半封闭型声屏障的特性研究分析

马青波

摘 要：近年来，我国经济高速发展，人民生活水平日趋提升，居民们对于居住区环境质量的期望也越来越高。然而随着人口增多，交通道路网越来越密集，许多交通干道穿过居住区，交通噪声严重影响道路两侧的居住区声环境，对居民心理和生理上造成负面影响，如干扰睡眠、增大压力等。基于此，对于半封闭型声屏障的特性研究具有实际意义。

关键词：室内外研究；声屏障；半封闭型；分析

改革开放以来，我国在各个方面均取得了伟大的成就。随着经济的高速发展，城市规模迅速增大，城市环境噪声问题也逐渐成为了不得不重视的问题。城市环境噪声影响着人们的正常生活、工作与身心健康，在室外方面，道路沿线的住宅及院落受交通噪声影响严重，在室内方面，大型的开放式办公室内的声环境也不容乐观。无论是在室内还是室外情况下，设置声屏障都能作为常用且有效的降噪手段。

1声屏障的降噪理论

所谓声屏障是指阻挡声源和测量点之间视线的某种固体物，它能造成声影区。对于给定的直达声，设置屏障后，在一定的距离范围内，绕射声的声级可以降至很低，即声屏障对直达声的衰减很强，这种低声级的区域叫做声影区。目前，对于交通噪声控制，采用设置声屏障的方式来降低交通噪声己经应用到全国各大中小城市。

声屏障在改善声环境质量方面被视为最经济、最有效的降噪工程设施。当噪声源发出的声波抵达至声屏障时，其传播路径分为三条：一部分绕过声屏障顶部，通过绕射抵达受声点；一部分透过声屏障抵达受声点；剩下的部分在壁面上被反射。声源发出的声波分别通过这三条传播路径的声能分配决定了声屏障的插入损失大小。

通过透射途径传播的声能往往较低，因此声屏障的特性主要取决于绕射的声能。绕射声能主要由声源发声的频率、声源与接收点的位置关系和声屏障高度决定。声屏障的特性通常由插入损失来衡量，所谓插入损失，指的是在噪声源、地形、地貌、地面和气象条件都保持不变的情况下，设置声屏障前后在某特定测点的声压级之差。

2室内外半封闭型声屏障的研究现状及分析

2.1有关室内声屏障的相关研究

安装有隔声屏障的扁平室内空间中最典型的例子即为开放式办公室。开放式办公室在结构上是由众多小隔间组成，这些小隔间在办公室的声学环境方面起到了声屏障的作用，因此，需要对这些声屏障的声学性能进行探讨，以优化开放式办公室的声环境。

对于声屏障在室内空间的应用，早期的声屏障模型主要来源于交通噪声方面的研究，目前已有诸多文献对声屏障高度、宽度、表面吸声系数等因素的影响作了探讨，这些文献中的理论与分析方法在室内声环境的研究中也同样适用。然而，对于水平方向尺度远大于高度的扁平空间和长宽高的尺度可以相比拟同时又都很大的大空间，它们的声场特性不能使用经典的扩散声场理论来开展分析研究，因此，要对声屏障在此类空间中的应用的进行分析，也会更为复杂。扁平空间的声场既不同于自由场，又不同于混响场，从声源发出的声，在顶面和地面之间来回反射，曲折地向外传播，而来自侧墙的反射声对整个空间声场的影响几乎可以忽略。有隔声屏障的扁平空间内声波传播的主要途径为天花板反射、隔板边缘衍射和透射。有多位学者建立了单个隔板的数学模型，研究了在扁平空间中隔声屏的特性。

2.2有关室外声屏障的相关研究

有学者对声屏障的设计进行了系統阐述，内容包括声屏障设计的必要性、声屏障设计总则、声屏障的声学设计、声屏障承重结构设计、声屏障的景观设计和常用材料等，并指出声屏障一般可降噪5-15dB。通过声学软件分析对比不同声屏障材料和结构对降噪的影响，因此即使不增加声屏障的高度，也能够实现降噪性能的提升和对交通沿线居住区声环境的保障。

我国中原一带的北方典型农村住宅的平面布局，除北侧的正房之外，一般也在其他两个或三个方位布置有厢房，在对高速公路沿线村庄布局及院落形式对交通噪声衰减影响的研究中，发现在院落靠近道路一侧有厢房的平面布局形式降噪效果更优，并且用声屏障理论解释了房屋建筑高度对交通噪声的衰减。

3半封闭型声屏障应用于室内外的典型场景

降低交通噪声的常用有效措施之一是在道路两侧设置声屏障。不管是国内还是国外，声屏障设置在贯穿居住区和城市中心的高架桥、铁路、高速公路沿侧的情况已经不少见。然而，普通城市道路两侧很少设置声屏障，尤其是我国东北地区现代农村住宅，院落围墙的材质主要为低而通透的木栅栏、铁艺栏杆等，对交通噪声几乎没有阻隔作用，因此交通噪声对于沿街院落的的干扰不可忽视。

3.1半封闭型声屏障在室内的典型应用

半封闭型声屏障一般情况下主要是为了对主边与两侧边所围合的区域进行降噪，其声影区的大小和半封闭型声屏障的有效高度及主边、侧边长度有关。声源一般来自主边或/和侧边外侧方向，声源的类别可能是一个或多个点声源（例如办公室内电话铃响或人员交谈对某隔间内办公人员的影响），也可能是线声源（例如来自车辆发动机的噪声对道路沿线院落内居民的影响）。而传统的单侧声屏障只能对主边外侧声源的声压级进行衰减，对于来自两侧的噪声的降低并不明显，在使用上有一定局限性。因此，对于较长的线声源，或者来自多个方向的点声源，可以考虑使用半封闭型声屏障进行降噪。

半封闭型声屏障模型可作为开放式办公室常见的办公隔间形式，为办公室的工作人员提供更安静私密的工作环境，也可以作为大型展厅中的展位隔间。而在典型的大空间建筑，如大型交通枢纽当中，可以考虑在候车设置一定数量的半封闭型声屏障，为疲惫的旅客提供相对安静的候车环境，同时提高广播系统的语言清晰度，以有利于紧急情况下的人群疏散。

3.2半封闭型声屏障在室外的典型应用

院落是半封闭型声屏障在室外情况下的典型应用场景。在村镇院落当中，半封闭型声屏障可以以围墙的形式存在，对交通噪声起到一定的掩蔽作用，从而获得更适宜居民生活的相对安静的院落内部空间。本研究选取东北地区典型村镇院落作为研究对象，分析半封闭型声屏障对院落内部起到的降噪效果。

农村院落是供农村居民生活、居住和从事家庭副业生产、同时具有生活功能和生产功能的场所。我国东北地区村镇院落通常包括住宅基地、仓房、卫生间、柴火堆等为生活服务的设施和禽畜圈养舍、菜园、温室等用于生产的设施等。东北地区的农村宅院大多数具有生产功能且占地面积大，而且生产所用的土地与居民自家用于农业的土地通常连接在一起。相比之下，非生产性宅院通常占地面积小、布局较紧凑，院落由于不需要用来生产，从而有更充足的空间供居民进行休闲娱乐活动。

北方传统的合院式民居往往围墙较高，院落进深较大，而东北村镇院落的围墙几乎没有防御作用，其最主要功能为划分空间。在不断演变发展的过程里，厚重密实的围墙逐渐虚化，变得轻盈通透。现代东北村镇院落的围墙高度普遍较低，高度在1～2米之间。院落围墙较普遍的建造材料是木材、石材、砖、铁艺栏杆和铁丝网等等。低而通透的围墙对于交通噪声的衰减作用甚微，难以营造适宜休闲娱乐的安静院落空间。

4结语

总之，无论是在室内还是室外情况下，设置声屏障都能作为常用且有效的降噪手段。本文仅对半封闭型声屏障在室外道路沿线院落和室内扁平空间的应用进行了研究，具有一定的局限性。今后还需再开拓思路，增大研究的应用范围，对半封闭型声屏障在其他特殊空间（如大空间、长空间）内的特性进行研究，完善半封闭型声屏障在不同场景下的应用特性体系。

参考文献：

[1]梅兰.东北严寒地区村镇住宅院落声环境研究[D].哈尔滨工业大学，2014.

[2]罗小华.大型公共建筑大厅室内噪声控制[J].科技创新导报，2009（20）：96.