降噪廠房模型的設(shè)計

田雅婕+王文博+趙權(quán)

摘 要：本文以提高廠房的降噪性能為核心，利用卡紙、紙板、泡沫板、棉花、乳膠等材料，設(shè)計制作了一個大小為50×30×30的降噪廠房模型。降噪廠房設(shè)計為雙層墻體結(jié)構(gòu)，墻體之間鋪設(shè)阻尼及吸聲材料，整體提升其隔聲性能。在廠房內(nèi)部墻體表面鋪設(shè)吸聲材料，可提高墻體吸聲性能。最終設(shè)計的降噪廠房模型通過實測，其整體降噪性能可達到降噪20分貝的效果。

關(guān)鍵詞：降噪；雙層墻體結(jié)構(gòu)；吸聲材料

1 設(shè)計背景

噪聲污染、大氣污染與水污染被稱為世界三大公害。噪聲使人煩躁不安，注意力不集中，導(dǎo)致工作效率降低，是安全生產(chǎn)的重大隱患之一。

廠房中機械在運行的過程中，會產(chǎn)生大量的噪聲，不僅會對工人的健康造成極大的危害，同時也會影響到周圍居民的身心健康與正常作息。若長期處于強噪聲環(huán)境中，內(nèi)耳聽覺器官會發(fā)生器質(zhì)性病變，造成噪聲性耳聾。同時，噪聲對大腦神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等均有生理影響，危害人體健康。因此，控制廠房噪聲傳播，加強廠房的吸聲隔聲性能極為重要。

2 設(shè)計理念與思路

2.1 設(shè)計理念。降噪廠房模型力求達到高效性、適用性、貼近實際的性能。

2.2 設(shè)計思路。在模型設(shè)計階段，通過查閱相關(guān)資料，提出以下初步構(gòu)想：（1）墻體結(jié)構(gòu)。雙層墻的隔聲效果遠比單層實心結(jié)構(gòu)墻體理想，故墻體結(jié)構(gòu)采用雙層隔聲墻?？紤]到現(xiàn)有材料的硬度及強度，本小組決定采用紙板為承重材料，模型的墻體及屋頂均使用紙板制作。（2）降噪材料的選用及鋪設(shè)方式。多孔吸聲材料是目前應(yīng)用最廣泛的吸聲材料，廠房所用吸聲材料大多是輕質(zhì)、柔軟、多孔的，通過對現(xiàn)有材料的對比分析，決定采用棉花為吸聲材料。泡沫板質(zhì)輕柔軟，有微細閉孔的結(jié)構(gòu)特點，可將其作為隔聲材料?？紤]到廠房內(nèi)部墻體的美觀要求以及廠房內(nèi)部空間的有限性等實際情況，降噪材料的鋪設(shè)采用最常見的平鋪式結(jié)構(gòu)。（3）廠房內(nèi)部構(gòu)造。隔聲量的大小與入射聲波頻率有關(guān)，同一隔墻對不同頻率的聲音，隔聲性能可能有很大差異。通過分析雙層墻的隔聲特性曲線，發(fā)現(xiàn)當雙層墻內(nèi)部鋪滿吸聲材料后，隔聲性能明顯優(yōu)于內(nèi)部未鋪設(shè)吸聲材料及鋪設(shè)有少量吸聲材料的雙層墻體結(jié)構(gòu)。入射聲波頻率達到雙層墻的共振頻率時，隔聲量會出現(xiàn)低谷。此時若增加墻板的阻尼，可抑制墻體共振，增大隔聲量。在噪聲控制工程中常使用多層復(fù)合板隔聲，多層復(fù)合板是由幾層面密度或性質(zhì)不同的板材組成的復(fù)合隔聲構(gòu)件，其隔聲量較組成它的同等重量的單層板有明顯改善。基于上述事實，通過參照多層復(fù)合板的隔聲原理，在雙層墻體之間加入泡沫板及棉花，以此提高墻體的隔聲性能。（4）模型外型。考慮到廠房排水等實際情況，聯(lián)系日常生活中常見的廠房外型，廠房模型采用雙坡式屋頂。在模型所設(shè)門窗數(shù)目及門窗大小方面，考慮到廠房通風(fēng)、人員進出、隔聲性能以及模型美觀等因素，在模型墻體面積較大的兩側(cè)分別開有三扇窗戶；在另外兩側(cè)墻體分別開有一扇門。由于門窗會降低模型的隔聲性能，故而將門窗設(shè)計為雙層。

3 模型概況

3.1 模型尺寸。廠房模型長50cm，寬30cm，高30cm。墻板厚度為2.5cm。窗戶長8cm，寬8cm。門寬10cm，高15cm。

3.2 廠房模型剖面示意圖。圖1為廠房模型剖面示意圖，由圖可以看出，墻體為雙層墻結(jié)構(gòu)。在墻體內(nèi)部墻體表面覆蓋了一層棉花，以增強廠房吸聲性能。考慮到使用乳膠固定棉花會導(dǎo)致棉花孔隙堵塞，影響棉花吸聲性能，故在棉花層表面覆蓋一層泡沫板加以固定。因泡沫板具有微細閉孔的結(jié)構(gòu)特點，在泡沫板上穿有一定數(shù)量及大小的孔洞，可充分利用棉花的吸聲性能，且泡沫板可以起到裝飾美觀的作用。

在兩層墻體之間，分別覆蓋了一層泡沫板，泡沫板之間填充以棉花。該種結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：（1）使用了不同厚度及材質(zhì)的隔聲材料，可以錯開墻板的共振與臨界吻合頻率，改善共振區(qū)與吻合區(qū)的隔聲低谷現(xiàn)象；（2）各種隔聲材料的阻抗均不相同，使得聲波在分層界面上發(fā)生多次反射，增大透射聲能的損耗；（3）泡沫板與棉花的阻尼和吸聲作用導(dǎo)致聲能減弱，削弱共振與吻合效應(yīng)。

圖1 廠房模型剖面示意圖

3.3 模型固定。將卡紙拆分成5cm寬的紙條，在墻體及屋頂連接處用紙條粘合，以此加固模型，防止模型因粘接松散等原因倒塌。

3.4 模型美化。結(jié)合廠房外觀實際，在模型表面均勻涂抹油漆以美化模型。墻體涂抹成白色，屋頂以土紅色油漆涂染，門窗均使用藍色油漆上色。

4 模型亮點

模型亮點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

模型墻體結(jié)構(gòu)采用雙層隔聲墻，提高了模型的隔聲效果；參照多層復(fù)合板的隔聲原理，在雙層墻體內(nèi)側(cè)覆蓋阻尼材料（泡沫板）及多孔吸聲材料（棉花），進一步提升模型的隔聲性能；在模型內(nèi)部墻體表面覆蓋一層棉花以增強模型吸聲效果，以帶有孔洞的泡沫板固定棉花，從而防止乳膠粘合棉花影響棉花吸聲性能，同時增強了廠房內(nèi)部的美觀效果；門窗均設(shè)計為內(nèi)外開合的雙層門窗，并在兩層門窗之間加入吸聲處理，以此提高門窗隔聲效果。

5 模型照片與展示

圖2 模型照片

6 模型的降噪效果測試

6.1 降噪效果測試實驗。在保證外部環(huán)境保持安靜的情況下，將模型置于木板上，在模型內(nèi)部放入噪聲強度為80分貝的噪聲源，運用專業(yè)分貝測試儀分別在模型前后左右上五個方位測試噪聲強度，將測得的數(shù)據(jù)取平均值，可得模型周圍平均噪聲強度。

6.2 實驗結(jié)果。經(jīng)過多次實驗，最終可得廠房周圍平均噪聲強度為60分貝。故而降噪廠房模型的整體降噪性能指標達到20分貝。

7 模型評價

本文設(shè)計降噪廠房模型最終降噪效果可達20分貝。由于模型所使用材料如紙板等降噪效果較差，故而從整體上來說，廠房模型所達到的降噪效果已相當可觀。模型具有一定的推廣性及實用性。

參考文獻

[1] 陳杰瑢.物理性污染控制[M].北京：高等教育出版社，2007.endprint

摘 要：本文以提高廠房的降噪性能為核心，利用卡紙、紙板、泡沫板、棉花、乳膠等材料，設(shè)計制作了一個大小為50×30×30的降噪廠房模型。降噪廠房設(shè)計為雙層墻體結(jié)構(gòu)，墻體之間鋪設(shè)阻尼及吸聲材料，整體提升其隔聲性能。在廠房內(nèi)部墻體表面鋪設(shè)吸聲材料，可提高墻體吸聲性能。最終設(shè)計的降噪廠房模型通過實測，其整體降噪性能可達到降噪20分貝的效果。

關(guān)鍵詞：降噪；雙層墻體結(jié)構(gòu)；吸聲材料

1 設(shè)計背景

噪聲污染、大氣污染與水污染被稱為世界三大公害。噪聲使人煩躁不安，注意力不集中，導(dǎo)致工作效率降低，是安全生產(chǎn)的重大隱患之一。

廠房中機械在運行的過程中，會產(chǎn)生大量的噪聲，不僅會對工人的健康造成極大的危害，同時也會影響到周圍居民的身心健康與正常作息。若長期處于強噪聲環(huán)境中，內(nèi)耳聽覺器官會發(fā)生器質(zhì)性病變，造成噪聲性耳聾。同時，噪聲對大腦神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等均有生理影響，危害人體健康。因此，控制廠房噪聲傳播，加強廠房的吸聲隔聲性能極為重要。

2 設(shè)計理念與思路

2.1 設(shè)計理念。降噪廠房模型力求達到高效性、適用性、貼近實際的性能。

2.2 設(shè)計思路。在模型設(shè)計階段，通過查閱相關(guān)資料，提出以下初步構(gòu)想：（1）墻體結(jié)構(gòu)。雙層墻的隔聲效果遠比單層實心結(jié)構(gòu)墻體理想，故墻體結(jié)構(gòu)采用雙層隔聲墻?？紤]到現(xiàn)有材料的硬度及強度，本小組決定采用紙板為承重材料，模型的墻體及屋頂均使用紙板制作。（2）降噪材料的選用及鋪設(shè)方式。多孔吸聲材料是目前應(yīng)用最廣泛的吸聲材料，廠房所用吸聲材料大多是輕質(zhì)、柔軟、多孔的，通過對現(xiàn)有材料的對比分析，決定采用棉花為吸聲材料。泡沫板質(zhì)輕柔軟，有微細閉孔的結(jié)構(gòu)特點，可將其作為隔聲材料。考慮到廠房內(nèi)部墻體的美觀要求以及廠房內(nèi)部空間的有限性等實際情況，降噪材料的鋪設(shè)采用最常見的平鋪式結(jié)構(gòu)。（3）廠房內(nèi)部構(gòu)造。隔聲量的大小與入射聲波頻率有關(guān)，同一隔墻對不同頻率的聲音，隔聲性能可能有很大差異。通過分析雙層墻的隔聲特性曲線，發(fā)現(xiàn)當雙層墻內(nèi)部鋪滿吸聲材料后，隔聲性能明顯優(yōu)于內(nèi)部未鋪設(shè)吸聲材料及鋪設(shè)有少量吸聲材料的雙層墻體結(jié)構(gòu)。入射聲波頻率達到雙層墻的共振頻率時，隔聲量會出現(xiàn)低谷。此時若增加墻板的阻尼，可抑制墻體共振，增大隔聲量。在噪聲控制工程中常使用多層復(fù)合板隔聲，多層復(fù)合板是由幾層面密度或性質(zhì)不同的板材組成的復(fù)合隔聲構(gòu)件，其隔聲量較組成它的同等重量的單層板有明顯改善。基于上述事實，通過參照多層復(fù)合板的隔聲原理，在雙層墻體之間加入泡沫板及棉花，以此提高墻體的隔聲性能。（4）模型外型。考慮到廠房排水等實際情況，聯(lián)系日常生活中常見的廠房外型，廠房模型采用雙坡式屋頂。在模型所設(shè)門窗數(shù)目及門窗大小方面，考慮到廠房通風(fēng)、人員進出、隔聲性能以及模型美觀等因素，在模型墻體面積較大的兩側(cè)分別開有三扇窗戶；在另外兩側(cè)墻體分別開有一扇門。由于門窗會降低模型的隔聲性能，故而將門窗設(shè)計為雙層。

3 模型概況

3.1 模型尺寸。廠房模型長50cm，寬30cm，高30cm。墻板厚度為2.5cm。窗戶長8cm，寬8cm。門寬10cm，高15cm。

3.2 廠房模型剖面示意圖。圖1為廠房模型剖面示意圖，由圖可以看出，墻體為雙層墻結(jié)構(gòu)。在墻體內(nèi)部墻體表面覆蓋了一層棉花，以增強廠房吸聲性能?？紤]到使用乳膠固定棉花會導(dǎo)致棉花孔隙堵塞，影響棉花吸聲性能，故在棉花層表面覆蓋一層泡沫板加以固定。因泡沫板具有微細閉孔的結(jié)構(gòu)特點，在泡沫板上穿有一定數(shù)量及大小的孔洞，可充分利用棉花的吸聲性能，且泡沫板可以起到裝飾美觀的作用。

在兩層墻體之間，分別覆蓋了一層泡沫板，泡沫板之間填充以棉花。該種結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：（1）使用了不同厚度及材質(zhì)的隔聲材料，可以錯開墻板的共振與臨界吻合頻率，改善共振區(qū)與吻合區(qū)的隔聲低谷現(xiàn)象；（2）各種隔聲材料的阻抗均不相同，使得聲波在分層界面上發(fā)生多次反射，增大透射聲能的損耗；（3）泡沫板與棉花的阻尼和吸聲作用導(dǎo)致聲能減弱，削弱共振與吻合效應(yīng)。

圖1 廠房模型剖面示意圖

3.3 模型固定。將卡紙拆分成5cm寬的紙條，在墻體及屋頂連接處用紙條粘合，以此加固模型，防止模型因粘接松散等原因倒塌。

3.4 模型美化。結(jié)合廠房外觀實際，在模型表面均勻涂抹油漆以美化模型。墻體涂抹成白色，屋頂以土紅色油漆涂染，門窗均使用藍色油漆上色。

4 模型亮點

模型亮點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

模型墻體結(jié)構(gòu)采用雙層隔聲墻，提高了模型的隔聲效果；參照多層復(fù)合板的隔聲原理，在雙層墻體內(nèi)側(cè)覆蓋阻尼材料（泡沫板）及多孔吸聲材料（棉花），進一步提升模型的隔聲性能；在模型內(nèi)部墻體表面覆蓋一層棉花以增強模型吸聲效果，以帶有孔洞的泡沫板固定棉花，從而防止乳膠粘合棉花影響棉花吸聲性能，同時增強了廠房內(nèi)部的美觀效果；門窗均設(shè)計為內(nèi)外開合的雙層門窗，并在兩層門窗之間加入吸聲處理，以此提高門窗隔聲效果。

5 模型照片與展示

圖2 模型照片

6 模型的降噪效果測試

6.1 降噪效果測試實驗。在保證外部環(huán)境保持安靜的情況下，將模型置于木板上，在模型內(nèi)部放入噪聲強度為80分貝的噪聲源，運用專業(yè)分貝測試儀分別在模型前后左右上五個方位測試噪聲強度，將測得的數(shù)據(jù)取平均值，可得模型周圍平均噪聲強度。

6.2 實驗結(jié)果。經(jīng)過多次實驗，最終可得廠房周圍平均噪聲強度為60分貝。故而降噪廠房模型的整體降噪性能指標達到20分貝。

7 模型評價

本文設(shè)計降噪廠房模型最終降噪效果可達20分貝。由于模型所使用材料如紙板等降噪效果較差，故而從整體上來說，廠房模型所達到的降噪效果已相當可觀。模型具有一定的推廣性及實用性。

參考文獻

[1] 陳杰瑢.物理性污染控制[M].北京：高等教育出版社，2007.endprint

摘 要：本文以提高廠房的降噪性能為核心，利用卡紙、紙板、泡沫板、棉花、乳膠等材料，設(shè)計制作了一個大小為50×30×30的降噪廠房模型。降噪廠房設(shè)計為雙層墻體結(jié)構(gòu)，墻體之間鋪設(shè)阻尼及吸聲材料，整體提升其隔聲性能。在廠房內(nèi)部墻體表面鋪設(shè)吸聲材料，可提高墻體吸聲性能。最終設(shè)計的降噪廠房模型通過實測，其整體降噪性能可達到降噪20分貝的效果。

關(guān)鍵詞：降噪；雙層墻體結(jié)構(gòu)；吸聲材料

1 設(shè)計背景

噪聲污染、大氣污染與水污染被稱為世界三大公害。噪聲使人煩躁不安，注意力不集中，導(dǎo)致工作效率降低，是安全生產(chǎn)的重大隱患之一。

廠房中機械在運行的過程中，會產(chǎn)生大量的噪聲，不僅會對工人的健康造成極大的危害，同時也會影響到周圍居民的身心健康與正常作息。若長期處于強噪聲環(huán)境中，內(nèi)耳聽覺器官會發(fā)生器質(zhì)性病變，造成噪聲性耳聾。同時，噪聲對大腦神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等均有生理影響，危害人體健康。因此，控制廠房噪聲傳播，加強廠房的吸聲隔聲性能極為重要。

2 設(shè)計理念與思路

2.1 設(shè)計理念。降噪廠房模型力求達到高效性、適用性、貼近實際的性能。

2.2 設(shè)計思路。在模型設(shè)計階段，通過查閱相關(guān)資料，提出以下初步構(gòu)想：（1）墻體結(jié)構(gòu)。雙層墻的隔聲效果遠比單層實心結(jié)構(gòu)墻體理想，故墻體結(jié)構(gòu)采用雙層隔聲墻?？紤]到現(xiàn)有材料的硬度及強度，本小組決定采用紙板為承重材料，模型的墻體及屋頂均使用紙板制作。（2）降噪材料的選用及鋪設(shè)方式。多孔吸聲材料是目前應(yīng)用最廣泛的吸聲材料，廠房所用吸聲材料大多是輕質(zhì)、柔軟、多孔的，通過對現(xiàn)有材料的對比分析，決定采用棉花為吸聲材料。泡沫板質(zhì)輕柔軟，有微細閉孔的結(jié)構(gòu)特點，可將其作為隔聲材料?？紤]到廠房內(nèi)部墻體的美觀要求以及廠房內(nèi)部空間的有限性等實際情況，降噪材料的鋪設(shè)采用最常見的平鋪式結(jié)構(gòu)。（3）廠房內(nèi)部構(gòu)造。隔聲量的大小與入射聲波頻率有關(guān)，同一隔墻對不同頻率的聲音，隔聲性能可能有很大差異。通過分析雙層墻的隔聲特性曲線，發(fā)現(xiàn)當雙層墻內(nèi)部鋪滿吸聲材料后，隔聲性能明顯優(yōu)于內(nèi)部未鋪設(shè)吸聲材料及鋪設(shè)有少量吸聲材料的雙層墻體結(jié)構(gòu)。入射聲波頻率達到雙層墻的共振頻率時，隔聲量會出現(xiàn)低谷。此時若增加墻板的阻尼，可抑制墻體共振，增大隔聲量。在噪聲控制工程中常使用多層復(fù)合板隔聲，多層復(fù)合板是由幾層面密度或性質(zhì)不同的板材組成的復(fù)合隔聲構(gòu)件，其隔聲量較組成它的同等重量的單層板有明顯改善?；谏鲜鍪聦?，通過參照多層復(fù)合板的隔聲原理，在雙層墻體之間加入泡沫板及棉花，以此提高墻體的隔聲性能。（4）模型外型?？紤]到廠房排水等實際情況，聯(lián)系日常生活中常見的廠房外型，廠房模型采用雙坡式屋頂。在模型所設(shè)門窗數(shù)目及門窗大小方面，考慮到廠房通風(fēng)、人員進出、隔聲性能以及模型美觀等因素，在模型墻體面積較大的兩側(cè)分別開有三扇窗戶；在另外兩側(cè)墻體分別開有一扇門。由于門窗會降低模型的隔聲性能，故而將門窗設(shè)計為雙層。

3 模型概況

3.1 模型尺寸。廠房模型長50cm，寬30cm，高30cm。墻板厚度為2.5cm。窗戶長8cm，寬8cm。門寬10cm，高15cm。

3.2 廠房模型剖面示意圖。圖1為廠房模型剖面示意圖，由圖可以看出，墻體為雙層墻結(jié)構(gòu)。在墻體內(nèi)部墻體表面覆蓋了一層棉花，以增強廠房吸聲性能。考慮到使用乳膠固定棉花會導(dǎo)致棉花孔隙堵塞，影響棉花吸聲性能，故在棉花層表面覆蓋一層泡沫板加以固定。因泡沫板具有微細閉孔的結(jié)構(gòu)特點，在泡沫板上穿有一定數(shù)量及大小的孔洞，可充分利用棉花的吸聲性能，且泡沫板可以起到裝飾美觀的作用。

在兩層墻體之間，分別覆蓋了一層泡沫板，泡沫板之間填充以棉花。該種結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：（1）使用了不同厚度及材質(zhì)的隔聲材料，可以錯開墻板的共振與臨界吻合頻率，改善共振區(qū)與吻合區(qū)的隔聲低谷現(xiàn)象；（2）各種隔聲材料的阻抗均不相同，使得聲波在分層界面上發(fā)生多次反射，增大透射聲能的損耗；（3）泡沫板與棉花的阻尼和吸聲作用導(dǎo)致聲能減弱，削弱共振與吻合效應(yīng)。

圖1 廠房模型剖面示意圖

3.3 模型固定。將卡紙拆分成5cm寬的紙條，在墻體及屋頂連接處用紙條粘合，以此加固模型，防止模型因粘接松散等原因倒塌。

3.4 模型美化。結(jié)合廠房外觀實際，在模型表面均勻涂抹油漆以美化模型。墻體涂抹成白色，屋頂以土紅色油漆涂染，門窗均使用藍色油漆上色。

4 模型亮點

模型亮點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

模型墻體結(jié)構(gòu)采用雙層隔聲墻，提高了模型的隔聲效果；參照多層復(fù)合板的隔聲原理，在雙層墻體內(nèi)側(cè)覆蓋阻尼材料（泡沫板）及多孔吸聲材料（棉花），進一步提升模型的隔聲性能；在模型內(nèi)部墻體表面覆蓋一層棉花以增強模型吸聲效果，以帶有孔洞的泡沫板固定棉花，從而防止乳膠粘合棉花影響棉花吸聲性能，同時增強了廠房內(nèi)部的美觀效果；門窗均設(shè)計為內(nèi)外開合的雙層門窗，并在兩層門窗之間加入吸聲處理，以此提高門窗隔聲效果。

5 模型照片與展示

圖2 模型照片

6 模型的降噪效果測試

6.1 降噪效果測試實驗。在保證外部環(huán)境保持安靜的情況下，將模型置于木板上，在模型內(nèi)部放入噪聲強度為80分貝的噪聲源，運用專業(yè)分貝測試儀分別在模型前后左右上五個方位測試噪聲強度，將測得的數(shù)據(jù)取平均值，可得模型周圍平均噪聲強度。

6.2 實驗結(jié)果。經(jīng)過多次實驗，最終可得廠房周圍平均噪聲強度為60分貝。故而降噪廠房模型的整體降噪性能指標達到20分貝。

7 模型評價

本文設(shè)計降噪廠房模型最終降噪效果可達20分貝。由于模型所使用材料如紙板等降噪效果較差，故而從整體上來說，廠房模型所達到的降噪效果已相當可觀。模型具有一定的推廣性及實用性。

參考文獻

[1] 陳杰瑢.物理性污染控制[M].北京：高等教育出版社，2007.endprint