谈在建筑设计中综合考虑建筑节能与建筑噪声控制
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作者: 张 俊
摘 要：在夏热冬冷地区（以湖南地区为例）建筑设计中综合考虑建筑节能与建筑噪声的一些技术手段，对建筑节能与建筑噪声控制的实践操作有积极的现实意义和实用价值。具体来说，在建筑围护结构的材料和构造的选用及处理和建筑设计相关方面（如：建筑绿化）等环节上可实现两者兼顾，并均取得一定效果。
关键词：建筑节能； 建筑噪声； 传热系数； 隔声量； 围护结构
中图分类号：TU111.19+5.1
文献标识码：B
文章编号：1008-0422(2008)02-0134-03
1前言
众所周知，能源问题是当前世界各国普遍重视的问题。在全世界总的能源消耗中，建筑能耗约占25%~40%。近年来，我国的建筑节能工作已进入全面实施阶段，随着一系列关于建筑节能的国家法规及地方标准的颁布和实施，整个建筑行业从业人员不仅从观念上对建筑节能有了一定的重视，而且在具体工作中取得了一定成果。使建筑节能在理论研究和实践操作上均获得了一定效果。但是，与世界发达国家相比，还有相当大的差距。关于建筑节能，我们尚有许多工作要做。
同时，随着我国的社会和城市建设到了一个飞速发展的时期，人们开始对影响我们工作、生活的一个重要问题――噪声问题投入更大的关注，噪声问题已经成为可持续发展战略中的一个重要环节。从我国目前的整体状况来看，我国的建筑声环境长期以来未能得到应有的重视。而建筑噪声控制工作在整个建筑行业中也处于起步阶段，往往是建筑噪声出现后，进行噪声治理，而对于建筑噪声的防护和控制，虽有一定的理论研究成果和方法。但在实践操作上并不普及。
本文试浅谈在夏热冬冷地区（以湖南地区为例）建筑设计中综合考虑建筑节能与建筑噪声的一些技术手段，借此对建筑节能与建筑噪声控制的实践操作产生积极的现实意义和实用价值。
2从理论上谈谈建筑节能与建筑噪声控制的原理和措施
节能方面，湖南省属于夏热冬冷地区，不论从冬季保温还是夏季隔热方面，建筑能耗构成主要是通过围
护结构（墙、屋顶、楼板、门和窗）的传热及空气渗透。关于围护结构的传热，与围护结构的传热系数（K[W/m2・K]）紧密相关，而解决空气渗透在于增强建筑的密闭性，密闭主要是在门窗这一块，门窗要有很好的气密性。噪声控制方面，主要考虑建筑围护结构的隔声，为使所设计建筑达到允许的噪声标准，必须使围护结构具有足够的隔声性能，以防止来自外界的噪声干扰。同时，建筑的密闭性对建筑隔声也有明显的影响，墙体等围护结构上的孔洞（例如门窗缝隙等）会使其隔声性能明显下降。
因此，在建筑围护结构中采用传热系数较低而又可提高围护结构隔声量的材料（例如离心玻璃棉等）或构造，可取得节能和隔声两方面的效果。另一方面，虽然增强窗的气密性与减少围护结构的孔洞、缝隙面积是不同的概念，但是，对建筑密闭性的要求使其在构造上具有某些相近的措施。
其他某些建筑设计相关方面，例如建筑绿化也同样在节能和隔声两方面有着积极的含义和作用。建筑绿化可起改善局部热气候；调节空气湿度；降低城市噪声污染；防止灰尘侵袭等作用。
由此可见，在建筑设计中采取某些综合考虑建筑节能与建筑噪声控制的技术手段从理论上说具有可行性及现实意义。本文综合考虑的途径主要从围护结构的材料和构造方式上着手，并思考建筑绿化的作用。下面从具体细节上讨论。
3可综合考虑节能和隔声的围护结构
可综合考虑节能和隔声的围护结构主要有外墙，外门、窗等，下面谈谈在这些围护结构的构造和材料的选取上具体如何兼顾节能和隔声。
3.1外墙。现阶段湖南地区建筑外墙以240厚粘土空心砖为主，分层增加约20~60厚膨胀聚苯板或聚苯颗粒保温砂浆等材料形成外墙保温构造以满足整个建筑节能设计要求。而砖墙本身面密度大，隔声较好，240厚砖墙双面抹灰的计权隔声量达到54.5dB，完全能满足建筑隔声要求。但建筑外墙有提倡使用加气混凝土砌块的趋势，这种材料虽导热系数较低，约0.2~0.3，可很大程度上降低墙体传热系数。但其隔声性能不如砖墙，200厚加气混凝土墙双面抹灰的计权隔声量为44.5dB，这与其面密度有关（质量定律）。此时，若只采用200或240厚加气混凝土砌块外墙自保温则可能在某些情况下难以达到隔声要求，须采取增加其他材料或设空气层等构造措施来提高隔声量。在设计中应注意此类情况。
3.2门窗
3.2.1外窗
a.窗墙比：不同朝向的窗墙比的大小对能耗有很大影响（由于外窗的传热系数一般来说比外墙小很多，影响外围护结构的综合传热）。随着窗墙面积比的增大，外窗的传热系数要求更小，以达到相近的节能效果。不同朝向、不同平均窗墙面积比的外窗传热系数见表1。
同样，窗墙比对外围护结构的综合隔声能力也是有很大影响的。窗户的隔声性能不好，如果窗户的面积不大，隔声性能与窗面积大、隔声性能非常好的窗几乎差不多（见表2）。
由此可见，在适当范围内减小窗墙比可使节能和隔声均更易满足要求。
b.窗体材料：节能方面，湖南地区窗框材料木、塑料、断热铝合金优于钢、铝合金（见表3）。但木、塑料非现代建筑所青睐，断热铝合金由于造价较高，使得铝合金成为应用最为广泛的窗框材料，同时采用复合层玻璃（如中空玻璃窗）等方法提高窗的节能效果。
隔声方面，同济大学声学研究所对于不同的窗框材料的隔声性能做了测试，可从其实测结果得出结论：铝合金窗框与塑钢窗框在1KHz以下，两者隔声量基本接近，但铝合金窗框在中高频隔声性能优于塑钢窗。而关于玻璃，我们知道可以单纯增加玻璃厚度来提高隔声量。但在实际应用中，往往使用复合层玻璃来替代，可以取得窗扇重量大为减轻的优点。在随复合层玻璃的变化，隔声性能的数据对比中，可以得出一个很有实用意义的结果，即在玻璃+空气层+玻璃的复合层中，单层玻璃的厚度宜控制在4~6mm，空气层厚度约在10mm左右。经过对比，若节能设计时的采取相近的中空玻璃参数，可以取得节能和隔声两方面的效果。
c.双层窗：双层窗对节能和隔声都有利，双窗的间距受到建筑物外墙厚度的限制，可供采用的间距一般为10cm左右。实验测量表明，双窗间隔10cm的计权隔声量为33dB。在双窗间隔作吸声处理后，其隔声量达36dB。隔声效果较好，而双层普通玻璃窗的节能效果可见表3，而从造价来说，双层窗的工程造价约为复合玻璃窗的50%。
3.2.2住宅外门及阳台门
湖南地区住宅外门及阳台门在节能设计中可采用多功能户门（具有保温、隔声、防盗等功能）及夹板门等。夹板门一般中间填充玻璃棉或矿棉等作为保温材料，而玻璃棉或矿棉等同时也是吸声材料，节能设计中应用较多的如：双层金属门板，中间填充15mm厚玻璃棉板，可考虑适当增加填充厚度来提高隔声量。而门的密缝处理对于门的隔声也有很大影响，在防止空气渗透上也能起一定作用。
4建筑绿化
建筑绿化在节能上的含义及作用已是众所周知的，而利用绿化减弱噪声，也是常用的噪声控制方法。
4.1节能方面，绿化可以调节温度，尤其是降低夏季温度，树木枝叶形成浓荫可以遮挡太阳辐射和地面、墙面和相邻物的反射热。经过测试，夏季林地及草坪的气温与普通场地气温比较，平均降温值约为2.5~3℃。而西墙外有绿化的房间的室温低于无绿化的房间约3℃，同时在11~16时段内的升温速率有绿化房间也明显优于无绿化房间。不同的建筑绿化布置方法对节能均能起到一定效果。如：临街绿化，楼间绿化，楼旁绿化，建筑本体绿化等。
4.2减噪方面，在噪声源与建筑之间的大片草坪或是种植由高大常绿乔木与灌木组成的足够宽度且浓密的绿化带，是减弱噪声干扰的措施之一。值得注意的是，运用绿化来防止和减少噪声对建筑的干扰时，应考虑到噪声的衰减量随植物配置方式、树种及噪声的频率范围的变化而变化。一般来说，绿化对于低频噪声的隔声能力优于高频；混植林带的隔声能力优于纯植林带；而植物本身的吸声能力，一般以叶面粗糙、面积大、树冠浓密的为强。在建筑绿化布置方法上，临街绿化对减噪的作用较大。在道路边设置1.8~2.4m宽的灌木绿带+6m宽的大乔木绿带，其隔声量可达8~10 dB。
湖南地区的植物基本属于常绿植物，以香樟最为常见，香樟属于常绿乔木，一般来说，可形成浓密的树冠及浓荫，在建筑绿化中以香樟与灌木绿带的结合布置较为普遍，设计得当，在节能与减噪方面均能产生效果和作用。
参考文献：
[1] 柳孝图.建筑物理.中国建筑工业出版社，2000.
[2] 项端祈.实用建筑声学.中国建筑工业出版社，1992.
[3] 房志勇.建筑节能技术.中国建材工业出版社，1998.
[4] 中国建筑科学研究院建筑物理研究所.建筑声学设计手册.中国建筑工业出版社，1987.
[5] 刘明明.外窗的隔声作用及塑料窗的隔声性能.化学建材.2000.16（2）.pp.18~20.
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