自然通风隔声窗的设计及应用研究.pdf

第3 6 卷第3 期上海船舶运 输科学研究所学报 v o i 3 6N o 3 2 0 1 3 年9 月 J ( ) U R N A I ，( ) FS H A N G H A IS H I PA N DS H I P P I N GR E S E A R C HI N S T I T U T E S u p 2 0 1 3 文章编号：1 6 7 4 5 9 4 9 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 0 1 0 7 自然通风隔声窗的设计及应用研究 戴晓波1 ，何金平1 ，原永泉2 ，邱贤锋1 ，王文成1 1 中海船研科技股份有限公司环境工程事业部，上海2 0 0 1 3 5 ；2 营口港务集团有限公司，辽宁营口1 1 5 0 0 7 摘要：针对降低道路交通噪声对临街建筑室内声环境的影响，结合现有自然通风隔声窗的设计经验，以上海市高 速公路噪声治理工程隔声窗项目设计为例，对自然通风隔声窗的设计进行了探讨，总结了行之有效的设计方法。 实验室及现场测试结果表明，上述自然通风隔声窗具备良好的隔声性能及通风效果，具有较好的应用前景。 关键词：隔声窗；自然通风；材料与结构；性能测试 中图分类号：T U l l2 ；T B 5 3 5文献标志码：A D e s i g na n dA p p l i c a t i o no fS o u n dI n s u l a t i n gW i n d o ww i t hN a t u r a lV e n t i l a t i o n D iX i 以0 6 0 1 ， H P ，i n 户i 门9 1 ， y “以行Y b 7 2 9 q “，22 ，Q i “X i “行，0 n 9 1 ，么押gW P 行f 矗e 行9 1 1 E n V i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n gD i V i s i o n ，C h i n aS h i p p i n gT e c h n o l o g yC o ，I 。t d ，S h a n g h a i2 0 0 1 3 5 ，C h i n a ； 2 Y i n g k o uP o r tG r o u pC 【) R P ，I 。i a o n i n gY i n g k o u115 0 0 7 ，C h i n a A b s t r a c t ：An e wt y p eo fs o u n dp r o o fw i n d o ww i t hn a t u r a lv e n t i l a t i o na i m e da tS h a n g h a iE x p r e s s w a yN o i s eC o n t r o l ( S o u n d p r o o f W i n d o wC o n s t r u c t i o n ) p r o j e c ti sd e v e l o p e df o rr o a d s i d eb u i l d i n g sb a s e do nt h ee x p e r i e n c e si nd e s i g n ；n gs o u n dp r o o fw i n d o w s T h ee f f e c t i v ed e s i g nm e t h o di ss t u d i e da n ds u m m a r i z e d I ，a b o r a t o r ya n df i e l dt e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h en e wt y p es o u n d p r o o f w i n d o wh a v eg o o ds o u n di n s u l a t i o na n dv e n t n a t i o np e r f o r m a n c e s K e yw o r d s ：s o u n d p r o o fw i n d o w ；n a t u r a lv e n t i l a t i o n ；m a t e r i a la n ds t r u c tu r e ；p e r f o r m a n c et e s t 0引言 随着城市的不断发展，城区内交通噪声成为现代都市的重要环境污染源，对市民的身心健康、工作学习 造成了严重的负面影响，甚至引发了社会矛盾 1 。在城市高架道路或轨道交通两侧设置声屏障是主要降噪 方法之一，其平均降噪量一般约为5 1 0d B ，但对一定高度以上的高层建筑基本无降噪效果比 。为解决这 一问题，通常采取安装全密封隔声窗的措施降低从外界传人室内的噪声，然而，密封隔声窗难以实现室内同 步通风换气，在隔声降噪的同时影响室内空气质量口3 。因此，设计既能通风、采光，又有较高隔声量的通风隔 声窗，降低道路交通噪声对临街建筑室内声环境的影响，具有现实意义。 1自然通风隔声窗 1 1 隔声窗定义 国家环保总局把隔声量达到2 5d B 及以上的民用建筑外窗定义为隔声窗。也就是说，真正意义上的 隔声窗在具有防风、防水、防尘性能的同时，还要具备隔声性能。建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方 法对建筑门窗及其空气隔声性能划分了六个等级( 见表1 ) 。 收稿日期：2 0 1 2 1 21 4 作者简介：戴晓波( 1 9 8 5 一) ，男，上海入，丁程师，硕士，主要从事噪声治理工程设计与研究工作。 万方数据 2上海 船 舶 运输 科学研究所学报2 0 1 3 年第3 期 表l建筑门窗隔声性能分级对照表单位：d B 分级外门、外窗的分级指标值内门、内窗的分级指标值 12 ( ) R 。+ 【、。 2 52 0 R 。+ C 2 5 22 j R 。+ ， 3 02 5 R 。+ C 3 0 3 3 ( ) R 。+ 【1 ， 3 j 3 0 R 。+ C 3 5 4 3 j R 。+ L I 二= l O3 5 R 。+ C 4 0 54 ( ) R 。+ ( 、， 4 5 4 0 R 。+ C 4 5 6 R 。叶_ C ， jR 。+ C 。，4 5 注：用于对建筑内及其设备噪声源隔声的建筑内门窗对中低频噪声7 自：用外门窗的指标值进行分级；对中高频噪声仍可采用内门窗的指标 值迸行分级。 根据上述定义，二级及二级以上的建筑用窗属于隔声窗。 1 2 通风隔声窗的研究历史及现状 许多发达国家的学者已对通风隔声窗作了广泛的研究并进行了一定的应用。F o r d 和K e r r y 嘲发现，同 样开口1 0 0m m 的双层窗比单层窗隔声效果高1 0d B ，与全密封的单层窗隔声效果相近。C o t a n a 设计了使 用风机通风，通过填充吸声材料使隔声量达到3 0d B 的通风隔声窗。K a n g 等设计了一种错列开口的双层 隔声窗，隔声窗内外两侧玻璃的开口互相错开，在允许空气自然流通的同时避免了噪声直接传播到室内，通 过在隔声窗内安装透明微穿孑L 吸声结构进一步降低噪声。 在国内，俞悟周等设计出了更具实用性的新型通风隔声窗，并进行了通风量和隔声指数的实验室和现场 测量。在户外风速为1 5 2 5m 7 s 时通风隔声窗出风口平均风速为o 7m s ，通风量为2 8m 3 h ，基本可 以满足室内通风需求( 3 0m 3 h ) 。此窗在基本满足通风需求的同时，其隔声指数约为2 8d B 7 i 。顾懿琳等设 计出一种通风隔声窗，其通风消音器包括：龙骨框架、吸声板、吸声空腔和消声出风口，龙骨框架分别与外玻 璃窗扇和内玻璃窗扇固定连接。吸声板贴覆于龙骨框架的内侧且两者之间形成吸声空腔，消声出风口设置于 龙骨框架的底部。实验结果表明，当室外风速达到约2 5m s 时，通风量为4 5m 3 h ，通风状态下，其隔声量 约为2 5 2 8d B 。贾猛虎等设计出一种通风隔声窗，他将安装在窗洞中的内、外两层窗框及双层窗框之间的 空腔分隔成多个腔体以实现自然通风同时衰减噪声传人，实验结果表明，该型窗户的隔声量约4 2d B ，自然 条件下的通风量为2 3m 。h ，可以满足一般住宅的通风需求。 1 3 自然通风隔声窗工作原理 自然通风隔声窗一般是指将双层玻璃窗户的 内外开口错置使窗户内外开口和窗户内部形成1 个S 形通道。噪声和气流都将通过这个s 形通道从 建筑物外部进入建筑物内部。 自然通风隔声窗通常包括双层隔声窗，并根据 窗型特点利用其中挺和隔声玻璃隔断分隔成两个或 两个以上膨胀腔体，每个膨胀腔体都设置进风口和 出风口各一个。当把内外窗的窗户各开启一侧室 外新风经过风口进入膨胀腔，经过通风消声器后通 过内窗进入室内，从而达到降噪并通风的效果( 见图 1 ) 。这种结构的产品隔声效果湿著。可广泛用于各 种建筑物中。 消声通道 2 自然通风隔声窗主要材料结构设计比选 图l 自然通风隔声窗工作原理示意图 2 1 隔声窗外窗型材比选 目前常用的具有隔声功能的建筑外窗型材主要有两种：塑钢型材、铝合金型材。 万方数据 戴晓波，等：自然通风隔声窗的【殳I f 硬J 川 H i 3 1 ) 塑钢型材 塑钢型材的主要化学成分是P V C ，因此也叫P V C 型材，是近年来被广泛应用的一种新型的建筑材料。 该材料性能优良、加工方便、用途广泛，其物理性能如 刚性、弹性、耐腐蚀，抗老化性能均十分优异( 见图2 ) 。 塑钢窗有以下特点： ( 1 ) 性价比高：塑料的价格远低于具有同等强度 和寿命的铝，随着金属价格的大幅上升，这一优点愈发 明显； ( 2 ) 隔音：塑钢门窗组装采用焊接工艺，加上封闭 的多腔结构，对噪声的屏蔽作用十分明显； 图2 塑钢型材结构图 ( 3 ) 密封：多重防水设计使塑钢型材具有非凡的气密性和防水性； ( 4 ) 保温：塑钢型材导热性能远不及铝型材，另外多腔结构的设计更是达到了隔热的效果； ( 5 ) 耐腐蚀：塑钢型材密度大、抗老化，适应烈日暴晒、潮湿等特殊环境。 塑钢窗采用的型材应符合现行国家标准门、窗未增塑聚氯乙稀( P V CU ) 型材( G B T8 8 1 4 ) 的有关规 定，其老化性能应达到S 类的技术指标要求。型材壁厚应符合国家现行标准未增塑聚氯乙稀( P V C U ) 塑 料窗( J G T1 4 0 ) 的有关规定 8 ：。 2 ) 铝合金型材 铝合金型材密度低，但强度较高，接近或超过优质 钢；塑性好，可加工成优质窗框型材( 见图3 ) 。其特性 如下： ( 1 ) 铝合金的耐久性好于同样使用在窗口的塑钢 材料； ( 2 ) 铝型材截面采用多腔设计，结构稳定性好，隔 声性能优秀； ( 3 ) 质轻、高强：铝合金材料多是空芯薄壁组合断 面，重量轻，方便使用，且截面具有较高的抗弯强度，做 成的窗变形小、耐用； 图3 铝合金型材结构图 ( 4 ) 密封性能好：铝合金本身易于挤压，型材的横断面尺寸精确，加工精确度高； ( 5 ) 耐腐蚀性强：铝合金氧化层不褪色、不脱落，不需涂漆，不用维修易于保养； ( 6 ) 造型美观：铝合金表面经阳极电化处理后，可呈现古铜、金黄、银白等色，可任意选择。 但相对塑钢而言，铝合金型材易导热，因此其保温 性略劣于塑钢型材。针对上述情况，目前最常使用的 铝合金窗基本都是断桥的( 见图4 ) ，也就是用隔热条 将室内外的铝合金分离出来，这样就可以大大提高保 温效果；另外，配合中空玻璃共同使用之后，更是基本 杜绝了室内结露现象的发生。 铝合金窗采用的型材应符合现行国家标准铝合 金门窗( G B T8 4 7 8 ) 的有关规定，型材壁厚、隔热性 能等均应符合国家现行标准铝合金建筑型材第六部 分隔热型材( G B5 2 3 7 6 ) 的有关规定。 2 2 隔声窗玻璃型材结构比选 图4 断桥铝合金型材结构图 目前常用的具有隔声功能的建筑外窗玻璃型材结构主要有：中空玻璃、真空玻璃、夹胶玻璃等