利用吸聲處理來吸收聲能降低噪聲的方法是噪聲控制的主要措施之一。實踐證明，經吸聲處理後，室内混響聲一般可降低5~10dB。

吸聲：聲波通過媒質或入射到媒質分解面上時聲能的減少過程，稱為吸聲或聲吸收。

一般采用吸聲材料來降低室内的混響聲，吸聲按其機理可分為多孔性吸聲材料、共振吸聲結構及阻抗複合式吸聲結構三大類。

吸聲處理一般用于降低室内噪聲中的反射聲，而對直達噪聲則不起作用。

專業基礎：

1.直達聲場：室内噪聲的來源，有通過空氣傳到受聲點的聲音，即直達聲。從聲源直接到達受聲點的直達聲形成的聲場叫直達聲場。

2.混響聲場：室内噪聲的來源，還有通過室内各牆壁面反射到受聲點的聲音，即混響聲。經過房間壁面一次或多次反射後到達受聲點的反射形成的聲場叫混響聲場。在室内聲場中，聲波每相鄰兩次反射所經過的路程稱為自由程。

由于壁面的聲學性質不均勻，房間形狀不規則，室内人和物的反射現象十分複雜，經多次反射聲場中聲音的傳播規律依賴于房間的大小和房内各個表面的反射性質。

式中V---房間容積，m3；A---室内總吸聲量，m2，

适用條件：室内聲音頻率低于2000Hz。

5.吸聲性能評價：吸聲材料或吸聲結構的聲學性能與頻率有關，通常采用吸聲系數、吸聲量、流阻等三個與頻率有關的物理量來評價。

圖例：

多孔吸聲材料：

構造特征：

材料的孔隙率要高，一般在70%以上，多數達到90%左右；

孔隙應該盡可能細小，且均勻分布；

微孔應該是相互貫通，而不是封閉的；

微孔要向外敞開，使聲波易于進入微孔内部。

兩個重要條件：

一是具有大量的、均勻的孔隙；

二是孔之間要連通，表面向外敞開。

多孔吸聲材料衰減聲能有兩個原因：

一是粘滞阻力耗能：當聲波經過材料表面引起空隙内部空氣振動時，空氣與固體經絡間産生相對運動。由于空氣的粘滞性産生相應的粘滞阻力，使振動空氣動能不斷轉化成為熱能，從而使聲波能量衰減；

二是熱交換耗能：聲波通過時發生空氣絕熱壓縮升溫，與多孔材料的熱交換和熱傳導也衰減聲能。

吸聲系數：吸聲材料吸收的聲能與入射的聲能比值稱為吸聲系數。

，表示無吸聲作用；

，表示完全吸收；

一般0﹤α﹤1，α越大，吸聲性能越好。

通常當吸聲系數α≥0.2時，材料才能被稱為吸聲材料。α≥0.5的材料就是理想的吸聲材料。

吸聲系數α的值與入射聲波的頻率有關：

同一材料對不同頻率的聲波，其吸聲系數有不同的值。

在工程中，常采用125、250、500、1000、2000、4000Hz六個倍頻程中心頻率吸聲系數的算術平均值，來表示某一材料(或結構)的平均吸聲系數。

吸聲系數α的值與聲波的入射角有關：

由于入射角度對吸聲系數有較大的影響，不同的入射角其吸聲系數不同。

通常規定了三種不同的吸聲系數。即：垂直入射吸聲系數(駐波管法吸聲系數)，用α0表示。它多用于材料性質的鑒定與研究；斜入射吸聲系數(應用不多)；無規入射吸聲系數αT(混響法吸聲系數)。

多孔吸聲材料吸聲性能的影響因素：

1.材料厚度的影響

材料厚度增加，低頻吸聲系數增加。

一定的材料,厚度增加一倍,頻率特性曲線峰值向低頻方向近似移動一個倍頻程。fr··d=const.(<500Hz),d=(1/4)λ最佳。

在實際中,中高頻噪聲一般采用20～50mm的厚度吸聲闆;對低頻吸聲要求較高時,則采用50～100mm厚。

2.材料容重的影響

在厚度一定的情況下，增大容重可以提高中低頻吸聲系數，容重過大反而會降低吸聲效果，對于某一種多孔吸聲材料容重都有一最佳值。增加容重比增加厚度引起的變化小，容重的選擇是第二位的。

3.吸聲材料背後空腔的影響

若在材料層與剛性壁之間留一定距離的空腔，可改善對低頻的吸聲性能，相當于增加了多孔材料的厚度，更經濟。空腔增厚，對吸收低頻聲有利。當腔深近似于入射聲波的1/4波長時，吸聲系數最大，為1/2波長或其整數倍時，吸聲系數最小。實際使用常取腔深50~100mm。

4.流阻的影響：

流阻是空氣質點通過材料空隙時的阻力。材料的透氣性可以用流阻這一物理參量來定義。在穩态氣流下，吸聲材料的壓力梯度與氣流在材料中的流速之比，定義為材料的流阻，單位為Pa·s/m。單位厚度的流阻稱為材料的流阻率，單位為Pa·s/m2。

材料流阻低，低頻吸聲系數很低但中高頻吸聲系數高；

高流阻材料與低流阻相比，高頻吸聲系數降低，低中頻系數提高。

5.護面層的影響

多孔材料在使用時加護面層，以固定多孔材料，防止散落。護面層可采用穿孔護面闆、金屬絲網、塑料網紗、玻璃布、麻布、紗布等。

護面網罩：有塑料紗網、金屬絲網、鋼闆網等。穿孔率高，聲質量和聲阻忽略不計，有高溫、耐腐蝕、高強度要求時用金屬網，一般用塑料紗網。

纖維布：有紗布、尼龍布、金屬纖維布等。相對聲阻率0.1左右，相對聲抗率可忽略。主要用于包紮易碎落吸聲材料。

塑料薄膜：可起到放水、防潮、防止掉渣的作用。具有聲質量，對低頻吸聲性能的影響可忽略，對高頻不利。适用于中低頻吸聲。

穿孔闆：具有優良的機械性能，用于保持形狀、承受應力、耐侵蝕的場合。穿孔率一般大于20%。

吸聲材料的種類與特點：

1.無機纖維材料類

主要有：玻璃絲、玻璃棉、岩棉、礦渣棉及其制品。其特點：容重小、導熱系數小、防火、防水、防潮。

2.泡沫塑料類

主要有：米波羅、氨基甲酸脂泡沫等。其特點：容重小、導熱系數小、質軟，但易老化、耐火性差。

3.有機纖維材料類

主要有：棉、麻等植物纖維。其特點：成本低，但防火、防蛀、防潮差。

4.吸聲建築材料類

主要有：含有微孔的泡沫磚、泡沫混凝土等。其特點：保溫、防潮、耐蝕、耐凍、耐高溫。

常用吸聲材料的使用情況：

穿孔共振吸聲結構的共振頻率：

吸聲機理：利用空氣柱在小孔中的來回磨擦消耗聲能，用孔後的腔深來控制吸聲峰值的共振頻率。

其他吸聲結構：

在穿孔闆吸聲結構中的闆後空腔内，按一定要求填充适量多孔吸聲材料，就組成了複合吸聲結構。吸聲材料在闆後空腔中的布置有三種形式。

穿孔闆吸聲結構中加裝吸聲材料後，增加了孔頸附近的空氣摩擦，導緻阻力增大，因而可以提高吸聲系數并加寬吸聲頻帶。顯然，吸聲材料越靠近穿孔闆，吸聲效果越明顯，因而在工程實際中進行吸聲處理時，往往采取a方案結構。

在某些噪聲環境中，為了使用上的方便将吸聲材料做成各種幾何體(如平闆狀、球體、圓錐體、圓柱體、棱形體、正方體等)，把它們懸挂在空中，此時吸聲材料各個側面都能與聲波接觸，起到空間吸聲的作用，因此把它們稱為空間吸聲體。

空間吸聲體是由框架、吸聲材料(常用多孔材料)和護面結構制戊的。吸聲體懸挂在室内吸聲時，吸聲體投影面積與懸挂平面投影面積的比值約等于40％，或占室内總表面積的15％左右，對聲音的吸聲效率最高。

空間吸聲體的特點：懸空懸挂，吸聲性能好，便于安裝，裝拆靈活，節約吸聲材料。

該法節省吸聲材料，對工廠、企業吸聲降噪比較适用。

吸聲劈尖：工程中，也經常采用吸聲尖劈作為吸聲結構。吸聲尖劈的結構如圖所示。吸聲尖劈具有很高的吸聲系數，可以達到 0.99，常用于有特殊用途的聲學結構的構造。

吸聲尖劈的吸聲性能與吸聲尖劈的總長度L=L1 L2和L1/L2以及空腔的深度H、填充的吸聲材料的吸聲特性等都有關系，L越長，其低頻吸聲性能越好。

此外，上述參數之間有一個最佳協調關系，需要在使用時根據吸聲的要求進行優化，必要時還需要通過實驗加以修正。

薄塑盒式吸聲體：

薄塑盒式吸聲體也稱無規共振吸聲結構，是由改性的聚氯乙烯塑料薄片成型制成，外形像個塑料盒扣在塑料基片上。

這種結構的吸聲特性和薄片厚度、内牆變化、斷面形狀及結構後面的空氣層厚度等因素有關。塑料薄片的厚度直接影響結構吸聲性能的變化。在保證強度的條件下，面層薄片以薄為宜，有利于高頻吸收，适當增加基片厚度，可改善低頻吸聲效果。

結構的斷面形式可采用單腔、雙腔和多腔結構。

恰當地組合内腔可以有效地拓寬結構的吸聲頻率範圍。

增大結構内腔的容積，可以穩定高頻吸聲特性。

背後留空氣層，可提高低頻段的聲吸收。

它還具有結構輕、耐腐蝕、易沖洗等優點，因此是一種很有發展前途的吸聲結構。

可以考慮采用穿孔闆組合。即采用不同穿孔率的多層（一般取兩層)穿孔闆結構，能使吸聲頻帶增寬，提高2~3個倍頻程。

微穿孔闆吸聲結構也可以組合成雙層或多層結構使用，以進一步提高其吸聲性能。如果吸收較低的頻率，空腔深一些，一般控制在200~300mm以内；如果主要吸收高頻聲波，則視具體情況，空腔可以減小到100mm以内甚至更小。

幾種材料結構的吸聲特性：

空調系統最簡單降噪方法

通風機的噪聲主要分為空氣動力噪聲和機械噪聲，其中以空氣動力噪聲為主而空氣動力噪聲又是由渦流噪聲和旋轉噪聲組成的。這兩種噪聲的大小取決于通風機的結構形式、流量、全壓及轉速等因素。實驗表明，常用的空氣處理機組的喚聲主要集中在低頻區(0~250Hz)和中頻區(250~ 1000Hz)兩個範圍内 空氣處理機組的外形尺寸都比較緊湊．安裝位置也緊靠要求安靜的環境和房間。這些因素都極不利于減小動力噪聲，給舒适的空調環境帶來了影響。目前空氣處理機組的通風機配置主要為二大類；前傾多翼型葉輪通風機和後傾圓弧型葉輪通風機。前者較多用于小機組中，後者配置在大機組中。

實例1

某賓館的西餐廳．面積約500m。采用的是集中式壘空氣空調系統。頂部散流器送風集中百葉回風。設計選用1台卧式空氣處理機組.回風口位于空調機房的大門上。風口的平均風速為2ms，餐廳中距回風口1m 處的噪聲．實測值為68dB(A)。設計時送風設有消聲器，但對空調回風未做消聲處理 空氣處理機組運行時，空氣處理機組發出的噪聲從回風口傳至餐廳。

原因分析：該餐廳的1台空氣處理機組的風量為17200m3／h，機組餘壓為400Pa通風機為前向多翼葉輪型通風機，配置外轉子電機，通風機全壓為550Pa，電機功率為2×2.2kW，空氣處理機組的噪聲為70dB(A)根據上述條件，該空氣處理機組所配風機的噪聲倍頻程見表1。

表1

從表1中可以看出，該空調器的噪聲主要在125Hz~2000Hz範圍内，屬于低中頻區，在此區域内最佳的降噪措施，應采用在空調器回風口處設阻抗複台消聲器一以有效降低噪聲，但由于受機房場地的限制，空調器的回風口距牆僅約500mm(見圖1)，無法在空調器的回風處設置消聲器，因此，其能在側門集中回風口處考慮。

對策：如圖2所示，在回風口處制作一由消聲箱，其斷面尺寸與回風口尺寸一緻

取500ram．在箱體内放置ф100玻璃棉筒做消聲管。将該消聲器固定在回風口上，把整個回風管作成多個阻性直管式消聲器。同時為了提高阻性消聲器的低頻消音效果，增加有效的消音頻帶寬度，采用密度為32kg/m3的超細玻璃棉，厚度為50mm起回風消聲措施。

實倒2：

某會議室采用2台吊頂式空氣處理機組，該會議室送風系統裝設了一隻阻抗複合式消聲器。其消聲效果很好。但在回風口隻設一個回風吸聲靜壓箱，結果會議室噪聲較大，距回風口1m 處，實測值為60dB(A)。由于采用的是無風道回風，即回風直接由回風口進入空氣處理機組，雖然設有回風吸聲靜壓箱，但它基本上不起消聲作用。于是，空氣處理機組發出的嗡嗡噪聲便由回風口傳至會議室。

原因分析：該會議室配置的2台吊頂式空氣處理機組，單台風量為3000m3／h，機組餘壓為200Pa。風機為前向多翼型葉輪風機，風機轉速1450r／min，配置外轉子電機，電機功率0.55kW，空氣處理機組的噪聲為60dB(A)。根據上述條件及該空氣處理機組配置風機的噪聲倍頻程列于表3

表3：

由表3中可以看出，該空調器的噪聲主要在125Hz~1000Hz範圍内，屬于低頻區，在該區域内，消聲主要措施應采用抗性消聲器。但一方面由于受空間限制，抗性消聲器無法加入，另一方面也為了不破壞房間裝潢，故隻好利用原有的吸聲靜壓箱進行改造。

對策：如圖4所示，将原來的吸聲靜壓箱改制成阻性與共性相結台的複合式消聲彎頭。将導流片制做成微孔闆空腔導流片，孔徑為1mm，穿孔率3°， 消聲彎頭内部分為二部份：一部分内填超細玻璃棉，密度25kg／m3，外敷玻璃布和穿孔闆，孔闆孔徑為ф3mm，穿孔率70 °：另一部分為微孔闆空腔．孔闆孔徑ф2mm，穿孔率5 °，風速按4m／s考慮。

采用此一方法的意圖是：一方面利用消聲彎頭中的微孔闆空腔導流片，減少空氣渦流及紊流；另一方面利用共振消聲器對低頻噪聲有良好的降噪特性，降低低頻區噪聲。

結果：經如此改造後，再在距回風口1m 處對噪聲進行了實測，結果測出的噪聲級為44dB(A)。這表明，這一改造措施的實際消聲量為16dB(A)，取得了良好的降噪效果。

實例3

某綜合辦公樓的大會議室空調系統．采用的是全空氣式系統。空氣處理機組的配置是：風量50000m3／h，機組餘壓500Pa，主風道斷面尺寸為2000×600。工程完工使用時，發現主風道穿越的辦公室噪聲大。經檢查，空調送風系統無任何消聲措施，主風道的風速達到11m／s，主風道穿越的辦公室噪聲達65dB(A).

原因分析：空氣處理機組所用通風機為後向圓弧型葉輪通風機，其轉速為900r／min，風量為50000m3／h，風機全壓為850Pa，機組餘壓為500Pa，空氣處理機組的噪聲為68dB(A)，據此，風機的噪聲倍頻程列于表4：

表4

由表4中可以看出，該空調器的噪聲值範圍大緻在125～2000(Hz)，在此頻率區域内采用阻抗複台式消聲器，當為晶佳選擇。

對策：由于該工程已經完工，吊頂内有電纜和消防水管等，加之于主風道斷面尺寸較大，很難再另行加裝消聲器。經研究後決定，将系統局部主風道改制成阻抗複台式消吉風道。其有效長度尺寸采用1500mm(見圖5)，具體做法如圖6所示，将每節消聲片制成寬70mm，長500mm，内填超細玻璃棉，密度25kg／m ，穿孔闆孔徑ф7mm，穿孔率7°；微孔共振小室為寬1OOmm，長500ram，共振小室中間用1mm 鍍鋅鋼闆隔開，形成2個共振小室，微孔ф2mm，穿孔率5°。在主風道上開一操作口，将制成的消聲片和微穿孔共振小室通過操作口放置在主風道内形成阻抗複合式消聲風道。

結果經如此處理後，辦公室噪聲降至45dB(A)以下。辦公室的使用不受影響。

以上部分作者：陳唯。

本文來源于互聯網，暖通南社整理編輯。

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