木質穿孔吸聲板的吸聲特性及應用

本文主要介紹吸聲的含義，木質穿孔吸聲板的吸聲特性及影響因素及木質穿孔吸聲板的安裝方法。

概述

在當代的各個影院、會場、劇院、舞臺等裝飾建筑實例中，吸聲材料的應用對場所的音響效果起著至關重要的作用。各場所對于改善音質降低噪音，控制混響時間，消除音質缺陷，都圍繞著吸聲材料的使用。在日新月異的現代城市生活中，人們對影劇院，對舞臺、會場的品質要求越來越高，不僅要求吸聲材料具有可靠的吸聲性，還要兼顧裝修的整體效果，防火安全性能，綠色環保無污染的多重性能。本文將淺談吸聲的相關概念、現代木質裝飾吸聲板的效果及使用方法。

吸聲的含義

首先我們需要了解的是聲音及吸聲的概念。在科學的角度理解的聲音是由物體振動產生，以波的形式振動傳播。聲音是聲波通過任何物質傳播形成的運動。吸聲，就是把聲波的振動轉變為熱能，從而降低聲波的聲級，從而達到降低聲音的效果。由于幾乎所有的材料都能達到降低振動的效果，所以這些已知的材料都是可以達到降低聲音的效果的。但并不是所有材料都被認為是吸聲材料。

這里我們得引入一個系數“α”，吸聲系數。

式中Ii---入射聲能量；

Ir---反射聲能量。

顯然由上式不難看出吸聲系數就是被材料吸收的聲能與入射聲能的比值，在理論上，當材料無任何吸聲性能時，聲能全部反射則Ir=Ii，α=0；當材料吸聲性能無限優良，所有的聲能全部被吸收則Ir=0，α=1；由此可以看出，α的范圍在0-1之間。

其實即使是相同的材料在聲音不同的頻率下也有著不同的吸聲系數。美國材料試驗協會（ASTM）將材料的吸聲特性定義為降噪系數（NRC）。NRC是吸聲材料在250Hz，500Hz，1000Hz，2000Hz這四個頻率下的吸聲系數的均值（取小數點后兩位，末位取0或5）。

常見材料的吸聲系數（α）及降噪系數（NRC）值（見表1）

通常，NRC值低于0.2的被認為是反射材料，而NRC數值高于0.4的材料被認為是吸聲材料。注：采用NRC值來評定材料的吸聲特性時，它的限定聲源的頻率范圍在250Hz-2500Hz之間。

木質穿孔吸聲板

吸聲材料一般按吸聲的頻率特性和本身的構造分為兩大類：①按吸聲特性分類：可分為低頻吸聲材料，中頻吸聲材料，高頻吸聲材料；②按材料本身構造分類：可分為多孔性吸聲材料和共振吸聲材料。

穿孔吸聲板就屬于共振吸聲材料中的一種。而木質板材則是最常見的吸音板材料，它是通過在木質板材上穿孔達到吸音的效果。木質穿孔吸聲板是以中密度纖維板為基材，常用板厚15-20mm，面層分別用木皮、三聚氰胺（仿木皮）或噴涂作為裝飾。表面又分平板和開槽板。平板表面孔形有圓孔和狹條孔。

開槽板有雙向（橫豎）和單向開槽。前者表面形成小方塊形（馬賽克形）。后者表面形成條形，槽寬2-4mm。根據面槽中心距的大小不同，又分窄條形和寬條形。板的后背表面沿著面槽的中心線，根據所需的穿孔率，按一定的間距鉆直徑約10mm的圓孔。表面開槽深度和背面鉆孔深度分別為板厚的1/3和2/3左右。條形板實際的穿孔形狀是狹條孔，孔寬為面槽寬度，孔長為背面鉆孔直徑。面板條形還可以加工成圓弧形和尖角形。

木質穿孔吸聲板特點

木質穿孔吸聲板通過穿孔率、背后空腔以及填充吸聲材料可獲得良好的吸聲效果，而且還具有如下的材料特性。

（1）裝飾性，表面具有各種天然的木質紋理，作為墻面裝飾能營造莊嚴的氣氛，木質板材常用于大型會議廳，劇院，報告廳等場所。

（2）表面造型新穎活潑，形式多樣，有平板，單向開槽的窄條形和寬條形及雙向開槽的馬賽克形，甚至還可以加工成弧形和錐形。

（3）強度高，且與金屬裝飾穿孔板相比具有較好的抗變形性，可安裝在會受碰撞的墻面。

（4）防火性能好，可用阻燃板材制成，阻燃等級可達B1級。

（5）安裝拆卸方便，采用配套龍骨不僅便于安裝，而且易于拆卸，使音質調試和材料調換都比較方便。

吸聲性能

木質穿孔吸聲板材質本身并沒有多大吸聲作用，但當其背后留有一定空腔時，孔板與其后面的空氣層就形成一種共振吸聲體，其共振頻率（Hz）可用下式計算：

由上式可以看出，木質穿孔吸聲板的吸聲特性主要與空腔深度、穿孔率及板厚填充吸聲材料有關。所以在工程實例中可以在穿孔板的背面空腔內填充巖棉等多孔吸聲材料，但值得注意的是，材料的位置對吸聲結構的吸聲性能有著很大的影響。

1.空腔深度

木質裝飾條形穿孔吸聲板厚19mm，條寬13mm，槽寬3mm，面槽中心距16mm，穿孔率12%，板后背貼無紡布，分別采用貼實即無空腔和空腔深度為50mm，100mm及200mm4中混響室法安裝，經檢測發現該板后背無空腔貼實時，由于未能形成共振吸聲體，僅在2000Hz以上的高頻段呈現一定的吸聲作用，但在2000Hz以下的中低頻范圍吸聲系數較小，特別是500Hz以下的低頻段的吸聲系數α≤0.12，吸聲作用很小。另一方面該板低頻段的吸聲系數隨板后背空腔深度的增加而提高，空腔深度50mm、100mm和200mm在250Hz以下低頻段的平均吸聲系數分別為0.26、0.53和0.83，后者比前者分別提高104%和57%。值得注意的是增加穿孔板空腔深度可顯著提高低頻的吸聲性能。

2.穿孔率

木質裝飾板的穿孔率對吸聲的頻率特性也有一定的影響。對于條形板來說，穿孔率一般隨板條寬度的大小而改變，寬條板的穿孔率小，窄條板的穿孔率大，如板條寬27mm，槽寬3mm和條寬12mm，槽寬3mm的穿孔率分別為6.5%和12%。這兩種板空腔深度100mm，板后背貼吸聲無紡布，空腔填充吸聲巖棉（50厚），實測吸聲系數如下，吸聲頻率特性的比較如下表所示。

眾所周知，巖棉吸聲材料中高頻段吸聲系數很高，低頻段吸聲系數較低。上表所示不同穿孔率板的吸聲頻率特性表明，穿孔率小的寬條板對其后背填充巖棉的高頻吸聲系數產生了較大的影響，而穿孔率大的窄條板對其后背巖棉中的高頻吸聲系數影響不大，但低頻段的吸聲系數寬條板比窄條板要好一些。在劇院等環境的音質設計中，常常通過選擇合適的穿孔率來防止廳內高頻的過度吸聲，從而使得劇院獲得較好的混響效果。

3.板后的吸聲材料

木質穿孔裝飾吸聲板是由木質穿孔裝飾板與其后背的吸聲材料組成的。前者主要起裝飾和保護吸聲材料的作用，后者主要起吸聲作用。通常所用的吸聲材料為巖棉、玻璃棉、礦棉等材料，這類材料吸聲性能好、防火、隔熱、耐腐蝕。缺點是體積大，安裝不方便，對環境產生污染。但一般公共區域裝修考慮經濟效果，均采用以上材料。

實際使用安裝工藝及操作要點

1. 木質穿孔吸聲板安裝工藝流程

準備工作→現場測量放線→基層龍骨安裝→板后吸聲材料安裝→木質穿孔吸聲板背面無紡布安裝→木質穿孔吸聲板安裝→檢查驗收

2.木質穿孔吸聲板安裝操作要點

（1）準備工作

①主體分部已驗收，墻面清理干凈；

②水電等預埋管線已敷設完畢并完成相關隱蔽驗收；

（2）現場測量放線

①按施工圖結合現場實際情況對墻基層尺寸的要求，布置合理的分隔間距，且不得大于400mm，盡量與板的規格一致，在墻面將分隔線放樣；

②結合水電施工圖紙確定插座、管道、配電箱、消防箱等物體的預留尺寸；

3.基層龍骨安裝

①可采用輕鋼龍骨或木龍骨進行安裝，當采用木龍骨安裝時須經過防腐、防火處理；

②按照放線放樣安裝合理規格的龍骨，采用開口方木龍骨時，縱、橫向木龍骨應連接牢固，縱、橫向龍骨應設置支座，且相應支座間距不應大于1.5m；

③龍骨距離墻面控制應符合聲學設計的相應要求，應設置合理的空腔深度或留置空間以安裝相應吸聲材料；

④調整基層龍骨平整度，龍骨表面平整順直，無變形或翹曲。

4.板后吸聲材料安裝

在龍骨預留位置按要求安裝相應吸聲材料，輕鋼龍骨安裝巖棉時，可在輕鋼龍骨靠墻側單側封膠合板或石膏板（空腔深度可用多排龍骨進行調節），并在其上粘貼巖棉釘以固定巖棉用，每塊巖棉至少四顆巖棉釘固定。

不同的吸聲材料的效果也不同，即使是NRC（降噪系數）相同的玻璃棉和巖棉，由于其密度的不同，其吸聲特性也有所不同。例：由于巖棉密度較玻璃棉密度高，其低頻段的吸聲系數要優于玻璃棉，而中高頻段的吸聲系數玻璃棉略優于巖棉。現場施工使用時按聲學設計要求采用相應的吸聲材料。

5. 木質穿孔吸聲板背面無紡布安裝

在木質穿孔吸聲板安裝前可對其背面粘貼一層黑色無紡布，厚度小于1mm。可以提高木質穿孔吸聲板的吸聲特性。

6.木質穿孔吸聲板安裝

①按施工現場已安裝的龍骨計算并切割木質穿孔吸聲板。

②安裝木質穿孔吸聲板：

1）吸聲板的安裝應按從左向右，從下到上的順序；

2）對面層有對紋對花要求的木飾面穿孔板，應提前進行電腦排版放樣，并對吸聲板背面編號，按編號進行安裝；

3）吸聲板的安裝可采用槍釘固定或采用槍釘與膠水一同固定的方法，當施工過程中采用膠水粘接固定時，需要注意膠水的污染及可燃性。

4）吸聲板之間的縫隙處理可采用密拼或按設計要求留置預留縫，縫內可用裝飾條或玻璃膠收口處理；

5）吸聲板陽角處的處理可以采用按角度定加工成品板材，或采用背切斗角，部分木質穿孔吸聲板因木飾面的實木皮較脆，背切容易破皮，也可采用定制角度的木線條進行罩面處理。

7.檢查驗收

主要檢查木質穿孔吸聲板的表面平整，順直，拼縫、陽角處理是否按相關要求，是否合理美觀。表面木皮的品種、樣式、規格、色澤等是否符合要求。最后進行聲學檢測，其相應吸音系數是否達到設計要求。

結語

木質穿孔吸聲板在現代生活中，在影劇院，會場、舞臺、候車室、錄音室等場所使用面已越來越廣泛。一方面它表面的木飾面可按室內裝飾整體效果進行選擇，木皮的種類，樣式，顏色，對紋等有很大的自由度。另一方面它具有較為良好的吸聲效果，通過穿孔率、空腔深度以及背后填充吸聲材料的改變，可以取得相應聲學設計特性。

在實際應用過程中，需要充分考慮木質穿孔吸聲板的穿孔率、空腔深度、無紡布、背后吸聲材料等對吸聲特性的影響。根據場所的不同聲學設計需求，選用不同的材料、穿孔率等具體參數，在達到視覺美觀的同時，通過科學合理的方法使環境更安靜，音效更出色。

作者簡介：曲曉立（1986-），男，漢，籍貫：江蘇省蘇州市，本科，助工，研究方向：裝飾設計施工。