巖棉空間吸聲體在噪聲治理中的應(yīng)用
巖棉空間吸聲體是一種組合成型材料，形狀為扁平的矩形板，其基本結(jié)構(gòu)由包裹在外部的防火飾面布和包裹在內(nèi)部的支撐骨架、巖棉氈兩個(gè)部分組成。巖棉就是一種很好的吸聲材料，具有質(zhì)輕、不燃、防蛀、熱導(dǎo)率低、耐溫達(dá)300-400℃、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、吸聲性能好等特點(diǎn)。
某公司有許多高噪聲車間和動(dòng)力站房，室內(nèi)噪聲嚴(yán)重超標(biāo)。為改善工人的工作條件，從1995年開始，在水箱廠、車廂廠、總裝廠、車橋廠、底盤零件廠等單位的空壓站、制冷站廣泛采用了巖棉空間吸聲體作吸聲材料，成功地治理了這些場所的室內(nèi)噪聲，取得了很好的效果。
一、高噪聲站房室內(nèi)噪聲的產(chǎn)生及危害分析
制冷機(jī)、空壓機(jī)在運(yùn)行中，有主機(jī)的轉(zhuǎn)子高速回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的氣流性噪聲（亦即空氣動(dòng)力噪聲）、電機(jī)噪聲、節(jié)流閥噪聲以及其他輔助設(shè)備噪聲；配套水泵及電機(jī)噪聲。
這些噪聲在一個(gè)相對(duì)封閉的站房內(nèi)，而站房內(nèi)墻為反射性能很強(qiáng)的水泥墻面、頂棚和水泥地面。設(shè)備發(fā)出的噪聲在這些物體表面多次反射的結(jié)果，使室內(nèi)的噪聲級(jí)提高了。
下面是某廠空壓站站房內(nèi)的實(shí)測噪聲數(shù)據(jù)和實(shí)測頻譜圖。空壓站的噪聲危害主要集中在中高頻上，因此對(duì)人的聽覺和現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境有較大的影響。
表1：某廠空壓站站房內(nèi)的實(shí)測噪聲數(shù)據(jù)和實(shí)測頻譜圖 |
噪聲可以引起耳聾。在強(qiáng)噪聲下暴露一段時(shí)間后，會(huì)引起一定的聽覺疲勞，聽力變遲鈍，經(jīng)休息后可以恢復(fù)。但是如果長期在強(qiáng)噪聲下工作，聽覺疲勞就不能復(fù)原，內(nèi)耳聽覺器官發(fā)生病變，導(dǎo)致噪聲性耳聾，也叫職業(yè)性聽力損失。
噪聲使人煩惱、精神不易集中，影響工作效率，妨礙休息和睡眠等。在強(qiáng)噪聲下，還容易掩蓋交談和危險(xiǎn)警報(bào)信號(hào)，分散人們注意力，發(fā)生工傷事故。在強(qiáng)噪聲的影響下可能誘發(fā)一些疾病。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，長期強(qiáng)噪聲下工作的工人，除了耳聾外，還有頭暈、頭痛、神經(jīng)衰弱、消化不良等癥狀，從而引發(fā)高血壓和心血管病。更強(qiáng)的噪聲刺激內(nèi)耳腔前庭，使人頭暈?zāi)垦、惡心、嘔吐、還引起眼球振動(dòng)，視覺模糊，呼吸、脈搏、血壓等發(fā)生波動(dòng)。
二、 巖棉空間吸聲體應(yīng)用技術(shù)分析
2.1 巖棉空間吸聲體應(yīng)用原理
對(duì)于一個(gè)需要吸聲的建筑物內(nèi)部，它的聲學(xué)狀況不僅僅取決于所有的材料吸聲系數(shù)大小，而且還與吸聲材料的面積直接有關(guān)，因此，人們引出了吸聲量的概念，它是吸聲系數(shù)a與材料面積s的乘積，用a來表示，由此可見，采用吸聲系數(shù)高的材料，就可以用盡量少的材料來達(dá)到預(yù)定的聲學(xué)要求，節(jié)約造價(jià)。
巖棉空間吸聲體是一種懸掛式的吸聲結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
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由于兩面吸聲作用，空間吸聲體的系數(shù)往往大于1，尤其以中高頻吸聲效率提高更為顯著，因此，常能以數(shù)量不多的空間吸聲體達(dá)到通常整片滿鋪吸聲材料的聲學(xué)效果。當(dāng)然，由于聲學(xué)現(xiàn)象很復(fù)雜，因此空間吸聲體的吸聲系數(shù)并不是簡單的單面吸聲系數(shù)的二倍。
空間吸聲體的制作和安裝都很方便，特別適合于已建成而存在聲學(xué)缺陷的建筑物，如廳堂音質(zhì)混濁不清或工廠車間中噪聲過高而又無法隔絕時(shí)？臻g吸聲體的重要作用之一是降低室內(nèi)的混響噪聲，室內(nèi)安裝空間吸聲體后降噪量的計(jì)算公式是：
 db(a) |
--降噪量 db(a)
a2—安裝空間吸聲體后室內(nèi)吸聲量 (m2)
a1--安裝空間吸聲體前室內(nèi)吸聲量 (m2)
上式中△l是降噪量（分貝），a1、a2分別是加空間吸聲體前后的室內(nèi)總吸聲量（m2）。
2.2 巖棉空間吸聲體設(shè)計(jì)原則
巖棉空間吸聲體采用不同的布置方法和組合方式，其吸聲性能有較大差異，我們?cè)诙嗄甑闹卫韺?shí)踐中反復(fù)摸索，并經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，篩選出平板型和豎板型兩類標(biāo)準(zhǔn)組合方式。下面就這兩種吸聲體在設(shè)計(jì)和選用中應(yīng)注意的幾個(gè)問題談?wù)勼w會(huì)：
① 吸聲特性的選擇
在噪聲控制中，要對(duì)噪聲突出的頻帶首先降低，因此，選擇巖棉空間吸聲體時(shí)首先要仔細(xì)考慮其各頻帶的吸聲特性。
巖棉空間吸聲體的特點(diǎn)是中高頻吸聲系很高的一般均在0.8左右，而低頻聲系數(shù)較低，一般在0.2左右。因此我們把提高巖棉空間吸聲體低頻吸聲性能作為一個(gè)重點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)。最終試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，吊高在室內(nèi)凈高1/7至1/5時(shí)吸聲體的中低頻吸聲性能比較好，符合寬頻帶吸聲體的設(shè)計(jì)要求。
② 懸掛率
對(duì)于一定材料的空間吸聲體，吸聲材料面積與室內(nèi)平面面積之比稱為懸掛率。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此值為40-50%就可以達(dá)到吸聲材料滿鋪平頂?shù)穆晫W(xué)效果，工程設(shè)計(jì)中懸掛率最好在此范圍內(nèi)，若懸掛率超出此值很多，則失去了空間吸聲體節(jié)約材料的優(yōu)點(diǎn)。
③ 面層的使用
在不同場合，巖棉空間吸聲體應(yīng)采用不同的面層，實(shí)驗(yàn)表明：鋼板網(wǎng)、鋁板網(wǎng)、農(nóng)用透氣薄膜、玻璃纖維薄氈、裝飾布等飾面都對(duì)巖棉板本身的吸聲性能影響不大。但是，油漆，較厚的塑料薄膜、密實(shí)的裝飾布都對(duì)吸聲體的聲性能有顯著的影響，應(yīng)避免采用。
需要指出的是，各種金屬穿孔板的穿孔率大于10%時(shí)，基本上只起裝飾作用，對(duì)吸聲體的吸聲性能影響不大；而小于10%時(shí)，就對(duì)吸聲性能有影響，主要表現(xiàn)在使吸聲體的高頻吸聲性能下降。因此，應(yīng)當(dāng)盡量避免使用低穿孔率面板。
下圖是某廠空壓站安裝“平板型和豎板型”巖棉空間吸聲體后的降噪效果。
表2：某廠空壓站站房內(nèi)安裝巖棉空間吸聲體后的降噪效果（倍頻程）  |
從以上數(shù)據(jù)的測試和分析可以看出，平板型和豎板型結(jié)合的巖棉空間吸聲體對(duì)250hz、500hz、1000hz段的吸聲效果非常顯著。 250（hz）段降噪7 .0db(a)；500（hz）段降噪8.0db(a)；1000（hz）段降噪9.0db(a)；2000（hz）段降噪 3.0db(a)。對(duì)這類噪聲的峰值進(jìn)行了有效削減。實(shí)測后，站房內(nèi)a聲級(jí)噪聲降低到89.0 db(a)。降噪量達(dá)到6.5 db(a)。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)和其他單位工程實(shí)踐，利用空間吸聲體大致可使室內(nèi)聲級(jí)降低6-10分貝。從以上數(shù)據(jù)可以看出，我公司巖棉空間吸聲體的實(shí)際使用效果，達(dá)到了這一預(yù)期指標(biāo)。
由聲學(xué)原理可知，若噪聲降低了解情況了3分貝，相當(dāng)于聲能減少一半，若噪聲降低10分貝，則相當(dāng)于聲能減少90%，而噪聲響度降低50%。所以雖然從降噪量上看，只有6個(gè)分貝，但是，噪聲的能量削減了70％以上，在這一聲環(huán)境內(nèi)的人體感觀質(zhì)量得到了大幅度改善。
三、 巖棉吸聲體在我公司應(yīng)用實(shí)例
巖棉空間吸聲體在我公司的動(dòng)力站房室內(nèi)噪聲治理上得到了廣泛應(yīng)用，實(shí)際使用效果顯著，平均降噪量在6.0db（a）左右。大幅度改善了站房內(nèi)的聲學(xué)質(zhì)量，改善了現(xiàn)場運(yùn)行操作人員的工作環(huán)境。
3.1 泵業(yè)公司空壓站站房內(nèi)噪聲治理
該站房由東西兩個(gè)連在一起的站房組成，站房內(nèi)涉及到噪聲設(shè)備的面積分別為120平方米和180平方米，噪聲高達(dá)95.5db（a），職工在站房內(nèi)累計(jì)工作時(shí)間不超過2小時(shí)，職工反映強(qiáng)烈。
在治理實(shí)踐中，考慮到該站房層高較低（6米），所以在頂部采用平板式巖棉空間吸聲體，板后間隙0.8米。墻面采用豎板型巖棉空間吸聲體，4.5度傾斜安裝。其中頂部巖棉空間吸聲體面積約為140平方米，頂部滿鋪率為46.0％；墻面傾斜安裝巖棉空間吸聲體總面積約80平方米，墻面滿鋪率不足30.0％。
實(shí)測的降噪量達(dá)到6.5 db（a），取得預(yù)計(jì)的效果，室內(nèi)人體感觀質(zhì)量得到了大幅度改善，室內(nèi)噪聲達(dá)到了國家《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（gbz 1－2002）中“工作地點(diǎn)噪聲聲級(jí)的衛(wèi)生限值”，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定累計(jì)工作時(shí)間不超過2小時(shí)的工作地點(diǎn)，噪聲不得超過91 db（a）。
3.2 散熱器公司空壓站站房內(nèi)噪聲治理
該站房站房內(nèi)涉及到噪聲設(shè)備的面積分別為160平方米，噪聲高達(dá)97.0db（a），職工反映強(qiáng)烈。職工在站房內(nèi)累計(jì)工作時(shí)間不超過2小時(shí)。
在該站房頂部采用平板式巖棉空間吸聲體，板后間隙0.8米。墻面采用豎板型巖棉空間吸聲體，4.5度傾斜安裝。其中頂部巖棉空間吸聲體面積約為80平方米，頂部滿鋪率為50.0％；墻面傾斜安裝巖棉空間吸聲體總面積約50平方米，墻面滿鋪率不足25.0％。
實(shí)測的降噪量達(dá)到6.0db（a），取得預(yù)計(jì)的效果，室內(nèi)人體感觀質(zhì)量得到了大幅度改善，室內(nèi)噪聲達(dá)到了國家《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（gbz 1－2002）中“工作地點(diǎn)噪聲聲級(jí)的衛(wèi)生限值”，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定累計(jì)工作時(shí)間不超過2小時(shí)的工作地點(diǎn)，噪聲不得超過91 db（a）。
四、 結(jié)束語
巖棉吸聲體經(jīng)過幾年來的研究和應(yīng)用，已發(fā)展成一種多樣化、系列化的高效吸聲結(jié)構(gòu)，特別是大面積、多聲源、高噪聲車間可以得到良好的降噪聲效果，具有一定的實(shí)際意義。目前國外空間吸聲體的應(yīng)用已較為普遍，且已發(fā)展有定型懸掛式吸聲板，隨著我公司環(huán)保事業(yè)和噪聲控制技術(shù)的不斷發(fā)展，系列巖棉空間吸聲體必將得到日益廣泛應(yīng)用。
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