木质穿孔吸声板的吸声特性及应用

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本文主要介绍吸声的含义，木质穿孔吸声板的吸声特性及影响因素及木质穿孔吸声板的安装方法。

概述

在当代的各个影院、会场、剧院、舞台等装饰建筑实例中，吸声材料的应用对场所的音响效果起着至关重要的作用。各场所对于改善音质降低噪音，控制混响时间，消除音质缺陷，都围绕着吸声材料的使用。在日新月异的现代城市生活中，人们对影剧院，对舞台、会场的品质要求越来越高，不仅要求吸声材料具有可靠的吸声性，还要兼顾装修的整体效果，防火安全性能，绿色环保无污染的多重性能。本文将浅谈吸声的相关概念、现代木质装饰吸声板的效果及使用方法。

吸声的含义

首先我们需要了解的是声音及吸声的概念。在科学的角度理解的声音是由物体振动产生，以波的形式振动传播。声音是声波通过任何物质传播形成的运动。吸声，就是把声波的振动转变为热能，从而降低声波的声级，从而达到降低声音的效果。由于几乎所有的材料都能达到降低振动的效果，所以这些已知的材料都是可以达到降低声音的效果的。但并不是所有材料都被认为是吸声材料。

这里我们得引入一个系数“α”，吸声系数。

式中 Ii---入射声能量；

Ir---反射声能量。

显然由上式不难看出吸声系数就是被材料吸收的声能与入射声能的比值，在理论上，当材料无任何吸声性能时，声能全部反射则Ir=Ii，α=0；当材料吸声性能无限优良，所有的声能全部被吸收则Ir=0，α=1；由此可以看出，α的范围在0-1之间。

其实即使是相同的材料在声音不同的频率下也有着不同的吸声系数。美国材料试验协会（ASTM）将材料的吸声特性定义为降噪系数（NRC）。NRC是吸声材料在250Hz，500Hz，1000Hz，2000Hz这四个频率下的吸声系数的均值（取小数点后两位，末位取0或5）。

常见材料的吸声系数（α）及降噪系数（NRC）值（见表1）

通常，NRC值低于0.2的被认为是反射材料，而NRC数值高于0.4的材料被认为是吸声材料。注：采用NRC值来评定材料的吸声特性时，它的限定声源的频率范围在250Hz-2500Hz之间。

木质穿孔吸声板

吸声材料一般按吸声的频率特性和本身的构造分为两大类：①按吸声特性分类：可分为低频吸声材料，中频吸声材料，高频吸声材料；②按材料本身构造分类：可分为多孔性吸声材料和共振吸声材料。

穿孔吸声板就属于共振吸声材料中的一种。而木质板材则是最常见的吸音板材料，它是通过在木质板材上穿孔达到吸音的效果。木质穿孔吸声板是以中密度纤维板为基材，常用板厚15-20mm，面层分别用木皮、三聚氰胺（仿木皮）或喷涂作为装饰。表面又分平板和开槽板。平板表面孔形有圆孔和狭条孔。

开槽板有双向（横竖）和单向开槽。前者表面形成小方块形（马赛克形）。后者表面形成条形，槽宽2-4mm。根据面槽中心距的大小不同，又分窄条形和宽条形。板的后背表面沿着面槽的中心线，根据所需的穿孔率，按一定的间距钻直径约10mm的圆孔。表面开槽深度和背面钻孔深度分别为板厚的1/3和2/3左右。条形板实际的穿孔形状是狭条孔，孔宽为面槽宽度，孔长为背面钻孔直径。面板条形还可以加工成圆弧形和尖角形。

木质穿孔吸声板特点

木质穿孔吸声板通过穿孔率、背后空腔以及填充吸声材料可获得良好的吸声效果，而且还具有如下的材料特性。

（1）装饰性，表面具有各种天然的木质纹理，作为墙面装饰能营造庄严的气氛，木质板材常用于大型会议厅，剧院，报告厅等场所。

（2）表面造型新颖活泼，形式多样，有平板，单向开槽的窄条形和宽条形及双向开槽的马赛克形，甚至还可以加工成弧形和锥形。

（3）强度高，且与金属装饰穿孔板相比具有较好的抗变形性，可安装在会受碰撞的墙面。

（4）防火性能好，可用阻燃板材制成，阻燃等级可达B1级。

（5）安装拆卸方便，采用配套龙骨不仅便于安装，而且易于拆卸，使音质调试和材料调换都比较方便。

吸声性能

木质穿孔吸声板材质本身并没有多大吸声作用，但当其背后留有一定空腔时，孔板与其后面的空气层就形成一种共振吸声体，其共振频率（Hz）可用下式计算：

由上式可以看出，木质穿孔吸声板的吸声特性主要与空腔深度、穿孔率及板厚填充吸声材料有关。所以在工程实例中可以在穿孔板的背面空腔内填充岩棉等多孔吸声材料，但值得注意的是，材料的位置对吸声结构的吸声性能有着很大的影响。

1.空腔深度

木质装饰条形穿孔吸声板厚19mm，条宽13mm，槽宽3mm，面槽中心距16mm，穿孔率12%，板后背贴无纺布，分别采用贴实即无空腔和空腔深度为50mm，100mm及200mm4中混响室法安装，经检测发现该板后背无空腔贴实时，由于未能形成共振吸声体，仅在2000Hz以上的高频段呈现一定的吸声作用，但在2000Hz以下的中低频范围吸声系数较小，特别是500Hz以下的低频段的吸声系数α≤0.12，吸声作用很小。另一方面该板低频段的吸声系数随板后背空腔深度的增加而提高，空腔深度50mm、100mm和200mm在250Hz以下低频段的平均吸声系数分别为0.26、0.53和0.83，后者比前者分别提高104%和57%。值得注意的是增加穿孔板空腔深度可显著提高低频的吸声性能。

2.穿孔率

木质装饰板的穿孔率对吸声的频率特性也有一定的影响。对于条形板来说，穿孔率一般随板条宽度的大小而改变，宽条板的穿孔率小，窄条板的穿孔率大，如板条宽27mm，槽宽3mm和条宽12mm，槽宽3mm的穿孔率分别为6.5%和12%。这两种板空腔深度100mm，板后背贴吸声无纺布，空腔填充吸声岩棉（50厚），实测吸声系数如下，吸声频率特性的比较如下表所示。

众所周知，岩棉吸声材料中高频段吸声系数很高，低频段吸声系数较低。上表所示不同穿孔率板的吸声频率特性表明，穿孔率小的宽条板对其后背填充岩棉的高频吸声系数产生了较大的影响，而穿孔率大的窄条板对其后背岩棉中的高频吸声系数影响不大，但低频段的吸声系数宽条板比窄条板要好一些。在剧院等环境的音质设计中，常常通过选择合适的穿孔率来防止厅内高频的过度吸声，从而使得剧院获得较好的混响效果。

3.板后的吸声材料

木质穿孔装饰吸声板是由木质穿孔装饰板与其后背的吸声材料组成的。前者主要起装饰和保护吸声材料的作用，后者主要起吸声作用。通常所用的吸声材料为岩棉、玻璃棉、矿棉等材料，这类材料吸声性能好、防火、隔热、耐腐蚀。缺点是体积大，安装不方便，对环境产生污染。但一般公共区域装修考虑经济效果，均采用以上材料。

实际使用安装工艺及操作要点

1. 木质穿孔吸声板安装工艺流程

准备工作现场测量放线基层龙骨安装板后吸声材料安装木质穿孔吸声板背面无纺布安装木质穿孔吸声板安装检查验收

2.木质穿孔吸声板安装操作要点

（1）准备工作

①主体分部已验收，墙面清理干净；

②水电等预埋管线已敷设完毕并完成相关隐蔽验收；

（2）现场测量放线

①按施工图结合现场实际情况对墙基层尺寸的要求，布置合理的分隔间距，且不得大于400mm，尽量与板的规格一致，在墙面将分隔线放样；

②结合水电施工图纸确定插座、管道、配电箱、消防箱等物体的预留尺寸；

3.基层龙骨安装

①可采用轻钢龙骨或木龙骨进行安装，当采用木龙骨安装时须经过防腐、防火处理；

②按照放线放样安装合理规格的龙骨，采用开口方木龙骨时，纵、横向木龙骨应连接牢固，纵、横向龙骨应设置支座，且相应支座间距不应大于1.5m；

③龙骨距离墙面控制应符合声学设计的相应要求，应设置合理的空腔深度或留置空间以安装相应吸声材料；

④调整基层龙骨平整度，龙骨表面平整顺直，无变形或翘曲。

4.板后吸声材料安装

在龙骨预留位置按要求安装相应吸声材料，轻钢龙骨安装岩棉时，可在轻钢龙骨靠墙侧单侧封胶合板或石膏板（空腔深度可用多排龙骨进行调节），并在其上粘贴岩棉钉以固定岩棉用，每块岩棉至少四颗岩棉钉固定。

不同的吸声材料的效果也不同，即使是NRC（降噪系数）相同的玻璃棉和岩棉，由于其密度的不同，其吸声特性也有所不同。例：由于岩棉密度较玻璃棉密度高，其低频段的吸声系数要优于玻璃棉，而中高频段的吸声系数玻璃棉略优于岩棉。现场施工使用时按声学设计要求采用相应的吸声材料。

5. 木质穿孔吸声板背面无纺布安装

在木质穿孔吸声板安装前可对其背面粘贴一层黑色无纺布，厚度小于1mm。可以提高木质穿孔吸声板的吸声特性。

6.木质穿孔吸声板安装

①按施工现场已安装的龙骨计算并切割木质穿孔吸声板。

②安装木质穿孔吸声板：

1）吸声板的安装应按从左向右，从下到上的顺序；

2）对面层有对纹对花要求的木饰面穿孔板，应提前进行电脑排版放样，并对吸声板背面编号，按编号进行安装；

3）吸声板的安装可采用枪钉固定或采用枪钉与胶水一同固定的方法，当施工过程中采用胶水粘接固定时，需要注意胶水的污染及可燃性。

4）吸声板之间的缝隙处理可采用密拼或按设计要求留置预留缝，缝内可用装饰条或玻璃胶收口处理；

5）吸声板阳角处的处理可以采用按角度定加工成品板材，或采用背切斗角，部分木质穿孔吸声板因木饰面的实木皮较脆，背切容易破皮，也可采用定制角度的木线条进行罩面处理。

7.检查验收

主要检查木质穿孔吸声板的表面平整，顺直，拼缝、阳角处理是否按相关要求，是否合理美观。表面木皮的品种、样式、规格、色泽等是否符合要求。最后进行声学检测，其相应吸音系数是否达到设计要求。

结语

木质穿孔吸声板在现代生活中，在影剧院，会场、舞台、候车室、录音室等场所使用面已越来越广泛。一方面它表面的木饰面可按室内装饰整体效果进行选择，木皮的种类，样式，颜色，对纹等有很大的自由度。另一方面它具有较为良好的吸声效果，通过穿孔率、空腔深度以及背后填充吸声材料的改变，可以取得相应声学设计特性。

在实际应用过程中，需要充分考虑木质穿孔吸声板的穿孔率、空腔深度、无纺布、背后吸声材料等对吸声特性的影响。根据场所的不同声学设计需求，选用不同的材料、穿孔率等具体参数，在达到视觉美观的同时，通过科学合理的方法使环境更安静，音效更出色。

作者简介：曲晓立（1986-），男，汉，籍贯：江苏省苏州市，本科，助工，研究方向：装饰设计施工。