大型公共建筑吊頂聲學(xué)裝飾材料的實(shí)際運(yùn)用

范 靜 姜相逢

（黑龍江省建筑安裝集團(tuán)有限公司第六分公司，黑龍江哈爾濱 150000）

0 引言

新材料的研發(fā)和推廣，是建筑裝飾行業(yè)不斷發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。超微孔蜂窩吸聲板是一種采用高精度小孔加工工藝，在鋁合金板材上形成高密度的超微孔。利用超微孔聲音傳播阻力大、音質(zhì)損失小的特點(diǎn)，在吸收噪音的同時(shí)，又不會(huì)影響建筑混響。近年來(lái)，超微孔蜂窩吸聲板的技術(shù)日益成熟，使用成本降低，加上“綠色裝飾”理念的影響，讓這一材料在大型公共建筑的吊頂裝飾中得到了廣泛運(yùn)用。

1 大型公共建筑吊頂材料的缺陷

以往很多大型公共建筑在進(jìn)行吊頂裝飾時(shí)，往往只關(guān)注了裝飾的美觀度，在選擇吊頂裝飾材料時(shí)，沒(méi)有充分考慮其吸聲功能。這些裝飾材料主要是鋁掛片、鋁方通，吸聲能力較差，后期建筑投入使用后，噪音較大，對(duì)于長(zhǎng)期處于這種環(huán)境下的人群造成了身體上的損害。也有部分建筑通過(guò)后期加裝了吸聲材料達(dá)到降低噪音的目的，這些吸聲材料主要是離心玻璃棉，雖然短期來(lái)看吸聲效果較好，但是這類(lèi)材料的使用壽命較短，需要定期更換，無(wú)形中增加了使用成本。還有就是離心玻璃棉在老化后，容易掉落粉末，被人吸入后，會(huì)對(duì)呼吸道、肺部等器官造成危害。因此，探究一種既可以滿足大型公共建筑消除噪音需求，又能夠兼顧環(huán)保、美觀的裝飾材料，就成為當(dāng)前建筑裝飾行業(yè)的一項(xiàng)熱門(mén)課題。

2 超微孔板的聲學(xué)原理

超微孔蜂窩吸聲板可以通過(guò)三種途徑實(shí)現(xiàn)吸收噪音的目的：①當(dāng)聲音從外部進(jìn)入到超微孔板的每一個(gè)孔腔時(shí)，會(huì)引起孔腔的振動(dòng)，當(dāng)整個(gè)超微孔板的所有孔腔同時(shí)振動(dòng)時(shí)，受到共振吸聲作用的影響，達(dá)到了吸聲消噪的效果。②每個(gè)孔腔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，有一個(gè)吸聲斜片，使得聲音在進(jìn)入孔腔后可以改變傳播線路，并且在孔壁的阻擋下，形成了多次反射。而每一次反射，噪音都會(huì)被吸收一部分，進(jìn)一步提高了噪音吸收能力。③在表面超微孔后方有一塊中空面板，一來(lái)可以起到固定作用，二來(lái)也能夠增加空氣層深度。根據(jù)微孔共振吸聲理論，穿孔板的共振頻率與板后空氣層深度的二次方成正比。通過(guò)增加吸聲體面板的厚度，可以提高共振頻率，發(fā)揮了更好的吸聲效果。

3 金屬超微孔蜂窩吸聲板的特性分析

3.1 結(jié)構(gòu)組成

主體材料選擇鋁合金，既保證了強(qiáng)度，又可以控制自重。蜂窩板的固定材料使用氟碳進(jìn)行噴涂，既可以提高材料強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)又具有較好的美觀性。吸聲結(jié)構(gòu)由不同腔體深度的微穿孔板結(jié)構(gòu)平行排列組成，復(fù)合微穿孔板結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)為：板材厚度為0.6mm，孔間距為0.5mm，穿孔率為1%，三個(gè)腔體深度分別為D1=50mm，D2=100mm，D3=25mm。

3.2 性能檢測(cè)

當(dāng)f=430Hz時(shí)，聲能主要流入腔體2，腔體2發(fā)生共振將聲能消耗；當(dāng)f=600Hz和860Hz時(shí)，腔體1和腔體3發(fā)生共振。復(fù)合微穿孔板的吸聲系數(shù)隨頻率變化的曲線如圖1所示。

圖1 100～4000Hz之間各頻段的吸聲系數(shù)

當(dāng)聲源頻率接近復(fù)合微穿孔板結(jié)構(gòu)的某一共振頻率時(shí)，復(fù)合微穿孔板結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生局部共振，將聲能量消耗；與單層微穿孔板結(jié)構(gòu)相比，不同腔體深度復(fù)合微穿孔板結(jié)構(gòu)若要達(dá)到良好的吸聲特性，需要低聲阻，其共振頻率的偏移取決于內(nèi)部共振器的相互作用；復(fù)合微穿孔板結(jié)構(gòu)的吸聲性能會(huì)隨著腔體的寬度和排列順序的變化而變化。聲學(xué)檢測(cè)結(jié)果顯示：在400Hz頻率時(shí)吸聲系數(shù)達(dá)到1.41，在500Hz時(shí)達(dá)到1.22，其降噪吸聲系數(shù)NRC達(dá)到0.81。

3.3 應(yīng)用效果

從測(cè)試應(yīng)用的結(jié)果來(lái)看，這種超微孔蜂窩吸聲板表現(xiàn)出了較好的吸聲、降噪效果，優(yōu)于傳統(tǒng)的單層微穿孔板。另外還發(fā)現(xiàn)了超微孔蜂窩吸聲板的其他優(yōu)點(diǎn)：①環(huán)境適應(yīng)性好，在高、低溫環(huán)境下能夠保持超微孔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，不容易發(fā)生微孔變形。同時(shí)，采用鋁合金材質(zhì)加上氟碳噴涂，增強(qiáng)了材料的防潮、耐腐蝕能力，延長(zhǎng)了其使用壽命。②安裝方便，以鋁合金作為主體材料，質(zhì)量較強(qiáng)，在吊頂安裝時(shí)比較靈活。在材料造價(jià)方便也有較高的性?xún)r(jià)比，在一些大型公共建筑的吊頂裝飾中，大面積使用也不會(huì)出現(xiàn)成本過(guò)高的問(wèn)題。③綠色環(huán)保，超微孔蜂窩板沒(méi)有刺激性氣味，且容易加工制作成不同的形狀，滿足了不同結(jié)構(gòu)建筑的吊頂使用需求，減少了材料的浪費(fèi)，十分符合當(dāng)前建筑裝飾中提倡的節(jié)能環(huán)保理念。

4 金屬超微孔蜂窩吸聲板在大型公共建筑吊頂中的運(yùn)行

隨著人們對(duì)建筑裝飾要求的不斷提高，以及聲學(xué)裝飾材料的日益成熟，近年來(lái)超微孔蜂窩吸聲板在體育館、辦公樓等大型公共建筑中得到了推廣使用。七臺(tái)河市技師學(xué)院創(chuàng)業(yè)大廈是一座綜合性建筑，建筑總面積288537m2，建筑總高度50.0m。共有15層，地下1層，地上14層。其中，地下一至地上三層，為市民服務(wù)中心，建筑面積15272m2；四層及以上為七臺(tái)河技師學(xué)院教學(xué)用房和創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)中心，建筑面積13275m2。

從建筑的內(nèi)部裝飾來(lái)看，原來(lái)吊頂采用的是“鋁合金方通+離心玻璃棉”的組合。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，混響時(shí)間為6.1s，室內(nèi)語(yǔ)音的清晰度較差。于是選擇超微孔蜂窩吸聲板進(jìn)行重新改造。將原來(lái)的吊頂裝飾材料全部拆掉后，重新安裝規(guī)格為60mm×120（H）mm的超微孔蜂窩吸聲板。在施工結(jié)束后，重新進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，混響時(shí)間為2.7s，室內(nèi)語(yǔ)音的清晰度有了明顯的提高，說(shuō)明此類(lèi)材料的聲學(xué)效果良好。分別選取該建筑的2層、6層和10層進(jìn)行噪音測(cè)量，在使用聲學(xué)裝飾材料之前，測(cè)量平均值分別為69dB、62dB和48dB；利用超微孔蜂窩吸聲板進(jìn)行改造之后，測(cè)量平均值分別為61dB、50dB和40dB。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用聲學(xué)裝飾材料后室內(nèi)噪音平均下降了8～12dB，效果明顯。

5 大型公共建筑吊頂中聲學(xué)裝飾材料實(shí)際運(yùn)用策略

5.1 材料的選擇與質(zhì)量檢查

在市場(chǎng)需求不斷增加的背景下，近年來(lái)建材市場(chǎng)上出現(xiàn)了較多類(lèi)型的聲學(xué)裝飾材料，但是由于市場(chǎng)監(jiān)管不夠嚴(yán)格，這些材料的質(zhì)量也是良莠不齊，其中不乏一些仿冒的劣質(zhì)材料。因此，在進(jìn)行吊頂裝飾時(shí)，必須要結(jié)合設(shè)計(jì)要求，仔細(xì)挑選和嚴(yán)格檢查市面上各類(lèi)聲學(xué)裝飾材料的質(zhì)量。從吸聲效果上來(lái)看，超微孔的密度、孔徑、吸聲系數(shù)等，都是決定實(shí)用效果的重要指標(biāo)。在選購(gòu)這些材料時(shí)應(yīng)當(dāng)要求供應(yīng)商提供詳細(xì)的資料，包括產(chǎn)品參數(shù)表、產(chǎn)品合格證等。只有從源頭上進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)，才能保證這些聲學(xué)裝飾材料在投入使用后，發(fā)揮預(yù)期的吸聲、消噪效果。

5.2 吊頂裝飾施工的質(zhì)量控制

在選擇高品質(zhì)聲學(xué)裝飾材料的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)熟悉大型公共建筑吊頂裝飾的工藝流程，以及結(jié)合超微孔蜂窩吸聲板的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)，掌握具體的技術(shù)要點(diǎn)。對(duì)于新建的大型公共建筑，應(yīng)先檢查吊頂懸掛是否牢固，防止后期出現(xiàn)聲學(xué)裝飾材料脫落的情況。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，需要先將超微孔蜂窩吸聲板的基材（鋁合金）固定在吊頂上，檢查牢固后再將面板固定在基材上。如果是需要進(jìn)行吸聲改造的老舊建筑，應(yīng)當(dāng)先將原來(lái)的吊頂材料拆除。對(duì)于那些采用了離心玻璃棉作為吸聲材料的，拆除時(shí)還要注意做好防護(hù)工作，防止材料粉末接觸皮膚和進(jìn)入呼吸道。全部拆除后，進(jìn)行吊頂清理和加固，然后按照上述步驟完成超微孔蜂窩吸聲板的安裝施工。在完成安裝后，還需要繼續(xù)質(zhì)量檢查和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，確定是否達(dá)到了預(yù)期的吸聲、消噪效果。

6 聲學(xué)裝飾材料的發(fā)展前景

國(guó)內(nèi)關(guān)于聲學(xué)裝飾材料的研究起步較晚，但是隨著近年來(lái)人們對(duì)于建筑使用需求的不斷提升，加上材料技術(shù)的成熟發(fā)展，大量的聲學(xué)裝飾材料不斷涌現(xiàn)。除了追求降低室內(nèi)噪音的功能性需求外，這些聲學(xué)裝飾材料往往還具有綠色環(huán)保、阻燃防火、美觀度高、防潮防腐等一系列特點(diǎn)。例如本文介紹的超微孔蜂窩吸聲板，采用氟碳噴涂工藝，既可以提高防潮、防腐能力，又保證了整體的美觀性。對(duì)于建筑裝飾行業(yè)來(lái)說(shuō)，有需求就會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)，而激烈的競(jìng)爭(zhēng)是技術(shù)創(chuàng)新的重要推動(dòng)力。未來(lái)將會(huì)有更多新型的聲學(xué)裝飾材料研發(fā)和使用，對(duì)進(jìn)一步提升大型公共建筑的使用效果有積極幫助。例如現(xiàn)階段正處于試驗(yàn)階段的碳纖維吸聲裝飾材料、納米吸聲裝飾材料等，今后隨著技術(shù)的不斷成熟，成本不斷降低，也有望進(jìn)行大范圍的推廣使用。

7 結(jié)語(yǔ)

大型公共建筑內(nèi)的噪音問(wèn)題，對(duì)長(zhǎng)期處于這種環(huán)境下的人群造成了健康損害，而吸聲裝飾材料的出現(xiàn)和運(yùn)用，則可以通過(guò)吸收噪音，提升建筑的使用體驗(yàn)。超微孔蜂窩吸聲板在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出了良好的消噪、吸聲效果，而且不會(huì)影響建筑混響。此外還具有綠色環(huán)保、造價(jià)不高、易于安裝等諸多優(yōu)勢(shì)，在大型公共建筑的吊頂聲學(xué)裝飾中具有較好的應(yīng)用效果。