声学材料在塑料排水管道降噪中的应用.pdf

第 3 0卷 第 1 期 2 0 1 4年 3月 北 京 建 筑 工 程 学 院 学 报 J o u r n a l o f B e i j i n g U n i v e r s i t y o f C i v i l En g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e VO 1 ． 3 O NO． 1 Ma r ． 2 01 4 文章编号 ： 1 0 0 4— 6 0 1 1 ( 2 0 1 4 ) 0 1— 0 0 3 2— 0 5 声学材料在塑料排水管道降噪中的应用 宋文倩 ， 吴俊奇 ， 商新建 ( 1 ．北京建筑大学 环境与能源工程学院 ， 北京 1 0 0 0 4 4 ；2 ．东营市东 营区住房和城乡建设局 ，山东 东 营2 5 7 0 9 1 ) 摘 要：通过管道 包扎的方法研 究声学材料对塑料排水管道噪声的控制， 并根据 6种声学材料 的 厚度 、 密度 和 面密度 ， 分析 比较 它们在 中低 频 段 、 中高频 段 和 高频 段 的 降噪 效 果．可 知在 所 选材 料 中， 静音棉在中低频段和中高频段 的降噪效果最好 ， 等效 A声级分别降低 了3 ． 8 5 d B和 6 ． 8 9 d B ； 隔 声毡在高频段的降噪效果最好 ， 等效 A声级降低 了1 6 ． 5 5 d B ．在 中低频段和 中高频段 ， 厚度是影响 声学材料降噪效果的重要 因素．在高频段 ， 厚度和密度对声学材料 的降噪效果都有很大的影响． 关键词：塑料排水管；噪声 ； 声学材料 ；等效 A声级 中图分类 号 ： T u1 1 2 ． 3 文献标 志码 ： A App l i c a t i o n o f Ac o u s t i c M a t e r i a l s i n Pl a s t i c Dr a i n i n g Pi pi ng No i s e Re d uc t i o n S o n g We n q i a n ， Wu J u n q i ， S h a n g Xi n j i a n ( 1 ． S c h o o l o f E n v i r o n me n t a n d E n e r g y E n g i n e e r i n g ，B e i j i n g U n i v e r s i t y o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e ，B e i j i n g 1 0 0 0 4 4 2 ． D o n g y i n g D i s t r i c t H o u s i n g a n d U r b a n - R u r a l C o n s t r u c t i o n B u r e a u ，S h a n d o n g D o n g y i n g 2 5 7 0 9 1 ) Abs t r a c t ：By me a ns o f p i p e wr a p p i n g t he c o n t r o l o f t h e n o i s e o f p l a s t i c d r a i n p i p e t o a c o us t i c ma t e r i a l i s r e s e a r c h e d．Th e e f f e c t o f n o i s e r e d u c t i o n i n me d i um a n d l o w f r e qu e n c y，me d i u m a n d h i g h f r e q u e nc y a n d h i g h f r e q u e n c y i s a n a l y s e d b a s e d o n t h e t h i c kn e s s，t h e d e n s i t y a n d s u r f a c e d e n s i t y o f e a c h a c o u s t i c ma t e r i a 1 ． I n me d i u m a n d l o w f r e q ue n c y a n d me di um a n d h i g h f r e qu e n c y，a c o u s t i c f o a m h a s t h e b e s t e f f e c t o f n o i s e r e d u c t i o n，a n d i t s e q u i v a l e n t c o n s e c u t i v e s o un d l e v e l A r e d u c e d 3． 8 5 d B a nd 6 ． 8 9 d B r e s p e c t i v e l y；i n hi g h f r e q u e n c y，ba r r i e r ma t h a s t h e b e s t e f f e c t o f n o i s e r e d u c t i o n，a n d i t s e qu i v a l e n t c o ns e c ut i v e s o u n d l e v e l A r e d u c e d 1 6． 55 dB． I n me d i u m a n d l o w f r e q u e n c y a n d me di u m a n d hi g h f r e q u e n c y，t h i c k ne s s i s a b i g f a c t o r a f f e c t i n g t he n o i s e r e d uc t i o n e f f e c t o f a c o u s t i c ma t e r i a 1 ． I n h i g h f r e q u e n c y，t h e n o i s e r e d u c t i o n e f f e c t o f a c o u s t i c ma t e r i a l c a n b e g r e a t l y i n flu e n c e d b y t h e t h i c k n e s s a n d d e n s i t y ． Ke y wo r d s：p l a s t i c d r a i n p i p e；n o i s e；pi pe wr a p pi n g；a c o u s t i c ma t e r i a l ；e q ui v a l e n t c o n s e c u t i v e s o u n d 1 e v e l A 2 0世纪 9 0年代后 ， 施工方便 、 价格低廉的塑料 排水管被广泛应用⋯．但塑料 排水管道管壁薄 ， 隔 声效果较差 ， 排水噪声较大， 直接影响了人们的生活 和 工作 ． 对于既有建 筑而 言， 更 换或 改造现 有排 水管 道来达到降噪的 目的 ， 不仅价格高 ， 还会影 响人们 的正常使用．采用在 塑料 排水管道外 壁包扎声学 材料的方法 ， 既可 以达到 降噪 的 目的， 又不会影 响 收稿 日期：2 0 1 4— 0 1—1 0 作者简介：宋文倩( 1 9 8 7 一 ) ， 女 ， 硕士研究生 ， 研究方向 ： 建筑 给排水理论与技术 第 1 期 宋文倩等 ： 声 学材料在塑料排水 管道 降噪 中的应用 3 3 人们 的生活和工作．本文通过管道包扎 的方法 ， 研 究声学材料对 塑料排水 管道噪声 的控 制并分析 其 降 噪机 理 ． 1 测试 方法、 参数及测试材料 1 ． 1 测试 方法 本实验采用排水管道噪声简易评价方法进行测 试 ．该 系 统 由 以下 5部 分 组 成 ： 测 试 环 境 、 声 源 、 试 样 、 声级计和信号处理系统．其 中， 声源 由信号发生 器 、 功率 放 大器 和扬 声 器 3部 分 组 成 ．该 系统 设 计 方 案如 图 1所示 ． 测试 环境 图 1 排水 管道 简易评价方法 系统 图 在安静 的排水管道噪声检测室内 ， 由信号发生 器发出音频信号 ， 经音频放大器放大， 放大后 的音频 信 号再 由扬 声器 转 化 成声 波 ， 声 波从 声 源管 的一 端 进入 ( 声源管的另一端密封 ) ．将传声器放在距声源 管中心 I m处 ， 并与声源管高度相等 ， 用三角支架 固 定．包扎在声源管上 的声学材料辐射 出来 的声压信 号会通过传声器转化 为电信号 ， 并 由配套 的延长线 传递给声级计．声级计具有存储 功能， 并可通过储 存 卡转 至 电脑 再进 行 数据处 理 ． 1 ． 2实验 参数 1 )仪 器 ： 实 验 使 用 N L 一 2 2型精 密 声 级 计 和 A WA 1 6 5 0型信号发生器进行测试． 2 )声源 ： 实验选用正弦信号作为声源． 3 )频 率 范 围 ： 实 验 的 测 试 频 率 范 围 为 1 0 0～ 2 0 0 0 0 H z ， 并 将所 选频 率分 为 3个 频段 ： 中低频 段 ( 1 0 0～ 5 0 0 H z ) 、 中高频段 ( 5 0 0～5 0 0 0 H z ) 和高频 段 ( 5 0 0 0～2 0 0 0 0 Hz ) ． 4 )计权声级和等效声级 ： 本实验选择声级计 中 的 A计权网络进行测试 ．选用等效 A声级 来评 价声学材 料 的降噪效 果．等 效 A声 级 ( L ) 按 式 ( 1 ) 计算。 。 ： L l4 1 0 l g 。。 ( f ‘ 1 0 。 d t ) ( 1 ) 式中： t ， t 为计算等效 A声级的起止时刻 ； L为测量 得到 的 t 时刻 的 A声级 ． 实 验 中塑 料 排 水 管道 的噪 声测 量 是 不 连续 的 ， 但每个频率的测量时间间隔相等， 因此等效 A声级 按 式 ( 2 ) 计 算 ： ，1 、 1 0 lg 。。 ( ∑1 0 。 ) ( 2 ) 式 中 ： Ⅳ为测 量 的 A声 级 总个数 ． 1 ． 3测试 材料 实验选用 P V C ． U管作为声源管， 选用 6种声学 材料进行测试 ： 聚酯纤维 、 静音棉 、 聚氨酯 、 橡塑 、 聚 乙烯 和隔声 毡 ．每 种声 学材 料 的性质 如表 1 所 示． 表 1声学材料性质表 2 实验结果 将所选 6种声学材料分别包扎在声源管上进行 测试 ， 测试 结 果如 表 2所示 ． 3实验结果分析 3 ． 1 声 学材 料的 A声级 降低 量 为直观分析 6种声学材料的降噪效果 ， 将 P V C ． U管 的 A声 级 减 去 包 扎 声 学 材 料 后 P V C — U管 的 A 声级 ， 所得差值即为声学材料对排水管道 噪声 的 A 声级降低量( 见表 3 ) ． 由表 3可 知 ， 每 种 声学材 料包 扎在 声 源管外 壁 ， 都可以对 P V C ． U管起 到一定程度 的降噪作用．它 们普遍在 中低频段 的降噪效果不太明显 ， 在中高频 段 的降噪效果相对较好 ， 而在高频段具有 良好 的降 噪效果． 3 ． 2 声学材料的等效 A声级及其降低量 按式 ( 2 ) 计算 P V C ． U排水管和包扎声学材料后 P V C ． U排水管的等效 A声级．为直观分析 6种声学 材料的降噪效果 ， 将 P V C — U管的等效 A声级减去包 3 4 北 京 建 筑 工 程 学 院 学 报 2 0 1 4年 表 3声学材料 A声级 降低量 d B 第 1 期 宋文倩 等 ： 声学材料 在塑料排水管道降噪 中的应用 扎声学材料后 P V C ． U管的等效 A声级 ， 所得差值即 学材料的等效 A声级降低的越多 ， 降噪效果越好 为声学材料对排水管道噪声 的降低量 ( 见表 4 ) ．声 表 4 声学材料在各频段 的等 效 A声级及 其降低 量 d B 3 ． 3声学 材料 的 降噪效 果分 析 3 ． 3 ． 1 声学材 料在 中低频 段 和中高频 段 的降 噪 效 果 由 图 2可 知 ， 声学 材 料 是 按厚 度 由大 到 小 的顺 序排列 的， 除了聚酯纤维外 ， 其他声学材料的等效 A 声级降低量是随着厚度的减小而减小的． 圈 声学材料在中低频段的等效A 声级降低 量 口声学材料在中高频段的等效A 声级量 6 ． 8 9 -2 ： 瓣 l ： 擀 2 ．7 5 瓣 ； ．7 - ． 2 ：搿 ： ． _ 。 ： 瓣 。 辩 { 赫。 誊 螽弦 搿 ． 1 { ． 7 8 ： R 瓣： ； 础 l 。 荆 { ： i ． 5 ： I 3 ．： ： _ ： 3 黼 ： ：黼 2 ．4 0 ： 黼 搿 ： ： ： ： 。 『 I 图 2 声学材料在 中低频段 和中高频 段的 等效 A声级 降低量 对比图 静音棉在 中低频段和 中高频段 的等效 A声级 分别降低了 3 ． 8 5 d B和 6 ． 8 9 d B， 是所选材料 中等效 A声级 降低 量最 大 的．其厚 度为 2 ． 8 c m， 密 度 为 0 ． 0 2 8 g ／ c m ， 面 密 度 为 0 ． 7 8 g ／ c m ．由 于静 音 棉 的 厚度较大 ， 所 以静音棉 内部有 比其它声学材料更 多 的内外 相互 连通 的微 小孔 隙．当 P V C—U管 辐射 出 来的声波入射到静音棉上时， 声波可由孔 隙进人材 料内部 ， 引起孔隙 中更多 的空气分子产生振动．而 空气 的黏滞阻力和空气分子与孑 L 隙壁间的摩擦都可 导致声能转化为热能， 从而使静音棉 的声能衰减量 比其它声学材料大．因此， 静音棉在 中低频段和 中 高频段的降噪效果最好． 聚酯纤维在 中低频段和 中高频段 的等效 A声 级分别降低 了2 ． 4 0 d B和 5 ． 5 2 d B， 其厚度为 3 c m， 是所选声学材料 中最厚的．但 聚酯纤维 的密度和面 密度都很小 ( 分别为 0 ． 0 1 0 g ／ c m 和 0 ． 0 2 9 g ／ c m ) ． 因此 ， 聚 酯 纤 维 的 降 噪 效 果 并 不 是 所 选 材 料 中最 好 的． 3 ． 3 ． 2 声学材料在高频段的降噪效果 由图 3可知 ， 在高频段隔声毡的降噪效果最好 ， 等效 A声级降低了 1 6 ． 5 5 d B， 厚度为 0 ． 2 2 c m， 密度 为 1 ． 8 4 6 g ／ c m ， 面 密度 为 0 ． 4 0 6 g ／ e ra ． 虽 然 隔声毡 的厚 度小 ， 但其 密 度 和 面 密度 比其 它 声 学 材料 大 的 多．密实的隔声毡 中的孔 隙或缝 隙很少 ， P V C — U管 辐射出来 的声波很难透过 隔声毡或被隔声毡 吸收 ， 多数声波在隔声毡上反射 回来．因此 ， 在 高频段隔 声毡的降噪效果最好． 2 0 望1 5 倒 《 娄1 0 坚 s 0 图 3 声学材料在高频段 的等 效 A声级 降低量对 比图 在高频段 ， 静音棉 的等效 A声级降低量 比聚乙 烯大 1 ． 4 5 d B， 厚度是聚乙烯的 1 ． 8 7倍 ， 两者密度相 差不大( 静音棉和聚乙烯的密度分别为 0 ． 0 2 8 g ／ c m 和 0 ． 0 2 5 g ／ c m ) ．由于静音棉的厚度 大， 内部孔 隙 多 ， 声能转化为热能而衰减的量比聚乙烯大．因此 ， 静音棉的降噪效果比聚乙烯好． 7 6 5 4 3 2 O ∞ | v 删鹾世 诅《 较 3 6 北 京 建 筑 工 程 学 院 学 报 在高频段 ， 橡塑的等效 A声级降低量 比聚乙烯 大 3 ． 7 4 d B， 密度是聚乙烯的 2 ． 0 8倍 ， 面密度是聚乙 烯 的2 ． 0 5倍 ， 两者的厚度相 同( 均为 1 ． 5 c m) ．由于 橡塑的密度和面密度都大于聚乙烯 ， 声能的衰减量 比聚乙烯大．因此 ， 在高频段橡塑的降噪效果 比聚 乙烯好 ． 4 结论 1 )在 P V C - U排水管外壁分别包扎 的 6种声学 材料测试结果表明， 在中低频段的降噪效果不太 明 显 ， 在中高频段的降噪效果相对较好 ， 在高频段具有 良好 的降噪效果． 2 )静音棉在 中低频段 和中高频段 的降噪效果 最好 ， 等效 A声级分别 为 6 2 ． 1 9 d B和 5 3 ． 4 7 d B， 等 效 A声级分别降低了 3 ． 8 5 d B和 6 ． 8 9 d B； 隔音毡在 高频段 的降噪 效果最 好， 其 等效 A声级 为 3 1 ． 3 4 d B， 等效 A声级降低 了 1 6 ． 5 5 d B ． 3 )在中低频段和中高频段 ， 厚度是影 响声学材 料降噪效果的重要因素 ， 厚度越大 ， 降噪效果越好 ； 当声学材料厚度相同时 ， 密度越大， 降噪效果越好． 4 )在高频段 ， 厚度和密度对声学材料 的降噪效 果都有很大的影响．对于密度很大的材料， 即使厚 度相对较小 ， 也具有很好 的降噪效果．当声学材料 的密度相近时， 厚度越大的材料 ， 降噪效果越好．当 声学材料的厚度相同时 ， 密度和面密度越大的材料 ， 降噪效果越好． 参 考 文献 ： [ 1 ] 马海 民 ， 侯 均．建筑排 水管材 的选择 与应 用 [ J ] ．中 国科技信息 ， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 2 4 [ 2 ] 吴俊奇 ， 李颖娜 ， 秦纪伟 ， 等．铸铁排水管与硬聚氯乙 烯排水管噪声 的研究 [ J ] ．给水 排水 ， 2 0 0 8 ， 3 4 ( 1 2 ) ： 91 —9 4 [ 3 ] 张 越． 排水 管道 噪声 简 易评 价 方法 及包 扎 降 噪研 究 [ D ] ． 北京 ： 北京建筑 大学 ， 2 0 1 2 [ 4 ] B S E N 1 4 3 6 6 6 --2 0 0 4 ， L a b o r a t o r y m e a s u r e m e n t o f n o i s e f r o m w a s t e w a t e r i n s t a l l a t i o n s [ S ] [ 5 ] 周新祥 ．噪声控 制技 术及 其新 进展 [ M] ．北京 ： 冶金 工业 出版社 ， 2 0 0 7 ： 3 1 — 3 6 [ 6 ] 马大猷． 噪声 与振 动控 制工程手册 [ M] ．北 京 ： 机械工 业 出版社 ， 2 0 0 2 ： 7 2 8 — 7 2 9 [ 7 ] 王佐 民．噪声 与振 动 测量 [ M] ．北 京 ： 科学 出版社 ， 2 0 09： 8 8—8 9 [ 责 任编 辑 ： 佟 启 巾] ( 上接 第 2 0页) [ 2 ] 王维正． 国家公 园[ M] ． 北京 ： 中国林业 出版社 ， 2 0 0 0 ： 1 O 8 [ 3 ] 况烨． 江西省 山岳 型风 景名胜 区游 客接待 中心设计方 法初探 [ D] ． 南 昌： 南 昌大学 ， 2 0 0 7 [ 4 ] 朱正 中， 王天 刚． 山地别墅 的审美 评析 [ J ] ． 作家 杂志 ， 2 0 1 0 ( 4)： 2 4 5 — 2 4 6 [ 5 ] 张 晓燕． 山地别 墅景观设计 探析—— 以“ 绿 墅蓝 山” 景 观设计为例 [ J ] ． 安徽 建筑 ， 2 0 1 3 ( 1 ) ： 1 9 — 2 1 [ 6 ] 夏南凯 ， 曹春 ， 苏运升 ． 自然 意趣 ， 诗化 家园—— 金城 江南春居住 区规划创意 [ J ] ． 城市规划 汇刊 ， 2 0 0 2 ( 4 ) ： l1 —1 8 [ 责任编辑 ： 牛志霖]