原理
空間
吸聲體與室內表面上的
吸聲材料相比,在同樣投影面積下,空間吸聲體具有較高的吸聲效率。這是由于空間吸聲體具有更大的有效吸聲面積(包括空間吸聲體的上頂面、下底面和側面);另外,由于聲波在吸聲體的上頂面和建筑物頂面之間多次反射,從而被多次吸收,使吸聲量增加,提高了吸聲效率。通常以中、高頻段吸聲效率的提高最為顯著。
空間吸聲體的吸聲性能常用不同
頻率的單個吸聲體的有效吸聲量來表示??臻g吸聲體
吸聲降噪(或降低混響時間)的效果主要取決于空間吸聲體的數量、懸掛間距以及材料和結構,還與建筑空間內的聲場條件有關。如原室內表面吸聲量很少,反射聲較多,混響時間很長,則懸掛空間吸聲體后的降噪效果常為5~8分貝,最高時可達10~12分貝;如原室內表面吸聲量較大,混響過程不明顯,則不必懸掛空間吸聲體。
設計考慮因素
主要考慮以下三個因素。
材料和結構
常見的空間吸聲體由骨架、護面層和吸聲填料構成。材料的選擇應視空間吸聲體的大小、剛度和裝修要求而定。骨架可采用木材、角鋼、薄壁型鋼等。護面層可采用塑料窗紗、塑料網、鋼絲網和各種板材(如薄鋼板、鋁板、塑料板等)的穿孔板,其板厚可取0.5~1.0毫米,孔徑可取4~8毫米,穿孔率應大于20%。吸聲填料通常采用超細玻璃棉外包玻璃纖維布,其填充密度可取25~30千克/米,厚度應根據聲源頻譜特性在5~10厘米范圍內選定。裝飾材料飾面同樣對吸聲體吸聲系數影響很大,需根據使用要求選擇適當的飾面處理,對建筑裝修效果作綜合分析,避免不必要的浪費。
實驗證明,對于表面積相同,空腔體積依次增大的方錐、四棱臺、六棱臺、圓錐、圓臺形吸聲體,吸聲系數隨底面面積的增大而減小,高頻更加明顯。在外表面積相等的情況下,圓錐和圓臺吸聲體的吸聲效果最好。增加吸聲體的側面邊數能增加吸聲體的吸聲量,而且除圓錐外方錐、四棱臺、六棱臺、圓臺吸聲體的吸聲系數隨空腔體積的依次增大而增大。在底面面積相等時,方錐和四棱臺吸聲體各頻率的吸聲系數隨空腔體積的增大而增大。
懸掛數量
空間吸聲體的懸掛數量應根據吸聲體的吸聲特性和降低室內噪聲(或控制混響時間)所需增加的吸聲量來計算確定。當設計采用板狀空間吸聲體時,若吸聲體的總面積相當于建筑物頂面積的30~40%,可使板狀空間吸聲體吸聲的效率達到最佳值。而實際工程中為了滿足降低噪聲或控制混響時間的要求,空間吸聲體的總面積宜取建筑物頂面積的40~50%;若增加空間吸聲體的數量,反而會影響空間吸聲體的整體吸聲性能,造成了經費上的浪費。
懸掛方式
空間吸聲體大多懸掛于建筑物空間的頂部,且以離頂吊掛居多。板狀空間吸聲體可以水平分散吊掛,也可垂直分散吊掛,還可水平、垂直復合吊掛,在總面積相同情況下,降噪效果基本相同。水平懸掛板狀空間吸聲體的離頂高度一般為房間凈高的1/5至1/7左右,一般來說,考慮到施工的難易程度,空間吸聲體懸掛在建筑頂部的鋼架以下,其高度剛好會在房間凈高的1/5至1/7左右,達到吸聲及裝飾的要求;若條件允許,可掛得更低些,離聲源近些。為了提高懸掛空間吸聲體的建筑裝修效果,應對空間吸聲體的形式、色彩、懸掛方式等進行綜合考慮。若使空間吸聲體懸掛成一定的藝術圖案,并與采光、照明、通風和建筑裝修等互相配合,則整體效果更好。
微穿孔空間吸聲體
我國著名的聲學家馬大猷先生發明了微穿孔吸聲結構理論。微穿孔板也是一種吸聲性能較好的吸聲結構,并且它還具有防塵、防潮、易拆卸清洗的特點。
影響吸聲性能因素
穿孔板的穿孔率
微穿孔板后面有空腔,每個小孔背后對應有空腔,此時,整個穿孔板結構相當于許多并聯的亥姆霍茲共振器,因此,其吸聲性能的好壞是由單位面積上的總的聲阻決定的,對于確定孔徑的穿孔板,孔距的變化直接影響其吸聲特性,孔距小,孔多,聲阻增大,其吸聲特性曲線向高頻移動。低頻段,穿孔率小的吸聲性能好;高頻段,穿孔率大的吸聲性能好
空腔體積
增加穿孔板后面的空氣層,相當于增加了材料的有效厚度,從而使低中頻吸聲系數增大。而吸聲體的空腔相當于穿孔板背后的空氣層,因此能提高吸聲體的吸聲性能。相同表面積的吸聲體,空腔體積大的,吸聲效果好。
空腔不同厚度尺寸
優點
利用微穿孔板制作的空間吸聲體不僅在聲學上有許多優點,而且在構造和造型上也增加了品種,以適應不同室內設計的風格,因而很有推廣價值。微穿孔空間吸聲體吸聲效果好,尤其是中、低頻吸聲效果好,對工廠降噪和廳堂音質有較大的好處,可以降低聲學工程的造價。同時,可以采用不同材料不同設計使其具有耐高溫,防潮、防塵、易清洗,易安裝的特點。因此,它們能廣泛地在高溫、高氣流、潔凈度高的工業廠房中使用和那些防火要求高或防潮要求高的廳堂中使用。另外,對于野外或露天高架橋下的噪聲治理和地下建筑的噪聲控制及地下廳堂音質設計具有廣闊的用途。