吳甲甲：吸聲材料在改善建築聲環境質量中的作用及其發展趨勢

　　 一、建築物的聲環境問題：
隨著經濟建設的發展、人民物質 文化生活水平的提高, 建築環境質量已越來越受到廣泛的重視, 建築師在其創作實踐中, 從環境科學的角度, 為創造一個適合於人們工作生活的空間環境進行創作構思, 這無疑是建築創作指導思想上均一大進展。
建築物理環境的一個重要方麵是建築物的聲環境問題。應當說, 對於建築物的聲現象, 有兩種情況已引起人們的重視和予以考慮解決: ① 某些對聲學效果有特殊要求的建築, 如大型廳堂、音樂廳、演播室、錄音室已經給予 設計上的考慮② 對於超過健康 標準的或者明顯破壞了建築使用功能的高噪聲環境,人們也一般采取了控製 措施。但是一個基本的情況是, 建築 設計往往過份突出藝術環境而忽視了物理環境的創造, 因此造成了建築物使用功能上的明顯缺陷, 人們隻要稍加注意, 就可以發現以下現象某些大空間的公共建築, 如火車站的候車大廳、回蕩著的, 高音喇叭聲而無法聽清廣播的內容；許多新建的辦公樓、旅館的走廊, 如同傳聲管道、走廊一端有人大聲說話或打電話, 可以使整個樓層都受到幹擾, 幾乎使走廊兩邊所有房間都不得安寧；一些高級建築物, 越是高級, 越是大量采用堅硬光滑的內裝修材料, 在這樣的大廳, 即使僅有少數幾個人談話也會受到回蕩著的混響聲的幹擾在人群擁擠的大營業廳中、混響聲使得顧客與營業員的談話受到影響；在公共餐廳用餐, 不僅有來自近旁的嘈雜談話聲, 還有來自四麵八方的混響聲, 人們吃飯僅僅是為了完成任務, 為增加環境氣氛而播放背景音樂, 但隻能做到聲音大而不清晰, 環境氣氛反而破壞了。上述現象, 人們可能習以為常了, 但即使視覺是美好, 而在感覺上如聽覺上, 不能提供基本的要求, 這樣的建築不能不認為是有缺陷的。
二、控製聲環境質量的最基本物質手段—吸聲材料：
20世紀初期, 人們著重從建築角度研究聲、光、熱對人類生活環境和工作環境的影響, 並逐漸形成在建築物中為人類創造適宜物理環境的科學, 即建築物理學。隨著社會經濟的發展, 物理性汙染日益產重, 促使人們不僅要大力加強研究其對人類的影響和 評價, 還要大力加強研究消除這些影響的技術途徑和控製 措施以創造適合於現代生活要求的建築環境。建築物內部的吸聲量過低, 使聲環境惡化。這裏提出了一個重要問題, 材料的吸聲問題, 在建築物內部, 一定數量的吸聲材料的使用是必要的, 可以說, 吸聲材料是改善建築內部聲環境的最基本物質手段特別是在大型公共場所, 人群擁擠, 人聲嘈雜是一個方麵, 由於室內空間大, 混響時間長, 極易使聽聞條件惡化, 這時吸聲材料的使用就成為最主要的解決辦法。
三、吸聲材料的發展：
吸聲材料的主要作用, 在於減弱反射聲和混響聲, 縮短或控製室內混響時間。它的吸聲機理就是使用最為普遍的多孔性吸聲材料, 使材料微孔發揮吸聲作用。當聲波入射到材料時, 引起材料中微孔的空氣運動, 由於空氣灼粘滯性和孔壁與空氣間的熱傳導作用, 使聲能衰減。為實現這一物理過程, 吸聲材料內部叢本結構特征, 用一句話來表達是材料中具有大量的、互相貫通的、由表及裏的微孔, 也即具有一定的透氣性。掌握這一材料內部基本結構特征是重要的, 長期誤當成吸聲材料的抹灰拉毛所以不具有明顯的吸聲作用就是因為它不具有這一結構特征之故。
近十年來我國的噪聲控製工程、室內音質工程, 礦物棉幾乎取代其它一切吸聲材料成為應用最廣泛的吸聲材料但礦物纖維材料在施工安裝過程中, 操作人員產生刺癢紮手的感覺；另一方麵，許多人都知道, 采用鬆散的礦物纖維需按一定的 設計厚度、容重、用織物包裝起來, 然後再按建築構造要求安放, 或者在已製成的框架內填塞, 這就使得一定容積內的材料分布不易均勻, 有疏有密或過疏過密, 作為勻質材料已不複存在, 材料形狀的不定性、易變性, 使施工安裝過程中很難保證 設計的要求從理論上講, 多孔材料的吸聲性能是由流阻、孔隙率、結構因子三個結構參數決定, 並且建立在勻質材料的基礎上的, 材料變形必將引起結構參數的變化從而使吸聲性能改變, 使不同部位的吸聲係數和吸聲頻譜差異很大, 因而產品的質量、首先是聲學性能是經不起抽樣檢查的。
從鬆散材料的使用到成型的吸聲材料製品是近年來國內吸聲材料發展的一個趨勢, 玻璃棉氈板使用日益廣泛就是這一趨勢的明顯體現, 由於製品成型過程中材料的內部物理結構已由粘結劑固定下來在施工過程中, 內部結構不易改變, 從而保證了聲學性能的穩定性, 能夠按照設計要求達到預期的聲學效果, 這一點, 應當說是定型吸聲製品較之鬆散材料的最大優勢, 因而受到了聲學工作者、環境保護和芳動保護人員灼重視。
四、作為建築裝飾製品的吸聲材料：
吸聲材料不同於深溫材料, 它需要設置在室內聲波能入射的地方, 而這往往是人能夠看見的地方因此對材料的外觀和人的感覺效果、力學強度提出了新的要求, 隨著人們對室內裝飾的重視, 自然要求具有吸聲功能的吸聲材料提高其裝飾性。功能性與裝飾性相結合是當前吸聲材料另一個有意義的可喜的發展趨勢, 這表現在具有各種紋飾的、豪華型的礦棉裝飾吸聲板, 市場上一直供不應求, 可以預計, 裝飾性的吸聲材料或製品在今後多年內還會有一個更大的發展。
發展功能性與裝飾性相結合的吸聲製品的一項重要意義在於在室內裝修工程中, 可能僅僅出於裝飾美化的考慮而采用裝飾吸聲製品, 在美化室內環境的同時, 還帶來了聲環境質雖改善的附加效果, 隻要一個場所采用了這一類裝飾材料, 就帶來了一個場所聲環境的改善。這類材料的普遍應用, 在不需專門聲學設計和計算的條件下大都可以得到良好效果。因此, 發展定型化、安裝方便、具有良好裝飾性的吸聲製品以推動建築聲環境質量的改善和提高, 這是一條行之有效的途徑。可以肯定, 裝飾性吸聲製品在生產工藝上、聲學性能的控製上比一般吸聲製品的難度要大得多, 製品的吸聲性能與力學強度是一對矛盾, 製品的麵層美化處理也往往破壞了製品本身的吸聲性能, 但是, 隻要細致工作, 問題是可以解決的, 我們曾經進行過的一係列試驗表明, 控製麵層的流阻率, 使麵層與材質層的流阻有合理的組合, 可以保持材料原有的吸聲性能, 甚至可以利用麵層處理改善材料的吸聲頻譜, 對於低流阻材料, 適當的麵層處理對低頻的吸聲能力還會有改善提高。
剩下的一個問題是, 為改善室內聲環境質量而采用吸聲材料可能會增加建築造價, 但鑒於室內裝飾材料的應用已日益普遍, 因此隻要將一部分裝飾材料改成功能性的吸聲材料, 如金屬頂棚改用吸聲製品, 建築造價可能降低, 聲環境還有改普, 室內的裝飾效果可能更豐富, 試想, 清一色的大理石、水磨石、金屬吊頂、光滑飾物, 一切都是堅硬冰涼的, 無助於豐富室內裝飾質感的多樣性和對比性因此, 如何將裝飾效果與改善建築聲環境結合起來, 在於設計者對材料的選用、組合和美化設計, 完美的統一是不難實現的。
用提高材料的裝飾性以推動吸聲材料的廣泛應用, 以裝飾材料的名義達到聲環境質量的改善,是聲學工作者和材料生產者所企求的。吸聲材料從一般噪聲控製領域走向建築裝飾領域以改善建築聲環境質量, 這是一個有重大意義的發展, 它將為吸聲材料的發展開辟一個全新的天地。

對吸聲材料的新認識：吸聲材料是指吸聲係數比較大的建築裝修材料。如果材料內部有很多互相連通的細微空隙,由空隙形成的空氣通道,可模擬為由固體框架間形成許多細管或毛細管組成的管道構造。當聲波傳入時,因細管中靠近管壁與管中間的聲波振動速度不同, 由媒質間速度差引起的內摩擦, 使聲波振動能量轉化為熱能而被吸收。好的吸聲材料多為纖維性吸聲材料, 如玻璃棉性材料, 稱多孔、岩棉、礦碴棉、棉麻和人造纖維棉、特製的金屬纖維棉等等,也包括空隙連通的泡沫塑料之類。吸聲性能與材料的纖維空隙結構有關, 如纖維的粗細和材料密度、材料內空氣容積與材料體積之比、材料內空隙的形狀結構等。
自己的感想：隨著經濟的發展, 人們對室內的聲環境要求越來越高。建設美好的人居環境是人類共同的住宅配套願望。我國已提出全麵建設小康社會的奮鬥目標, 專家指出, 在功能更加完善的前提下, 節能、降噪、低汙染是小康住宅環境的三大重要特征。
噪聲汙染、空氣汙染和水汙染一起被列為三大汙染。當空氣汙染和水汙染得到控製後, 噪聲汙染被列為21世紀環境汙染控製的主要問題。目前, 我國城市噪聲汙染日趨嚴重, 多數城市處於噪聲汙染的中等水平, 許多城市生活區噪聲已高於60dB, 成為我國現代城市的一大公害。許多產生噪聲的因素都能對人居環境造成影響, 最主要的影響因素是: 道路交通噪聲、建築施工噪聲、建築配套固定設備噪聲和振動、社會及家庭生活噪聲等方麵。要改變這種狀況, 除了對噪聲源進行控製, 降低其自身的噪聲外, 最用效的辦法是通過改變噪聲的傳播途徑來達到降低噪聲的目的。結合到我們建築行業, 就是要開發和使用一係列吸聲材料, 吸收噪音, 改善室內聲環境, 提高人們的生活質量。