[发明专利]一种分立式有源降噪通风隔声窗

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种采用分立式有源噪声控制技术的降噪通风隔声窗的设计方法，尤其涉及降噪通风隔声窗的分立式有源控制技术。

二、背景技术

随着城市化建设进程的进一步推进，城市噪声污染日益严重，严重影响到人们身心健康。在人们工作、生活和活动场所中，如何有效的避免噪声污染，是一项极其有意义的工作，然而，现有的方式都是采用关窗等方式来避免噪声的进一步传播，无法得到建筑的自然通风，同时关闭窗户会进一步增加对空调调温和通风功能的依赖，不利于节能环保。因此，一种具有良好降噪性能又能自然通风的隔声窗，对于倡导绿色节能，构建绿色和谐的人居环境，避免噪声对人们身心健康造成伤害等具有重大意义。

对于自然通风隔声窗，国内外相关研究已取得一定进展。首先引入的是被动降噪技术。学者[Asdrubali F.and Contana F.，Influence of filtering system on high sound insulation ventilating windows，Proceedings of Inter-noise 2000，Nice，France.]采取的办法是将窗户封闭，使用装有风机的吸声通风单元以及相应的过滤系统来满足室内通风需求。通风单元中铺设了多孔吸声材料，以降低由风机工作带来的气流噪声等。这种通风窗的声衰减指数达30dB，但是由于吸声材料不是透明的，对室内的采光有较大影响，并且所用吸声材料为纤维丝状，容易扩散至室内空气中，引发呼吸道疾病。学者[Field C.D.and Fricke F.R.，Theory and applications of quarter-wave resonators：aprelude to their use for attenuating noise entering buildings through openings，Applied Acoustics，53，pp.117-132，1998]利用1/4波长共振器来降低通过通风口传播进入室内的噪声，在某些频带，获得了大约6-7dB的额外降噪量，然而该只对很窄频段的噪声有效，而实际噪声一般是宽带的，该方式也是无能为力。学者[Nishimura Y.，Nishimura S.，Nishimura T.，and Yano T.，Sound propagation insoundproofing casement windows，Applied Acoustics，70，pp.1160-1167，2009]等提出了一种窗扉式窗户的理论模型，该窗户具有通风单元与采光单元，同时能降低噪声的直达声。他们从理论上研究了声波入射口和输出口的最优位置，以及入射口和整个窗扉的面积比对抑制窗扉单元内高次波传播的作用。然而，目前该研究仅限于理论计算，缺乏实验验证。学者[Kang J.and BrocklesbyM.W.，Feasibility of applying micro-perforated absorbers in acoustic window systems，Applied Acoustics，66，pp.669-689，2005]等将两扇窗户开口错置，达到阻断直达声，同时又能满足自然通风的需求，并在窗户内部铺上透明的微穿孔材料，在中高频段取得了10dB左右的降噪量，由于微穿孔吸声材料对低频声波吸收能力很差，因此该隔声窗对低频噪声几乎没有效果。

然而，这些研究大部分使用被动降噪的方式，以在窗户的通风路径上阻隔噪声。这种方式会带来一些问题，如降噪使用的材料对窗户的透光有影响，部分材料对空气质量有不良影响。此外，被动降噪对中高频噪声有较好的作用，对低频噪声效果有限，影响了窗户的整体隔声性能。有源噪声控制是一种能够有效控制低频噪音的技术，在有源降噪耳罩、有源隔声屏障、管道的有源噪声控制、汽车与机舱的有源噪声控制等领域有着大量的研究与应用。

发明专利CN101220726、CN1482341、CN1702286和CN171023等公开的专利中均描述了通风隔声窗的设计方法，都是在通风的同时使用被动降噪的方法来衰减噪声的传入，对随气流传入的噪声尤其是较低频段噪声的衰减能力有限。CN101881119A公开了一种在自然通风的同时能有效衰减噪声尤其是低频宽带噪声传入的有源降噪推拉窗结构，并在实际隔声室实现该系统，该通风窗采用耦合的有源控制系统，系统结构相对复杂，对控制系统硬件结构要求严格，同时在进一步扩展上存在一定的局限性；CN101852056A公开了一种有源通风隔声窗概念，仅给出一些有源噪声控制的基本原则，没有给出具体的技术实现途径。