木質(zhì)穿孔吸聲板的吸聲特性及應(yīng)用

本文主要介紹吸聲的含義，木質(zhì)穿孔吸聲板的吸聲特性及影響因素及木質(zhì)穿孔吸聲板的安裝方法。

概述

在當(dāng)代的各個(gè)影院、會(huì)場(chǎng)、劇院、舞臺(tái)等裝飾建筑實(shí)例中，吸聲材料的應(yīng)用對(duì)場(chǎng)所的音響效果起著至關(guān)重要的作用。各場(chǎng)所對(duì)于改善音質(zhì)降低噪音，控制混響時(shí)間，消除音質(zhì)缺陷，都圍繞著吸聲材料的使用。在日新月異的現(xiàn)代城市生活中，人們對(duì)影劇院，對(duì)舞臺(tái)、會(huì)場(chǎng)的品質(zhì)要求越來越高，不僅要求吸聲材料具有可靠的吸聲性，還要兼顧裝修的整體效果，防火安全性能，綠色環(huán)保無污染的多重性能。本文將淺談吸聲的相關(guān)概念、現(xiàn)代木質(zhì)裝飾吸聲板的效果及使用方法。

吸聲的含義

首先我們需要了解的是聲音及吸聲的概念。在科學(xué)的角度理解的聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生，以波的形式振動(dòng)傳播。聲音是聲波通過任何物質(zhì)傳播形成的運(yùn)動(dòng)。吸聲，就是把聲波的振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，從而降低聲波的聲?jí)，從而達(dá)到降低聲音的效果。由于幾乎所有的材料都能達(dá)到降低振動(dòng)的效果，所以這些已知的材料都是可以達(dá)到降低聲音的效果的。但并不是所有材料都被認(rèn)為是吸聲材料。

這里我們得引入一個(gè)系數(shù)“α”，吸聲系數(shù)。

式中Ii---入射聲能量；

Ir---反射聲能量。

顯然由上式不難看出吸聲系數(shù)就是被材料吸收的聲能與入射聲能的比值，在理論上，當(dāng)材料無任何吸聲性能時(shí)，聲能全部反射則Ir=Ii，α=0；當(dāng)材料吸聲性能無限優(yōu)良，所有的聲能全部被吸收則Ir=0，α=1；由此可以看出，α的范圍在0-1之間。

其實(shí)即使是相同的材料在聲音不同的頻率下也有著不同的吸聲系數(shù)。美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）將材料的吸聲特性定義為降噪系數(shù)（NRC）。NRC是吸聲材料在250Hz，500Hz，1000Hz，2000Hz這四個(gè)頻率下的吸聲系數(shù)的均值（取小數(shù)點(diǎn)后兩位，末位取0或5）。

常見材料的吸聲系數(shù)（α）及降噪系數(shù)（NRC）值（見表1）

通常，NRC值低于0.2的被認(rèn)為是反射材料，而NRC數(shù)值高于0.4的材料被認(rèn)為是吸聲材料。注：采用NRC值來評(píng)定材料的吸聲特性時(shí)，它的限定聲源的頻率范圍在250Hz-2500Hz之間。

木質(zhì)穿孔吸聲板

吸聲材料一般按吸聲的頻率特性和本身的構(gòu)造分為兩大類：①按吸聲特性分類：可分為低頻吸聲材料，中頻吸聲材料，高頻吸聲材料；②按材料本身構(gòu)造分類：可分為多孔性吸聲材料和共振吸聲材料。

穿孔吸聲板就屬于共振吸聲材料中的一種。而木質(zhì)板材則是最常見的吸音板材料，它是通過在木質(zhì)板材上穿孔達(dá)到吸音的效果。木質(zhì)穿孔吸聲板是以中密度纖維板為基材，常用板厚15-20mm，面層分別用木皮、三聚氰胺（仿木皮）或噴涂作為裝飾。表面又分平板和開槽板。平板表面孔形有圓孔和狹條孔。

開槽板有雙向（橫豎）和單向開槽。前者表面形成小方塊形（馬賽克形）。后者表面形成條形，槽寬2-4mm。根據(jù)面槽中心距的大小不同，又分窄條形和寬條形。板的后背表面沿著面槽的中心線，根據(jù)所需的穿孔率，按一定的間距鉆直徑約10mm的圓孔。表面開槽深度和背面鉆孔深度分別為板厚的1/3和2/3左右。條形板實(shí)際的穿孔形狀是狹條孔，孔寬為面槽寬度，孔長(zhǎng)為背面鉆孔直徑。面板條形還可以加工成圓弧形和尖角形。

木質(zhì)穿孔吸聲板特點(diǎn)

木質(zhì)穿孔吸聲板通過穿孔率、背后空腔以及填充吸聲材料可獲得良好的吸聲效果，而且還具有如下的材料特性。

（1）裝飾性，表面具有各種天然的木質(zhì)紋理，作為墻面裝飾能營(yíng)造莊嚴(yán)的氣氛，木質(zhì)板材常用于大型會(huì)議廳，劇院，報(bào)告廳等場(chǎng)所。

（2）表面造型新穎活潑，形式多樣，有平板，單向開槽的窄條形和寬條形及雙向開槽的馬賽克形，甚至還可以加工成弧形和錐形。

（3）強(qiáng)度高，且與金屬裝飾穿孔板相比具有較好的抗變形性，可安裝在會(huì)受碰撞的墻面。

（4）防火性能好，可用阻燃板材制成，阻燃等級(jí)可達(dá)B1級(jí)。

（5）安裝拆卸方便，采用配套龍骨不僅便于安裝，而且易于拆卸，使音質(zhì)調(diào)試和材料調(diào)換都比較方便。

吸聲性能

木質(zhì)穿孔吸聲板材質(zhì)本身并沒有多大吸聲作用，但當(dāng)其背后留有一定空腔時(shí)，孔板與其后面的空氣層就形成一種共振吸聲體，其共振頻率（Hz）可用下式計(jì)算：

由上式可以看出，木質(zhì)穿孔吸聲板的吸聲特性主要與空腔深度、穿孔率及板厚填充吸聲材料有關(guān)。所以在工程實(shí)例中可以在穿孔板的背面空腔內(nèi)填充巖棉等多孔吸聲材料，但值得注意的是，材料的位置對(duì)吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲性能有著很大的影響。

1.空腔深度

木質(zhì)裝飾條形穿孔吸聲板厚19mm，條寬13mm，槽寬3mm，面槽中心距16mm，穿孔率12%，板后背貼無紡布，分別采用貼實(shí)即無空腔和空腔深度為50mm，100mm及200mm4中混響室法安裝，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該板后背無空腔貼實(shí)時(shí)，由于未能形成共振吸聲體，僅在2000Hz以上的高頻段呈現(xiàn)一定的吸聲作用，但在2000Hz以下的中低頻范圍吸聲系數(shù)較小，特別是500Hz以下的低頻段的吸聲系數(shù)α≤0.12，吸聲作用很小。另一方面該板低頻段的吸聲系數(shù)隨板后背空腔深度的增加而提高，空腔深度50mm、100mm和200mm在250Hz以下低頻段的平均吸聲系數(shù)分別為0.26、0.53和0.83，后者比前者分別提高104%和57%。值得注意的是增加穿孔板空腔深度可顯著提高低頻的吸聲性能。

2.穿孔率

木質(zhì)裝飾板的穿孔率對(duì)吸聲的頻率特性也有一定的影響。對(duì)于條形板來說，穿孔率一般隨板條寬度的大小而改變，寬條板的穿孔率小，窄條板的穿孔率大，如板條寬27mm，槽寬3mm和條寬12mm，槽寬3mm的穿孔率分別為6.5%和12%。這兩種板空腔深度100mm，板后背貼吸聲無紡布，空腔填充吸聲巖棉（50厚），實(shí)測(cè)吸聲系數(shù)如下，吸聲頻率特性的比較如下表所示。

眾所周知，巖棉吸聲材料中高頻段吸聲系數(shù)很高，低頻段吸聲系數(shù)較低。上表所示不同穿孔率板的吸聲頻率特性表明，穿孔率小的寬條板對(duì)其后背填充巖棉的高頻吸聲系數(shù)產(chǎn)生了較大的影響，而穿孔率大的窄條板對(duì)其后背巖棉中的高頻吸聲系數(shù)影響不大，但低頻段的吸聲系數(shù)寬條板比窄條板要好一些。在劇院等環(huán)境的音質(zhì)設(shè)計(jì)中，常常通過選擇合適的穿孔率來防止廳內(nèi)高頻的過度吸聲，從而使得劇院獲得較好的混響效果。

3.板后的吸聲材料

木質(zhì)穿孔裝飾吸聲板是由木質(zhì)穿孔裝飾板與其后背的吸聲材料組成的。前者主要起裝飾和保護(hù)吸聲材料的作用，后者主要起吸聲作用。通常所用的吸聲材料為巖棉、玻璃棉、礦棉等材料，這類材料吸聲性能好、防火、隔熱、耐腐蝕。缺點(diǎn)是體積大，安裝不方便，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。但一般公共區(qū)域裝修考慮經(jīng)濟(jì)效果，均采用以上材料。

實(shí)際使用安裝工藝及操作要點(diǎn)

1. 木質(zhì)穿孔吸聲板安裝工藝流程

準(zhǔn)備工作→現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線→基層龍骨安裝→板后吸聲材料安裝→木質(zhì)穿孔吸聲板背面無紡布安裝→木質(zhì)穿孔吸聲板安裝→檢查驗(yàn)收

2.木質(zhì)穿孔吸聲板安裝操作要點(diǎn)

（1）準(zhǔn)備工作

①主體分部已驗(yàn)收，墻面清理干凈；

②水電等預(yù)埋管線已敷設(shè)完畢并完成相關(guān)隱蔽驗(yàn)收；

（2）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線

①按施工圖結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)墻基層尺寸的要求，布置合理的分隔間距，且不得大于400mm，盡量與板的規(guī)格一致，在墻面將分隔線放樣；

②結(jié)合水電施工圖紙確定插座、管道、配電箱、消防箱等物體的預(yù)留尺寸；

3.基層龍骨安裝

①可采用輕鋼龍骨或木龍骨進(jìn)行安裝，當(dāng)采用木龍骨安裝時(shí)須經(jīng)過防腐、防火處理；

②按照放線放樣安裝合理規(guī)格的龍骨，采用開口方木龍骨時(shí)，縱、橫向木龍骨應(yīng)連接牢固，縱、橫向龍骨應(yīng)設(shè)置支座，且相應(yīng)支座間距不應(yīng)大于1.5m；

③龍骨距離墻面控制應(yīng)符合聲學(xué)設(shè)計(jì)的相應(yīng)要求，應(yīng)設(shè)置合理的空腔深度或留置空間以安裝相應(yīng)吸聲材料；

④調(diào)整基層龍骨平整度，龍骨表面平整順直，無變形或翹曲。

4.板后吸聲材料安裝

在龍骨預(yù)留位置按要求安裝相應(yīng)吸聲材料，輕鋼龍骨安裝巖棉時(shí)，可在輕鋼龍骨靠墻側(cè)單側(cè)封膠合板或石膏板（空腔深度可用多排龍骨進(jìn)行調(diào)節(jié)），并在其上粘貼巖棉釘以固定巖棉用，每塊巖棉至少四顆巖棉釘固定。

不同的吸聲材料的效果也不同，即使是NRC（降噪系數(shù)）相同的玻璃棉和巖棉，由于其密度的不同，其吸聲特性也有所不同。例：由于巖棉密度較玻璃棉密度高，其低頻段的吸聲系數(shù)要優(yōu)于玻璃棉，而中高頻段的吸聲系數(shù)玻璃棉略優(yōu)于巖棉?，F(xiàn)場(chǎng)施工使用時(shí)按聲學(xué)設(shè)計(jì)要求采用相應(yīng)的吸聲材料。

5. 木質(zhì)穿孔吸聲板背面無紡布安裝

在木質(zhì)穿孔吸聲板安裝前可對(duì)其背面粘貼一層黑色無紡布，厚度小于1mm。可以提高木質(zhì)穿孔吸聲板的吸聲特性。

6.木質(zhì)穿孔吸聲板安裝

①按施工現(xiàn)場(chǎng)已安裝的龍骨計(jì)算并切割木質(zhì)穿孔吸聲板。

②安裝木質(zhì)穿孔吸聲板：

1）吸聲板的安裝應(yīng)按從左向右，從下到上的順序；

2）對(duì)面層有對(duì)紋對(duì)花要求的木飾面穿孔板，應(yīng)提前進(jìn)行電腦排版放樣，并對(duì)吸聲板背面編號(hào)，按編號(hào)進(jìn)行安裝；

3）吸聲板的安裝可采用槍釘固定或采用槍釘與膠水一同固定的方法，當(dāng)施工過程中采用膠水粘接固定時(shí)，需要注意膠水的污染及可燃性。

4）吸聲板之間的縫隙處理可采用密拼或按設(shè)計(jì)要求留置預(yù)留縫，縫內(nèi)可用裝飾條或玻璃膠收口處理；

5）吸聲板陽(yáng)角處的處理可以采用按角度定加工成品板材，或采用背切斗角，部分木質(zhì)穿孔吸聲板因木飾面的實(shí)木皮較脆，背切容易破皮，也可采用定制角度的木線條進(jìn)行罩面處理。

7.檢查驗(yàn)收

主要檢查木質(zhì)穿孔吸聲板的表面平整，順直，拼縫、陽(yáng)角處理是否按相關(guān)要求，是否合理美觀。表面木皮的品種、樣式、規(guī)格、色澤等是否符合要求。最后進(jìn)行聲學(xué)檢測(cè)，其相應(yīng)吸音系數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

結(jié)語(yǔ)

木質(zhì)穿孔吸聲板在現(xiàn)代生活中，在影劇院，會(huì)場(chǎng)、舞臺(tái)、候車室、錄音室等場(chǎng)所使用面已越來越廣泛。一方面它表面的木飾面可按室內(nèi)裝飾整體效果進(jìn)行選擇，木皮的種類，樣式，顏色，對(duì)紋等有很大的自由度。另一方面它具有較為良好的吸聲效果，通過穿孔率、空腔深度以及背后填充吸聲材料的改變，可以取得相應(yīng)聲學(xué)設(shè)計(jì)特性。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要充分考慮木質(zhì)穿孔吸聲板的穿孔率、空腔深度、無紡布、背后吸聲材料等對(duì)吸聲特性的影響。根據(jù)場(chǎng)所的不同聲學(xué)設(shè)計(jì)需求，選用不同的材料、穿孔率等具體參數(shù)，在達(dá)到視覺美觀的同時(shí)，通過科學(xué)合理的方法使環(huán)境更安靜，音效更出色。

作者簡(jiǎn)介：曲曉立（1986-），男，漢，籍貫：江蘇省蘇州市，本科，助工，研究方向：裝飾設(shè)計(jì)施工。