引言

    玻璃窗的主要功能，是提供室內采光和向外的視線(xiàn)，除此之外，還起隔聲作用。人們之所以關(guān)心玻璃窗，不僅僅由

于它用于建筑物的外立面，而且還涉及到建筑物的內部如辦公室門(mén)與門(mén)之間、錄音室的隔斷等等。窗戶(hù)的聲音透射通常

影響建筑的整體隔聲效果。

    支配窗戶(hù)聲透射的物理定律與支配建筑墻體聲透的物理定律相同，但玻璃窗實(shí)際的噪音控制程度還要受玻璃本身的

性質(zhì)和窗戶(hù)的安裝特點(diǎn)的影響。例如，增加玻璃的厚度在大多數頻率區間都可以提高隔聲量，但是玻璃的剛度卻限制了

隔聲量的提高。使用多層玻璃（雙層和三層）在大多數頻率處可以降低噪音，但這取決于玻璃之間的隔離方式。

    隔聲量是用來(lái)測量在某一頻率范圍的降噪程度的標準尺度。本文中使用的單位是在北美廣泛使用的單一的數值單位，

即聲透射系數STC。

    盡管使用聲透射系數對評定建筑物的某些聲源的降噪效果，比如如人的說(shuō)話(huà)聲音一般來(lái)說(shuō)，是令人滿(mǎn)意的，但是，

使用聲透射系數來(lái)評定較低頻率的聲源來(lái)說(shuō)，卻不大適用。因為，大多數室外噪音源如飛機和公路上的交通車(chē)輛都位于

這一區間，僅僅用聲透射系數來(lái)評定建筑物的外立面的降噪程度，是遠遠不夠的。

密封單層玻璃窗

    從理論上看，如果玻璃剛度的作用忽略不計的話(huà)，大片單層玻璃的聲頻或質(zhì)量每增加2倍，其隔聲量增加6dB。盡管

單層玻璃的隔聲量在某些頻率處基本服從“質(zhì)量”定律,但是由于玻璃本身的剛度和窗戶(hù)玻璃的面積有限，卻導致了玻

璃的隔聲量偏離質(zhì)量定律的規定。

圖1.  密封單層玻璃窗的隔聲兩曲線(xiàn)。

    圖1 描繪的是兩個(gè)不同厚度的密封單層玻璃的質(zhì)量定律曲線(xiàn)和實(shí)際隔聲量曲線(xiàn)。質(zhì)量定律曲線(xiàn)顯示的隔聲量變化隨

著(zhù)頻率的增加大于實(shí)際測量窗戶(hù)的隔聲量。

    在低頻處，實(shí)際測量的隔聲量高于相對應的質(zhì)量定律曲線(xiàn)：這是因為窗戶(hù)密封材料的吸聲和相對于聲波波長(cháng)的窗戶(hù)

尺寸所導致的。一般來(lái)說(shuō)，這些影響對于大片玻璃如玻璃墻隔斷來(lái)說(shuō)是微不足道的。玻璃隔聲量的大小取決于窗戶(hù)的尺

寸、形狀以及窗戶(hù)是如何安裝在窗戶(hù)框內的。使用彈性密封材料（如氯丁橡膠密封條）可提高玻璃在低頻處的隔聲量3

到5dB。

    在較高頻率處，實(shí)際測量的隔聲量降到對應的質(zhì)量曲線(xiàn)以下。實(shí)際測量隔聲量的這種大幅度下降通常被稱(chēng)為“符合

頻率下垂”（coincidence dip）。導致符合頻率下垂的原因是由玻璃板內的彎波造成的。 符合頻率下垂發(fā)生的頻率與

玻璃的厚度成反比。2mm厚玻璃的符合頻率下垂接近于500kHz，而18mm厚的玻璃的符合頻率下垂發(fā)生在頻率為50Hz處。從

圖1可見(jiàn)，由于符合頻率下垂的作用，在頻率500Hz處，18mm厚玻璃的隔聲量事實(shí)上比4mm厚玻璃的隔聲量要小。在頻率

200Hz以上，實(shí)際測量的18mm厚玻璃的隔聲量遠遠小于用質(zhì)量定律所表示的隔聲量曲線(xiàn)。由于符合頻率下垂的影響，緊

緊靠增加玻璃厚度對單片玻璃的聲透射系數的影響是十分有限的。

    在符合下垂頻率之上，夾膠玻璃的隔聲量較之同等厚度的單片玻璃大得多。夾膠玻璃得隔聲量曲線(xiàn)在符合下垂頻率

以上十分接近質(zhì)量定律曲線(xiàn)。這種隔聲量得改善顯然是得益于玻璃之間的彈性膠片產(chǎn)生的阻尼（振動(dòng)能耗散）。但必需

注意，這種阻尼是溫度的函數。在加拿大北部寒冷的冬天，夾層玻璃的隔聲量的增加幅度會(huì )大幅度的下降。

雙層中空玻璃

    雙層中空玻璃的隔聲量主要取決于兩片玻璃之間的空氣層厚度。 圖2描繪的曲線(xiàn)表示中空玻璃的隔聲量隨空氣層的

增加而增加。圖中的曲線(xiàn)顯示，中空玻璃空氣層每增加2倍，其聲透射系數就大約增加3。此外，該圖還顯示，聲透射系

數還隨著(zhù)玻璃的厚度增加而增加。

圖2. 窗戶(hù)的透聲系數（STC）和雙層中空玻璃窗空氣層間距之間的關(guān)系。

    如果兩片玻璃之間的間隔?。ㄐ∮?5mm），則雙層中空玻璃的聲透射系數可能比相同厚度的單片玻璃的聲透射系數

僅僅高一點(diǎn)點(diǎn)（或事實(shí)上可能還要低一些）。之所以如此，是因為兩層玻璃之間的空氣像彈簧一樣將振動(dòng)能從一層玻

璃傳到另一層玻璃上，從而導致中空玻璃隔聲量的大幅度減少， 這種現象稱(chēng)為質(zhì)量－空氣－質(zhì)量共振。中空玻璃的共

振頻率可由下列公式求出：

    1150(t1+t2)1/2 /(t1t2d)1/2

    式中，t1和t2 分別表示兩片玻璃的厚度、d表示空氣層距離，單位為mm。一般來(lái)說(shuō)，在工廠(chǎng)種制作的密封中空玻璃

的共振頻率位于200－400Hz之間。圖3 描繪的是這類(lèi)中空玻璃共振頻率的下降恰恰處于這一區間。。天空中的飛機和路

面上的交通車(chē)輛的絕大部分聲能都處于該頻率范圍。通過(guò)增加空氣層的厚度和使用較厚的玻璃，這類(lèi)共振頻率就可降低，

從而改善對這種噪聲源的隔音效果。

圖3. 小空氣層對中空玻璃隔聲量的影響。

    在質(zhì)量－空氣－質(zhì)量共振頻率以下，雙層中空玻璃和相同厚度的單層玻璃的隔聲量相同。在位于共振頻率以上時(shí)，

中空玻璃的隔聲量較之其中單層玻璃的要大；當空氣層每增加2倍時(shí)，其聲透射系數的增加大約為3dB。

三玻中空玻璃與雙玻中空玻璃

    盡管人們普遍認為在雙玻中空基礎上增加一層玻璃對隔聲效果會(huì )起作用，但實(shí)際上除非中間空氣層間隔相應地增加

許多的話(huà)，否則三玻中空玻璃與雙玻中空玻璃的隔聲效果基本上是一致的。圖4描繪的是總厚度類(lèi)似的雙玻中空和三玻中

空玻璃的隔聲量比較曲線(xiàn)。圖中的玻璃規格分別為，雙層中空玻璃：3mm＋12mm＋3mm, 三層中空玻璃：3mm＋6mm＋3mm＋

6mm＋3mm，兩者的空氣層總厚度同為12mm。

圖4. 雙玻中空玻璃和三玻中空玻璃的隔聲量曲線(xiàn)。

    從圖中可見(jiàn)，在低于質(zhì)量－空氣－質(zhì)量的共振頻率（約250Hz）時(shí)，三層中空玻璃的隔聲量較三玻中空玻璃高3dB，

這與質(zhì)量定律所預測的相一致，因為從雙玻到三玻，玻璃窗的質(zhì)量增加了50％。在位于共振頻率以上的位置，兩條曲線(xiàn)幾

乎完全一致。因此，三玻和雙玻的聲透射級相同， 即STC 31。

    無(wú)論是雙玻中空還是三玻中空，除非它們的空氣層距離在25mm以上，否則三玻中空的隔聲量與雙玻中空的隔聲量就十

分近似。假定兩個(gè)雙玻中空玻璃，它們的質(zhì)量相同，但其中一個(gè)的空腔很大，另一個(gè)較小。如果用后者替代前者中的一層

玻璃的話(huà)，STC的增加是十分有限的。

玻璃窗降噪設計

    除非對門(mén)窗的降噪要求特別大的話(huà)，否則人們一般就選用雙玻中空窗。雙玻窗的空氣間隔必需相當大，才足以達到大

量降噪的要求。

    在雙玻中空和三玻中空玻璃中采用非對稱(chēng)厚度的玻璃，其降噪效果較之相同厚度的玻璃的降噪量要大。圖2 中的雙玻

中空的玻璃厚為6mm。如果將其中的一片用3mm厚的玻璃來(lái)替代，其透聲系數與之替代前相比，相同或更大一些。中空玻璃

中采用不同厚度的玻璃來(lái)降噪，是十分有效的一種方法，原因是，不同厚度的玻璃的聲音共振頻率是位于不同區間的。雙

層玻璃的厚度比為1比2時(shí)，效果是較明顯的。

    從窗框的透射的聲能會(huì )限制中空玻璃的降噪效果，特別對隔聲量大的中空窗的影響更大。圖2中的STC數據取自于安裝

在木質(zhì)窗框的中空玻璃，窗框的總厚度為40mm。實(shí)驗表明聲音透過(guò)木窗框的能量是為不足道的，但對安裝在重量輕的金屬

框的中空玻璃來(lái)說(shuō)，STC是較低的，很明顯是由于聲音透過(guò)金屬窗框導致其共振造成的。一般來(lái)說(shuō)，應避免使用輕體的窗

框材料。如果對降噪量要求很高的話(huà)，應使窗框從結構上看應分離，與墻體接觸，從而避免聲能通過(guò)窗框的傳遞。

    總之，中空玻璃窗具有節能作用，應該大力推廣。但是不能因為節能，就認為其降噪的結果就一定比單層玻璃窗好。

切記住，影響二者的物理原理是不同的。影響的降噪的因素包括，中空玻璃的安裝、空氣層內所充的氣體、玻璃厚度、空

氣層距離、窗戶(hù)邊緣部的密封程度、玻璃種類(lèi) (普通玻璃、夾層玻璃)、間隔條種類(lèi)、邊部的阻尼效果和窗框材料等等（

有關(guān)分析，筆者擬另行文詳細論述，在此存而不論）。此外，同樣需要記住的是，雖然惰性氣體和膠片在中空玻璃內的使

用，在一定的意義上說(shuō)，可以對降噪起到作用，但是，在使用時(shí)必須對應用的條件做具體分析，如使用膠片夾層玻璃在寒

冷的冬天條件下，由于阻尼作用的喪失，其降噪效果與同等厚度的單層玻璃是一樣的。