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吸声帘幕的吸声分析
添加时间:2008-11-18 12:32:42  文章来源:中国吸音隔声降噪网  
一、引言
多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料,其中包括:离心玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维材料,棉、毛、麻、棕丝或木质纤维等有机纤维材料。吸声帘幕属于多孔有机纤维吸声材料。在很多实际工程中,如上海大剧院的可动吸声帘幕,上海人民大舞台的可升降的外露式吸声帘幕,广西梧洲文化中心的可动暗藏式吸声帘幕,这些都很好的体现了它的优点。
文中通过实验对吸声帘幕的声学特性进行了研究。
二、帘幕的吸声性能
多孔吸声材料具有良好的吸声性能的原因,不是因为表面的粗糙,而是因为多孔吸声材料具有大量内外连通的微小孔隙和孔洞。多孔吸声材料内部有大量的孔隙,当声波沿着这些孔隙进入材料内部时,与材料产生的摩擦作用将声能转化成热能,从而达到吸声的作用。因此,只有孔洞对外开口,孔洞之间互相连通,且孔洞深入材料内部,才可以有效地吸声。这一点与某些隔热保温材料的要求不同。多孔材料本身具有良好的中高频吸收,背后留有空气层时可以提高低频吸收。
吸声帘幕的基本特点:
1、  防火性:普通的帘幕没有进行过防火处理,属于易然材料;而吸声帘幕专门进行过防火处理,这样更适合在需要防火的场合使用。
2、  可变吸声性:吸声帘幕可以通过展开的程度来调节吸声。
3、  易安装:吸声帘幕本身属于织物类,在安装上有很大的自由性和可调性。
4、  装饰性:吸声帘幕作为吸声材料的同时还具有装饰性。
    当无褶皱的帘幕平贴在墙面时,吸声作用不是很明显;当无褶皱的帘幕和墙面之间有了空腔之后,吸声作用就有所提高了。带褶皱的帘幕的吸声作用要好于无褶皱的帘幕。帘幕的褶皱部分使得帘幕的面密度有所提高,吸声作用也就随之提高。褶皱的作用类似于消声室里的尖劈,起到了更好的吸声作用。
 
三、影响吸声帘幕吸声的因素
1、  空腔对吸声帘幕吸声的影响
实验材料: WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕,完全展开面积为22.56 m²,面密度: 1.46 kg/m²。帘幕打褶后使用面积为10.08 m²,吸声系数计算面积10.08 m²,在此面积内帘幕全部覆盖。
实验方案:WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕全部闭合状态,分别对无空腔、100空腔、200空腔、300空腔、400空腔这五种空腔进行测试。
测试说明:WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕安装在混响室内,周边有40mm厚钢筋混凝土板围护。
   表1-1
状 态
频率(Hz)
无空腔
100空腔
200空腔
300空腔
400空腔
100
0.07
0.13
0.21
0.29
0.36
125
0.10
0.19
0.36
0.52
0.58
160
0.19
0.40
0.42
0.35
0.34
200
0.33
0.53
0.74
0.75
0.77
250
0.46
0.67
0.84
0.84
0.73
315
0.56
0.82
0.95
0.95
0.76
400
0.75
0.86
0.95
0.98
0.80
500
0.83
1.05
0.98
0.95
0.88
630
0.89
0.95
0.86
0.94
1.07
800
1.02
0.99
0.87
1.04
1.11
1k
0.90
0.98
0.95
1.01
1.08
1.25k
0.93
1.01
0.99
1.03
1.17
1.6k
0.91
0.98
1.04
1.00
1.16
2k
0.88
0.93
0.97
0.98
1.10
2.5k
0.92
0.96
0.97
0.96
1.12
3.15k
0.90
0.95
0.96
0.97
1.06
4k
0.88
1.00
0.93
0.97
1.09
5k
0.89
0.95
0.95
0.92
1.06
平均吸声系数
0.69
0.80
0.83
0.86
0.90
NRC
0.75
0.90
0.95
0.95
0.95
  表1-2
从表1-1和表1-2中可以看到,随着空腔的增大,吸声帘幕得整个全频带吸声都有所提高。当帘幕与墙面无空腔时,NRC为0.75,当空腔扩大到400时,NRC为0.95,。从表1-2中可以看到变化最为显著的是低频。以100Hz为例:无空腔100Hz吸声数值为0.07,而400空腔100Hz吸声数值为0.36。由此可见,空腔对低频的提高有着显著的作用。从表1-1中的参数可以看到,随着空腔的增大,帘幕的吸声性能也随之提高。所以扩大空腔可以大大提高帘幕的吸声性能,低频的提高最为显著。
 
2、帘幕吸声的可调性
实验材料:  WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕,完全展开面积为22.56 m²,面密度: 1.46 kg/m²。
a、  打开1/2状态:  帘幕打褶后使用面积为5.04 m²,吸声系数计算面积10.08 m²,在此面积内帘幕覆盖1/2。
b、  打开1/3状态: 帘幕打褶后使用面积为3.36 m², 吸声系数计算面积10.08 m²,在此面积内帘幕覆盖1/3。
c、  全部闭合状态:帘幕打褶后使用面积为10.08 m²,吸声系数计算面积10.08 m²,在此面积内帘幕全部覆盖。
d、  全部打开状态: 帘幕打褶后使用面积为1.44 m²,吸声系数计算面积10.08 m²,在此面积内帘幕正常收起到两侧。
实验方案:WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕后空腔为400,分别对全部闭合,全部打开,打开1/2,打开1/3四种状态进行测试。
测试说明:WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕安装在混响室内,周边有40mm厚钢筋混凝土板围护。
 
表2-1                                      表2-2

 
从表2-1中可以看到,帘幕在这四种状态下的吸声曲线有明显的变化,其中以中高频最为明显。
从表2-3中可以看到不同展开程度下吸声帘幕的吸声性能。
表2-3
        状态
参数
全部闭合
全部打开
打开1/2
打开1/3
平均吸声系数
0.90
0.44
0.68
0.59
NRC
0.95
0.50
0.75
0.65
 
利用附加吸声来降低混响时间,可增加音乐透明度或是言语清晰度,同时也改变了早期反射声结构。方法如利用可伸展的帷幕将侧墙和后墙局部或全部遮住,也可将帷幕置于透声而又挡住视线的平顶之上的“阁楼”空间。要使满场混响时间有明显变化,所需的附加吸声量是相当大的。
 
3、面密度对吸声的影响
实验材料:a、WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕,完全展开面积为22.56 m²,面密度:1.46 kg/m²,帘幕打褶后使用面积为10.08 m²。
          b、FD系列可调中空吸声帘幕自带100褶皱,面密度:0.89 kg/m²
          c、FPP系列可调中空吸声帘幕自带100褶皱,面密度:0.38 kg/m²
          d、FU系列可调中空吸声帘幕自带100褶皱,面密度:0.49 kg/m²
实验方案:在后空腔为300,帘幕在10.08 m²的面积内全部覆盖的状态下,分别对这四种帘幕进行测试。
测试说明:四种吸声帘幕分别安装在混响室内,周边有40mm厚钢筋混凝土板围护。
表3-1
        类型
参数
WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕
FD系列可调中空吸声帘幕
FPP系列可调中空吸声帘幕
FU系列可调中空吸声帘幕
平均吸声系数
0.86
0.88
0.40
0.70
NRC
0.95
0.95
0.40
0.70
表3-2
    
从表3-1中可以看到,面密度偏大的帘幕的NRC的值明显高于面密度偏低的帘幕。可见帘幕的面密度对于吸声还是有一定影响的,面密度越大,吸声性能越好。
我们现在比较一下WX-L型和FD系列两种面密度偏高的帘幕,它们的NRC值相同,平均吸声系数不是随着面密度的增大而增大,反而有所降低。从表3-2中可以查看两条相关曲线,在100Hz到200Hz之间FD系列略高于WX-L型;在200Hz到630Hz之间WX-L型的吸声系数明显高于FD系列;但在1.25千Hz到5千Hz之间FD系列的吸声系数明显高于WX-L型。可见,帘幕的吸声性能不是随着面密度的无限增大而增大。
比较另外两种面密度偏低的FPP系列和FU系列的帘幕,它们的NRC和平均吸声系数都是随着面密度的增大而增大。全频带都有所提高,最为明显的为中高频。
由以上的比较可以知道,吸声帘幕存在最佳面密度。
帘幕的褶皱,就是应用了面密度对吸声性能的影响作用,相当于提高了单位面积内的面密度,使得吸声性能有所提高。
 
四、结论
通过对吸声帘幕吸声性能的一系列实验研究,发现帘幕的打开程度、空腔和面密度对吸声帘幕的吸声性能都有一定的影响。
从实验数据得出:
1、  后空腔越大,帘幕的吸声性能也越好。当空腔从200增加到300时,帘幕的吸声性能只有很小的提高,当空腔为400时,会有很明显的提高,尤其是低频。
2、  面密度的影响对于吸声帘幕来说,面密度越大越好,整个频带都有所提高,尤其是中高频最为明显,但是存在最佳面密度。
3、  帘幕吸声的可调性,可以根据厅堂不同功能的实际需要来决定帘幕的打开程度,从而在一定程度上起到调节混响时间的作用。
 
 
参考文献
1、《建筑声环境》 秦佑国  王炳麟 编著
2、《多功能厅的声学设计要点》
3、文章中所用的实验数据参见清华大学建筑环境检测中心测试编号为:04048、04088、04092、04096、04100、04098、04099、04101、03091、03089、03090的测试报告。
                                                          薛小艳编写
燕  翔审校
清华大学建筑环境检测中心
2006年12月
 
 
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