门窗玻璃隔音指南-隔音评价、玻璃性能及门窗系统

      在国内外的隔音评价标准和文献中一般都是采用一个单值评价量来衡量建筑物和建筑构件的隔声效果，如美国ASTM E413:2004隔音等级STC；美国ASTM E1332:90(2003)室外-室内透声等级OITC；国际标准ISO717-1计权隔音量Rw、频谱修正量C和Ctr等，各个隔声评价标准算法不同，其计算值存在着明显差异，这里不再细述。

      STC是ASTM E41 3：2004《隔声等级分类》中定义的一种利用ASTM E90：2004《建筑和建筑构件空气声隔声性能实验室测试方法》测得的传声损失( TL，Sound Transmission Loss) 计算而得的隔声性能单值评价指标，在美洲地区使用较为普遍。

      OITC是在北美地区常用标准ASTM E1332：90 ( 2003)《室外一室内透声等级测定分类》 中定义的“室外一室内透声等级OITC”来代替 STC评价外墙、外窗的隔声性能。

      计权隔声量Rw是标准ISO 717—1：1 996《声学建筑和建筑构件隔声分级 第1部分：空气声隔声》中定义的一种墙体、地板、门窗等建筑构件空气声隔声性能的单值评价指标，由ISO 140中规定的方法测得的100Hz一3150Hz频率范围内各 1/3倍频程 或倍频程的隔声量来确定，是国际上通用的隔声性能单值评价指标。

注：文中传声损失量即为隔音/隔声量。

       人耳感知声波的范围：20Hz~20,000Hz，其主观感知程度大约如下：

       相差10dB－ 听觉感知相差一倍

       相差 5dB － 听觉明显感知有差别

       相差 3dB － 听觉刚能感知有差别  

       相差 1dB － 人耳无法辨别有差别

      此外，需要说明的是隔音数值的大小并非直接的声音大小差异，它的评价是建立在某一区间内各个频段的加权修正值，所以隔音评价的数值并不是简单的线性加减关系。

       中空玻璃中玻璃厚度增加将改善隔声性能。在下图3.1中，⼀个中空玻璃的质量几乎是另⼀个中空玻璃的两倍，如果仅根据质量定律来预测隔音改善，通过将质量加倍，您将期望（理论上）6 dB的改善。图中部分中频段⼤约提⾼了6 dB，但STC和OITC额定值仅提⾼了 3 dB，这是由于分别在低频和⾼频处的中空结构“质量-空⽓-质量”共振和吻合效应造成的。

图3.1玻璃厚度（质量）对隔音的影响

小结：增加玻璃厚度对隔音的改善因共振和吻合效应的影响不及预期。

图3.2退火玻璃与夹层玻璃性能对比

       图3.2显⽰了通过在中空玻璃单元中使⽤夹层玻璃可以实现的声⾳传输损失改善。夹层玻璃是⽤夹层材料粘合在⼀起的两片玻璃。这种配置的夹胶中间层充当了阻尼层，从⽽显著降低了临界频率处的共振。夹层玻璃的传声损失受试验时玻璃温度的影响很⼤。一般来说，玻璃温度越高，隔声效果越好，如下⼀节的图 3.3 所⽰。

小结：相同质量的夹层玻璃隔音效果明显优于退火玻璃。

图3.3温度对夹层玻璃隔音的影响

      图 3.3 描述了温度对夹层玻璃性能的影响，随着玻璃温度的升⾼，隔音性能得到改善，特别是在2500Hz左右的频率。

小结：温度对夹层玻璃隔音效果影响明显，温度越高隔音越好。

       对于中空玻璃单元，将两片玻璃彼此分离将提供更好的隔音性能。如下图 3.7 所⽰，在 1000 到 5000 赫兹的频率范围内，微孔结构的柔性间隔系统（超级间隔条）优于较硬的⾦属间隔条系统（铝间隔条），这导致STC 等级提⾼了2 dB；然⽽，在低频段TL受间隔条类型的影响较小，因此OITC评级数值没有改变。

图3.7间隔条对隔音的影响

小结：微孔柔性间隔系统可提升中空玻璃隔音约2dB。

       中空玻璃单元内填充的⽓体会影响门窗产品的声学性能。图 3.6 中描述的固定窗⼝ TL 数据显⽰了⽤空⽓和氩⽓填充中空的效果。图中STC 评级没有变化，OITC评级仅变化了1dB。然⽽，TL 曲线的形状在某一些频段确实发⽣了显着变化，对于低频和⾼频降噪，填充了空⽓的中空玻璃的窗口会表现得更好，对于中频降噪，具有填充氩⽓的中空玻璃的窗⼝将具有优越的性能。

图3.6气体填充对隔音的影响

小结：中空玻璃填充氩气对隔音的提升总体加权数值不明显，

但在中频段提升效果较好。

      在中空玻璃单元中使⽤百叶、薄膜可以改善门窗的声⾳传输损失，特别是在 300 ⾄ 3000 Hz的中频范围内，这也是⼤多数声音发⽣的地方。在图 3.5 中还可以看到不同中空结构“质量-空⽓-质量”在吻合频率下的改善效果。

图3.5中空玻璃中的百叶对隔音的影响

小结：中空玻璃内置百叶、卷帘等可改善隔音效果。

       增加窗户单元中两层玻璃之间的间隔宽度可以改善其声⾳传输损失。由图3.4可知双层窗设计（两层窗间隔约100mm）可大幅改善门窗隔音。

图3.4间隔空间对传声损失的影响

小结：双层窗（大间隔）的隔音效果提升十分明显。

       阻尼是减少材料振动或共振的过程。当材料与试样的周边直接接触时，会发⽣边缘阻尼。咬合或周边覆盖和使⽤的材料类型决定了阻尼的大小。图 3.8 展⽰了空心胶条和硬质实心垫块边缘阻尼构成的玻璃⾯板传声损失的对比。

图3.8玻璃面板的边缘阻尼

小结：柔性中空结构的边缘阻尼比刚性结构隔音效果更优。

       玻璃的传声损失性能也与试样的尺寸相关。玻璃的硬度是随着玻璃的大小尺寸⽽变化的，⼀块更⼤或更薄的玻璃将⽐⼀块更⼩或更厚的玻璃更“灵活”，玻璃越“灵活”意味着暴露于噪声源时振动越⼤，这将产⽣较低的声⾳传输损失值。

图3.9.1玻璃尺寸的影响

图3.9.2玻璃尺寸的影响

小结：更大或者更薄的玻璃隔音反而可能更好

       气密性是影响开窗产品声学性能的最⼤因素之⼀。（气密性较差指气密性胶条、挡水条等脱落造成气密性的破坏）

图4.1气密性对隔音的影响

小结：气密性对门窗隔音影响显著，良好的气密性是门窗隔音的前提条件。

       门窗产品的声⾳传输损失不仅取决于玻璃的类型和前⾯讨论的其他因素，还可能受到型材结构设计的影响。如前所述，“质量和空⽓”的结构方式在中空玻璃的设计中起着重要作⽤，型材结构也是如此。

       因为⼀部分入射声场也会撞击这些区域，尤其是最内层和最外层表⾯。增加空腔结构或添加隔⾳材料也会提升隔音效果。使⽤的材料类型也会影响声音的传输损失，铝型材如果不使⽤隔振材料将很容易将声⾳从外部传递到内部，型材“断桥”的设计除了可以改善热阻，也能改善声学性能，使⽤刚性较⼩的材料可以减少外部到内部的结构振动。

      选择⼀个与墙体隔声性能相匹配的窗⼝配置。建筑⽴⾯的设计应将外部噪⾳⽔平降低到可接受的内部声压⽔平，如果外墙系统设计不当，即使是最⾼质量的隔⾳窗也⽆法阻⽌噪⾳进入建筑物，外⽴⾯的复合传输损耗与单个元素（墙壁、⻔窗等）的传输损耗和这些元素的⾯积有关。