途徑 A 之傳音

途徑 A 的傳音應考慮「共振基頻」以及「壁體留空阻尼之影響」

方能進行牆體隔音性之準確計算。以下茲就共振基頻、壁體留空阻尼 之影響、牆體隔音性之計算等三方面進一步討論途徑 A 的傳音之問題 與構法上的解決之道。

a 共振基頻

雙皮牆構造可視為一種藉彈簧層聯繫兩個單體而成的振動系統。

此彈簧層可為空氣層或阻尼層。

由於雙皮牆構造留空層中的空氣層或阻尼層具彈性變形特性而有 減振作用，故當音波由第一皮層經留空層傳入第二皮層時，聲音能量 在此留空層大大減弱，因而提升牆體總的隔音量。

影響雙皮牆的隔音性最重要的因素首推「共振基頻」，其計算方

式可視留空層之阻尼材填塞與否而有不同。

中間層留空的雙皮牆系統之共振基頻(Resonanzfrequenz fo)可以 下列公式表之: (abb15)

fo=60×((m1＋m2)/(m1×m2×d))^1/2 ---(5) 其中 m1、m2 分別為每一皮層之單位面積質量，d 則為空氣層之 厚度。

中間填塞阻尼材的雙皮牆之 fR(共振基頻)計算公式則可見表格 24)。要減少共振基頻對於隔間牆隔音的影響，最有效的方法即在於使 共振頻率降低至主要聲頻之外，即最好小於 100Hz，至少不高出 100Hz 太多。

由公式(5)吾人可知: 欲降低中間層留空的雙皮牆系統共振頻率 fr 至主要聲頻之外，則宜加寬雙皮牆間空氣層的厚度，並加大各皮單位 面積的重量 m1、m2。

由(表格 24)吾人可知: 欲降低中間填塞阻尼材的雙皮牆共振頻率 fr 至 100Hz 以下，通常牆皮單位面積重量愈重(m’)、間距(d)愈大、阻 尼層剛性(s’)愈小者，則愈有利。

表格 24、中間填塞阻尼材的雙皮牆之 fR(共振基頻)計算公式。

其中 fR 為共振頻率(Resonazfrequenz)或固有頻率(Eigengrequenz) (Hz)。m’

為牆皮單位面積重量。d 為牆皮間距。s’為阻尼層剛性(MN/m3)"動彈性係數 (Dynamische Steifigkeit)。[Hart, p.263]

從以上敘述吾人可知，無論「中間層留空」或「中間填塞阻尼材」

的雙皮牆系統，只要能增加「牆皮間距」(圖 35)以及「牆皮重量」(圖 38)，均能有效降低 fr。

在增加「牆皮間距」方面， 圖 36 提供了各種材料不同間距的雙 皮牆共振基頻資料，查表可知一定單位面積重量之隔牆，採用何種牆 皮間距可使該隔牆之 fR＜100Hz，進而提升其隔音性。

圖 35 、不同牆皮間距的雙皮牆針對傳音途徑 A 之隔音性。a 曲線為比較用 單皮均質牆的隔音曲線。雙皮牆牆皮間距必須足夠大，否則不具隔音功能。

牆皮間距愈大者，fR 愈低(愈有利)。牆皮間距愈小者，fR 愈高(愈不利)。

[Hart, p.263 ]

圖 36 、兩皮同厚的雙皮牆之共振基頻。牆皮間距 d 愈大者，fR愈低。牆皮 愈重者，fR愈低。上圖為牆皮較軟者，下圖為牆皮較硬者[Gösele, p.46]

增加單位面積重量最簡單的方法即增加牆厚。但採用此法降低 fr 的同時，特別應注意牆厚增加導致剛性增加所帶來的副作用。

實驗顯示(圖 37)，當牆皮加厚時，牆體之整體隔音性雖因質量、

勁度增加而升高，使隔牆的整個隔音曲線向低頻處平移，有助於降低 低頻的共振基頻，但也會連帶使原本位於高頻帶的「吻合臨界頻率」( fc) 因牆皮加厚、加剛而向人耳聽覺敏銳之較低頻區域移動，造成隔音之 弱點。

圖 37、雙皮牆構件，具不同厚薄(10mm、16mm)時的隔音性[zeeb, p.26]

職事之故，改善雙皮牆之隔音性的理想的構法應為: 增加雙皮牆 的皮重，但不增其剛性。有效構法係於牆皮內面黏貼重質軟性材料(圖 38)。此種解法尚可提升其實體隔音性(Körperschalldämmung)。使牆皮 實體傳音之震幅減少，避免音波從一皮經由實體構件傳至另一皮。

圖 38、黏貼較重材於牆皮內面，以改善雙皮牆版之隔音性[zeeb, p.26]

上述改善雙皮牆隔音性的構法原則落實於實踐的層次時，有下列 四種實務上的作法可能:(圖 39):

(1) 加重牆皮，但於牆皮內面刻槽、

(2) 於牆皮內面黏貼重質小塊(Klötzchen)、

(3) 於牆皮內面貼重質軟性蓆物、

(4) 於牆皮內面黏貼砂包。

圖 39、改善輕質牆皮隔音性的加重及其發方法:

a. 面板加厚刻槽。b. 貼石膏紙板塊。c. 以軟質材(如紙、鉛、硬纖板或橡膠) 加重面板。d. 以膠膜封裝的砂包加重面板。[zeeb, p.26]

圖 40、改善雙皮牆隔音性之範例: 以軟質阻尼材增重牆皮內面。a 為無增重者，

b 為增重者隔音曲線。 [zeeb, p.27]

經實驗證明，牆皮內面貼重質小塊的作法在低頻帶有利於減少低 頻共振之影響，然其對高頻的好處有限。因此加重小塊之尺寸與彎波

之波長相符時會產生吻合效應，因而造成隔音之弱點。

實務上証明較可行者係 c 法，即貼厚、重油毛氈(部分兩層)，或 橡膠墊、鉛皮於牆皮內面者。zeeb 甚至建議以塑膠袋砂包黏貼於牆皮 內面，以大幅增重，但幾乎不提高任何牆體之剛性(d 法)。

此類以軟性材加重牆皮的隔音作法之改善效果顯著(圖 40)。僅需 在牆皮內面增加中高等級之重量(如 5~7kg/m2)，即可提高平均約 10dB 的隔音值。

b 壁體留空阻尼之影響(Daempfung des Hohlraumes)

如前所述，若欲使雙皮牆的共振基頻(fR)降至 100Hz 以下，則雙 層牆皮間留空層的剛性應盡可能減小。降低留空層剛性最簡單有效的 方法即填塞具足夠流阻性之開放多孔性材(如採用具 5000~10000Ns/m⁴ 流阻性的纖維阻尼材填塞)。而前述章節有關共振基頻 fR 與牆皮間距 d 關係之敘述，亦即公式(5)、表格 24 等，也僅在雙皮牆的留空層具 足夠大的「流阻性」時方才成立。

圖 41 、雙皮牆留空阻尼對其隔音性之影響。例 : 雙皮 12.5mm 石膏紙板牆，

具 50mm 的雙皮間距。a 曲線為雙皮間留空之隔音曲線。b 曲線為雙皮間留 空邊緣加阻尼材 R 之隔音曲線。c 曲線為雙皮間留空填塞礦棉 M 之隔音曲 線。d 曲線為比較用單層石膏板牆之隔音曲線。以上曲線均為無側路傳音者

之量測值。[Gösele, p.47]

雙皮牆最佳的留空層填塞方法及其隔音效果，可參見圖 41。一般 而言，留空層不宜再做分割，而有留空層的雙皮牆較無留空層同重之

單皮牆者隔音性為佳。「僅留空邊緣填塞者」較「無留空填塞者」隔 音性佳。而「留空全面填塞者」較「僅留空邊緣填塞者」隔音性佳。

除此之外，留空層填塞不可採用太剛硬的材質(如硬質發泡材 等)，否則會因剛性過高，減損雙皮牆整體的隔音性。

c A 途徑雙皮牆隔音性之計算

內含留空阻尼層之雙皮牆在「傳音路徑 A」上的隔音性計算公式 為:

當 f＞fR且＜c/4d 時，

隔音性 R=R1+R2+20lg4πf×

d/c---(6) 當 f＞c/4d 時，

隔音性 R=R1+R2+6dB ---(7)

其中 R1、R2 表各皮層之隔音值，c 表空氣中音波速度(340m/s)，

f 表頻率，d 表間距。

圖 42 、同皮厚之雙皮牆的隔音性視其整面牆單位面積之重量 m’及牆皮間 距 dL有所不同(b 組曲線)。dL愈大者隔音性愈佳。單位面積之重量 m’愈大者，

以公式(6)、公式(7)亦可進行兩牆皮同厚之雙皮牆的隔音性計算。

圖 42 標示不同單位面積牆皮重的雙皮牆，在不同的牆皮間距條件下 的隔音曲線。由該曲線之特性吾人可知: 牆皮間距 dL愈大者、牆皮單 位面積之重量 m’愈大者，隔音性愈佳。然該曲線較為特別的地方係牆 皮單位面積重量介於 40~100kg/m2 之間時，其隔音性保持一定，亦即 不因單位面積之重量 m’之增減而所所改變。此現象可歸因於牆皮的吻 合臨界頻率之影響。牆皮單位面積重量超過 100kg/m2 後，則隔音性 再度隨著牆皮單位面積重之增加而增加。