那些迟迟不解决工业厂房声学问题的人最终将不得不面对一个无法通过任何单一设备外壳降低的基线噪声水平。在混响空间中,来自所有声源的声音都会叠加并从各个方向反射回来。本文将阐述在大空间中哪些声学参数真正重要,适用哪些目标值,以及吸声材料的使用顺序。
钢结构、混凝土楼板、梯形金属屋顶和十米高的天花板营造出一种声音能量损耗极小的环境。每个声源在消散前都会多次反射,最终以漫射声场的形式扩散到整个空间。这正是工业厂房的声学特性与办公室截然不同的原因。
工作场所的噪音只有一小部分来自最近的机器。大部分噪音来自房间内部,由二三十米外的设备产生。因此,仅仅给噪音最大的机器加装隔音罩往往收效甚微。
这两个学科之间的界限究竟在哪里?了解一下建筑声学和室内声学就能很快明白这一点。建筑声学旨在防止房间之间的声音传播,而室内声学则致力于控制房间内的声音。
混凝土、砂浆、钢材和玻璃几乎能完全反射声音。当空间达到数千立方米时,声音的传播路径会很长,反射的机会也会很多。如果没有吸音材料,房间里就无法将声能转化为热能。
扩建大厅通常会加剧这种效应。额外的扩建会增加音量,但很少能带来新的吸音能力。
请注意两个警告信号。第一个是沟通。员工大声喊叫而不是说话,广播内容含糊不清。警告信号淹没在背景噪音中。任何在工业厂房内寻找混响时间信息的人,通常都已经遇到这些问题一段时间了。
第二个信号是位置差异。如果距离印刷机30米处的声音听起来几乎和紧挨着印刷机时一样小,那么问题不在于印刷机本身,而在于房间。
混响时间是指声源关闭后,声级下降 60 分贝所需的时间。对于教室、办公室或音乐厅来说,这是一个实用且成熟的指标。
在容积达数千立方米、设备分布不均且声源持续运行的工厂车间里,这种方法就显得力不从心了。在那里,声场并非均匀扩散,而是声级分布因位置而异,差异显著。
因此,工业声学使用第二个参数来精确捕捉这种空间分布。
它提供的是整个房间的平均值。然而,它并不能表明声级随距声源距离的增加而降低的程度。因此,混响时间相同的两个大厅,听起来的响度可能截然不同。
但对于工作场所而言,这个距离至关重要。如果能降低邻近田地工厂的噪音,使工人在前往工作台的路上更加舒适,那么那里的熟练工人就能直接受益。
该值表示当声源距离增加一倍时,声级下降的分贝数。测量范围为 0,75 米至 6 米,频率范围为 500 至 4.000 赫兹的倍频程。
在户外,降噪效果约为 6 分贝。声学效果差的大厅可以降低 1 到 2 分贝,而设备完善的大厅可以降低 4 分贝或更多。这使我们能够证明某项措施的有效性,而不仅仅是声称有效。
通往最先进水平的道路有两条,只需满足其中一条即可。要么在 500 至 4.000 赫兹的倍频程频带内,平均吸声系数达到至少 0,3,要么距离每增加一倍,声级降低至少 4 分贝。
在讨论工业厂房的室内声学时,人们常常会使用错误的标准。DIN 18041 标准规范的是学校、托儿所和办公室等公共场所的可听性。然而,对于工作间和生产车间而言,DIN EN ISO 11690 标准更为适用,并辅以工业工作间噪声控制指南 IFA-LSA 01-234。
| 关键人物 | 要求 | 频带 | 基础 |
|---|---|---|---|
| 平均吸声系数 | 头脑 0,3 | 500 至 4.000 赫兹 | IFA,ASR A3.7 |
| 距离每增加一倍,声级下降幅度越大 | 至少 4 分贝 | 500 至 4.000 赫兹 | IFA,测量依据DIN EN ISO 14257标准 |
| 语音交流房间的混响时间 | 取决于房间大小,容差20%。 | 250 至 2.000 赫兹 | ASR A3.7 |
吸声系数描述房间的声学特性,而声级衰减则描述其实际表现。前者在规划阶段更容易确定,但后者在实际应用中更具说服力。
我们建议两种尺寸都备一些。吸音系数决定了材料的选择,而吸音效果最终体现在吸音水平的下降上。
将教室的目标值转移到生产区域实际上会耗费时间和金钱。因此,务必从一开始就明确分配方案。
在人们交谈和打电话的场所,例如办公室,适用的标准与紧邻的生产车间不同。
大厅天花板是最大的连续反射面,因此也是主要目标。在许多大厅中,天花板的遮光效果已经足够,无需采取其他措施。
当管道、通风系统或起重机轨道占据天花板空间时,垂直悬挂式吸音板可以在更小的空间内实现相同的功能。它们双面均有效,并且可以与现有技术设备集成在一起。
按逻辑排序后,订单如下所示:
两种设计都针对漫射声场,即产生背景噪声的声源。由于生产车间灰尘较多、通风不良且潮湿,因此适用于这些车间的吸声材料也必须具备相应的坚固耐用性。
决定性因素是表面积,而不仅仅是材料厚度。一块用优质材料制成的半块板材的性能不如一块结构坚固的标准整块板材。这个排名让很多人感到惊讶。
墙面在上方区域且与光源相对时效果最佳。在下方区域,货架、工作台和物料车等都会阻碍空间利用。
隔音屏障可以拦截反射声,防止其扩散到整个房间。它们并不能取代天花板的吸音效果,但能显著增强天花板的吸音效果。
这些解决方案几乎只吸收高频噪声。然而,工业背景噪声水平主要低于此频率,在 250 至 500 赫兹的范围内,有时甚至更低。
因此,办公环境中的装饰性吸音元件对生产车间几乎没有作用。而且,它们的尺寸对于生产车间所需的空间来说也太小了。
在工业厂房声学项目中,工作并非始于仓库,而是始于计算机。这是因为所需的吸声材料表面积无法精确估算。根据VDI 3760标准建立的计算模型会预先模拟房间内的声音传播,比较不同的方案,并在订购任何材料之前确定所需的表面积。
对于既有建筑,根据 DIN EN ISO 14257 标准测量声传播曲线可提供基准值。该基准值可用于证明项目的成功,而这对于此类规模的投资项目而言通常是必要的。
部分天花板覆盖是否足够,还是需要额外的墙面空间?计算结果可以尽早揭示这一点,并解答计划中的大厅扩建在声学方面需要多少成本的问题。
因此,物料订购就成为一项有坚实依据的计划决策。
我们使用最先进的3D扫描仪对大厅进行扫描,然后将数字测量数据应用于3D CAD设计。这确保了在制造第一个部件之前,吸热表面、起重机轨道、喷淋器和介质路径都能以毫米级的精度完美契合。
尤其是在有很多内置组件的成熟车间里,这一步骤可以避免组装过程中常见的意外情况。
在实践中,我们会遇到两种类型的任务。第一种是生产车间的室内声学设计。在生产车间,来自众多分散声源的背景噪声水平占主导地位,因此天花板和上部墙壁区域的表面积非常重要。
第二种情况,即车间声学,遵循不同的逻辑。虽然声源数量不多,但音量非常大,可以分别识别出来。在这种情况下,吸音和屏蔽相结合比单纯增加表面积更有效。
为了进行比较,可以参考车间隔音的典型要求,因为车间里的手动工作站和机器都摆放在一起。
声源分布越均匀,吸收也必须越均匀。这样一来,无论单个设施的局部措施多么有效,对整体水平都无济于事。
这里天花板区域的优势在于它能平等地覆盖到每个工作站。
在人们交谈、打电话和记录的场所,仅仅依靠吸音是不够的。房中房系统能够从声学上隔离不同的使用区域,并创造出一个便于集中注意力的空间。
控制室和主管办公室可以同时与生产区域保持视觉联系,从而获得双重好处。
在任何涉及工业厂房声学的项目中,可衡量的效益问题都会在早期阶段出现。对于机器噪声,通常可降低约 1 至 6 分贝(A),而远离声源时,可降低 10 分贝(A) 或更多。如果语音噪声占主导地位,则可降低约 8 分贝(A)。
隔音效果取决于初始条件。部分填充的天花板不如完全空旷的大厅效果好。如果只有一个主要声源直接位于耳朵附近,则需要额外的隔音措施。
公司正在发生哪些变化:
最大的改造潜力在于未经任何处理的金属屋顶建筑。即使只有部分区域吸收热量,改造后的收益也会较小。投资前应该明确这一点。
因此,我们预先计算出可达到的效果,而不是承诺一个固定的分贝值。可靠性在这里比快速见效更重要。
混响越少,语音清晰度越高,这直接影响到协调性、指令传达和错误率。新员工如果无需进一步解释就能收到指令,就能更快地熟悉工作。
人们对公司作为雇主的看法也在发生变化,在技术工人短缺的时期,这并非一个无关紧要的方面。
我们现场测量尺寸,计算各种方案,进行设计,并在我们自己的工厂生产长度可达6米的部件,然后由我们自己的安装人员进行组装。生产仅在绝对必要时才会暂停。
这在室内声学中尤为重要,因为当规划和生产是独立流程时,吸音材料可能会与厂房技术、消防设施和起重机轨道等相互冲突。工业厂房隔音概述阐明了室内声学措施和结构措施如何相互补充。
我们最初的建议是尽量简化流程。首先,请测量您大厅的声传播曲线,因为这个单一数值可以决定仅靠天花板隔音是否足够,或者是否需要更全面的措施。请联系我们;我们将上门勘察您的大厅并计算各种方案。
对于工业厂房的声学设计而言,关键因素是距离加倍(0,75米至6米之间)时的声级降低幅度。至少降低4分贝被认为是目前最先进的水平。或者,在500至4.000赫兹的倍频程频带内,平均吸声系数至少达到0,3也足够了。
这取决于空间大小、层高和使用人数,无法给出统一的数值。许多大厅的层高必须覆盖很大一部分,因此层高面积可作为参考。根据 VDI 3760 标准进行计算,即可在订购前获得具体数值。
DIN 18041 标准针对学校、托儿中心和办公室等公共区域的可听性要求。对于工作室和生产车间,DIN EN ISO 11690 标准适用,并可参考 IFA-LSA 01-234 噪声控制指南。
是的,在许多大厅里,天花板是最大的自由反射面。对于非常高的房间、结构厚重的天花板或单一的主导性音响装置,还需要墙面吸音材料、声屏或隔音罩。具体情况需要事先进行计算确定。
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