一種兼具通風和降噪作用的窗下墻結構★

趙澤陽 檀文迪 楊 靜 李聚真 李春雷

(華北理工大學建筑工程學院，河北 唐山 063210)

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一種兼具通風和降噪作用的窗下墻結構★

趙澤陽 檀文迪*楊 靜 李聚真 李春雷

(華北理工大學建筑工程學院，河北 唐山 063210)

在綜合利用自然通風和吸聲降噪基本原理的基礎之上，提出一種應用于窗下墻部位的新型墻體，對該新型墻體的構造組成、材料、工作原理方面進行介紹。本研究所取得的研究成果能夠使房間同時實現防噪和通風的目的。

通風，降噪，窗下墻，結構

目前，國內外對于建筑通風降噪問題已經進行了一定的研究并初具成果。大部分學者著眼于對窗玻璃和窗框材料的改進研究方向，也有學者將關注的重點放在優化窗戶的密封性能上。上述方法優點是提高了閉窗狀態的降噪效果，但其缺點是難以同時滿足降噪和通風的需求。也有部分學者提出利用機械通風設備更新室內空氣的方法，但因設備運行時能量消耗較大、產生噪聲，且難以達到自然風的通風質量，因此也沒有在實踐中得到較好推廣。另有部分學者在兼具通風和降噪的窗構造問題上開展研究，該領域的成果較少，其中劉松、鄒海山等提出了一種內外交錯開窗的窗體構型，在內外窗之間形成通風道，再于雙層窗間形成的通風道內敷設吸聲材料，其研究是防噪通風窗研究的一次成功探索，但該做法導致窗戶厚度增加，且由于所采用的吸聲材料類型固定，降噪效果不甚理想。由此，有必要探索新技術，以實現防噪、通風、采光、美觀等多方面的需求。本研究針對上述需求，提出了一種應用于窗下墻部位的新型墻體結構，以下對結構的構造方式、材料、工作原理、性能評價進行介紹。

1 構造研究

1.1構造組成

該防噪通風墻結構針對南方地區氣候特點設計，用于窗下墻部位。墻體構造層次由外至內依次為外圍護墻、空腔、微穿孔板、空腔、內圍護墻(見圖1)。外圍護墻為弧形微凸出于建筑外墻表面，并固定于上下窗臺，在外圍護墻內表面鋪設多孔吸聲材料。內圍護墻與室內墻面平齊并固定于上下窗臺(見圖2)，內圍護墻是由微穿孔板、左右墻體和上下窗臺圍合成的封閉腔體構造，腔體內填充有多孔吸聲材料。在外圍護墻和內圍護腔體之間再設置一層微穿孔板，該微穿孔板與內外圍護墻形成兩個非封閉空腔，該層微穿孔板分為左右兩部分設置，上下貫通，并以固定桿固定于內外圍護墻上。在外圍護墻的左右各設置一個通風口，通風口入口處鋪設封口百葉和鐵絲網，起到防止雜物堵塞孔口的作用(見圖3)。內圍護墻中間位置設置一個通風口，對應于通風孔的位置在內圍護墻上設置一個推拉窗，依靠固定于上下窗臺的滑軌左右推拉，控制內圍護墻上通風孔的開閉，在窗扇與內圍護墻縫隙中設密封緩沖膠條(見圖4)。

1.2使用材料

內外圍護墻采用多層膠合板材料，保證強度的同時具有一定的保溫及隔聲性能，外圍護墻外表面選用與墻體外表面裝飾相配合的飾面材料；微穿孔板采用鋁板材質，易于加工并具有較好的共振吸聲性能，其厚度、孔徑和開孔率應依據當地噪聲頻譜計算確定；多孔吸聲材料采用巖棉材料，其中內圍護墻腔體內填充的巖棉密度應較小，保證空腔內有較大的孔隙率；通風孔上設置的百葉采用鋁板材料，橫紋百葉，輕質高強，具備良好的耐候性和耐久性，其葉片形狀及表面顏色適應建筑外立面效果。

2 工作原理研究

室外自然風攜帶噪聲通過外圍護墻上的兩個通風口進入墻體內部，空氣流動過程中聲能被吸聲材料和微穿孔板消耗后，氣流通過內圍護墻上的通風口進入室內，更新室內空氣以達到換新風的目的。具體通風和降噪原理如下。

2.1通風原理

當室外空氣流動方向與該墻體垂直或成一定角度時，氣流直接通過通風口進入窗體內部；當室外空氣流動與墻體平行時，氣流經過此墻體的弧形外墻，在弧形外墻處的氣流速度會大于離外圍護墻表面一定距離處的氣流速度，根據伯努利原理，外圍護墻表面氣壓小于距離其一定遠處位置的氣壓，形成壓差，氣流會進入通風口。當氣流通過通風口后，以一定速度進入窗體內部。墻體內部風道靠外墻一側為多孔吸聲材料，多孔吸聲材料具有較大流阻，在其表面氣流速度相對較小。相反，風道室內一側光滑微穿孔板流阻小于多孔吸聲材料，其表面空氣流速較小，同樣依據伯努利原理，在室內出風口位置形成壓差，靠近外圍護墻一側空氣壓強大于內圍護墻一側，氣流被壓向室內。同時，左右雙向風壓匯聚于中間室內通風口位置，加之外圍護墻弧形構造的匯聚作用，形成較強氣流，保證了氣流以足夠的速度進入室內。綜上，此種方式盡可能加大了室外進風口的進風量和風速，同時在裝置內部也盡可能減少了風量和風速的損耗。

2.2降噪原理

本墻體構造采用將多種吸聲方式相結合的辦法進行吸聲構造設計。吸聲構造主要包含窗體中間的微穿孔板、內墻外側的微穿孔板、鋪貼于外墻內側的多孔吸聲材料、填充于內墻中的多孔吸聲材料、微穿孔板與圍護墻之間形成的空腔。多孔吸聲材料對高頻率聲的吸聲效果最明顯，吸聲相對系數較大，但其對于中低頻噪聲的吸聲效果不明顯；相對的，微穿孔板的吸聲性能主要集中在中頻頻段，其吸聲頻帶相對較寬，當入射聲波的頻率和微穿孔板的固有頻率一致時，穿孔位置的空氣會發生較大震動，能夠有效地使聲能衰減；同時，在微穿孔板與內圍護墻之間形成一定深度的密閉空腔，入射聲波引起空腔內氣體震動，能夠有效地消耗低頻聲的聲能。當氣流攜帶聲波進入窗體內部時，消聲道內多孔吸聲材料具有較大的聲阻，使聲能轉化為熱能被消耗。但頻率小、波長長的聲波依然能夠通過多孔吸聲材料，此時引起微穿孔板空洞中間空氣震動將中頻聲聲能消耗，透過穿孔板的低頻聲引起穿孔板后的空腔震動，消耗低頻聲的聲能。綜上，空氣進入室內時其各頻段聲波都有一定的消耗，能夠起到明顯的降噪效果，并且可通過對多種吸聲材料的結合使用，達到有針對性的吸收特定頻率噪聲的效果。

3 適應性研究

1)通風適應性。該結構進出風口的大小以當地夏季平均風速為標準進行確定，為適應不同的風速條件，其室外通風口大小可根據當地具體的平均風速進行改變，同時其室內通風口處的推拉窗扇亦可人為調節，以保證室內獲得最佳通風感受。2)降噪適應性。該結構采用預制裝配式的施工方法，符合裝配式建筑發展的方向。內層墻體可靈活拆裝，這就保證了該結構所使用的吸聲材料可根據實際情況靈活更換，且可靈活調整中間部位的微穿孔板的前后位置。因此，可有針對性的調整噪聲吸聲頻率，優化吸聲效果。

4 結語

本研究提出的應用于窗下墻位置的防噪通風墻，不影響窗口部位的采光量，不對建筑主體部位的結構造成影響，采用自然通風模式最大限度降低能耗。本研究提出的防噪通風墻體構造，是對綠色建筑構造措施設計的一次探索，能夠為綠色建筑的實現提供參考借鑒價值。

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[5] 劉 松,鄒海山.交錯結構自然通風隔聲窗的聲學模型[J].南京大學學報(自然科學版),2015,51(1):51-59.

Awallwithventilationandnoisereductionfunction★

ZhaoZeyangTanWendi*YangJingLiJuzhenLiChunlei

(ArchitectureandCivilEngineeringCollege,NorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tangshan063210,China)

On the basis of the study on the comprehensive utilization of natural ventilation and noise reduction principle, this paper proposes a new wall window wall area, this study in the following aspects: the structure, material, working principle were introduced. The research results of this research can make the room achieve the purpose of noise prevention and ventilation.

ventilation, noise reduction, wall below the window, structure

李春雷(1995- )，男，在讀本科生

TU318

A

1009-6825(2017)26-0123-02

2017-07-08 ★:本論文為華北理工大學“大學生創新創業訓練計劃項目”(項目編號:X2016088)

趙澤陽(1994- )，男，在讀本科生；楊 靜(1992- )，女，在讀本科生；李聚真(1992- )，男，在讀本科生；

檀文迪(1981- )，女，碩士，講師