[发明专利]可自然通风及调节天然采光的降噪窗

说明书

技术领域

建筑，建筑技术，绿色建筑技术，建筑物理，声学与噪声控制，采光，通风。

背景技术

设计绿色的建筑围护结构常与声学问题相关。例如，双层或多层玻璃的窗户对于节能和降噪均有利。从另一角度来说，鼓励采用自然通风是绿色建筑的重要课题之一，但敞开窗户常会引起噪声问题。因此，研发既能保证自然通风和有效利用自然采光，又能达到降低噪声要求的窗户系统可以提高建筑围护结构的总体可持续性。本发明的主要目的是通过声学、采光和通风技术，发展一种新型的窗户系统。

发明内容

本发明是一种适宜自然通风、采光并且降低噪声的新型窗户系统。通过数字交错式(即经过数字计算得出的各种最佳交错组合方式)的玻璃层形成通风槽道，并在通风槽道内加入微穿孔吸声体来降低噪声。此系统采用非纤维材料且表面光滑，有利于人体健康和通风。另外，该系统是透明的，因而对自然光的影响极小，并可将其安装于现有建筑立面而不影响其外观。该系统考虑到居住者白天对气流舒适的要求，而不仅是夜间最低量的空气交换。本发明亦包括主动噪声控制和被动噪声控制的混合式系统，其中主动式控制是在窗户内安装扬声器以产生与所控制噪声大小相等相位相反的声音以抵消噪声，主要是针对低频噪声进行控制，而采用声学材料的被动式噪声控制则对中高频噪声更有效。二者结合可达到全频控制。

利用以上原理，采用多种窗户形式、窗户尺寸及材料尺寸，在英国剑桥大学及谢菲尔德大学建筑学院声学实验室及建筑环境实验室进行了大量的实尺测试以及基于有限元法及计算流体力学的数值模拟(申请人为剑桥大学博士、谢菲尔德大学建筑学院教授及声学研究中心负责人)。测试及模拟包括声学、通风及采光性能等各方面，结果表明此窗户系统可以在数个倍频程内达到非常好的降噪效果。在常用的窗户尺寸下，可优于一般单层窗完全关上的效果，且在某些频率可接近一般双层窗完全关上的效果，与此同时，自然通风良好，满足居住者白天对气流舒适的要求，同时采光效果与同样层数的透明玻璃窗相当。

附图说明

基本的设计形式有以下方式及系列(见图1-5所示的剖面)，根据声学、采光、通风等要求，各方式及系列可单独或混合使用：

(1)用数字交错式的玻璃(其中每层玻璃可为单层、双层或多层，由隔声及热工要求而定)形成直线或曲线形式的通风槽道，并利用此槽道产生的共振效果降低室外到室内(或室内到室外)的噪声(见图1)。通风槽道宽度TWW可根据通风效果的要求调节，可仅保证夜间最低换气量，亦可宽至墙厚或者更大。本窗户系统的高度和宽度亦可根据实际窗户开口尺寸变化。通风开口可为室内一侧高，室外一侧低；亦可为室外一侧高，室内一侧低。通风口尺寸RSO及SSO可在很大范围内变化，可宽至500毫米或者更大。

(2)在数字交错式的玻璃形成的通风槽道中，使用单层或多层透明、半透明、或不透明的微穿孔板或微穿孔膜来降低噪声、调节采光及通风。微穿孔板或微穿孔膜可采用多种排列布置方式，包括使用变截面的后空腔。图2为典型的布置示意。

(3)在数字交错式的玻璃形成的通风槽道中加透明、半透明或不透明的微穿孔板、微穿孔膜或其它声学材料制成的消声百叶，来降低噪声、调节采光及通风。消声百叶可采用多种排列布置方式，并可灵活调节以改变降噪、采光及通风效果。图3为典型的布置示意。

(4)在数字交错式的玻璃形成的通风槽道的室内或室外一侧加消声罩或消声弯道以降低噪声及调节通风。消声罩或消声弯道可采用多种布置方式，其中可使用微穿孔板、微穿孔膜或其他声学材料，或不使用任何声学材料。图4为典型的布置示意。

(5)在以上的通风槽道内部或外部，建筑物室内一侧或室外一侧，引入次级声源(即利用主动噪声控制原理)以降低噪声-包括经过通风槽道的噪声以及通过玻璃振动而直接传播的噪声。用于主动控制的次级声源及传声器可在窗户内或周围的任何位置。图5为典型的布置示意。

具体实施方式

本窗户系统可用于新建建筑，亦可用于改建建筑，即在保持原有窗户的基础上加额外的玻璃层，形成通风通道，因为附加的窗户系统可以是透明的，因此不改变原有窗户的形式，尤其适用于旧建筑改造及保护。以上窗户系统可利用多种材料制成，包括木材、钢材、铝材、及塑钢等，且可用于各类建筑，包括居住建筑、办公建筑、及工业建筑等。