通风隔声窗的设计.PDF

文章编号1006 - 1355200401 - 0045 - 02 通 风 隔 声 窗 的 设 计 翟国庆,张邦俊 浙江大学环境污染控制技术研究所,杭州 310028 摘 要提出一种新型通风隔声窗的设计方案,用于代替原有建筑外窗,不仅保留了窗户的通风、 采光性能,而 且有效降低交通噪声对临街建筑室内的影响。所设计的产品经测试,双层中空玻璃通风隔声窗A计权隔声量为 32. 0dB ,单层中空玻璃通风隔声窗的A计权隔声量为24. 4dB。目前市场上尚未发现同类型产品,具有较好的应用 推广前景。 关键词声学;通风;隔声;节能;隔声窗 中图分类号TB53 文献标识码A The Dsign of Ventilation and Sound Insulation Window ZHA I Guo2qing , ZHAN G Bang2jun Institute of Environmental Pollution Control Technology ,Zhejiang University ,Hangzhou 310028 ,China Abstract A new2style ventilation and sound insulation window is designed in this paper. Compared with ordinary windows ,this kind of windows have the perance of ventilation and daylighting. Fur2 thermore ,It can reduce traffic2nose pollution of frontage houses effectively. The effect of ventilation and sound insulation window is measured. When two2double hollow glass is used ,A2weighted transmis2 sion loss for the window is 32. 0dB ,For the monolayer hollow glass window ,it is 24. 4dB. At present , as congeneric products have not been founded in market ,applying and generalizing this kind of product is coming. Key words acoustics;ventilation ;sound insulation ;economizing energy;sound insulation window 收稿日期2003206203 作者简介翟国庆1973 - ,男,浙江萧山人,浙江大学理学院在职博 士,浙江大学环境科学系讲师,主要从事环境物理与信息处理方面的 科研与教学工作。 引 言 近年来道路交通噪声污染日益加剧。在城市高 架道路或轨道交通两侧设置声屏障是主要降噪方法 之一,但平均降噪量只有3～5dB ,且对一定高度以 上的建筑基本无降噪效果。因此,设计一种既能通 风、 采光,又有较高隔声量的通风隔声窗,降低道路 交通噪声对临街建筑室内声环境的影响,具有现实 意义。 1 隔声窗研制和使用现状 隔声窗在许多发达国家已经得到广泛的应用。 其主要措施是用多层复合玻璃来代替普通的单层玻 璃,用塑钢或合金材料制作密封性较好的窗框结构。 采用普通的隔声窗,虽然噪声得到有效的控制, 但不能保证室内空气的流通,室内的空气质量很难 达到健康住宅的标准,影响了人们的身心健康。为 此,迫切需要一种既能有效降低外环境噪声对室内 影响,又能保证室内空气流通的通风隔声窗。国内 外许多学者曾提出过这种思想,国内曾有研究人员 试制过有关产品[1],但未发现有真正市场化的双层 中空玻璃通风隔声窗产品。 2 玻璃的隔声隔热性能分析比较 双层中空玻璃窗多层复合玻璃窗和普通单层 玻璃窗相比,具有明显优势 1.良好的隔声性能,在多数频率段尤其中低频 段 [2] ,其隔声性能远优于单层玻璃窗; 2.隔热节能性能优于单层玻璃。整个建筑的能 量损失中,约50 是通过门窗损失。合理配置的中 空玻璃,可以降低能量损失。据报导,与单层玻璃相 比,双层玻璃窗每年每m2可节约560MJ的能源,相 当一年节约154kWh电能[3]。 3 通风隔声窗设计及性能简介 3. 1 通风隔声窗工作原理 为保证窗户既有较好的隔声性能,又具有与普 通窗户同样的通风、 采光效果,设计中采用隔声性能 较好的中空玻璃,窗框采用密封性能较好的塑钢结 构,在窗户的上部朝室内侧安装小型风机,通过位于 窗户下部的室外铝合金百叶风口进风,将室外新风 54通风隔声窗的设计 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 经消声风道引入室内。 风机运行,在进风口造成负压,室外新鲜空气经 进风口进入消声风道,消声后经出风口由风机吹入 室内。风机风量可以根据需要调整,也可以根据使 用情况昼夜、 季节设计成多档调控。风机运行时 出风口中心轴线1m处斜45度角的噪声级不超过 40dB。进风口设计成活动式百叶,当室内不需要换 气时,百叶关闭,可减小室内外热量交换,达到节能 目的。考虑到防雨,需要换气时室外铝合金百叶风 口百叶片向下。 设计的消声风道不仅能有效阻止外环境噪声沿 风道传入室内,同时又能降低进风口的气流噪声。 消声风道内壁四周衬贴的吸声材料,牢固可靠,而且 不会飞逸,满足室内空气洁净要求。 出风口也设计成活动式百叶,换气时叶片水平, 当室内不需要换气时,百叶关闭,可进一步减小室内 外热量交换。同时保证窗户的美观。 通风隔声窗采用双层中空玻璃及密封性能较好 的塑钢结构,起到了很好的隔声作用。塑钢窗的缝 隙处用抗老化的硅胶条密封,可以有效降低因为声 激励造成窗玻璃振动而产生的二次噪声污染,提高 通风隔声窗的平均隔声量。 通风隔声窗结构示意图见图1。 3. 2 通风隔声窗的选型原则 设计制作的产品具有适宜的隔声量、 通风量以 及标准尺寸采光面积,并保持建筑外观和谐。 1.为不减小原有建筑物室内的采光面积,通风 隔声窗窗体的外形尺寸宽和高需比普通塑钢窗 宽、 高各增 加329mm。例 如一 个 普 通 塑 钢 窗 1470mm 1470mm的安装洞口为 1500mm 1500mm ,为了保证采光面积不变,用户就需选用 1790mm1790mm的 通 风 隔 声 窗,安 装 需 要 1800mm1800mm洞口。为了达到建筑设计要求, 保持塑钢窗安装位置与设计一样,窗洞左右各加宽 150mm ,下端下移40mm ,上端上移260mm。如有 其它要求,需另外说明。 图1 通风隔声窗结构示意图 2.每个窗户设计通风量[4]估算设室内活动人 数N ,每人需要风量10m3 / h 若室内允许抽烟,则每 人需要风量需加大到15m3/ h ,建筑外墙安装通风 隔声窗的个数n ,则有 每个窗户通风量 10N/ n 研制的产品通风量不小于50m3/ h ,不超过 300m3/ h。如有其它要求,需另外说明。 4 通风隔声窗隔声量测量 为了解通风隔声窗的隔声效果,分别对单层、 双 层中空玻璃的通风隔声窗进行了检测。 4. 1 测试 测量方法 隔声量的测量根据GBJ75284建筑隔声测量规 范 的要求进行。 试件 测量用通风隔声窗样品包括边框尺寸在内为1. 8m1.8m ,其中采光窗部分尺寸为1.5m1.5m。测 试时被测窗安装在实心砖墙上,砖墙两面抹灰,总厚 280mm。 主要测量仪器 声学信号采集仪声望VS302、 电容传声器 MP201、 前置放大器MA201、 计算机等。 4. 2 测量结果 设计的单层、 双层中空玻璃通风隔声窗隔声量 测量结果见表1。根据GBJ121288建筑隔声评价标 准 的规定,得到双层中空玻璃隔声窗A计权隔声 量为32. 0dB ,单层中空玻璃通风隔声窗的A计权隔 声量为24. 4dB。 下转第48页 2003年2月 噪 声 与 振 动 控 制 第1期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 2. 1 设计原理 利用节流降压与小孔喷注两种消声机理,通过 适当结构复合在一起研制而成。高压大排量放空噪 声属于高声强噪声。火电厂高压锅炉排气放空噪 声,距喷口1m处噪声级均高达140 - 150dB ,消声 效果必须达到35dB才能满足保护环境安静的要 求。 火电厂高压排气排放介质里过热蒸气压力为 100kgf/ cm2,温度为540℃,排量为40t/ h。 消声器结构如下 2. 2 设计要点 设计和选用节流降压小孔喷注复合消声器时应 注意如下四点 ①合适的孔径和孔心距 孔径越小消声效果越好,但孔径过小加工困难, 易堵塞,223为宜,实际经鹤壁淇县电厂、 林洲电 厂为例,一级节流层选用 4孔径,二级节流选用 2. 2孔径。 孔心距的大小直接影响消声效果,孔距小排放 气流由小孔扩散为小孔喷注后再汇合成为大喷注时 还会辐射噪声,当孔心距较大时各小孔扩散后再汇 合时产生的噪声就小了,但体积太大。 孔心距b通常取b d bd b - 孔心距mm d -小孔直径 孔心距最小取为孔径的五倍,根据排气压力的 升高,还应加大,因为高压气体从小孔喷注出后继续 膨胀,扩散的范围大,再次汇合成大喷注的可能性也 越大,选取b 8210d适合。 ②确定降压级数及外形尺寸 将驻压控制在5 - 8kgf/ cm2, ,距消声器100m 外排气噪声降至60dB。 外形尺寸根据孔的数量总面积为进气口面积而 定。一级节流降压层孔数总面积为7 - 15倍确定其 长度,为控制驻压超过10kgf/ cm2在封头设置 10kgf/ cm2安全阀,确保安全及消声效果。 ③消声器材质选取 一级节流降压内筒选碳钢压缝钢管、 锅炉钢管。 二级节流降压外筒选用不锈钢ICr18Ni9Ti或碳钢。 ④根据安全需求设置附属件 可根据安全性加设外壁吸声筒及防雨帽用在有 人走动的环境,还可以加装吊装环等附件。 ⑤消声效果 通过实测鹤壁淇县电厂、 林洲电厂距声源100m 处由原来的78 - 90dB降至52 - 54dB ,降噪26 - 36dB ,符合环保环境。 3 结 论 高压锅炉排气具有排气量大、 压力高、 温度高、 危险大等特性,通过两家实例,把噪声降下来,安全 性很高,解决了严重影响电厂四周的工人、 农民、 学 校的噪声环境污染。 参考文献 王文奇.噪声控制技术及其应用[M].沈阳辽宁科学技术出 版社,1985. 上接第46页 表1 通风隔声窗隔声量 dB 频率/ Hz 窗类型 单层中空玻璃双层中空玻璃 10018. 431. 6 1252328. 8 16026. 632. 5 20022. 931. 7 25023. 332. 6 31520. 734. 5 40021. 833. 8 50024. 433. 7 63025. 836. 2 80024. 239. 6 1k23. 937. 4 1. 25k20. 440. 7 1. 6k20. 742. 5 2k22. 246. 4 2. 5k27. 145. 2 3. 15k29. 148. 3 5 结论 本文介绍了一种通风隔声窗的设计,并对实际 产品的隔声效果进行了测量。实测表明,通风隔声 窗隔声性能良好。同时保证室内空气新鲜、 采光良 好、 隔热和节省。具有较好的推广应用前景。 参考文献 [1] 车世光,张三明.用组合隔声窗降低临街建筑的交通噪 声干扰[J ].应用声学,1989 ,82 [2] 潘郭银.隔声窗设计中的几种不利频率[J ].噪声与振 动控制,1989 ,5 [3] 刘军.提高中空玻璃节能的措施[D].美国TruSeal技 术公司 [4] 谢浩.室内噪声控制中隔声窗的设计要点[J ].广西土 木建筑,2001 ,262 2004年2月 噪 声 与 振 动 控 制 第1期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. 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