聲學設計需要考慮的因素
在傳統的聲學設計中,我們不單單是將外界和室內的聲音進行聲橋的切斷,還要更多的去考慮聲音在環境中的傳播和反射,一方面要加強聲音傳播途徑中有效的聲反射,使聲能在建筑空間內均勻分布和擴散,就如我們多在的會堂或劇院的設計,都能很好的保證觀眾在每個位置上聆聽到清晰自然的聲音和響度。而在另一方面我們則要注意的是聲音的各類吸聲的材料和吸聲的結構,用以控制混響時間和規定的頻率特性,防止回聲和聲能集中等現象。
其次,在材料的應用上我們也要按照嚴格的規定去進行結構的重組和安裝,力求聲學材料在應用和安裝上不會破壞原有的聲學優勢,這樣可以節省材料。因此,我們在設計階段要進行聲學模型試驗,預測所采取的聲學措施的效果。
1.吸聲與隔聲的基本概念
首先要明確吸聲與隔聲是完全不同的兩個聲學概念。吸聲是指聲波傳播到某一邊界面時,一部分聲能被邊界面反射(或散射),一部分聲能被邊界面吸收(這里不考慮在媒質中傳播時被媒質的吸收),這包括聲波在邊界材料內轉化為熱能被消耗掉或是轉化為振動能沿邊界構造傳遞轉移,或是直接透射到邊界另一面空間。對于入射聲波來說,除了反射到原來空間的反射(散射)聲能外,其余能量都被看作被邊界面吸收。在一定面積上被吸收的聲能與入射聲能之比稱為該邊界面的吸聲系數。
例如室內聲波從開著的窗戶傳到室外,則開窗面積可近似地認為百分之百地 “ 吸收”了室內傳來的聲波,吸聲系數為1.當然,我們所要考慮的吸聲材料,主要不是靠開口面積的吸聲,而要靠材料本身的聲學特性來吸收聲波。
對于兩個空間中間的界面隔層來說,當聲波從一室入射到界面上時,聲波激發隔層的振動,以振動向另一面空間輻射聲波,此為透射聲波。通過一定面積的透射聲波能量與入射聲波能量之比稱透射系數。
對于開啟的窗戶,透射系數可近似為1(吸聲系數也為1),其隔聲效果為0,即隔聲量為0db.對于又重又厚的磚墻或厚鋼板,單位面積質量大,聲波入射時只能激發起此隔層的微小振動,使對另一空間輻射的聲波能量(透射聲能)很小,所以隔聲量大,隔聲效果好。但對于原來空間而言,絕大部分能量被反射,所以吸聲系數很小。
隔音氈是以橡膠、高分子材料等為主要原料制成的一種具有一定柔性的高密度卷材,主要用來與石膏板搭配,用于墻體隔音和吊頂隔音,也應用于管道、機械設備的隔音和阻尼減振。
聲學材料根據它的使用功能不同,可以分為吸音材料和隔音材料。吸音主要是要解決聲音的反射而產生噪雜感,吸音材料可以衰減入射聲源的反射能量,從而達到對原有聲音的保真效果。然而,隔音氈主要解決聲音透射而使主體在空間內感覺吵鬧感,隔音材料可以衰減入射聲源的透射能量,從而達到主體空間的安靜狀態。
