吸聲性能。為了防止玻璃棉纖維灑出，需要在穿孔板背后附一層無紡布、桑皮紙等透聲織物，或使用玻璃布、塑料薄膜等包裹玻璃棉。與穿孔紙面石膏板類似的面板還有穿孔金屬板（如鋁板）、穿孔木板、穿孔纖維水泥板、穿孔礦棉板等。

玻璃棉板經(jīng)過處理后可以制成吸聲吊頂板或吸聲墻板。一般常見將80-120kg/m3的玻璃棉板周邊經(jīng)膠水固化處理后外包防火透聲織物形成既美觀又方便安裝的吸聲墻板，常見尺寸為1.2m×1.2m、1.2m×0.6m、0.6m×0.6m，厚度2.5cm或5cm。也有在110Kg/m3的玻璃棉的表面上直接噴刷透聲裝飾材料形成的吸聲吊頂板。無論是玻璃棉吸聲墻板還是吸聲吊頂板，都需要使用高容重的玻璃棉，并經(jīng)過一定的強化處理，以防止板材變形或過于松軟。這一類的建筑材料既有良好的裝飾性又保留了離心玻璃棉良好的吸聲特性，降噪系數(shù)NRC一般可以達到0.85以上。

在體育館、車間等大空間內(nèi)，為了吸聲降噪，常常使用以離心玻璃棉為主要吸聲材料的吸聲體。吸聲體可以根據(jù)要求制成板狀、柱狀、錐體或其他異型體。吸聲體內(nèi)部填充離心玻璃棉，表面使用透聲面層包裹。由于吸聲體有多個表面吸聲，吸聲效率很高。

在道路隔聲屏障中，為了防止噪聲反射，需要在面向車輛一側(cè)采取吸聲措施，往往也使用離心玻璃棉作為填充材料、面層為穿孔金屬板的屏障板。為了防止玻璃棉在室外吸水受潮，有時會使用PVC或塑料薄膜包裹。