赵泽阳 檀文迪 杨 静 李聚真 李春雷

(华北理工大学建筑工程学院，河北 唐山 063210)

·水·暖·电·

一种兼具通风和降噪作用的窗下墙结构★

赵泽阳 檀文迪*杨 静 李聚真 李春雷

(华北理工大学建筑工程学院，河北 唐山 063210)

在综合利用自然通风和吸声降噪基本原理的基础之上，提出一种应用于窗下墙部位的新型墙体，对该新型墙体的构造组成、材料、工作原理方面进行介绍。本研究所取得的研究成果能够使房间同时实现防噪和通风的目的。

通风，降噪，窗下墙，结构

目前，国内外对于建筑通风降噪问题已经进行了一定的研究并初具成果。大部分学者着眼于对窗玻璃和窗框材料的改进研究方向，也有学者将关注的重点放在优化窗户的密封性能上。上述方法优点是提高了闭窗状态的降噪效果，但其缺点是难以同时满足降噪和通风的需求。也有部分学者提出利用机械通风设备更新室内空气的方法，但因设备运行时能量消耗较大、产生噪声，且难以达到自然风的通风质量，因此也没有在实践中得到较好推广。另有部分学者在兼具通风和降噪的窗构造问题上开展研究，该领域的成果较少，其中刘松、邹海山等提出了一种内外交错开窗的窗体构型，在内外窗之间形成通风道，再于双层窗间形成的通风道内敷设吸声材料，其研究是防噪通风窗研究的一次成功探索，但该做法导致窗户厚度增加，且由于所采用的吸声材料类型固定，降噪效果不甚理想。由此，有必要探索新技术，以实现防噪、通风、采光、美观等多方面的需求。本研究针对上述需求，提出了一种应用于窗下墙部位的新型墙体结构，以下对结构的构造方式、材料、工作原理、性能评价进行介绍。

1 构造研究

1.1构造组成

该防噪通风墙结构针对南方地区气候特点设计，用于窗下墙部位。墙体构造层次由外至内依次为外围护墙、空腔、微穿孔板、空腔、内围护墙(见图1)。外围护墙为弧形微凸出于建筑外墙表面，并固定于上下窗台，在外围护墙内表面铺设多孔吸声材料。内围护墙与室内墙面平齐并固定于上下窗台(见图2)，内围护墙是由微穿孔板、左右墙体和上下窗台围合成的封闭腔体构造，腔体内填充有多孔吸声材料。在外围护墙和内围护腔体之间再设置一层微穿孔板，该微穿孔板与内外围护墙形成两个非封闭空腔，该层微穿孔板分为左右两部分设置，上下贯通，并以固定杆固定于内外围护墙上。在外围护墙的左右各设置一个通风口，通风口入口处铺设封口百叶和铁丝网，起到防止杂物堵塞孔口的作用(见图3)。内围护墙中间位置设置一个通风口，对应于通风孔的位置在内围护墙上设置一个推拉窗，依靠固定于上下窗台的滑轨左右推拉，控制内围护墙上通风孔的开闭，在窗扇与内围护墙缝隙中设密封缓冲胶条(见图4)。

1.2使用材料

内外围护墙采用多层胶合板材料，保证强度的同时具有一定的保温及隔声性能，外围护墙外表面选用与墙体外表面装饰相配合的饰面材料；微穿孔板采用铝板材质，易于加工并具有较好的共振吸声性能，其厚度、孔径和开孔率应依据当地噪声频谱计算确定；多孔吸声材料采用岩棉材料，其中内围护墙腔体内填充的岩棉密度应较小，保证空腔内有较大的孔隙率；通风孔上设置的百叶采用铝板材料，横纹百叶，轻质高强，具备良好的耐候性和耐久性，其叶片形状及表面颜色适应建筑外立面效果。

2 工作原理研究

室外自然风携带噪声通过外围护墙上的两个通风口进入墙体内部，空气流动过程中声能被吸声材料和微穿孔板消耗后，气流通过内围护墙上的通风口进入室内，更新室内空气以达到换新风的目的。具体通风和降噪原理如下。

2.1通风原理

当室外空气流动方向与该墙体垂直或成一定角度时，气流直接通过通风口进入窗体内部；当室外空气流动与墙体平行时，气流经过此墙体的弧形外墙，在弧形外墙处的气流速度会大于离外围护墙表面一定距离处的气流速度，根据伯努利原理，外围护墙表面气压小于距离其一定远处位置的气压，形成压差，气流会进入通风口。当气流通过通风口后，以一定速度进入窗体内部。墙体内部风道靠外墙一侧为多孔吸声材料，多孔吸声材料具有较大流阻，在其表面气流速度相对较小。相反，风道室内一侧光滑微穿孔板流阻小于多孔吸声材料，其表面空气流速较小，同样依据伯努利原理，在室内出风口位置形成压差，靠近外围护墙一侧空气压强大于内围护墙一侧，气流被压向室内。同时，左右双向风压汇聚于中间室内通风口位置，加之外围护墙弧形构造的汇聚作用，形成较强气流，保证了气流以足够的速度进入室内。综上，此种方式尽可能加大了室外进风口的进风量和风速，同时在装置内部也尽可能减少了风量和风速的损耗。

2.2降噪原理

本墙体构造采用将多种吸声方式相结合的办法进行吸声构造设计。吸声构造主要包含窗体中间的微穿孔板、内墙外侧的微穿孔板、铺贴于外墙内侧的多孔吸声材料、填充于内墙中的多孔吸声材料、微穿孔板与围护墙之间形成的空腔。多孔吸声材料对高频率声的吸声效果最明显，吸声相对系数较大，但其对于中低频噪声的吸声效果不明显；相对的，微穿孔板的吸声性能主要集中在中频频段，其吸声频带相对较宽，当入射声波的频率和微穿孔板的固有频率一致时，穿孔位置的空气会发生较大震动，能够有效地使声能衰减；同时，在微穿孔板与内围护墙之间形成一定深度的密闭空腔，入射声波引起空腔内气体震动，能够有效地消耗低频声的声能。当气流携带声波进入窗体内部时，消声道内多孔吸声材料具有较大的声阻，使声能转化为热能被消耗。但频率小、波长长的声波依然能够通过多孔吸声材料，此时引起微穿孔板空洞中间空气震动将中频声声能消耗，透过穿孔板的低频声引起穿孔板后的空腔震动，消耗低频声的声能。综上，空气进入室内时其各频段声波都有一定的消耗，能够起到明显的降噪效果，并且可通过对多种吸声材料的结合使用，达到有针对性的吸收特定频率噪声的效果。

3 适应性研究

1)通风适应性。该结构进出风口的大小以当地夏季平均风速为标准进行确定，为适应不同的风速条件，其室外通风口大小可根据当地具体的平均风速进行改变，同时其室内通风口处的推拉窗扇亦可人为调节，以保证室内获得最佳通风感受。2)降噪适应性。该结构采用预制装配式的施工方法，符合装配式建筑发展的方向。内层墙体可灵活拆装，这就保证了该结构所使用的吸声材料可根据实际情况灵活更换，且可灵活调整中间部位的微穿孔板的前后位置。因此，可有针对性的调整噪声吸声频率，优化吸声效果。

4 结语

本研究提出的应用于窗下墙位置的防噪通风墙，不影响窗口部位的采光量，不对建筑主体部位的结构造成影响，采用自然通风模式最大限度降低能耗。本研究提出的防噪通风墙体构造，是对绿色建筑构造措施设计的一次探索，能够为绿色建筑的实现提供参考借鉴价值。

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[2] 翟国庆,张伟碟.一种适用于民用建筑凸窗的通风隔声结构[A].全国噪声与振动控制工程学术会议[C].2009.

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[5] 刘 松,邹海山.交错结构自然通风隔声窗的声学模型[J].南京大学学报(自然科学版),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，在读本科生

TU318

A

1009-6825(2017)26-0123-02

2017-07-08 ★:本论文为华北理工大学“大学生创新创业训练计划项目”(项目编号:X2016088)

赵泽阳(1994- )，男，在读本科生；杨 静(1992- )，女，在读本科生；李聚真(1992- )，男，在读本科生；

檀文迪(1981- )，女，硕士，讲师