吸声系数及常用吸声构造

为脆弱的城市

　　在室内声学设计中，经常会用到各式各样的吸声构造，不同的吸声构造对应各异的吸声性能。通常用吸声系数表征吸声构造的吸声性能。

　　吸声系数
　　对于某种吸声构造，声能量入射到构造上，会被材料吸收一部分，其余声能量被反射回去。反射回去的声能量小于入射的声能量，相当于有一部分声能量被构造吸收了，进而有了吸声的概念。

　　吸声系数定义为被吸收的声能量Eα与入射声能量Ei的比值。吸声系数通常记为α，则吸声系数α可表示为：α=Eα/Ei。

　　α=0表示该种材料完全不吸声，α=1表示声能量完全被吸收，实际的吸声系数介于0到1之间。

　　吸声构造的各频段吸声系数是存在差异的，某吸声构造的吸声系数如下表所示：

　　上表中表示该种吸声构造在125Hz的吸声系数为0.36，500Hz的吸声系数为0.85。

　　吸声系数的分类
　　通常通过实验室测量得到吸声构造的吸声系数。实验室测量又分为混响室测量与驻波管测量。

　　相应吸声系数分为两种，一种是在混响室内测量得到的吸声系数，由于声波的入射来自各个方向，称为无规入射吸声系数;

　　南京大学声学所混响室

　　另一种是在驻波管中测量得到的吸声系数，声波垂直入射到材料，称为法向入射吸声系数。

　　驻波管法测量装置简图

　　通常工程设计中采用的吸声系数是混响室内测得的无规入射吸声系数。今后所称吸声系数均指混响室中测量得到的无规入射吸声系数。

　　降噪系数
　　有时为方便描述吸声系数，需要一个单值评价量来描述吸声系数。将250Hz、500Hz、1000Hz及2000Hz吸声系数的均值称为降噪系数(NRC)。降噪系数能大致表征构造的吸声性能。如根据上表中构造的吸声系数，其降噪系数为0.80。

　　计算室内混响时间，必须考虑各个频段的吸声系数，而在公共空间及机房等空间吸声降噪时，可采用降噪系数NRC进行要求。比如，医院病房楼及门诊楼内走廊的顶棚，应采用降噪系数NRC不低于0.40的吸声材料。

　　吸声构造类型
　　在室内声学设计中，经常会用到各式各样的吸声构造。虽然各种吸声构造完全不一样，但究其吸声原理，大致可分为两类：多孔吸声材料与共振吸声构造。

　　多孔吸声材料
　　多孔吸声材料依靠其内部有无数细微空隙吸收声能量。多孔吸声材料的吸声系数在中高频较高，低频略低，增加吸声材料厚度会提升低频吸声性能。一定厚度的多孔吸声材料本身即为宽频吸声构造。多孔吸声材料以纤维类材料为主，如玻璃棉、矿渣棉、棉麻等织物、金属纤维、木丝板等等。典型多孔吸声材料吸声系数如下图所示：

　　典型多孔吸声材料吸声系数

　　共振吸声构造
　　共振吸声构造依靠构造共振吸收声能量，在共振频率处吸声系数最大，因而该种吸声构造具有明显的频率选择性，为窄频吸声构造。共振吸声构造主要分为：薄膜与薄板共振吸声构造及穿孔板共振吸声构造等。典型共振吸声构造吸声系数示意图如下：

　　典型共振吸声构造吸声系数

　　常用吸声构造
　　护面+多孔吸声材料
　　护面主要有织物护面、穿孔类护面、格栅类护面、金属网护面。多孔吸声材料通常为玻璃棉。该类吸声构造用的最为广泛。

　　织物护面
　　通常多孔吸声材料与织物护面组成吸声软包。

　　织物护面

　　吸声软包

　　吸声软包通常有25mm厚与50mm厚，通常可以直接使用吸声软包作为吸声构造，对于25mm厚的吸声软包，为提高吸声构造的低频性能，也可以后衬玻璃棉。典型吸声软包的吸声构造示意图如下所示：

　　典型吸声软包构造示意图

　　穿孔类护面
　　穿孔类护面主要有穿孔板、槽孔板等

　　各类规则穿孔板

　　不规则穿孔板

　　槽孔板

　　典型穿孔类护面吸声构造构示意图如下所示：

　　典型穿孔类护面吸声构造示意图

　　穿孔类护面板吸声构造的吸声性能取决于护面板穿孔及板厚等、玻璃棉的厚度及空腔深度等。该种构造吸声系数差异较大。

　　格栅类及金属网类护面
　　有时需要在格栅或金属网等后方设置吸声构造。通常情况下该两类装饰面较为通透，因而格栅及金属网通常不影响整体吸声性能。

　　金属网

　　薄板共振吸声构造
　　薄板共振吸声构造示意图如下所示：

　　薄板共振吸声构造示意图

　　薄板共振吸声构造为窄带吸声构造，通常在低频段有一定的吸声系数，高频段吸声系数很低。这样的构造到处存在，玻璃窗、石膏板墙、木饰面等较薄的饰面材料，以及家具、电器等均具有一定的低频吸声能力。在音乐厅剧院等室内音质要求较高的空间内，会对装饰面层提出面密度的要求，具体设计中的细节将在后续更新中逐步阐述。

　　木丝吸声板及聚酯纤维吸声板
　　这两种吸声板从原理上来说属于多孔吸声材料，且这两种可以直接作为装饰面。

　　木丝吸声板

　　典型木丝吸声板构造示意图

　　酯纤维吸声板

　　典型聚酯纤维吸声板构造示意图

　　需要指出的是，聚酯纤维板后衬基层板的构造，高频段吸声系数较高，中低频吸声性能一般，此构造不属于宽频吸声构造。下表为10厚聚酯纤维吸声板后衬12厚基层板的吸声系数。

　　微穿孔薄膜
　　微穿孔薄膜是根据马大猷先生的微穿孔吸声理论开发出来的，吸声原理上属于共振吸声构造。单层微穿孔膜吸声频带较一般共振吸声构造宽一些，但实际工程中往往要求更宽的频带吸声，因而采用双层微穿孔薄膜构成的吸声构造。实际安装时，薄膜与后背围护结构有一定距离，两层微穿孔薄膜之间也有一定的距离。

　　微穿孔薄膜

　　单层及双层微穿孔薄膜吸声构造安装示意

　　(本图摘自《建筑吸声与隔声材料》第二版)

　　下表为某双层微穿孔薄膜吸声构造的吸声系数

　　微穿孔薄膜吸声构造整体吸声系数不大，但具有较好的透明度是该构造最大的特点，适用于需要采光的玻璃墙体及顶棚处。

　　微穿孔吸声构造除了微穿孔薄膜以外，还包含微穿孔板、微穿孔金属方通等。

　　除上述的吸声材料及构造外，还有铝纤维吸声板、植物纤维吸声喷涂、吸声帘幕、珍珠岩吸声板等多种吸声材料及构造。后续将对具体的吸声构造，深入描述其吸声性能及影响因素等。

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你好，这个吸声音系数在Virtual Lab 里面可以设置嘛？