降噪廠房模型的設計

田雅婕+王文博+趙權

摘 要：本文以提高廠房的降噪性能為核心，利用卡紙、紙板、泡沫板、棉花、乳膠等材料，設計制作了一個大小為50×30×30的降噪廠房模型。降噪廠房設計為雙層墻體結構，墻體之間鋪設阻尼及吸聲材料，整體提升其隔聲性能。在廠房內部墻體表面鋪設吸聲材料，可提高墻體吸聲性能。最終設計的降噪廠房模型通過實測，其整體降噪性能可達到降噪20分貝的效果。

關鍵詞：降噪；雙層墻體結構；吸聲材料

1 設計背景

噪聲污染、大氣污染與水污染被稱為世界三大公害。噪聲使人煩躁不安，注意力不集中，導致工作效率降低，是安全生產的重大隱患之一。

廠房中機械在運行的過程中，會產生大量的噪聲，不僅會對工人的健康造成極大的危害，同時也會影響到周圍居民的身心健康與正常作息。若長期處于強噪聲環境中，內耳聽覺器官會發生器質性病變，造成噪聲性耳聾。同時，噪聲對大腦神經系統、心血管系統、視覺系統、消化系統等均有生理影響，危害人體健康。因此，控制廠房噪聲傳播，加強廠房的吸聲隔聲性能極為重要。

2 設計理念與思路

2.1 設計理念。降噪廠房模型力求達到高效性、適用性、貼近實際的性能。

2.2 設計思路。在模型設計階段，通過查閱相關資料，提出以下初步構想：（1）墻體結構。雙層墻的隔聲效果遠比單層實心結構墻體理想，故墻體結構采用雙層隔聲墻。考慮到現有材料的硬度及強度，本小組決定采用紙板為承重材料，模型的墻體及屋頂均使用紙板制作。（2）降噪材料的選用及鋪設方式。多孔吸聲材料是目前應用最廣泛的吸聲材料，廠房所用吸聲材料大多是輕質、柔軟、多孔的，通過對現有材料的對比分析，決定采用棉花為吸聲材料。泡沫板質輕柔軟，有微細閉孔的結構特點，可將其作為隔聲材料。考慮到廠房內部墻體的美觀要求以及廠房內部空間的有限性等實際情況，降噪材料的鋪設采用最常見的平鋪式結構。（3）廠房內部構造。隔聲量的大小與入射聲波頻率有關，同一隔墻對不同頻率的聲音，隔聲性能可能有很大差異。通過分析雙層墻的隔聲特性曲線，發現當雙層墻內部鋪滿吸聲材料后，隔聲性能明顯優于內部未鋪設吸聲材料及鋪設有少量吸聲材料的雙層墻體結構。入射聲波頻率達到雙層墻的共振頻率時，隔聲量會出現低谷。此時若增加墻板的阻尼，可抑制墻體共振，增大隔聲量。在噪聲控制工程中常使用多層復合板隔聲，多層復合板是由幾層面密度或性質不同的板材組成的復合隔聲構件，其隔聲量較組成它的同等重量的單層板有明顯改善。基于上述事實，通過參照多層復合板的隔聲原理，在雙層墻體之間加入泡沫板及棉花，以此提高墻體的隔聲性能。（4）模型外型。考慮到廠房排水等實際情況，聯系日常生活中常見的廠房外型，廠房模型采用雙坡式屋頂。在模型所設門窗數目及門窗大小方面，考慮到廠房通風、人員進出、隔聲性能以及模型美觀等因素，在模型墻體面積較大的兩側分別開有三扇窗戶；在另外兩側墻體分別開有一扇門。由于門窗會降低模型的隔聲性能，故而將門窗設計為雙層。

3 模型概況

3.1 模型尺寸。廠房模型長50cm，寬30cm，高30cm。墻板厚度為2.5cm。窗戶長8cm，寬8cm。門寬10cm，高15cm。

3.2 廠房模型剖面示意圖。圖1為廠房模型剖面示意圖，由圖可以看出，墻體為雙層墻結構。在墻體內部墻體表面覆蓋了一層棉花，以增強廠房吸聲性能。考慮到使用乳膠固定棉花會導致棉花孔隙堵塞，影響棉花吸聲性能，故在棉花層表面覆蓋一層泡沫板加以固定。因泡沫板具有微細閉孔的結構特點，在泡沫板上穿有一定數量及大小的孔洞，可充分利用棉花的吸聲性能，且泡沫板可以起到裝飾美觀的作用。

在兩層墻體之間，分別覆蓋了一層泡沫板，泡沫板之間填充以棉花。該種結構具有以下優點：（1）使用了不同厚度及材質的隔聲材料，可以錯開墻板的共振與臨界吻合頻率，改善共振區與吻合區的隔聲低谷現象；（2）各種隔聲材料的阻抗均不相同，使得聲波在分層界面上發生多次反射，增大透射聲能的損耗；（3）泡沫板與棉花的阻尼和吸聲作用導致聲能減弱，削弱共振與吻合效應。

圖1 廠房模型剖面示意圖

3.3 模型固定。將卡紙拆分成5cm寬的紙條，在墻體及屋頂連接處用紙條粘合，以此加固模型，防止模型因粘接松散等原因倒塌。

3.4 模型美化。結合廠房外觀實際，在模型表面均勻涂抹油漆以美化模型。墻體涂抹成白色，屋頂以土紅色油漆涂染，門窗均使用藍色油漆上色。

4 模型亮點

模型亮點主要體現在以下幾個方面：

模型墻體結構采用雙層隔聲墻，提高了模型的隔聲效果；參照多層復合板的隔聲原理，在雙層墻體內側覆蓋阻尼材料（泡沫板）及多孔吸聲材料（棉花），進一步提升模型的隔聲性能；在模型內部墻體表面覆蓋一層棉花以增強模型吸聲效果，以帶有孔洞的泡沫板固定棉花，從而防止乳膠粘合棉花影響棉花吸聲性能，同時增強了廠房內部的美觀效果；門窗均設計為內外開合的雙層門窗，并在兩層門窗之間加入吸聲處理，以此提高門窗隔聲效果。

5 模型照片與展示

圖2 模型照片

6 模型的降噪效果測試

6.1 降噪效果測試實驗。在保證外部環境保持安靜的情況下，將模型置于木板上，在模型內部放入噪聲強度為80分貝的噪聲源，運用專業分貝測試儀分別在模型前后左右上五個方位測試噪聲強度，將測得的數據取平均值，可得模型周圍平均噪聲強度。

6.2 實驗結果。經過多次實驗，最終可得廠房周圍平均噪聲強度為60分貝。故而降噪廠房模型的整體降噪性能指標達到20分貝。

7 模型評價

本文設計降噪廠房模型最終降噪效果可達20分貝。由于模型所使用材料如紙板等降噪效果較差，故而從整體上來說，廠房模型所達到的降噪效果已相當可觀。模型具有一定的推廣性及實用性。

參考文獻

[1] 陳杰瑢.物理性污染控制[M].北京：高等教育出版社，2007.endprint

摘 要：本文以提高廠房的降噪性能為核心，利用卡紙、紙板、泡沫板、棉花、乳膠等材料，設計制作了一個大小為50×30×30的降噪廠房模型。降噪廠房設計為雙層墻體結構，墻體之間鋪設阻尼及吸聲材料，整體提升其隔聲性能。在廠房內部墻體表面鋪設吸聲材料，可提高墻體吸聲性能。最終設計的降噪廠房模型通過實測，其整體降噪性能可達到降噪20分貝的效果。

關鍵詞：降噪；雙層墻體結構；吸聲材料

1 設計背景

噪聲污染、大氣污染與水污染被稱為世界三大公害。噪聲使人煩躁不安，注意力不集中，導致工作效率降低，是安全生產的重大隱患之一。

廠房中機械在運行的過程中，會產生大量的噪聲，不僅會對工人的健康造成極大的危害，同時也會影響到周圍居民的身心健康與正常作息。若長期處于強噪聲環境中，內耳聽覺器官會發生器質性病變，造成噪聲性耳聾。同時，噪聲對大腦神經系統、心血管系統、視覺系統、消化系統等均有生理影響，危害人體健康。因此，控制廠房噪聲傳播，加強廠房的吸聲隔聲性能極為重要。

2 設計理念與思路

2.1 設計理念。降噪廠房模型力求達到高效性、適用性、貼近實際的性能。

2.2 設計思路。在模型設計階段，通過查閱相關資料，提出以下初步構想：（1）墻體結構。雙層墻的隔聲效果遠比單層實心結構墻體理想，故墻體結構采用雙層隔聲墻。考慮到現有材料的硬度及強度，本小組決定采用紙板為承重材料，模型的墻體及屋頂均使用紙板制作。（2）降噪材料的選用及鋪設方式。多孔吸聲材料是目前應用最廣泛的吸聲材料，廠房所用吸聲材料大多是輕質、柔軟、多孔的，通過對現有材料的對比分析，決定采用棉花為吸聲材料。泡沫板質輕柔軟，有微細閉孔的結構特點，可將其作為隔聲材料。考慮到廠房內部墻體的美觀要求以及廠房內部空間的有限性等實際情況，降噪材料的鋪設采用最常見的平鋪式結構。（3）廠房內部構造。隔聲量的大小與入射聲波頻率有關，同一隔墻對不同頻率的聲音，隔聲性能可能有很大差異。通過分析雙層墻的隔聲特性曲線，發現當雙層墻內部鋪滿吸聲材料后，隔聲性能明顯優于內部未鋪設吸聲材料及鋪設有少量吸聲材料的雙層墻體結構。入射聲波頻率達到雙層墻的共振頻率時，隔聲量會出現低谷。此時若增加墻板的阻尼，可抑制墻體共振，增大隔聲量。在噪聲控制工程中常使用多層復合板隔聲，多層復合板是由幾層面密度或性質不同的板材組成的復合隔聲構件，其隔聲量較組成它的同等重量的單層板有明顯改善。基于上述事實，通過參照多層復合板的隔聲原理，在雙層墻體之間加入泡沫板及棉花，以此提高墻體的隔聲性能。（4）模型外型。考慮到廠房排水等實際情況，聯系日常生活中常見的廠房外型，廠房模型采用雙坡式屋頂。在模型所設門窗數目及門窗大小方面，考慮到廠房通風、人員進出、隔聲性能以及模型美觀等因素，在模型墻體面積較大的兩側分別開有三扇窗戶；在另外兩側墻體分別開有一扇門。由于門窗會降低模型的隔聲性能，故而將門窗設計為雙層。

3 模型概況

3.1 模型尺寸。廠房模型長50cm，寬30cm，高30cm。墻板厚度為2.5cm。窗戶長8cm，寬8cm。門寬10cm，高15cm。

3.2 廠房模型剖面示意圖。圖1為廠房模型剖面示意圖，由圖可以看出，墻體為雙層墻結構。在墻體內部墻體表面覆蓋了一層棉花，以增強廠房吸聲性能。考慮到使用乳膠固定棉花會導致棉花孔隙堵塞，影響棉花吸聲性能，故在棉花層表面覆蓋一層泡沫板加以固定。因泡沫板具有微細閉孔的結構特點，在泡沫板上穿有一定數量及大小的孔洞，可充分利用棉花的吸聲性能，且泡沫板可以起到裝飾美觀的作用。

在兩層墻體之間，分別覆蓋了一層泡沫板，泡沫板之間填充以棉花。該種結構具有以下優點：（1）使用了不同厚度及材質的隔聲材料，可以錯開墻板的共振與臨界吻合頻率，改善共振區與吻合區的隔聲低谷現象；（2）各種隔聲材料的阻抗均不相同，使得聲波在分層界面上發生多次反射，增大透射聲能的損耗；（3）泡沫板與棉花的阻尼和吸聲作用導致聲能減弱，削弱共振與吻合效應。

圖1 廠房模型剖面示意圖

3.3 模型固定。將卡紙拆分成5cm寬的紙條，在墻體及屋頂連接處用紙條粘合，以此加固模型，防止模型因粘接松散等原因倒塌。

3.4 模型美化。結合廠房外觀實際，在模型表面均勻涂抹油漆以美化模型。墻體涂抹成白色，屋頂以土紅色油漆涂染，門窗均使用藍色油漆上色。

4 模型亮點

模型亮點主要體現在以下幾個方面：

模型墻體結構采用雙層隔聲墻，提高了模型的隔聲效果；參照多層復合板的隔聲原理，在雙層墻體內側覆蓋阻尼材料（泡沫板）及多孔吸聲材料（棉花），進一步提升模型的隔聲性能；在模型內部墻體表面覆蓋一層棉花以增強模型吸聲效果，以帶有孔洞的泡沫板固定棉花，從而防止乳膠粘合棉花影響棉花吸聲性能，同時增強了廠房內部的美觀效果；門窗均設計為內外開合的雙層門窗，并在兩層門窗之間加入吸聲處理，以此提高門窗隔聲效果。

5 模型照片與展示

圖2 模型照片

6 模型的降噪效果測試

6.1 降噪效果測試實驗。在保證外部環境保持安靜的情況下，將模型置于木板上，在模型內部放入噪聲強度為80分貝的噪聲源，運用專業分貝測試儀分別在模型前后左右上五個方位測試噪聲強度，將測得的數據取平均值，可得模型周圍平均噪聲強度。

6.2 實驗結果。經過多次實驗，最終可得廠房周圍平均噪聲強度為60分貝。故而降噪廠房模型的整體降噪性能指標達到20分貝。

7 模型評價

本文設計降噪廠房模型最終降噪效果可達20分貝。由于模型所使用材料如紙板等降噪效果較差，故而從整體上來說，廠房模型所達到的降噪效果已相當可觀。模型具有一定的推廣性及實用性。

參考文獻

[1] 陳杰瑢.物理性污染控制[M].北京：高等教育出版社，2007.endprint

摘 要：本文以提高廠房的降噪性能為核心，利用卡紙、紙板、泡沫板、棉花、乳膠等材料，設計制作了一個大小為50×30×30的降噪廠房模型。降噪廠房設計為雙層墻體結構，墻體之間鋪設阻尼及吸聲材料，整體提升其隔聲性能。在廠房內部墻體表面鋪設吸聲材料，可提高墻體吸聲性能。最終設計的降噪廠房模型通過實測，其整體降噪性能可達到降噪20分貝的效果。

關鍵詞：降噪；雙層墻體結構；吸聲材料

1 設計背景

噪聲污染、大氣污染與水污染被稱為世界三大公害。噪聲使人煩躁不安，注意力不集中，導致工作效率降低，是安全生產的重大隱患之一。

廠房中機械在運行的過程中，會產生大量的噪聲，不僅會對工人的健康造成極大的危害，同時也會影響到周圍居民的身心健康與正常作息。若長期處于強噪聲環境中，內耳聽覺器官會發生器質性病變，造成噪聲性耳聾。同時，噪聲對大腦神經系統、心血管系統、視覺系統、消化系統等均有生理影響，危害人體健康。因此，控制廠房噪聲傳播，加強廠房的吸聲隔聲性能極為重要。

2 設計理念與思路

2.1 設計理念。降噪廠房模型力求達到高效性、適用性、貼近實際的性能。

2.2 設計思路。在模型設計階段，通過查閱相關資料，提出以下初步構想：（1）墻體結構。雙層墻的隔聲效果遠比單層實心結構墻體理想，故墻體結構采用雙層隔聲墻。考慮到現有材料的硬度及強度，本小組決定采用紙板為承重材料，模型的墻體及屋頂均使用紙板制作。（2）降噪材料的選用及鋪設方式。多孔吸聲材料是目前應用最廣泛的吸聲材料，廠房所用吸聲材料大多是輕質、柔軟、多孔的，通過對現有材料的對比分析，決定采用棉花為吸聲材料。泡沫板質輕柔軟，有微細閉孔的結構特點，可將其作為隔聲材料。考慮到廠房內部墻體的美觀要求以及廠房內部空間的有限性等實際情況，降噪材料的鋪設采用最常見的平鋪式結構。（3）廠房內部構造。隔聲量的大小與入射聲波頻率有關，同一隔墻對不同頻率的聲音，隔聲性能可能有很大差異。通過分析雙層墻的隔聲特性曲線，發現當雙層墻內部鋪滿吸聲材料后，隔聲性能明顯優于內部未鋪設吸聲材料及鋪設有少量吸聲材料的雙層墻體結構。入射聲波頻率達到雙層墻的共振頻率時，隔聲量會出現低谷。此時若增加墻板的阻尼，可抑制墻體共振，增大隔聲量。在噪聲控制工程中常使用多層復合板隔聲，多層復合板是由幾層面密度或性質不同的板材組成的復合隔聲構件，其隔聲量較組成它的同等重量的單層板有明顯改善。基于上述事實，通過參照多層復合板的隔聲原理，在雙層墻體之間加入泡沫板及棉花，以此提高墻體的隔聲性能。（4）模型外型。考慮到廠房排水等實際情況，聯系日常生活中常見的廠房外型，廠房模型采用雙坡式屋頂。在模型所設門窗數目及門窗大小方面，考慮到廠房通風、人員進出、隔聲性能以及模型美觀等因素，在模型墻體面積較大的兩側分別開有三扇窗戶；在另外兩側墻體分別開有一扇門。由于門窗會降低模型的隔聲性能，故而將門窗設計為雙層。

3 模型概況

3.1 模型尺寸。廠房模型長50cm，寬30cm，高30cm。墻板厚度為2.5cm。窗戶長8cm，寬8cm。門寬10cm，高15cm。

3.2 廠房模型剖面示意圖。圖1為廠房模型剖面示意圖，由圖可以看出，墻體為雙層墻結構。在墻體內部墻體表面覆蓋了一層棉花，以增強廠房吸聲性能。考慮到使用乳膠固定棉花會導致棉花孔隙堵塞，影響棉花吸聲性能，故在棉花層表面覆蓋一層泡沫板加以固定。因泡沫板具有微細閉孔的結構特點，在泡沫板上穿有一定數量及大小的孔洞，可充分利用棉花的吸聲性能，且泡沫板可以起到裝飾美觀的作用。

在兩層墻體之間，分別覆蓋了一層泡沫板，泡沫板之間填充以棉花。該種結構具有以下優點：（1）使用了不同厚度及材質的隔聲材料，可以錯開墻板的共振與臨界吻合頻率，改善共振區與吻合區的隔聲低谷現象；（2）各種隔聲材料的阻抗均不相同，使得聲波在分層界面上發生多次反射，增大透射聲能的損耗；（3）泡沫板與棉花的阻尼和吸聲作用導致聲能減弱，削弱共振與吻合效應。

圖1 廠房模型剖面示意圖

3.3 模型固定。將卡紙拆分成5cm寬的紙條，在墻體及屋頂連接處用紙條粘合，以此加固模型，防止模型因粘接松散等原因倒塌。

3.4 模型美化。結合廠房外觀實際，在模型表面均勻涂抹油漆以美化模型。墻體涂抹成白色，屋頂以土紅色油漆涂染，門窗均使用藍色油漆上色。

4 模型亮點

模型亮點主要體現在以下幾個方面：

模型墻體結構采用雙層隔聲墻，提高了模型的隔聲效果；參照多層復合板的隔聲原理，在雙層墻體內側覆蓋阻尼材料（泡沫板）及多孔吸聲材料（棉花），進一步提升模型的隔聲性能；在模型內部墻體表面覆蓋一層棉花以增強模型吸聲效果，以帶有孔洞的泡沫板固定棉花，從而防止乳膠粘合棉花影響棉花吸聲性能，同時增強了廠房內部的美觀效果；門窗均設計為內外開合的雙層門窗，并在兩層門窗之間加入吸聲處理，以此提高門窗隔聲效果。

5 模型照片與展示

圖2 模型照片

6 模型的降噪效果測試

6.1 降噪效果測試實驗。在保證外部環境保持安靜的情況下，將模型置于木板上，在模型內部放入噪聲強度為80分貝的噪聲源，運用專業分貝測試儀分別在模型前后左右上五個方位測試噪聲強度，將測得的數據取平均值，可得模型周圍平均噪聲強度。

6.2 實驗結果。經過多次實驗，最終可得廠房周圍平均噪聲強度為60分貝。故而降噪廠房模型的整體降噪性能指標達到20分貝。

7 模型評價

本文設計降噪廠房模型最終降噪效果可達20分貝。由于模型所使用材料如紙板等降噪效果較差，故而從整體上來說，廠房模型所達到的降噪效果已相當可觀。模型具有一定的推廣性及實用性。

參考文獻

[1] 陳杰瑢.物理性污染控制[M].北京：高等教育出版社，2007.endprint