吸声-建筑声学常识及基本概念

建筑声学常识及基本概念:关于吸声 吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被吸收的声能与入射声能的比值。理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。

不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。将 100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。一般认为NRC小于0.2的材料是反射材料，NRC大于0.4的材料才被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常推荐使用高吸声系数的材料。离心玻璃棉属于高NRC吸声材料，5cm厚的24kg/m3的离心玻璃棉的NRC可达到0.90。

多孔吸声材料，如离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维喷涂等，吸声机理是材料内部有大量微小的孔隙，声波沿着这些孔隙可以深入材料内部，与材料发生摩擦作用将声能转化为热能。多孔吸声材料的吸声特性是随着频率的增高吸声系数逐渐增大，这意味着低频吸收没有高频吸收好。与墙面或天花存在空气层的穿孔板，即使材料本身吸声性能很差，这种结构也具有吸声性能，如穿孔的石膏板、木板、金属板、甚至是狭缝砖等，它的吸声机理是亥姆霍兹共振，类似于暖水瓶，外部空间与内部空间通过窄的瓶颈连接，声波入射时，在共振频率上与颈部的空气及内部空间之间产生剧烈的共振作用而损失声能。亥姆霍兹共振吸收的特点是只有在某些频率上具有较大的吸声系数。薄膜或薄板与其他结构体形成空腔时也能吸声，如木板、金属板等，这种结构的吸声机理是薄板共振，在共振频率上，由于薄板剧烈振动而大量吸收声能。薄板共振吸收大多在低频具有较好的吸声性能。

冷却塔的落水噪声及其防治措施（冷却塔）(2007-09-04 15:20:04) 标签：家居/装修 分类：设计方案

近年来，冷却塔噪声对周围环境的影响已越来的引起人们的重视，开始出现了整治冷却塔噪声污染的呼声，妥善处理好冷却塔噪声对周围环境的影响问题正逐步成为全社会的共识。

1、冷却塔落水噪声的检测 在距进风口底缘即一般倒t形塔基的水池边沿5m 处，测高点 1.2 m[1]，测得的一些自然通风冷却塔的实测噪声及其频谱见图1。

2、冷却塔落水噪声的声源特性 声源属性：噪声源为落水区下的巨大圆形水面，为塔内冷却落水对池水.的大面积连续的液体间撞击产生的稳态水噪声；是机械噪声、空气动力噪声、电磁噪声之外的一种特殊噪声。 落水撞击瞬时速度：7-8 m/s[2]

声源声级：80 db（a）左右。 频谱：音频分布呈高频（1000－16 000 hz）及中频（500－1000 hz）成分为主的峰形曲线；峰值位于4 000 hz左右。 声速：c＝340 m／s。 波长：λ＝c／f；1.36m（250 hz）～o.02 m（1 000 hz），以0.085 m（4 000 hz）为主。

3、冷却塔落水噪声的影响范围 3.1 声波的距离衰减规律 落水噪声随距离的衰减特性符合半球面波在传播过程中随着能量分布的扩大而衰减的规律，其“点声源” 的距离衰减规律为距离每增加一倍声能衰减 6 db。用公式表达即为[3]： l1－l2= 20 lg（r2／r1） 式中：l1，l2——离声源边缘由近及远二个测点的声级值，db； r２／r1——远、近二个测点分别到声源边缘的距离之比。 当 r２／r1＝2时，lg（r2／r1）＝0.3010，于是 l1－l2= 20 lg（r2 ／r1）＝6 db。 落水噪声的声源为内置的一片圆形水面，腔体内声波通过进风口向外传播，所以可将进风口视为声源边缘，其庞大特殊的弧面出声口使“附近区域” 内的声波并不立即按“点声源” 的距离衰减规律衰减，在这个由近及远的“附近区域”内存在着一个按“面声源”（声波不衰减）及至“线声源”（距离每增加一倍声能衰减 3 db）的距离衰减规律的过渡区域，只有当受声点（测点）外移至可将冷却塔的环形进风口视为一个“点” 以外的后方，声波才开始按“点声源”的距离衰减规律衰减。于是，在 “点声源”以外的范围内，只要知道某测点的声级，便可根据上式求得任一点的声级。 3.2 冷却塔为“点声源”的起始位置 根据已有距离衰减实测资料，分析各起始位置d（视进风口为声源边缘）的规律可知，视冷却塔为“点声源”的起始位置d可用下式估算： d＝a1/2/4 式中：a——冷却塔面积，m2。 以目前我国常见范围的 2 000 m2（仪化电厂）－9 000 m2（吴径电厂）的冷却塔为例，其“点声源”起始位置d点（以进风口底缘为起点），分别为11.18 m及 23.72 m。由此可见，设在离塔（以进风口底缘为起点）25 m以外的噪声测点基本上都可将所有的冷却塔视为“点声源”。 3.3 冷却塔噪声影响范围的评估 冷却塔噪声声级的绝对值在工业噪声中虽然并不算很大，而且其声能同样随着距离每增加一倍而衰减 6 db（“点声源”），但由于其声源庞大，它的衰减起始距离较远（25m），翻三番便已到了 200 m，相对于25m处也才降了 18 db，所以其影响范围远大于一般性工业噪声。仍以 2 000-9 000 m2 的冷却塔为例，在25 m处（“点声源” 以外测点、以进风口底缘为起点）实测所得声级分别为71.7及77.ldb（a），如按“点声源”的距离衰减规律即距离每增加一倍声能衰减 6 db计，则 50 m处的声级应分别为 65.7及 71.ldb（a）；100 m处的声级应分别为 59.7及 65.ldb（a）；200 m处的声级应分别为53.7 及 59.ldb（a），220 m处的声级用公式推算则应分别为52.9及58.3 db（a）。这就是噪声影响范围（力度）的大致评估，它包含了目前常见的各类大小塔型范围。借助此法，我们便可根据 10－25 m处（各塔与其塔型大小相应的“点声源”起始位置）以远测点实测所得声级，评估各种塔型（单塔）的噪声影响范围（力度）。但这只是一种理想条件下的简便、粗略的评估方法，在实际厂况环境中，由于受 池水水位变化、淋水密度变化、地表地形、障碍物分布、塔群分布、风向风力、气候气温及其它声源的影响，各类冷却塔噪声的实际分布、衰减规律将会有所出人。据对吴径电厂 9 000 m2 冷却塔的落水噪声进行的实测［4］，在距塔 220 m外的受声点所测得的噪声值为55.4－58.3 db（a）（另一次测试结果为 61.9 db（a），估计受顺风影响），与我们以 25 m处实测声级为依据推算 220 m 处为 58.3 db（a）的结果十分吻合。图2表示冷却塔噪声的影响范围。从图2中可以看出，由于冷却塔声源庞大，在距进风口 10－25 m范围内，噪声级衰减很慢，其中“面声源”距离范围内声级衰减的理论值为零。但对于尺度很小（1m 左右）的一般性声源，由于不存在“面声源”及“线声源”的衰减形态，所以声源的声级一开始就按“点声源”的衰减速率迅速下降，如图2左侧第一条粗虚线所示。

4、冷却塔噪声治理的基本途径及治理方法 大型冷却塔的噪声属于中高频稳态噪声，声源“标称声级”在 80 db（a）左右，冷却塔噪声的治理目标原则上应是将受噪声干扰的受声点噪声级控制在相应于当地环境的噪声国家标准以内。 4.1 治理途径

针对噪声的发生机理、传播方式，可以把冷却塔噪声的治理归结为塔内、塔外两条基本途径，塔内以声源的降噪治理为主；塔外则包含有传声途径上的声波阻隔（隔声）、声波吸收（合沿程吸收衰减）以及距离衰减（声能扩散）等三种方式。其中以声波阻隔辅以声波吸收为塔外治理的主要手段，无论是塔内的声源治理技术还是国外已有应用的塔外声波阻隔技术，在我国的应用还刚起步，因而都缺乏实践应用经验。下面列表归纳并推荐几种冷却塔噪声的治理技术供工程参考选用，各自的特点、适用性参见表1。 4.2 塔内声源的治理 4.2.1 降噪原理 采用dy—l型冷却塔落水消能降噪装置[5]。该装置采用斜面消能减噪声原理——在冷却塔落水直接撞击水面之前，使落水先在斜面上经无声擦贴、粘滞减速、挑流分离、疏散洒落等消能形式的过渡，取得消减落水冲击噪声的治理效果，是针对塔内声源源头的一项治理技术。 4.2.2 形式结构 dy-1型冷却塔落水消能降噪声装置主要由“支承构架”及“落水消能降噪器”两大部分组成。“支承构架”又可分为漂浮式及固定式二种形式。“落水消能降噪器” 以六角蜂窝斜管为主体形式，层高 18 cm，由竖向导人段、无声擦贴斜段、粘滞减速斜段、疏散洒落挑流段等四个功能段组成。 4.2.3 材质选用 漂浮式落水消能降噪装置主要由采用挤拉、注塑或热压成型的塑料件或玻璃钢件（受力件）构成。其材质特点是结构轻型、便于搬运、易于安装、防腐耐用。 固定式落水消能降噪声装置上部的支承框架及降噪器的材质选用与漂浮式相同，所不同的是其下部固定的主、次支承梁系是由型钢构成的。经防腐处理的型钢（q235）具有强度高、刚度好的特点。 4.2.4 降噪效果 在落差 h＝6 m、淋水密度 q＝8 t／（m2·h）标准试验工况下，冷却塔模拟落水声源与降噪装置器的声级及频谱测试结果的对比参见图 3 [5]。图 3表明降噪器削去了落水声源的高频成分。采用飘浮式落水消能降噪装置，260元／m2，固定式落水消能降噪装置，300 元／m2 4.3 塔外传声途径的声波阻隔 4.3.1 降噪原理 声波在传播过程中遇到障碍时，就会发生反射、透射和绕射三种现象。声屏障就是在声源与受声点之间插人一个设施，用以隔断并吸收声源到达受声点的直达声波，使部分声波受阻反射，部分声波则经吸收衰减后通过屏体透射（极小）和屏顶绕射等附加衰减形式到达受声点，达到减轻受声点的噪声影响、取得降噪效果的目的。 4.3.2 形式结构 声屏障的结构可分为地上和地下二部分，地上部分为厚约 20 cm的屏蔽声波的巨型、连续板式立面（包括斜撑），其顶部为扇形吸声体或内倾式遮檐；地下部分则为承重、抗倾覆（风荷载）的基础。 屏障的高度及宽度原则上以隔断声源到达受声点的直达声波为最低限度，一般来说，为提高屏蔽效果，屏障的高度通常不低于进风口高度的1.3倍；为避免影响进风，屏障离进风口距离通常不小于进风口高度的2倍。 4.3.3 材质选用 声屏障的地上部分即屏蔽层可采用砖墙、薄钢板、铝合金、玻璃钢、聚碳酸脂塑料等耐老化。抗腐蚀材料；声屏障的地下部分即基础则以混凝土及钢材为主。 4.3.4 降噪效果 声波遇到屏障发生的绕射现象会减弱声屏障的隔声作用，而绕射能力与声波的频率有关，所以声屏障的降噪效果与声波的频率即波长的关系很大。声屏障对于波长短、不易绕射的高频波的屏蔽作用十分显著，可以在屏障后面形成很长的声影区；而对于波长、具有很强绕射能力的低频波的屏蔽作用则十分有限。当然，也可以通过加高屏障的办法来削弱绕射声波对受声点的影响。由于声屏障对高频声波产生明显有效的屏蔽作用，而冷却塔落水噪声的频谱以中高频成分为主，所以采用声屏障隔断并吸收冷却塔声源到达受声点的直达声波可以取得一定的降噪效果。