建筑隔聲與地面輻射供暖

戚建強蔣荃林文劉翼朱生高

(中國建筑材料檢驗認證中心、國家建筑材料測試中心，北京100024)

1 引言

隨著城市建設的迅速發展和人們生活質量的提高，創造一個高質量的居住生活環境，已成為廣大住戶的迫切愿望。其中良好的住宅室內聲環境，是保證高質量居住區環境的重要組成部分。聲環境包括兩方面，即室內音質問題和噪聲控制問題。凡是接收者不需要的、認為有干擾的、感到厭煩的聲音都是噪聲。研究表明，噪聲對人們的正常生活產生明顯的影響，噪聲大于45dB（A）時，將影響人睡眠，噪聲大于55dB（A）時，將引起人的情緒不安，噪聲大于75 dB（A）時使人討厭，降低勞動生產率以及學習和工作效率，噪聲大于90 dB（A）時能造成臨時性聽閾偏移，大于140 dB（A）時能造成耳急性外傷。同時，長期噪聲容易引發神經衰弱、失眠等精神障礙，甚至誘發血壓、心臟、胃腸等慢性疾病，尤其對懷孕期間胎兒的健康、嬰幼兒聽力的發育和專注力的培養、腦力工作者的安眠休整、疾病患者的靜養康復都存在較大潛在危害。

樓板傳聲是建筑噪聲最主要來源之一，混凝土樓板隔絕腳步聲、跑跳聲、拖動家具等撞擊聲的能力差，加之有樓板內可能埋有電管、網線管、采暖管等大量管線，空洞增多，質量減小，樓板隔聲問題相當突出。

地面輻射供暖是指通過提升地面溫度，形成熱輻射面，依靠輻射面與人體、家具及房間其余表面的輻射熱交換進行供暖的技術方法。由于地暖具有舒適、衛生、節能以及易于實現“分戶計量、分時調溫”等優點，近年來在我國開始被采用后，迅速得到推廣。2007年地面輻射供暖系統在北京市鋪設超過1000萬平方米，占到20%以上，在秦皇島等城市地暖鋪設率甚至占到70%以上。由于地暖系統的特殊構造，盤管與樓板間設有絕熱層，不僅增強了保溫效果，也起到了隔聲作用。一直以來人們大多關心地暖系統的熱性能與安全性能，本文對地面輻射供暖系統對建筑隔聲的影響進行論述。同時結合中國建筑材料檢驗認證中心正在籌建的建筑噪聲測試實驗室，對地面輻射供暖系統提高樓板隔聲性能的能力測試方法進行了闡述。

2 建筑隔聲現狀及國內要求

2.1 建筑樓板傳聲的現狀

樓板自身有一定厚度和重量，有一定隔絕空氣聲能力，但樓板上人的活動、物體的碰撞等，對樓下房間干擾特別嚴重，通常講樓板隔聲主要是指隔絕撞擊聲的能力。長期以來，我國住宅樓板隔絕撞擊聲性能達不到國家住宅隔聲標準，住宅、公寓等居住建筑隔聲問題一直是居民對住宅質量投訴最多的問題之一，由于樓板隔聲太差，引起上下層住戶發生爭吵、不和成為社會問題。其實不僅是居住建筑，辦公、教學、醫院、體育等建筑，對隔聲都有相應要求，不少旅館公共走道或隔壁房間的噪雜聲音常常影響房間內旅客的休息。

一般住宅樓板多采用鋼筋混凝土現澆板 (80～120mm)或空心樓板(150～180mm)，在上面再做水泥地面，光禿實心和空心樓板的撞擊聲級都比較高，隔絕撞擊聲性能很差。它們的撞擊聲級大多數是80～85dB，與國際標準化組織要求的67dB相差甚遠，與日本的標準50～60dB相比差得更遠。表1為樓板計權標準化撞擊聲壓級與主觀評價效果，可以看出，當樓板計權標準化撞擊聲壓級大于75 dB(A) 50%普通混凝土樓板的計權標準化聲壓級大多都在80dB以上，因此，大多按混凝土樓板設計的民用住宅，其樓板隔聲都是不達標的，嚴重一點講，這些住宅都是隔聲不合格的。

表1 樓板計權標準化撞擊聲壓級與主觀評價

2.2 我國對建筑樓板隔聲的標準要求

早在1988年國家就頒布了《民用建筑隔聲設計規范》（GBJ118-1988），并于2005年頒布了多項標準，對建筑室內噪聲環境提出要求，這些標準包括 《建筑隔聲評價標準》（GB/T 50121-2005），《民用建筑設計通則》（GB 50352-2005），《住宅性能評定技術標準》（GB/T 50362-2005）等。2008 年頒布的《社會環境噪聲標準》（GB 22337-2008）更是對建筑室內環境噪聲標準提出了更嚴格的要求，該標準規定臥室、醫院病房、賓館客房等區域，晝間噪聲排放限制不大于40dB(A)，夜間不大于30dB(A)。當前國內對建筑室內樓板隔聲以及室內允許噪聲級的要求主要遵循上述標準的規定，其中《民用建筑隔聲設計規范》（GBJ118-1988）是所有標準的基礎。

根據標準要求，室內隔聲降噪設計標準共分為3個等級，各等級等含義如下：

一級：較高標準；

二級：一般標準；

三級：（最低標準）。

民用建筑室內允許噪聲級標準見表2。

表2 民用建筑室內允許噪聲級標準

民用建筑空氣聲隔聲標準見表3。

表3 民用建筑空氣聲隔聲標準

民用建筑撞擊聲隔聲標準見表4。

基于隨機多層相位屏仿真方法，數值研究了貝塞爾高斯渦旋光束在各向異性湍流大氣中的強度分布、在軸閃爍指數和質心抖動.如沒有特殊申明，參數設置為：貝塞爾高斯渦旋光束拓撲荷l=3，波形參數p=10，光束寬度w0=0.07 m，波長λ=1 550 nm，傳輸距離功率譜指數α=11/3，湍流內尺度l0=0.01 m，湍流外尺度L0=10 m，湍流各向異性參數分別設置為ξx=5，ξy=1.相位屏尺寸Dx=Dy=1.706 5 m，網格數Nx=Ny=512，每層相位屏間距Δz=50 m.結果中每一個相位屏仿真得到的數據點均由500組數據統計取平均得到.

表4 民用建筑撞擊聲隔聲標準

2.3 建筑樓板隔聲的主要做法

普通混凝土樓板的計權標準化聲壓級大多都在80dB以上，難以滿足標準對樓板隔聲的要求。因此一般需要對樓板進行隔絕撞擊聲處理。

樓板的隔聲一般包括隔絕空氣傳聲和固體傳聲兩方面，這兩種噪聲的傳播特性不同，空氣聲常因傳播過程中的擴散和設置屏障而大量地減弱，因此其干擾往往局限于噪聲源附近。空氣聲的隔絕，首先是避免有裂縫、孔肩，并適當增加樓板層的容重，或采用層疊結構，基本能滿足要求。固體傳聲主要是通過樓面振動，并沿房屋結構的鋼性連接面傳播，最后振動結構向接受空間輻射形成空氣聲，傳給接受者，因此隔絕撞擊聲主要為隔絕固體傳聲。樓板撞擊聲聲壓級決定于樓板的彈性模量、密度、厚度等因素，又主要決定于樓板厚度。在其他條件不變的情況下，當樓板厚度增加1倍時，樓板下的撞擊聲級可降低10dB。

改善樓板隔絕撞擊聲性能的措施包括：

1）在承重樓板上鋪放彈性樓面，如塑料橡膠樓面、地毯等軟質彈性材料，對于改善樓板隔絕中、高頻撞擊聲的性能有顯著作用。

2）在樓板承重層與樓面之間設置彈性層，即浮筑樓面以減弱結構層振動。浮筑樓面是在承重樓板上鋪設彈性墊層，再在上面做配筋的鋼筋混凝土樓面層，從而構成一個類似彈簧的隔振系統，樓面質量越大，墊層彈性越好，隔聲效果越好。彈性墊層一般選用巖棉板、礦棉板、橡膠板、玻璃纖維塊外包橡膠做成的墊塊材料。一般浮筑樓板經設計可達到國家樓板撞擊聲級的一級標準(≤65dB)。一般來說，浮筑樓面法是最行之有效的樓板隔絕撞擊聲方法。圖1為浮筑樓面法進行樓板隔絕撞擊聲的施工方案。

一般的，樓板隔絕撞擊聲的施工流程為混凝土基層(原漿抹光)清理找補—墻體四周彈水平線—隔音墊下料、鋪設—鋪設塑料薄膜-+擠塑板下料、鋪設—綁扎冷拔絲—灰餅細石混凝土振實、壓光、養護—精裝飾面層。

3 地面輻射供暖對建筑隔聲的作用

地面輻射供暖是指通過提升地面溫度，形成熱輻射面，依靠輻射面與人體、家具及房間其余表面的輻射熱交換進行供暖的技術方法。

任何安裝在地面的輻射采暖系統均包括發熱體、保溫（防潮）層、填料層等部分。地面輻射采暖在地面和樓板上要設隔熱層。隔熱層在地面輻射采暖中起著極其重要的作用，它把由地面向下傳的熱量隔絕，形成單一向上的單向傳熱，不僅有利于分戶計量，更重要的是使室內的溫度分布更趨合理，即人們的活動空間—較低部分溫度較高，非活動空間—接近頂棚部分溫度較低，并將熱能通過地面以低溫輻射的形式作用于人體，從而降低了室內平均溫度，減少了熱量損失，達到節能舒適的效果。

根據熱媒的不同，地面輻射供暖可以分為熱水輻射供暖系統以及電熱輻射供暖系統。熱水輻射供暖系統一般向水管中通入不高于60℃的熱水，依靠熱水的熱量向室內供熱。

根據施工工藝以及結構形式的差異，熱水輻射供暖系統又可分為傳統80式地暖和薄型干法地暖兩大類。圖2為傳統80式地暖系統，圖3為薄型干法地暖結構示意圖。

發熱電纜低溫輻射供暖系統是以電力為能源、發熱電纜為發熱體，將100%的電能轉換為熱能，通過采暖房間的地面（或墻面、頂面）以低溫熱輻射的形式，把熱量送入房間。

圖4為發熱電纜地面輻射供暖系統結構示意圖。

從上述各種地暖結構形式可以看出，不論是何種地暖，均需要在樓板上鋪設保溫、防潮層，這與前文所述的浮筑樓板隔絕樓板撞擊聲的施工工藝非常相似，因此不難推斷，室內安裝地暖后，不但可以享受舒適、衛生、節省空間的采暖，而且在一定程度上降低樓板傳聲，使得居民能夠享受到更為安靜的私密空間。

4 地面輻射供暖隔聲性能評價

地面輻射供暖系統對樓板隔聲性能的提高是其一個明顯的特點，然而，苦于當前國內尚沒有實驗室提供相關的檢測服務，因此地面輻射供暖系統的隔聲性能并不像其其他優勢那樣為人所知，同時眾多的地暖系統提供商也很少將其作為區別于傳統采暖方式的一大優勢進行宣傳。

針對地面輻射供暖系統鋪裝后對樓板隔聲性能有明顯提高的特點，中國建筑材料檢驗認證中心即將建成的建筑聲學實驗室可以提供相關的檢測服務。該實驗室為上下兩層混響室，上層實驗室為發聲室，下層實驗室為接收室。實驗室為房中房結構，該結構的優點為發聲室和接收室背景噪聲足夠低，同時在底面構造浮筑結構，使整個實驗室建立在彈簧減振系統上，避免外界一切噪聲和振動對聲學測試的干擾。該實驗室將滿足現有國內以及國際絕大部分建筑聲學標準要求，為國內一流的建筑聲學實驗室。

對地面輻射供暖系統進行隔聲性能測試時，首先在上層發聲室地面按照實際設計要求鋪裝地暖系統，利用地板打擊器或標準聲源在發聲室發聲，同時在發聲室和接收室進行聲學測試，對測試結果進行計算分析后即可得到該地暖系統隔絕樓板傳聲性能的規范化結果。

4 結論

樓板傳聲是建筑噪聲最主要來源之一，現有普通混凝土樓板的計權標準化聲壓級大多隔聲性能不能滿足國家標準，需要通過構造浮筑樓板、加設吊頂以及鋪設彈性樓面等方式提高樓板隔絕撞擊聲性能，使其滿足國家現行標準要求。地面輻射供暖系統因其特殊的結構形式，其內在具有提高樓板隔絕撞擊聲性能的優勢，因此地暖系統提供商應深入研究地暖系統對建筑室內環境的綜合提升作用，并不斷提升地暖產品質量，為人民群眾提供更為優質的節能、環保、能夠全面優化建筑環境的新型地暖系統，推進地暖事業的發展。