區分隔音與吸音的原理

當前,噪聲已成為一種主要的環境污染,建筑物的聲環境問題越來越受到人們的關注和重視。選用適當的材料對建筑物進行吸聲和隔聲處理是建筑物噪聲控制工程中最常用最基本的技術措施之一。
但是,由于對噪聲控制的手段缺乏了解,“吸聲”和“隔聲”作為完全不同的概念,常常被混淆了。玻璃棉、巖礦棉一類具有良好吸聲性能但隔聲性能很差的材料被誤稱為“隔音材料”,早年一些以植物纖維為原料制成的吸聲板被命名為“隔音板”并用以解決建筑物的隔聲問題……。為了合理使用材料、提高建筑物噪聲控制效果,對“吸聲”和“隔聲”這兩個概念有進一步了解和明確的必要。
材料吸聲和材料隔聲的區別在于,材料的吸聲著眼于聲源一側反射聲能的大小,目標是反射聲能要小。材料隔聲著眼于入射聲源另一側的透射聲能的大小,目標是透射聲能要小。吸聲材料對入射聲能的衰減吸收,一般只有十分之幾,因此,其吸聲能力即吸聲系數可以用小數表示;而隔聲材料可使透射聲能衰減到入射聲能的10-3～10-4或更小,為方便表達,其隔聲量用分貝的計量方法表示。
這兩種材料在材質上的差異是吸聲材料對入射聲能的反射很小,這意味著聲能容易進入和透過這種材料;可以想像,這種材料的材質應該是多孔、疏松和透氣的,這就是典型的多孔性吸聲材料,它在工藝上通常是用纖維狀、顆粒狀或發泡材料以形成多孔性結構;它的結構特征是:材料中具有大量的、互相貫通的、從表到里的微孔,也即具有一定的透氣性。當聲波入射到多孔材料表面時,引起微孔中的空氣振動,由于摩擦阻力和空氣的黏滯阻力以及熱傳導作用,將相當一部分聲能轉化為熱能,從而起吸聲作用。
對于隔聲材料,要減弱透射聲能,阻擋聲音的傳播,就不能如同吸聲材料那樣多孔、疏松、透氣,相反它的材質應該是重而密實的,如鋼板、鉛板、磚墻等一類材料。隔聲材料材質的要求是密實無孔隙或縫隙;有較大的重量。由于這類隔聲材料密實,難于吸收和透過聲能而反射能強,所以它的吸聲性能差。
在工程上,吸聲處理和隔聲處理所解決的目標和側重點不同,吸聲處理所解決的目標是減弱聲音在室內的反復反射,也即減弱室內的混響聲,縮短混響聲的延續時間即混響時間;在連續噪聲的情況下,這種減弱表現為室內噪聲級的降低,此點是對聲源與吸聲材料同處一個建筑空間而言。而對相鄰房間傳過來的聲音,吸聲材料也起吸收作用,從而相當于提高圍護結構的隔聲量。
隔聲處理則著眼于隔絕噪聲自聲源房間向相鄰房間的傳播,以使相鄰房間免受噪聲的干擾。
由此可以看出,利用隔聲材料或隔聲構造隔絕噪聲的效果比采用吸聲材料的降噪效果要高得多。這說明,當一個房間內的噪聲源可以被分隔時,應首先采用隔聲措施;當聲源無法隔開又需要降低室內噪聲時才采用吸聲措施。
但是吸聲材料的特有作用更多地表現在縮短、調整室內混響時間的能力上,這是任何別的材料代替不了的。由于房間的體積與混響時間成正比的關系,體積大的建筑空間混響時間長,從而影響了室內的聽聞條件,此時往往離不開吸聲材料對混響時間的調節。對諸如電影院、會堂、音樂廳等大型廳堂,可按其不同聽音要求,選用適當的吸聲材料,結合體型調整混響時間,達到聽音清晰、豐滿等不同主觀感覺的要求。從這點上說,吸聲材料顯示了它特有的重要性,所以通常說的聲學材料往往指的就是吸聲材料。
吸聲和隔聲有著本質上的區別,但在具體的工程應用中,它們卻常常結合在一起,并發揮了綜合的降噪效果。從理論上講,加大室內的吸聲量,相當于提高了分隔墻的隔聲量。常見的有隔聲房間、隔聲罩、由板材組成的復合墻板、交通干道的隔聲屏障、車間內的隔聲屏、管道包扎等等。
吸聲材料如單獨使用,可以吸收和降低聲源所在房間的噪聲,但不能有效地隔絕來自外界的噪聲。當吸聲材料和隔聲材料組合使用,或者將吸聲材料作為隔聲構造的一部分,其有利的結果,一般都表現為隔聲結構隔聲量的提高。
為了合理地選用材料,提高建筑物吸聲和隔聲處理的效果,首先從概念上將吸聲、隔聲、吸聲材料、隔聲材料區別開來,應當是建筑物噪聲控制中首要的基本問題。