參考資料:《噪聲與振動控制手冊》主編:馬大猷;
馬大猷: (1915~2012)中國聲學創始人及業界泰斗,他的《噪聲與振動控制手冊》著作是目前中國最為全面系統,最為權威的工程實用參考書。
本文由:楊欽玉工程師整理排版
● 單層玻璃的隔音性能主要由:玻璃的面密度(厚度與密度乘積)來決定,市場上的玻璃密度大多數是一樣的,提高隔音量只有通過提高玻璃厚度來實現;
如圖:不同材料的隔音量參考圖
玻璃的厚度增加一倍,隔音量可提高3~5分貝。
● 雙層中空玻璃隔音性能的主要由:兩層玻璃的實際厚度(如:中空玻璃:5+9Air+5,玻璃實際厚度為:10mm)、兩片玻璃之間的距離;
凡是中空玻璃的結構都存在著駐波共振,從而導致某頻段的聲波與中空玻璃之間產生吻合效應,即:存在著某頻段的聲波能很輕易地穿透中空玻璃,在實際工程應用中得出如下經驗數據:市場上的通用的中空玻璃(5+9A+5,6+12A+6,5+6A+5+6A+5),或中空+夾膠玻璃的隔音吻合效應頻段集中在250Hz~500Hz之間,而交通噪音使人難受的噪音頻段集中在125Hz~750Hz之間。
結論:中空玻璃在交通中低頻的隔音性能存在著吻合效應,導致低頻噪音(嗡嗡聲)能很輕易地穿透玻璃,傳入室內,不適合在交通干道上使用。
● 真空玻璃
1、 目前市場上所能供應的真空玻璃,都是由兩片5~10mm厚的玻璃,兩片玻璃中間放置大量的小支點,支撐著玻璃,實現每平米大氣壓數噸重的壓強之下,兩片玻璃不會被壓碎或貼合在一起;并且現有的技術條件并無法被抽成完全真空狀態,必須有足夠多的支點在兩片玻璃之間支撐,才能進一步抽取空氣;
2、 聲音的傳播是靠:氣體、液體、固體作為媒介,目前市場上能出售的真空玻璃,因玻璃與玻璃之間存在著大量的支點,形成了固體傳聲結構(聲橋效應),從而隔音量大大下降,隔音性能等同于玻璃實際厚度的單層玻璃;
3、 真空玻璃因抽真空后,兩片玻璃之間的密封難度增加,受天氣及氣壓的影響,不少真空玻璃將會在3~5年后出現漏氣現象,從而玻璃起霧發白,隔音性能等同中空玻璃,形成中空玻璃般的中低頻吻合效應;
如圖:1、中空結構;2,3,4為聲橋結構,兩層隔音材料之間存在固定連接。
● 夾膠玻璃的隔音量性能主要由:玻璃的實際厚度、夾膠膜的厚度、夾膠膜的柔性減振性能;
1、 所有的材料隔音量的大體上服從于質量定律,即:面密度(材料密度與厚度乘積)決定總體隔音量的大小;
2、 每種隔音材料都存在著隔音性能的吻合效應,降噪與振動控制的目的在于:尋找吻合效應的聲波頻率不在需要降噪的頻段范圍;
3、 夾膠玻璃的吻合效應出現在3000Hz左右,遠離了中低頻的交通噪音,是目前最為理想的繁忙交通干道所采用的隔音玻璃;
4、 聲波通過撞擊玻璃,使玻璃產生振動從而傳播噪音,單層玻璃、中空玻璃、真空玻璃及夾膠玻璃,都會因聲波的撞擊而產生振動,振動則產生了聲音;夾膠玻璃中間的膠片相當于一片阻尼層,能有效抑止玻璃的振動,從而提高玻璃的隔音性能
5、 夾膠膜的減振性能越好,夾膠玻璃的整體隔音性能就越好(提高1~3分貝);特別是針對中低頻的隔音性能。
如圖:石棉水泥板,石棉相當于水泥板的阻尼層,夾膠玻璃隔音頻譜與它相近;
● 雙層窗戶結構:
1、 中空玻璃的兩片玻璃之間的距離只有6~24mm,如果將這個距離變大,則中空玻璃的吻合頻段會往低頻偏移,當距離大于80mm時,吻合頻率接近125Hz,如果再繼續加大兩片玻璃之間的距離,吻合頻率就會遠離中低頻的交通噪音的頻段,使得令人煩惱的噪音聲波不能輕易穿透玻璃;
2、 雙層窗戶結構:一般的建筑物原配的窗戶為中窗玻璃推拉窗或外平開窗,如果再增加一樘夾膠玻璃的推拉窗或內平開窗,兩樘窗戶之間的距離大于80mm,即形成了雙層隔音窗戶的結構;
3、 雙層隔音窗戶的隔音原理:聲波撞擊第一樘窗戶時,使得第一層窗戶產生振動,促使兩層窗戶之間的空氣產生振動,再由振動的空氣引起第二層窗戶振動;如果兩層窗戶之間的距離越大,聲波穿透第一層窗戶后,振動的空氣到達第二層窗戶時被空氣的作用彈簧衰減的能量就越大;
結論:在繁忙交通干道旁邊的樓房,最佳的隔音門窗選擇方案是:
① 選擇三層夾膠玻璃+超厚的型材+完全密封;以實現單層窗戶達到30分貝的實測隔音量;
② 選擇裝雙層窗戶,普通的中窗玻璃外窗+專業的夾膠玻璃內窗,兩層窗戶之間的距離大于80mm的雙層窗戶+空氣彈簧的隔音結構,以實現大于40分貝的實測隔音量。
注:單層的窗戶無論如果也無法超越雙層窗戶的隔音性能;以上的參考資料主要在玻璃選擇方面提供了說明,整窗的隔音還取決于型材、密封等綜合因素;隔聲原理與木桶原理相似,最為的環節決定著隔音性能的優劣。