文章來源：維也納聲學 時間：2024-09-23
AGG透聲聚合技術研究及應用
郎宇福
（北京維也納聲學技術有限公司，北京 102200 ）
摘要：隨著社會的發展和生活品質的不斷提升，人們對健康的人居聲環境也提出了新的要求，目前建筑裝飾工程中應用的聲學材料大多局限了設計師的靈感呈現，作者通過多年聲學設計經驗，積累了大量的聲學應用案例，破解了局限設計師靈感呈現的禁錮，提出無縫透聲概念，希望能為廣大的建筑和室內設計師提供幫助。
關鍵詞：裝飾吸聲、無縫透聲、AGG聚合技術
Study and application of AGG acoustic polymerization
LANG Yu-fu
(Beijing Vienna Acoustic Technology Co., Ltd, Beijing 10082)
Abstract: with the development of society and constantly improve the quality of life, people also put forward new requirements for the residential sound environment healthy, acoustic materials used at present in the construction decoration engineering are mostly limited to the designer's inspiration, through years of acoustic design experience, has accumulated a large acoustic application case, crack method limitation the inspiration for designers, this seamless sound concept, hoping to provide help for the architectural and interior designer.
Keywords: decorative sound absorption, seamless sound transmission and AGG polymerization technology
前言
隨著國民經濟的高速發展以及人民生活水平的不斷提高，當今人們對建筑環境品質需求逐年提升，除了建筑造型和空氣質量提出高標準以外，對于聲環境的標準也越來越高，眾多建筑中不當的設計給建筑聲環境帶來很多不適的體驗感，造成了嚴重的音質缺陷，長混響直接影響語言清晰度，給人們的工作及生活帶來不便，長時間停留在噪聲超標的空間會引發身體疾病。
一棟建筑除了建筑形態、裝修效果、空氣質量這些因素，健康的人居聲環境也逐漸被人們所重視和認可。建筑聲環境的必要性不僅僅體現在近年來大量的劇院、音樂廳、影院、會議中心等專業聲學領域，更是逐步進入到與家居生活更加緊密的商場會所，博物館，家庭影院等休閑、商業空間領域。由于建筑設計品質不斷提升，對于吸聲、簡潔、流線的裝飾風格也逐漸被人們追捧，AGG無縫透聲涂層的研究就滿足了吸聲、簡潔無縫、易造型的特點。
1. AGG技術發展趨勢
AGG是單詞（Aggregation聚合）的縮寫，也是人們常說的聚合無縫工藝的代稱。
① AGG聚合技術符合國家政策方向和發展趨勢：生態建設、健康聲環境、環保、節能、低碳、可回收再利用。
② AGG聚合技術市場狀況：市場缺少同類產品，更是很多模塊化產品的替代品，很大發展空間
③ AGG聚合技術應用領域廣泛：建筑聲學工程應用、交通噪聲的聲屏障、工業噪聲的隔聲降噪，適用于劇院、影院、酒店工程、辦公樓工程、體育館工程、游泳館、球類場館、影音室、醫院、會議室、報告廳、多功能廳、圖書館、博物館、展覽館、文化中心、候乘大廳、地鐵站等場所的天花和墻面吸聲裝飾中；輔助解決交通噪聲控制、工廠噪聲治理、電梯井噪聲治理、設備機房噪聲治理等聲學問題。
2. 新技術創新說明
AGG聚合技術創新點之一利用納米材料改性粘結技術。采用直徑只有50nm的鋁酸鹽粘結顆粒與改性聚乙烯乳液物理融合后，通過反應釜加熱加壓120分鐘，使得兩種材料充分融合，形成一種具有耐高溫、高粘度、無甲醛的漿料，整個過程不需要添加水和其他成分；
AGG聚合技術創新點之二控制流阻達到不同透聲效果。流阻是指在穩定氣流狀態下，加在吸聲材料樣品兩邊的壓力差與通過樣品的氣流線速度的比值。單位是Pa·s/m^2。流阻越大，吸聲性能越差，反之吸聲性能越好，AGG聚合技術在制作吸聲結構時通過調整骨料的直徑來調整流阻的大小，確定好變化規律，形成一套完整的吸聲頻率特性變化表。
AGG聚合技術創新點之三無縫工藝滿足裝修造型需求。目前市場上具有吸聲性能的產品均為模塊化，因此極大的局限了設計師的靈感發揮，影響到建筑裝飾的多樣化，AGG聚合技術的發明彌補了復雜吸聲造型的加工難度，單曲面和雙曲面以及多邊多面的造型就可以輕松實現；AGG聚合技術的無縫工藝特別適合于政府辦公會議空間以及大型廳堂的聲學裝修，大面積無縫立體效果，體現了簡潔莊重的裝飾風格，滿足了廳堂的音質設計要求，填補了國內對于無縫吸聲天花和無縫吸聲墻面的空白。
不同于市場上絕大多數采用模塊化安裝的吸音板，AGG聚合技術生產的聚砂吸聲板是以輕質無機硅砂為基材，這種材料具有輕質、不燃、微孔等形態，通過AGG透聲聚合技術加工成基板后具有很好的吸聲性能和極低的線性膨脹系數，一方面能保證系統具有良好的吸聲性能，另一方面能使系統在正常的室溫變化下幾乎沒有溫度變形，能夠輕易的覆蓋超過400㎡的吊頂或墻面而不用設置伸縮縫，非常具有整體感的平面或曲面吸音系統，使得聲學效果和裝飾效果完美的融為一體。
AGG透聲聚合技術是采用改性聚乙烯乳液與納米級鋁酸鹽顆粒聚合而成，根據分子量高低、鏈結構的不同調整材料的流阻性來達到吸聲性能的差異化，通過高溫高壓工藝，促使直徑只有50nm的顆粒變異，增強其粘結性，當遇到以二氧化硅為主的砂粒表面即可進行外表面緊密包覆吸附，砂粒之間形成一張堅實的鋼網，使之透氣而堅硬。每顆沙粒的形狀體積不同，聚合積壓在一起時砂粒之間形成了大量大小不一相互連通并不規則的孔隙，聲波入射到孔隙之后通過摩擦產生熱量而衰減達到吸聲的作用，納米聚合工藝生產的聚砂板強度高，防火、防潮、抗凍、耐老化，無任何有機揮發物，清新且無異味，是綠色環保的聲學材料。
AGG聚合技術創新生產的透聲涂層是利用噴涂或工具涂抹在聚砂板之上，實現無縫工藝效果，此系統擁有非凡的聲學性能、豐富的色彩、優美的弧線、持久的穩定性和完美的空間整體感和表面質感，讓建筑空間擁有典雅而又清新的視覺效果和舒適悅耳的聲學效果，為不同的需求提供極具創意的解決方案。
AGG聚合技術生產的透聲涂層可以依附于多種基礎材質實現無縫透聲效果，例如聚砂板、高密度玻纖板、木絲板、金屬穿孔板等，極大的拓展了聲學產品的市場。
3. 全部指標參數
性能項目 | 性能指標 | 檢測依據 |
吸聲性能 | NRC 0.7-0.95 | GB/T20247-2006 |
環保性能 | 0.090mg/㎡~h（72h） | HJ571-2010 |
甲醛釋放 | E1 ＜0.1mg/L | GB/18580-2001 |
燃燒等級 | A(A2)不燃級 | GB8624-2012 |
耐老化 | 500h | GB/T16422.1-2006 |
抗凍融 | 30次無裂痕無剝落 | GB/T7019-1997 |
3.1 聲學特性
室內聲學的設計是通過影響聲音的吸收、反射、傳播和漫射來達到特定的功能和效果。AGG透聲涂層內部有許多互相連通形狀各異的微小孔隙，當聲音入射到涂層時，聲波會透過AGG透聲圖層進入材料內部，由于空氣運動產生的粘滯性和摩擦阻力作用，使聲能逐漸轉化為熱能而消耗，發揮吸聲降噪的作用。采用AGG透聲技術的聚砂板吸聲系數如圖1所示。
圖1 AGG無縫聚砂板吸聲性能
3.2 光學特性
光線對整個室內感官有著很重要的影響，其中一個關鍵因素就是天花和墻面如何反射和傳播光線，高品質的天花不會產生眩光或者是刺眼的反射光。帶有AGG透聲涂層的白色天花能反射91%的入射光，其中99%的反射光線都會發生漫反射，AGG透聲涂層的光反射比如圖2所示。AGG透聲涂層還有另外一個重要特性：最佳向后反射率，這意味著不管光線是從觀測者的相同方向還是相反方向照射到涂層的表面，它看起來都是一樣的。
圖2 AGG透聲涂層的光反射比
3.3 耐火性能
吊頂天花的防火要求很嚴格，一般都會要求達到國標A級不燃，有的特殊空間的墻面裝飾防火等級也需達到A級不燃。天花和墻面的防火要求至關重要，一是天花應當能阻止火勢的蔓延；二是天花不能在火災發生初期進行逃生和營救工作的時候發生坍塌。AGG透聲涂層能完全符合這些要求，其耐火性能檢測數據如表1所示
表1 AGG透聲涂層的耐火性能檢測報告
項目名稱 | 技術指標 | 檢測結果 | 單項評定 | ||
燃燒性能 | 爐內平均溫升，℃ | A級 | ≤50 | 15 | 合格 |
試樣平均燃燒時間，s | ≤20 | 10 | 合格 | ||
試樣平均質量損失率，% | ≤50 | 5 | 合格 | ||
檢驗依據：GB/T5464-2010/ISO 1182:2002《建筑材料不燃性試驗方法》 | |||||
3.4 其他特性
除上述聲學性能、光學性能以及耐火性能以外，AGG透聲涂層還具有以下特性：
a）環保特性：AGG透聲涂層的總揮發物（TVOC）0.090遠低于國家標準≤0.5 的要求，環保等級為E1。
b）防潮特性：AGG透聲涂層的濕脹率僅為0.18%，可見其防潮性能優異，適用于高潔凈的空間。
c）防水特性：AGG透聲涂層的個顆粒表面均覆蓋有專用養護劑，形成特殊的荷葉效應，使得水分子無法進入材料內部，具有優異的防水性能。
d）抗凍特性：AGG透聲涂層經凍融循環試驗檢測，無起層和龜裂等破壞現象。
e）抗沖擊特性：由于涂層的韌性，AGG透聲涂層的抗沖擊強度優于同厚度水泥纖維板。
f）耐老化特性：500h抗紫外線試驗結果顯示，AGG透聲涂層性能保持不變。
g）裝飾特性：AGG透聲涂層可采用天然彩色砂粒，簡約質樸的風格。表面涂層以及個性化的色彩設計，AGG透聲涂層支持根據RAL及PANTONE色卡定制表面顏色，支持超過450種顏色選擇，同時滿足單曲面、多曲面、多造型的設計風格。
h）易切割特性：AGG透聲涂層使用一個普通的壁紙刀就能裁切基層吸音板的邊緣及為設備、管道、電纜等開孔。
i）輕質特性：AGG透聲涂層復合在聚砂板和高密度玻纖板基材時具有輕質特性，可以在滿足吸聲性能的同時，有效地降低建筑荷載。
4. 安裝工藝流程介紹
系統構造：AGG無縫透聲聚砂系統的結構從內到外依次為龍骨、強化玻纖板或聚砂板、透聲布、找平層以及透聲涂料，如圖3所示。該系統適用范圍廣，可平貼于墻面或天花板上。系統采用現場拼接，用螺絲或粘結劑加固，再用噴涂或抹涂等施工工藝實現無縫處理。無縫安裝的范圍在400m2以內，最大安裝長度為20m。系統還具有安裝簡便，易施工及易于后期維護等特點。
無縫工藝流程：AGG無縫透聲聚砂系統所實現的是一種無縫的處理工藝，具體處理方式是：首先將強化玻纖板或聚砂板進行現場拼接，用螺絲或粘結劑進行拼接安裝，然后在拼接好的吸音板上貼一層玻纖透聲布，再用抹平或噴涂工藝進行表面抹平或者噴涂處理。
圖3 AGG無縫吸聲系統構造圖
5. AGG無縫透聲聚砂系統應用
5.1 建筑噪聲領域
建筑室內裝飾中做吸聲處理時需要兼顧裝飾和造型兩方面的效果，而不同的功能空間也有不同的處理方式。本文主要列出以下幾種需要做降噪處理的空間，并對其空間的降噪處理方式進行了簡單的說明。
a) 辦公空間的應用
不健康的辦公空間聲環境經常是由于噪聲過大，對該環境中辦公人員的生理與心理產生危害。處于噪聲環境中的工作人員，易產生疲倦、注意力分散、情緒低落等狀況，影響其工作效率；若長期處于噪聲環境中辦公，工作人員甚至會出現頭疼、記憶力減退、失眠等精神障礙，進而引發身體健康問題[1]。若要改善辦公空間的聲環境，則需要對背景噪聲、混響時間、語言清晰度和語言私密性進行控制。
① 獨立辦公空間的聲學處理
通常，經理辦公室、財務室、會議室等專用辦公空間均會隔離出獨立的辦公空間。此類辦公空間由于獨立于整體辦公場所中，語言私密性較好，因此，應當注意其室內背景噪聲的控制。具體而言，一般對其室內采取吸聲降噪處理，主要方式是在室內表面（頂面或墻面）合理布置吸聲材料。如果要求裝飾效果美觀，即可使用AGG無縫透聲聚砂系統，其吸聲性能較高，不僅可以達到控制背景噪聲的目的，而且具有簡約、時尚的裝飾風格。
② 開敞辦公空間的聲學處理
開敞式辦公室是現代辦公空間布局的主流。此類辦公空間除需要做與獨立辦公空間類似的降噪處理外，還需要著重考慮語言私密性的營造，主要的聲學處理方式是設置隔聲屏障、聲景觀掩蔽或電子聲掩蔽系統。
b) 醫院及潔凈空間的應用
醫院建筑中的噪聲問題主要來源于房間內的設備噪聲、人員活動噪聲等大于該房間的最低允許噪聲值，房間墻壁隔聲性能不足以消除相鄰房間中噪聲透射對該房間的影響，房間與其上層房間之間樓板撞擊聲對該房間的影響等。因此，可通過控制各個房間的背景噪聲以及大廳或候診廳的混響時間來改善醫院建筑的聲環境，背景噪聲不應大于各房間的最低允許噪聲限值，入口大廳、掛號大廳、候藥廳及分科候診廳（室）內，規范要求500Hz--1000Hz混響時間不宜大于2s。醫院建筑在做吸聲降噪處理時，還需要考慮吸聲材料的潔凈度與環保性能，而AGG無縫透聲聚砂系統就是一種又環保又美觀的吸聲產品。具體的聲學處理措施如下：
① 病房、醫護人員休息室等要求安靜的房間，可以用AGG無縫透聲聚砂系統對墻面或吊頂做吸聲處理；
② 病房樓、門診樓內走廊的頂棚，其吊頂所用吸聲材料的降噪系數（NRC)不應小于0.60，也可采用AGG無縫透聲聚砂系統做吸聲處理；
③ 入口大廳、掛號大廳、分科候診廳（室）的混響時間是醫院各區域的長混響區域，依然可以采用AGG無縫透聲聚砂系統進行降噪處理。
c) 體育場館的應用
根據《體育場館聲學設計及測量規程 JGJ/T 131-2012》中規定：體育場館的建筑聲學條件應保證使用擴散系統時的語言清晰度，對于未設置固定安裝的擴聲系統的訓練館，應保證訓練項目對聲環境的要求；體育館比賽大廳內觀眾席和比賽場地以及體育場的觀眾席不宜出現回聲、顫動回聲和聲聚焦等聲學缺陷。為此，需要通過吸聲與反射處理來控制體育場館及其輔助房間內的混響時間與背景噪聲，以避免出現聲學缺陷，從而營造舒適的聲環境。
體育場館既包含綜合體育館，也包括游泳館、網球館、田徑館、速滑館等專項體育館，根據體育館的用途、容積等可以確定比賽場館與輔助房間所允許的混響時間。一般而言，體育館的聲學處理可在比賽大廳的上空使用吸聲材料或吸聲構造，也可以體育館比賽大廳的山墻或其他大面積墻面上使用吸聲材料，體育館內其他輔助房間也應根據需求進行相應的吸聲處理。聲學處理中所選擇的聲學材料應符合對材料的聲學性能、強度、防火、裝修、衛生、環保、防潮等方面的要求。此外，游泳館中使用的聲學材料應采取防潮、防酸堿霧的措施，保證材料不受潮、不變形；網球館內也應在有可能對網球撞擊地面的聲音產生回聲的部位進行吸聲處理。AGG無縫透聲聚砂系統具有很好的聲學性能、耐火性能以及防潮、環保等性能，可直接應用于各類體育場館的聲學處理中。
除了上述空間外，AGG無縫透聲聚砂系統還適用于音樂廳、劇院等專業廳堂的音質設計，通過控制廳堂混響時間，達到廳堂音質能滿足演出的目的；該吸聲系統也適用于候乘大廳、酒吧等空間的降噪處理。
5.2 交通噪聲領域
交通噪聲主要包括汽車噪聲、船舶噪聲，其中，汽車噪聲具有輻射強、影響面廣等特點，對交通干道兩側的居民有著嚴重的影響；船舶噪聲則主要來源于柴油機、汽輪機等機械設備的振動、撞擊和以及裝置系統內流體的擾動等，主機、輔機和螺旋槳是三個主要的噪聲源，會影響船舶的安全性、隱蔽性、可用性和居住性等。因此，交通噪聲領域的降噪也是必不可少的。
a）公路鐵路噪聲
控制交通噪聲的措施眾多，比如設置聲屏障、加強車輛管理、合理布局公交站點、使用降噪路面、優化道路設計、優化建筑總平面布局、優化單體設計等。其中，設置聲屏障被廣泛認為是控制交通噪聲影響的有效措施。聲屏障設計大致可以分為聲學設計、結構設計和景觀設計三個方面，聲學設計要求所使用的材料的聲學性能能滿足聲屏障隔聲量的要求，結構設計要求聲屏障必須滿足荷載計算，景觀設計要求聲屏障具有美觀的造型。針對這三方面的要求，利用AGG透聲技術制造的聚砂板聲學性能、輕質、美觀等特點決定了它可以應用于聲屏障的構造中，聲屏障的使用可以模塊化使用聚砂板，這樣極大的降低了成本和周期。
b）船舶降噪
船舶噪聲的傳播途徑以空氣傳播和結構傳播為主，聲源艙室內的噪聲主要由空氣傳播，大型船舶的居住艙室內的噪聲由結構傳聲為主，小型傳播的居住艙室內的噪聲也由空氣傳播為主[2]。因此，可通過從傳播途徑中控制噪聲來達到控制船舶噪聲的目的，主要措施有吸聲、隔聲等。主要的降噪手段為，可在艙室天花板和四壁表面布置AGG無縫透聲聚砂系統，通過材料吸聲來降低室內噪聲。此外，該材料具有輕質、聲學性能好、防水等特點，是一款非常適用于船體降噪的吸聲產品。
5.3 工業噪聲領域
工業噪聲對工廠工作人員和周圍居民的身心健康都有不同程度的傷害，需要對工業廠房進行降噪，不僅可以提升工作人員的工作效率，還可以保證工作人員的健康，也有利于營造良好的城市聲環境。工業噪聲領域主要的降噪手段也是控制工業噪聲的傳播途徑，主要是控制空氣傳聲，因此，可在聲源處安裝隔聲罩或者聲屏障，以阻斷聲波的傳播，防止噪聲對周圍居民的危害；也可以在廠房車間內恰當的位置安裝AGG透聲技術制造的聚砂板，可以模塊化加工和安裝，低成本的對車間進行噪聲治理，以防止噪聲對車間工作人員的傷害。
6 總結
北京維也納聲學技術有限公司多年從事建筑聲學工程設計，針對聲學材料新技術在工程應用中有著獨到的理解。為了有效地控制室內外的噪聲污染，提高室內音質水平，營造良好的人居聲環境，歷時五年研制出兼具優質的聲學性能、光學性能、防火性能、環保性能等特性的AGG無縫透聲聚砂系統。該系統由歐聲建材（北京）有限公司配合落地應用，AGG透聲涂層飾面美觀、安裝簡單、易于后期維護保養，是吸聲降噪的首要選材，可廣泛應用于劇場劇院、酒店廳堂、影院、多功能廳堂、辦公場所、醫院建筑、體育場館、候乘大廳以及商場賣場等大空間的吸聲降噪設計中，也可用于專業空間的音質設計之中，還可以應用到聲屏障、工業廠房等以達到交通噪聲控制與工業噪聲治理的目的。
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