建筑隔声与地面辐射供暖

戚建强蒋荃林文刘翼朱生高

(中国建筑材料检验认证中心、国家建筑材料测试中心，北京100024)

1 引言

随着城市建设的迅速发展和人们生活质量的提高，创造一个高质量的居住生活环境，已成为广大住户的迫切愿望。其中良好的住宅室内声环境，是保证高质量居住区环境的重要组成部分。声环境包括两方面，即室内音质问题和噪声控制问题。凡是接收者不需要的、认为有干扰的、感到厌烦的声音都是噪声。研究表明，噪声对人们的正常生活产生明显的影响，噪声大于45dB（A）时，将影响人睡眠，噪声大于55dB（A）时，将引起人的情绪不安，噪声大于75 dB（A）时使人讨厌，降低劳动生产率以及学习和工作效率，噪声大于90 dB（A）时能造成临时性听阈偏移，大于140 dB（A）时能造成耳急性外伤。同时，长期噪声容易引发神经衰弱、失眠等精神障碍，甚至诱发血压、心脏、胃肠等慢性疾病，尤其对怀孕期间胎儿的健康、婴幼儿听力的发育和专注力的培养、脑力工作者的安眠休整、疾病患者的静养康复都存在较大潜在危害。

楼板传声是建筑噪声最主要来源之一，混凝土楼板隔绝脚步声、跑跳声、拖动家具等撞击声的能力差，加之有楼板内可能埋有电管、网线管、采暖管等大量管线，空洞增多，质量减小，楼板隔声问题相当突出。

地面辐射供暖是指通过提升地面温度，形成热辐射面，依靠辐射面与人体、家具及房间其余表面的辐射热交换进行供暖的技术方法。由于地暖具有舒适、卫生、节能以及易于实现“分户计量、分时调温”等优点，近年来在我国开始被采用后，迅速得到推广。2007年地面辐射供暖系统在北京市铺设超过1000万平方米，占到20%以上，在秦皇岛等城市地暖铺设率甚至占到70%以上。由于地暖系统的特殊构造，盘管与楼板间设有绝热层，不仅增强了保温效果，也起到了隔声作用。一直以来人们大多关心地暖系统的热性能与安全性能，本文对地面辐射供暖系统对建筑隔声的影响进行论述。同时结合中国建筑材料检验认证中心正在筹建的建筑噪声测试实验室，对地面辐射供暖系统提高楼板隔声性能的能力测试方法进行了阐述。

2 建筑隔声现状及国内要求

2.1 建筑楼板传声的现状

楼板自身有一定厚度和重量，有一定隔绝空气声能力，但楼板上人的活动、物体的碰撞等，对楼下房间干扰特别严重，通常讲楼板隔声主要是指隔绝撞击声的能力。长期以来，我国住宅楼板隔绝撞击声性能达不到国家住宅隔声标准，住宅、公寓等居住建筑隔声问题一直是居民对住宅质量投诉最多的问题之一，由于楼板隔声太差，引起上下层住户发生争吵、不和成为社会问题。其实不仅是居住建筑，办公、教学、医院、体育等建筑，对隔声都有相应要求，不少旅馆公共走道或隔壁房间的噪杂声音常常影响房间内旅客的休息。

一般住宅楼板多采用钢筋混凝土现浇板 (80～120mm)或空心楼板(150～180mm)，在上面再做水泥地面，光秃实心和空心楼板的撞击声级都比较高，隔绝撞击声性能很差。它们的撞击声级大多数是80～85dB，与国际标准化组织要求的67dB相差甚远，与日本的标准50～60dB相比差得更远。表1为楼板计权标准化撞击声压级与主观评价效果，可以看出，当楼板计权标准化撞击声压级大于75 dB(A) 50%普通混凝土楼板的计权标准化声压级大多都在80dB以上，因此，大多按混凝土楼板设计的民用住宅，其楼板隔声都是不达标的，严重一点讲，这些住宅都是隔声不合格的。

表1 楼板计权标准化撞击声压级与主观评价

2.2 我国对建筑楼板隔声的标准要求

早在1988年国家就颁布了《民用建筑隔声设计规范》（GBJ118-1988），并于2005年颁布了多项标准，对建筑室内噪声环境提出要求，这些标准包括 《建筑隔声评价标准》（GB/T 50121-2005），《民用建筑设计通则》（GB 50352-2005），《住宅性能评定技术标准》（GB/T 50362-2005）等。2008 年颁布的《社会环境噪声标准》（GB 22337-2008）更是对建筑室内环境噪声标准提出了更严格的要求，该标准规定卧室、医院病房、宾馆客房等区域，昼间噪声排放限制不大于40dB(A)，夜间不大于30dB(A)。当前国内对建筑室内楼板隔声以及室内允许噪声级的要求主要遵循上述标准的规定，其中《民用建筑隔声设计规范》（GBJ118-1988）是所有标准的基础。

根据标准要求，室内隔声降噪设计标准共分为3个等级，各等级等含义如下：

一级：较高标准；

二级：一般标准；

三级：（最低标准）。

民用建筑室内允许噪声级标准见表2。

表2 民用建筑室内允许噪声级标准

民用建筑空气声隔声标准见表3。

表3 民用建筑空气声隔声标准

民用建筑撞击声隔声标准见表4。

基于随机多层相位屏仿真方法，数值研究了贝塞尔高斯涡旋光束在各向异性湍流大气中的强度分布、在轴闪烁指数和质心抖动.如没有特殊申明，参数设置为：贝塞尔高斯涡旋光束拓扑荷l=3，波形参数p=10，光束宽度w0=0.07 m，波长λ=1 550 nm，传输距离功率谱指数α=11/3，湍流内尺度l0=0.01 m，湍流外尺度L0=10 m，湍流各向异性参数分别设置为ξx=5，ξy=1.相位屏尺寸Dx=Dy=1.706 5 m，网格数Nx=Ny=512，每层相位屏间距Δz=50 m.结果中每一个相位屏仿真得到的数据点均由500组数据统计取平均得到.

表4 民用建筑撞击声隔声标准

2.3 建筑楼板隔声的主要做法

普通混凝土楼板的计权标准化声压级大多都在80dB以上，难以满足标准对楼板隔声的要求。因此一般需要对楼板进行隔绝撞击声处理。

楼板的隔声一般包括隔绝空气传声和固体传声两方面，这两种噪声的传播特性不同，空气声常因传播过程中的扩散和设置屏障而大量地减弱，因此其干扰往往局限于噪声源附近。空气声的隔绝，首先是避免有裂缝、孔肩，并适当增加楼板层的容重，或采用层叠结构，基本能满足要求。固体传声主要是通过楼面振动，并沿房屋结构的钢性连接面传播，最后振动结构向接受空间辐射形成空气声，传给接受者，因此隔绝撞击声主要为隔绝固体传声。楼板撞击声声压级决定于楼板的弹性模量、密度、厚度等因素，又主要决定于楼板厚度。在其他条件不变的情况下，当楼板厚度增加1倍时，楼板下的撞击声级可降低10dB。

改善楼板隔绝撞击声性能的措施包括：

1）在承重楼板上铺放弹性楼面，如塑料橡胶楼面、地毯等软质弹性材料，对于改善楼板隔绝中、高频撞击声的性能有显著作用。

2）在楼板承重层与楼面之间设置弹性层，即浮筑楼面以减弱结构层振动。浮筑楼面是在承重楼板上铺设弹性垫层，再在上面做配筋的钢筋混凝土楼面层，从而构成一个类似弹簧的隔振系统，楼面质量越大，垫层弹性越好，隔声效果越好。弹性垫层一般选用岩棉板、矿棉板、橡胶板、玻璃纤维块外包橡胶做成的垫块材料。一般浮筑楼板经设计可达到国家楼板撞击声级的一级标准(≤65dB)。一般来说，浮筑楼面法是最行之有效的楼板隔绝撞击声方法。图1为浮筑楼面法进行楼板隔绝撞击声的施工方案。

一般的，楼板隔绝撞击声的施工流程为混凝土基层(原浆抹光)清理找补—墙体四周弹水平线—隔音垫下料、铺设—铺设塑料薄膜-+挤塑板下料、铺设—绑扎冷拔丝—灰饼细石混凝土振实、压光、养护—精装饰面层。

3 地面辐射供暖对建筑隔声的作用

地面辐射供暖是指通过提升地面温度，形成热辐射面，依靠辐射面与人体、家具及房间其余表面的辐射热交换进行供暖的技术方法。

任何安装在地面的辐射采暖系统均包括发热体、保温（防潮）层、填料层等部分。地面辐射采暖在地面和楼板上要设隔热层。隔热层在地面辐射采暖中起着极其重要的作用，它把由地面向下传的热量隔绝，形成单一向上的单向传热，不仅有利于分户计量，更重要的是使室内的温度分布更趋合理，即人们的活动空间—较低部分温度较高，非活动空间—接近顶棚部分温度较低，并将热能通过地面以低温辐射的形式作用于人体，从而降低了室内平均温度，减少了热量损失，达到节能舒适的效果。

根据热媒的不同，地面辐射供暖可以分为热水辐射供暖系统以及电热辐射供暖系统。热水辐射供暖系统一般向水管中通入不高于60℃的热水，依靠热水的热量向室内供热。

根据施工工艺以及结构形式的差异，热水辐射供暖系统又可分为传统80式地暖和薄型干法地暖两大类。图2为传统80式地暖系统，图3为薄型干法地暖结构示意图。

发热电缆低温辐射供暖系统是以电力为能源、发热电缆为发热体，将100%的电能转换为热能，通过采暖房间的地面（或墙面、顶面）以低温热辐射的形式，把热量送入房间。

图4为发热电缆地面辐射供暖系统结构示意图。

从上述各种地暖结构形式可以看出，不论是何种地暖，均需要在楼板上铺设保温、防潮层，这与前文所述的浮筑楼板隔绝楼板撞击声的施工工艺非常相似，因此不难推断，室内安装地暖后，不但可以享受舒适、卫生、节省空间的采暖，而且在一定程度上降低楼板传声，使得居民能够享受到更为安静的私密空间。

4 地面辐射供暖隔声性能评价

地面辐射供暖系统对楼板隔声性能的提高是其一个明显的特点，然而，苦于当前国内尚没有实验室提供相关的检测服务，因此地面辐射供暖系统的隔声性能并不像其其他优势那样为人所知，同时众多的地暖系统提供商也很少将其作为区别于传统采暖方式的一大优势进行宣传。

针对地面辐射供暖系统铺装后对楼板隔声性能有明显提高的特点，中国建筑材料检验认证中心即将建成的建筑声学实验室可以提供相关的检测服务。该实验室为上下两层混响室，上层实验室为发声室，下层实验室为接收室。实验室为房中房结构，该结构的优点为发声室和接收室背景噪声足够低，同时在底面构造浮筑结构，使整个实验室建立在弹簧减振系统上，避免外界一切噪声和振动对声学测试的干扰。该实验室将满足现有国内以及国际绝大部分建筑声学标准要求，为国内一流的建筑声学实验室。

对地面辐射供暖系统进行隔声性能测试时，首先在上层发声室地面按照实际设计要求铺装地暖系统，利用地板打击器或标准声源在发声室发声，同时在发声室和接收室进行声学测试，对测试结果进行计算分析后即可得到该地暖系统隔绝楼板传声性能的规范化结果。

4 结论

楼板传声是建筑噪声最主要来源之一，现有普通混凝土楼板的计权标准化声压级大多隔声性能不能满足国家标准，需要通过构造浮筑楼板、加设吊顶以及铺设弹性楼面等方式提高楼板隔绝撞击声性能，使其满足国家现行标准要求。地面辐射供暖系统因其特殊的结构形式，其内在具有提高楼板隔绝撞击声性能的优势，因此地暖系统提供商应深入研究地暖系统对建筑室内环境的综合提升作用，并不断提升地暖产品质量，为人民群众提供更为优质的节能、环保、能够全面优化建筑环境的新型地暖系统，推进地暖事业的发展。