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 \
表1-2 \

[page]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 \ 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 \ 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