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门窗隔音原理
时间:  2018-08-31   来源:菲斯宝隔音窗  作者:网站管理员  点击:
参考资料:《噪声与振动控制手册》主编:马大猷;

马大猷: (1915~2012)中国声学创始人及业界泰斗,他的《噪声与振动控制手册》著作是目前中国最为全面系统,最为权威的工程实用参考书。

一、匀质单层隔音材料的隔音性能

No.1 由隔声量质量定律可知:玻璃的隔音性能主要由玻璃的面密度(厚度与密度乘积)来决定,目前国内市场上的玻璃密度大多数都是一样的,提高玻璃的隔音量只有通过提高玻璃厚度来完成;

No.2 如图:不同材料的隔音量参考图:

隔音原理|隔音窗如何隔音---菲斯宝隔音窗

 

No.3 从上表可以看出,对于各种各样不同的材料,其隔音量基本符合隔声质量定律,比如:玻璃的厚度增加一倍,隔音量可提高3~5dB(A)。

No.4 一般住宅墙体的隔音量如③所标示,隔音量在45~50dB(A)之间,对于住宅隔音性能最为薄弱的环节是门窗。

二、匀质薄板材料的中空结构隔音性能

No.1 双层中空玻璃隔音性能的主要由:两层玻璃的实际厚度(如:中空玻璃:5+9Air+5,玻璃实际厚度为10mm)、两片玻璃之间的距离决定。

No.2 中空玻璃的隔音性能表

菲斯宝隔音窗-中空玻璃的隔音性能表

No.3 中空玻璃的吻合低谷

凡是中空玻璃的结构都存在着驻波共振,从而导致某频段的声波与中空玻璃之间产生吻合效应,即:存在着某频段的声波能很轻易地穿透中空玻璃,在实际工程应用中得出如下经验数据:市场上的通用的中空玻璃(5+9A+5,6+12A+6,5+6A+5+6A+5),或中空+夹胶玻璃的隔音吻合效应频段集中在150Hz~400Hz之间,而交通噪音使人难受的噪音频段集中在125Hz~750Hz之间。

结论:中空玻璃在交通中低频的隔音性能存在着吻合效应,导致低频噪音(嗡嗡声)能很轻易地穿透玻璃,传入室内,不适合在交通干道上使用。

试听各频段的噪声: 63Hz 125Hz 250 Hz 500Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz 8000 Hz。

您家的噪声听起来会不会更接近125Hz和250Hz?

注:普通的电脑扬声器无法清晰播放63Hz和125Hz的音频,请插入可播放20Hz~20KHz的耳机或扬声器试听。

三、真空玻璃真的能隔音吗?

No.1 目前市场上所能供应的真空玻璃,都是由两片5~10mm厚的玻璃,两片玻璃中间放置大量的金属或塑胶小支点,支撑着玻璃。

No.2 地球表面每平米的大气压强换算成容易理解的数据为10吨,所以现有的技术条件并无法将玻璃之间的空气完全抽离形成真空状态,必须有足够多的支点才能撑起在两片玻璃之间的间隙。

No.3 声音的传播是靠气体、液体、固体作为媒介,目前市场上能出售的真空玻璃,因玻璃与玻璃之间存在着大量的支点,形成了固体传声结构(声桥效应),从而隔音量大大下降,隔音性能等同于实际厚度的单层玻璃。

No.4 真空玻璃因抽真空后,两片玻璃之间的密封难度增加,受天气及气压的影响,不少真空玻璃将会在3~5年后出现漏气现象,从而玻璃起雾发白,隔音性能等同中空玻璃,形成中空玻璃般的中低频吻合效应。

No.5 如图:1、无搭接的完全中空结构;2,3,4为声桥结构,两片隔音材料之间存在固定连接。

菲斯宝隔音窗-声桥对加气混凝土双层墙隔声影响

从上图可以看出,1无搭接的完全中空结构的隔音特性频谱,虽然在125Hz段存在吻合低谷,但也明显相比2、3、4的有搭接情况隔音性能更好。

结论:真空玻璃的实际隔音性能等同于相同厚度的单层玻璃,个别商家以讹传讹,误导客户以为真空玻璃是最好的隔音玻璃,事实上不少商家将中空玻璃误传为真空玻璃。

四、夹胶玻璃隔音性能

No.1 夹胶玻璃的隔音量性能主要由玻璃的实际厚度、夹胶膜的厚度、夹胶膜的阻尼性能决定;所有的材料隔音量的大体上服从于质量定律,即:面密度(材料密度与厚度乘积)决定总体隔音量的大小。

No.2 每种隔音材料都存在着隔音性能的吻合效应,降噪与振动控制的目的在于:寻找吻合效应的声波频率不在需要降噪的频段范围;夹胶玻璃的吻合效应出现在3000Hz左右,远离了中低频的交通噪音,是目前最为理想的繁忙交通干道所采用的隔音玻璃。

No.3 声波通过冲击玻璃使玻璃产生振动从而传播噪声,单层玻璃、中空玻璃、真空玻璃及夹胶玻璃,都会因声波的冲击而产生振动;夹胶玻璃中间的胶片相当于一片阻尼层,能有效抑止玻璃的振动,从而提高玻璃的隔音性能。

No.4 夹胶膜的阻尼性能越好,夹胶玻璃的整体隔音性能就越好(提高1~3分贝),特别是针对中低频的隔音性能。

No.5 如图:夹胶玻璃隔音特性频谱:

菲斯宝隔音窗-夹胶玻璃隔音特性频谱

从上表可以看出,夹胶玻璃的吻合低谷出现在2000Hz和3000Hz之间,远离了交通噪声的主要频率。

五、双层窗户结构隔声性能

No.1 双层窗户结构:

菲斯宝隔音窗-双层窗户结构

No.2 中空玻璃的两片玻璃之间的距离只有6~24mm,如果将这个距离变大,则中空玻璃的吻合低谷频段会往低频偏移,当距离达到80mm时,吻合频率接近63Hz,如果再继续加大两片玻璃之间的距离,吻合频率就会远离交通噪声的频段,可实现很高的隔音量。

No.3 双层窗户结构:一般的建筑物原配的窗户为中窗玻璃的外平开窗或推拉窗,如果再增加一樘夹胶玻璃的推拉窗或平开窗,两樘窗户之间的距离大于80mm,即形成了双层隔音窗户的结构。

No.4 双层隔音窗户的隔音原理:声波撞击第一樘窗户时,使得第一层窗户产生振动,促使两层窗户之间的空气产生振动,中间大于80mm的空气层将会像空气弹簧一样减少第二层窗户的振动。如果两层窗户之间的距离越大,声波穿透第一层窗户后,振动的空气到达第二层窗户时被空气弹簧的衰减能量就越大,从而实现更高的隔音性能。

结论:在繁忙交通干道旁边的楼房,最佳的隔音门窗选择方案是:

① 选择三层或四层夹胶玻璃+超厚的型材+完全密封,以实现单层窗户达到实测隔音量大于40dB(A)的隔音窗;

② 选择装双层窗户,普通的中空玻璃外窗+专业的夹胶玻璃隔音窗,两层窗户之间的距离大于80mm的双层窗户+空气弹簧的隔音结构,以实现实测隔音量大于40dB(A)。

注:单层的窗户无论如何也无法超越双层窗户的隔音性能。以上参考资料主要在玻璃选择方面提供了说明,整窗的隔音还取决于型材、密封等综合因素;隔声原理与木桶原理相似,最为薄弱的环节决定着隔音性能的优劣。


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