智能隔音窗帘系统在现代家居环境中的应用

吴雄锋 凌正慧

摘 要：城市化进程飞速，都市中的噪音也日趋增加，家居环境中的噪音分贝也飞速上升，严重影响日常生活与工作。因此，研发一种合理有效的智能隔音窗帘系统来保证舒适的居住环境显得十分重要。本文结合噪音传播规律与城市噪音的规律，对比市面现有的降噪方法，介绍了一种新型的隔音窗帘系统，及其基本工作原理。

关键词：隔音；窗帘；降噪

1 课题研究背景

1.1 噪音的危害

城市化进程迅速，噪音污染愈发严重，对日常生活有着巨大影响。长期处于高分贝环境中，身心健康都会受到巨大的危害。噪音最直接的危害作用于听觉系统，会出现听力下降和耳鸣的不良症状。长此以往，听觉系统会受到不可逆的损伤。其次，高分贝噪音影响人的心理健康。主要体现在噪音使人烦恼，激动、易怒，甚至失去理智。

1.2 生活噪音的分类与占比

生活中的主要噪音来源包括交通噪音、建筑噪音和工业噪音。日常生活中接触到的三种噪音的比例又不尽相同。

其中占比最大的是交通噪音。城市交通的发展迅速，机动车数量迅速增加。因为城市道路覆盖率广，遍布城市，所以交通噪音成为最大的生活噪音来源。其次是建筑噪音。施工发出的噪音主要来自大型施工工具，所以具有突发性、冲击性和不连续性的特点。城市化进程中，建筑工地数量也一直在增加，所以建筑噪音成为了第二大生活噪音来源。第三是工业噪音，指工厂的生产过程中，由机械震动、摩擦撞击及气流扰动产生的噪音。但是因为工厂大多远离市区，所以在本课题以交通噪音与建筑噪音为主要研究对象。

2 数据分析

2.1 噪音分贝频率分析

2.1.1 交通噪音

查阅资料得知，车流车速在四十码到九十五码之间的，噪声等效频率为470赫兹到 1000赫兹。当小型车占车辆大多数时，噪音等效频率为中频噪声为主，等效频率为600赫兹左右。交通噪音的等效频率与小车比和车流速度有关，随着小车比和车流速度的增大而提高。

2.1.2 建筑噪音

建筑工地噪音都来自于工地中的机械设备，这些机械作业设备产生的噪声频率呈现出低、中、高频的频谱分布，同类施工机械噪声频谱特性相似。总的来说，建筑工地的噪声频率分布较为广阔，在对建筑噪音的隔绝上难度较大，不具有针对性。

由数据调查得知，交通噪音和建筑噪音的噪音波段都集中在中高频范围内，故隔音时应针对中高频噪音。隔绝中高频噪音，就能隔绝掉绝大多数的生活噪音。

2.2 国家声音环境质量标准

根据《民用建筑隔声设计规范》的要求，从2011年6月1日开始。卧室、起居室内的噪声级应该符合白天低于45分贝，夜晚低于37分贝。更高要求的住宅卧室、起居室内的噪声级则应该符合白天低于40分贝，夜晚低于30分贝。

3 市场调查——市面上现有的隔音方法

噪音污染问题存在已久，市面上也有许多解决噪音的方法，各有优势然而也各有局限性。所以先对市面上的方法进行分析研究，对比优缺点，这样对于创新方案的提出会有较大的帮助。

3.1 使用双层真空玻璃

这个方法是将住宅中窗户原本使用的普通玻璃，替换成双层真空玻璃。替换后的窗户有效隔声量能达到35分贝～42分贝。隔声效率良好，尤其是对于穿透性较强的中高频率噪音。但是双层真空玻璃的生产工艺复杂，安装困难，尤其是高层建筑，且成本偏高。因此在一般民居楼中使用较少，多用于高档写字楼与酒店等场所。

3.2 粘贴窗户隔音膜

隔音膜为多层复合结构，表层为聚乙烯醇缩丁醛层中间夹隔音树脂。在窗户的玻璃上贴隔音膜时，窗户的透光性不会受太大的影响。窗户隔音膜的成本较低，使用方式简便。但是隔音膜隔音效率较低，仅达到3分贝～12分贝。仅适用于噪音污染不太严重的环境。这种方法操作简单，成本低廉但是隔音效果一般。

3.3 安装窗户隔音密封条

安装密封条的作用是填补窗户与窗框之间的缝隙，防止噪音从缝隙传入。但是这种方法只针对于密封差的窗户，若不是窗户问题导致的噪音问题，仅贴密封条的作用微乎其微。而在密封条选材方面，一般要求较高的厂家都选用三元乙丙橡胶或热塑性三元乙丙橡胶，既起到隔绝噪音的作用，又不影响窗户在轨道上的平行移动。

3.4 采用厚实布料或者缝合吸音棉

以麻纺，天鹅绒以及雪尼尔为代表的厚实面料制成的窗帘，即市面上出售较多的窗帘。样式与纹饰多样，然而窗帘与窗户之间也存在较大空隙。单层布料的隔声量仅在10分贝～25分贝之间，布料面密度越高，隔声效率越好。为了取得更好的隔音效果，有的商家会在一般布料背面缝上一层吸音棉，但是这样加工的窗帘面密度会增加，吸音棉的外观不佳从而影响室内环境美观，所以一般家居环境较少采用，多为工厂或者仓库使用。

4 智能隔音窗帘系统说明

依据噪音传播原理，要使窗帘拥有最高的隔音效率，须满足以下两个条件。首先是结构上的密封性。声音的传递遵循短板效应，声音在传播的过程中会在隔声效率最低的地方优先传播，所以为了尽可能的提高隔音效率，就必须做到窗帘和窗框之间的空隙必须要尽可能的小。其次，便是窗帘所选择的的布料密度越大，其隔音效率越高。但是为了保证窗帘的正常使用以及收缩，需选择适当密度的布料作为其窗帘主体。

外层是铝合金材质的框架，起到支撑整合结构的作用。框架内部有上下两个轴，上方的轴可以固定在周围的墙体上，管体内置遥控电机，提供轴体旋转的动力。下端的轴是实心的金属制，直径略小于框架的内部宽度。起到下坠绷紧布面的作用。框架结构左右的内侧粘贴了软磁条，可以让窗帘布料紧密地贴合在框架上，减少缝隙，提高窗帘的隔音效率。布料采用的是涂有磁性涂层的无纺布材料，相比传统纺织材料，无纺布材料的表面的空洞更少，再加上一层磁性涂料可以更好地隔绝噪音。优化的窗帘结构有内外两层布料，再加上两层布料之间的空气层，都可以很好地提高噪音隔绝效率。

上方轴内部的电机可以通过遥控器控制，也可以结合手机应用进行控制，实现远程操控的功能。框架上方中间朝外的位置，还装置了一个可以感知声波分贝高低的探头，接受到来自外界的噪音信息后，传入信号处理装置，如果超过设定的分贝值，内置电机就会自动运行，向下关闭窗帘。这个功能主要针对室内的人在休息或者工作的状态时，外界突然持续传來巨大的噪音，此窗帘系统可以自动作出反应，以此防止室内的人受到噪音影响。同时，声波感知探头还可以事实监测外界的声音状况，实时共享至手机应用程序，来帮助使用者了解居住环境周围的噪音状况。

5 结束语

总体上说，此智能隔音窗帘系统能解决部分现代家具环境中的噪音问题，但仍有一些局限性。例如面积过大的窗户不适宜安装此类框架型窗帘，以及此类窗帘风格较为硬朗与一些室内家居环境风格相冲突。整体结构系统的优化仍有精进的空间。

参考文献：

[1] 孟云，卞学海.磁性织物的制备[J].印染，2012（12）： 21～23.

[2] 朱妍妍，魏志勇.建筑施工机械噪声测量分析及其降噪措施[A].中国声学学会第十一届青年学术会议[C].2015.

[3] 孙凤英，苏男.城市道路交通噪声频率特性及分布[J].森林工程，2017（3）： 104～109.

[4] 彭敏，赵晓明.纺织材料的吸声隔声机理及研究进展[J].成都纺织高等专科学校学报，2016（4）： 173～177.