噪音控制

噪音控制或噪音缓解是一系列旨在减少噪音污染或降低噪音影响（无论是在室外还是室内）的策略。

## 概述

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噪声减缓或控制的主要领域包括：交通噪声控制、建筑设计、通过分区法规进行的城市规划，以及职业噪声控制。其中，道路交通噪声和飞机噪声是最普遍的环境噪声来源。此外，各类社交活动也可能产生较高的噪声水平，尤其是在设有扩音设备和音乐表演的娱乐场所附近。这些噪声不仅会持续影响周边室内外人群的生活品质，还可能对健康造成影响，并对制定有效的噪声控制策略带来显著挑战。

已经开发出多种技术来控制室内噪音水平，其中许多做法也受到当地建筑规范的鼓励。在最佳的项目设计情况下，规划人员应与设计工程师合作，评估道路设计与建筑设计之间的权衡取舍。这些技术包括：外墙设计、分户墙、楼板与天花板构造，此外，对于一些特殊房间，还有多种专门用于降低混响的方法，例如礼堂、音乐厅和娱乐与社交场所。

这些技术中有许多依赖于材料科学的应用，例如建造隔音挡板或在室内空间中使用吸声内衬。工业噪声控制是室内建筑噪声控制的一个分支，重点在于采用特定方法来隔离工业机械产生的声音，并保护工人在工作岗位上的听力。

声音掩蔽是指主动加入其他声音，以降低某些声音带来的干扰感，这一概念与隔音正好相反。

## 标准、建议与指南

各个组织都有各自的标准、建议或指导方针，用于规定在必须采取噪声控制措施之前，工人可以暴露于何种噪声水平。

### 职业安全与健康管理署（OSHA）

职业安全与健康管理部门的规定指出：当工人暴露8 小时连续小时加权平均值超过 90 分贝（dBA）的噪声水平时，工作场所必须采取行政措施和/或新的工程措施。

此外，OSHA 还要求控制脉冲噪声（impulse noise）和冲击噪声（impact noise），以防止其峰值声压级（SPL）超过 140 分贝。

### 矿山安全与健康管理署（MSHA）

矿山安全与健康管理部门规定：当矿工暴露于超过时间加权平均值 90 分贝（dBA）的噪声水平时，工作场所必须采取行政控制措施和/或工程控制措施。如果噪声水平超过 115 dBA，则矿工必须佩戴听力保护装置。因此，MSHA 要求将噪声水平降低至 115 dBA TWA 以下。

在进行噪声控制决策时，对噪声水平的测量需要综合考虑90 dBA 至 140 dBA 范围内的所有噪声。

### 联邦铁路管理局(FRA)

联邦铁路管理局建议：当工人在8小时加权平均值下的噪声暴露超过 90 dBA 时，应采取措施降低其噪声暴露水平。在进行噪声测量时，必须整合各类型的噪声，包括间歇噪声、连续噪声、冲击噪声、脉冲噪声，测量范围应涵盖 80 dBA 至 140 dBA 的所有噪声。

### 美国国防部（DoD）

美国国防部建议应主要通过工程控制措施来降低噪声水平。DoD 要求所有稳态噪声必须降低至 85 dBA 以下，脉冲噪声必须降低至 140 分贝峰值声压级（SPL）以下。此外，DoD 的规定不考虑时间加权平均值。

### 欧洲议会和理事会指令

该指令要求通过行政控制措施和工程控制措施来降低或消除噪声水平。具体规定如下：

· 较低暴露行动值： 8 小时 80 dBA和峰值 135 dB（SPL）

· 较高暴露行动值： 8 小时 85 dBA和峰值 137 dB（SPL）

· 暴露限值：8 小时 87 dBA和 峰值 140 dB（SPL）

这些标准用于指导在不同噪声暴露水平下应采取的防护措施。

## 控制噪声的方法

一种有效的噪声控制模型是由博尔特和英加德 提出的声源—传播路径—接收者模型。有害噪声可以通过以下方式加以控制：在声源处降低噪声输出、在声音传播过程中减弱噪声（沿传播路径控制）和为接收者（听者）提供防护设备以减少噪声影响。

### 声源

有多种措施旨在从源头减少有害噪声。例如，“购买低噪设备”计划以及美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）提出的“通过设计预防”理念，均鼓励对低噪声设备进行研究与设计，并采用现代技术对旧有高噪声设备进行翻新或更换。

### 传播路径

通过改变噪声传播路径来降低噪声的原理，适用于对直接与间接传播路径的调整。在光滑地面等反射性表面上传播的噪声，可能会造成危害。对传播路径的改造措施包括使用吸声材料（如泡沫材料）、设置隔音墙以形成声音屏障以及对对现有系统进行改造以降低有害噪声。此外，还可以设计用于高噪声设备的隔音罩和让工人可远程操作设备的隔离室，这些方法都能有效防止声音沿传播路径传到工人或其他听者。

### 接收者

在工业或商业环境中，工人必须遵守相应的听力保护计划。例如，通过行政控制措施（如限制人员进入高噪声区域）来避免不必要的噪声危害。此外，个人防护装备（PPE），如泡沫耳塞或耳罩，可用于降低声音强度，作为对听者的最后一道防线。

## 基本的噪声控制技术

· 隔音：通过增加具有质量的屏障来阻止噪声的传播。常见材料包括高密度材料，如砖、厚玻璃、混凝土、金属等。

· 吸声：利用多孔材料将声能转化为热能，起到类似“吸音海绵”的作用。常见吸声材料包括解耦铅基瓷砖、开孔泡沫材料、玻璃纤维等。

· 振动阻尼：适用于较大的振动表面，其机制是从薄板中提取振动能量并将其以热能形式耗散。常见材料是阻尼钢（sound-deadened steel）。

· 振动隔离：通过引入柔性元件或物理隔断，防止振动能量从源头传递到接收端。常见的隔振材料包括弹簧、橡胶支座、软木等。

## 车道

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对隔音屏障的研究显示，其在有效降低噪声污染方面的效果存在差异。电动车和混合动力车有助于减少噪声污染，但前提是它们在道路车辆中占有较高比例；即使在城市交通中电动车比例达到 50%，整体噪声降低也仅有几分贝，且几乎难以察觉。如今，高速公路噪声已较少受到发动机类型的影响，因为在较高车速下，噪声主要来自空气动力学效应和轮胎噪声。此外，降低噪声源的其他措施还包括20 世纪 70 年代改进卡车轮胎胎面设计、 80 年代加强柴油车排气系统的隔音处理和对未安装消音装置的车辆进行本地监管，这些措施都对降低源头噪声起到了一定作用。

在道路噪声控制方面，最有效的措施通常体现在：城市规划决策、道路设计、隔音屏障设计、速度控制、路面材料选择以及卡车通行限制等方面。其中，速度控制尤为有效，因为当车辆以 30 至 60 公里/小时的平稳速度行驶时，声音排放最低。当车速超过这一范围后，每增加约 5 英里/小时，噪声排放会翻倍。而在较低车速下，噪声则主要来自刹车和（发动机）加速过程。

在车速高于 30 公里/小时的情况下，道路铺面材料的选择可以使噪声水平产生高达两倍的差异。较为安静的铺面通常具有多孔结构、负表面纹理，并使用中小粒径的骨料；而噪声较大的铺面则多为横向开槽、正表面纹理，并使用较大粒径的骨料。此外，在选择铺面时，还需要同时考虑表面摩擦力和道路安全性等重要因素。

在设计新的城市高速公路或主干道时，需要对路线走向及道路几何形态做出多项设计决策。自 20 世纪 70 年代初以来，使用电脑模型来计算噪声水平已成为标准做法。通过这种方式，可以将对敏感区域（如住宅区、学校等）的高噪声暴露降至最低。类似的方法也应用于城市轨道交通系统及其他铁路运输的规划决策中。早期采用这类技术进行设计的城市轨道交通系统包括：

· 波士顿地铁（波士顿，1970年代扩建）

· 旧金山湾区捷运（旧金山，1981年扩建）

· 休斯敦轻轨（休斯敦，1982年）

· 波特兰轻轨（波特兰，1983年）

这些案例展示了在交通规划中引入噪声预测技术的早期应用。

隔音屏障可应用于现有或规划中的地面交通项目。它们是对既有道路进行降噪改造最有效的措施之一，通常可以将邻近区域的噪声水平降低最多约 10 分贝。由于地形、微气象条件以及其他特定地点因素会使设计过程变得非常复杂，因此在设计隔音屏障时通常需要使用电脑模型。例如，位于断续或强劲盛行风的道路环境，可能会形成不利于声音控制的情况，使隔音屏障的效果大打折扣。

## 飞机

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与道路噪声类似，在从源头降低飞机噪声方面进展有限，除了淘汰 20 世纪 60 年代及更早期的高噪声发动机设计之外，几乎没有重大突破。由于喷气涡轮发动机排气具有高速度和大流量的特性，其噪声难以通过简单方法加以降低。目前最有前景的飞机噪声控制方式包括土地规划、飞行运行限制和住宅隔音。

其中，飞行限制措施可以包括优先使用特定跑道、规定起飞航线及爬升坡度以及设置飞行时间限制（如夜间禁飞），不过，这些措施往往具有争议，因为它们可能影响飞行安全、运营便利性以及航空公司的经济效益。

1979 年，美国国会授权联邦航空总署（FAA）开发相关技术与计划，试图为机场附近的住宅提供隔音保护。虽然这显然对室外环境没有帮助，但该计划对于改善住宅与学校的室内环境相当有效。早期应用这项技术的机场包括加州的旧金山国际机场、圣荷西国际机场、约翰·韦恩国际机场以及西雅图的塔科马国际机场。

这些技术的核心是一种电脑模型，用于模拟飞机噪声的传播以及其进入建筑物内部的情况。该模型可以分析不同因素的影响，例如：飞机类型、飞行模式以及当地气象条件，并同时评估各种建筑改造方案的效果。改造措施包括屋顶升级、改善窗户玻璃、壁炉消音处理、建筑接缝的密封处理和其他相关措施，透过这类电脑模型，还可以对多种不同方案进行成本效益分析，从而选择最合适的降噪策略。

在加拿大，加拿大交通部会为每个机场编制噪声暴露预测，其方法是使用与美国类似的电脑模型。根据这些预测结果，在被认定为高影响区域的范围内，通常会限制或不鼓励住宅用地的开发。

### 吸声衬板

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飞机发动机（通常为涡扇发动机）会使用吸声衬板来降低发动机噪声。这些内衬安装在发动机短舱的内壁上，包括进气道和旁通道内部，并利用亥姆霍兹共振原理来耗散入射的声能。

## 建筑解决方案

建筑声学中的噪声控制措施包括降低室内声音的混响、减少房间之间的声音传递、加强建筑外维护结构的隔音性能。

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在新建或翻修的公寓、共管公寓、医院和酒店等建筑中，许多州和城市都制定了严格的建筑规范，要求进行声学分析，以保护建筑使用者的环境品质。对于外部噪声，这些规范通常要求先测量建筑外部的声学环境，从而确定外墙设计所需达到的性能标准。建筑师可以与声学专家合作，在成本效益最佳的前提下，设计出安静的室内环境（通常目标为 45 dBA）。建筑外围护结构设计中最重要的要素通常包括玻璃（如厚度、双层玻璃设计等）、多孔金属（可用于内部或外部）、屋顶材料、密封标准、烟囱消音结构、外门设计、邮件投递口、阁楼通风口、穿墙式空调的安装方式，这些因素都会影响整体的隔音效果。

关于建筑物内部产生的声音，主要有两种类型的传播方式。首先是“空气传导音”，它透过墙壁或地板与天花板组件传播，可能源自邻近生活空间的人为活动，或是建筑系统内的机械噪音。人为活动可能包括说话声、扩音系统产生的噪音或宠物噪音。机械系统则包括电梯系统、锅炉、制冷或空调系统、发电机以及垃圾压缩机。气动声源则包括风扇、气压设备及燃烧过程。针对气动声源的噪音控制措施包括静音气嘴、气压消音器以及静音风扇技术。由于许多机械噪音本质上音量较大，主要的设计要点在于要求墙壁或天花板组件必须达到特定的性能标准（通常为隔音等级 STC 50），这能显著衰减传达到住户端的噪音水平。

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第二种类型的室内声音传递称为撞击隔声等级（Impact Insulation Class, IIC）。这种现象并非由空气传播引起，而是通过建筑结构本身传递声音。最常见的 IIC 噪声是来自上层住户的脚步声。低频声音特别容易通过地面和建筑结构传播，因此这类噪声更难控制。为了减少这种噪声，通常需要采取对上层楼板结构进行隔振设计或在下层天花板使用弹性龙骨悬挂，这些方法可以有效降低通过结构传递的撞击噪声。

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上述两种声音传递方式（空气传播与结构传播）都可能来自建筑使用者，或来自建筑的机械系统，例如电梯、管道系统或暖通空调（HVAC）设备。在某些情况下，只需在选择这些设备时采用低噪音技术即可；而在其他情况下，则需要对设备进行减震安装，来控制振动传播。对于管道系统，已有专门的技术规范（特别是供水管道），通过在墙体内对管道进行隔离式固定来减少噪声传递。对于中央空调系统，则需要在可能传播声音的风管中设置消声结构，以避免声音在不同空间之间传播。

在设计特殊用途房间（如音乐厅、录音室、讲堂等）时，面临的挑战更加复杂。这些空间通常对声学性能有更高要求，例如现场演出或录音效果。因此，需要对声音的混响和反射进行详细分析，不仅要降低噪声，还要防止产生回声。在这些情况下，通常会采用专用的声学挡板以及吸音内衬材料来消除不必要的声学影响。

## 已建成建筑解决方案

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声学墙面与天花板面板是已建成建筑中常见的商业与住宅降噪解决方案。这些声学面板可以由多种材料制成，但在商业应用中，通常采用玻璃纤维或矿棉作为吸音基材。例如，矿物纤维板是一种常用的声学基材；而一些商业用的保温材料（如用于锅炉保温的材料），由于其在减少混响方面效果良好，也常被重新用于声学降噪用途。理想的声学面板应该是没有表面覆层或饰面材料的，因为这些材料可能会影响内部吸音材料的性能。不过，出于美观与安全考量，通常会在面板表面覆盖织物或其他饰面材料，以提升外观。此外，面板的表面处理有时会采用多孔结构的木材或金属制成，以在兼顾外观的同时，保持良好的声学性能。

已建成建筑改造的声学效果，通常会受到可用空间大小的限制。因此，现场安装的声学墙板往往需要依照既有空间的形状进行定制。其做法通常是先将周边轨道“框架化”成所需形状，然后填入吸音基材，最后将织物拉伸并嵌入周边框架系统中固定。这种现场制作的墙板可以灵活地避开门框、踢脚线或其他障碍物。利用这种方法，还可以在墙面或天花板上制作大尺寸面板（通常超过 50 英尺）。

此外，采用双层玻璃或更厚的窗户，也可以有效减少来自室外的声音传入。

### 工业建筑

工业噪声通常与制造业环境相关，在这些场所中，工业机械会产生强烈的声音，噪声水平往往超过 85 分贝。虽然这种情况最为典型，但还有许多其他工作环境，其声音水平可能在70 至 75 分贝之间，来源可能包括办公设备、音乐、公共广播系统，甚至室外噪声的传入。无论是哪种类型的环境，只要声音强度过高或暴露时间过长，都可能对健康产生不良影响。

对于工业设备，保护工人免受噪声影响的常见措施包括：对设备进行减震安装、设置亚克力玻璃或其他实体隔音屏障，以及提供听力防护装备（如耳塞或耳罩）。在某些情况下，还可以通过对机械本身进行重新设计，使其在运行时减少刮擦、研磨、摩擦或其他容易产生噪声的运动。近年来，还出现了“宁静采购”等相关计划与倡议，旨在减少职业噪声暴露。这些计划鼓励采购更安静的工具与设备，并推动制造商设计低噪声产品。

在较为常见的办公室环境中，可以采用前述的建筑声学方法来控制噪声。此外，还可以选择使用噪声较低的办公设备型号，特别是打印机和复印机。例如，早期的撞击式打印机（impact printers）等设备，常会加装“声学罩”，即用来降低噪声的外壳。一些令人困扰（即使音量不一定很高）的噪声来源还包括照明设备（尤其是较老式的萤光灯）。这些设备可以通过改装或检测来判断是否存在过度照明的情况，这在办公室中相当常见。如果确实存在过度照明，可以采取减少灯管数量或降低照明使用强度等措施。

此外，在电影拍摄现场，摄影师也可以使用消音罩（sound blimps）来降低摄影机发出的噪声。

### 商业建筑

随着技术成本的降低，噪声控制技术不再仅限于表演场馆和录音室，也开始被应用于对噪声较为敏感的小型商业场所，例如餐厅。像玻璃纤维风管内衬、木纤维板以及回收牛仔布材料等吸音材料，不仅具有良好的声学性能，还可以作为可承载艺术装饰功能的表面材料，特别适用于对美观有要求的空间环境。

透过结合吸音材料、麦克风阵列、扬声器以及数位处理器，餐厅经营者可以使用平板电脑，有选择性地控制餐厅内不同区域的噪声水平。其运作方式是：麦克风阵列收集声音并将其传送至数位处理器，然后由处理器控制扬声器，按需输出对应的声音信号，以达到调节环境噪声的效果。

### 住宅

在20世纪，大多数住宅中的后期声学处理通常只出现在音乐爱好者之中。然而，随着家庭录音技术和音质的发展，人们对于录音品质与准确性的追求大幅提升，从而使住宅声学处理变得越来越普及。由此也催生了一个庞大的次级市场：包括自制和家用的声学面板、低频陷阱以及其他相关产品。许多小型公司和个人会将工业或商用等级的保温/吸音材料包覆在布料中，用于家庭录音室、家庭影院以及音乐练习空间中。

## 城市规划

社区可以透过分区法规，将产生噪声的城市活动与需要避免此类不健康暴露的区域分隔开来，并在无法有效隔离的地区建立噪声标准。由于低收入社区往往更容易受到噪声污染的影响，这类分区法规的制定通常也被视为一个环境正义（environmental justice）问题。对于混合用途区而言，这种冲突尤其复杂，因此需要特别关注如何保护居民免受噪声污染带来的危害。此外，在适用的情况下（例如交通系统建设），噪声通常也是环境影响评估中的一个重要考量因素。