專利名稱：通風(fēng)隔音復(fù)合玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于建筑材料領(lǐng)域內(nèi)的一種新產(chǎn)品，可應(yīng)用于工業(yè)、民用建筑物的門窗，達(dá)到在通風(fēng)采光的同時大大降低室內(nèi)噪聲污染的效果。
建筑、住宅受到噪聲污染是伴隨著城市化出現(xiàn)的問題。近年來，隨著人民的生活質(zhì)量的提高，這一問題已經(jīng)逐漸引起人們的關(guān)注。雖然在一些高檔次建筑物中可以采取封閉窗戶，加裝室內(nèi)通風(fēng)道和空調(diào)器調(diào)節(jié)溫度的辦法降低噪聲影響，但由于能耗較大，很難在一般的民用建筑中普及。進(jìn)一步查閱有關(guān)專利資料，雖然也有一些關(guān)于降低窗戶噪聲的相關(guān)技術(shù)，但本人認(rèn)為都存在一定的缺陷，很難在實際中廣泛的推廣、應(yīng)用。所以，目前很多家庭還是只能在接受噪聲侵?jǐn)_，和緊閉窗戶放棄通風(fēng)之間進(jìn)行選擇。
本實用新型產(chǎn)品可以達(dá)到使建筑物的門窗在通風(fēng)、采光的情況下，將室外的噪聲吸收或者阻擋在窗外的目的。隨著城市規(guī)模的擴大和現(xiàn)代化的進(jìn)程，高樓林立、車流加大、道路增加是必然的趨勢。以北京為例，不僅普通道路迅速增加，立交橋、高架路也到處可見。現(xiàn)在，越來越多的居民成為臨街住戶，交通噪聲擾民的問題目益突出。最近為適應(yīng)不斷增長的交通壓力，新開通了城市輕軌鐵路。它在提供給人們方便快捷的交通方式的同時，也不可避免地使居住在附近的居民受到交通噪聲侵?jǐn)_。據(jù)統(tǒng)計，在北京這樣的大城市里，至少有近20％的住戶不同程度的遭受到城市噪聲侵?jǐn)_，其中有些居住在主要道路兩邊的住戶，由于噪聲嚴(yán)重幾乎常年不敢開窗戶。在某種程度上，可以說噪聲污染正嚴(yán)重的影響著城市居民的生活質(zhì)量。為解決這一問題，本實用新型利用聲學(xué)原理設(shè)計出一種新的產(chǎn)品-----通風(fēng)隔音復(fù)合玻璃。它不需要對原有建筑物窗戶結(jié)構(gòu)進(jìn)行任何改動，只需要在原窗戶上將紗窗更換成新型通風(fēng)隔音玻璃即可。經(jīng)試驗，用其替代現(xiàn)有建筑物窗戶上的紗窗，可以減少室外噪聲達(dá)80％以上。并同時達(dá)到隔音、通風(fēng)、采光的效果，具有較高的實用價值。此外，用本實用新型產(chǎn)品制作公路兩側(cè)的隔音墻也比一般的玻璃幕墻隔音效果好。因為，普通玻璃幕墻僅僅是能將噪音反射回去，因而，必將增大相反方向的噪音強度。如采用本實用新型產(chǎn)品，用帶有消音孔的復(fù)合玻璃材料制成的隔音墻，不僅聲波反射率很低，而且有很大部分聲波通過孔內(nèi)的多次折射后，能量被吸收，可以在隔音的同時還起到消音的效果。
本實用新型通過采用雙層(或多層)透明(PVC有機塑料或石英玻璃)材料并在兩層玻璃面之間設(shè)有一層格柵支架復(fù)合制成。粘結(jié)固定后使整個復(fù)合玻璃形成多個網(wǎng)狀格柵的方形的空腔。在兩層玻璃面之間的格柵支架的四壁方向上分別連續(xù)開有多個小孔，使各個相鄰的空腔通過格柵支架上的這小孔互相連通。每行相鄰的空腔分別在不同方向的玻璃面上中央處開有圓孔。(單孔結(jié)構(gòu))孔的直徑約為空腔格柵的三分之一到四分之一。當(dāng)這樣結(jié)構(gòu)的復(fù)合玻璃安裝在窗戶上時，因為每個空腔只有室外或室內(nèi)一個方向的開孔，室外空氣要進(jìn)入室內(nèi)必須先從窗外面的圓孔進(jìn)入空腔，通過格柵支架的連通孔進(jìn)入相鄰的空腔，然后再穿過該空腔室內(nèi)方向的圓孔進(jìn)入室內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)對直線流動的氣流的阻力不大，氣流通過量與上開有相同尺寸圓孔的單層玻璃基本相同。但是，當(dāng)以波動方式前進(jìn)的聲音波從室外方向進(jìn)入空腔后，由于空腔的擴張作用聲波強度將大大衰減，同時聲波進(jìn)入空腔后，還將在空腔內(nèi)壁之間不斷進(jìn)行反復(fù)振蕩折射，通過多次折射消能和孔壁的吸收，聲波強度大大降低。只有少量的聲波可以通過空腔之間的連孔進(jìn)入相鄰的空腔。進(jìn)入相鄰的空腔后，已經(jīng)衰減的聲波還要在經(jīng)歷一次相同的反復(fù)折射、消能和孔壁的吸收作用。最后僅有極其少量的聲波可以從室內(nèi)方向的圓孔傳入室內(nèi)。因而，通過兩次空腔的衰減、吸收和振蕩消能，復(fù)合玻璃可以達(dá)到阻擋噪聲傳入室內(nèi)的目的。
本實用新型的產(chǎn)品在窗體結(jié)構(gòu)中的位置和作用類似紗窗，與普通紗窗相比，它可以在部分保留窗紗采光、通風(fēng)的同時阻擋噪音進(jìn)入室內(nèi)，其作用也可以認(rèn)為是一種可除噪音的紗窗?？梢圆糠值慕鉀Q目前建筑物門窗在保持自然通風(fēng)狀態(tài)下，無法克服噪聲干擾的問題。與現(xiàn)在建筑物普遍采用的普通玻璃門窗，只能放棄通風(fēng)、緊閉門窗，被動的防止噪聲的辦法相比也具有明顯的優(yōu)越性。特別是在自然溫度事宜，不需要開啟空調(diào)的季節(jié)里，完全可以通過本產(chǎn)品開窗換氣調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度節(jié)省大量的能源。根據(jù)有關(guān)資料，歐洲專利(EF87486)和我國專利(2324473)都提出過在密封窗戶的同時，在窗框外加設(shè)通風(fēng)孔的方案。其作用十分類似我國民間常用的“風(fēng)斗”。但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效果相當(dāng)于在大窗戶的邊上又開小窗，小窗的密封保溫又引出新的問題，不易在普通建筑物中廣泛推廣應(yīng)用。還有相關(guān)專利技術(shù)(申請?zhí)?8109042、97106993和97207253)也提出過具有透氣隔音效果的夾層玻璃。但歸納其各種方法的消音作用僅是依靠聲波在兩層玻璃之間有一定通道和吸音材料，迫使空氣在兩層玻璃間的通道內(nèi)流動一定的距離，從而達(dá)到透氣和消音的目的。由于該方案消音效率較低，要達(dá)到可觀的消音效果必須增加流動距離，因而結(jié)構(gòu)形式對進(jìn)風(fēng)口的限制較大，不能很好的起到通風(fēng)作用。本實用新型的消音方案充分利用聲波特性，通過多次空腔內(nèi)擴張和腔內(nèi)壁多次反射消能的作用。提高了消音效果，從而可以減少氣流在兩層玻璃之間的繞流距離，加大通風(fēng)量。使產(chǎn)品的通風(fēng)和隔音效果都同時加強。此外，與另一種通風(fēng)隔音復(fù)合玻璃(條柵形)(專利申請?zhí)?2244036.4)相比，本實用新型具有結(jié)構(gòu)對稱，整體強度高和隔音效果更好的特點。特別適用于結(jié)構(gòu)強度要求高的情況。但是，在相同的玻璃面積上比較，本產(chǎn)品的最大通風(fēng)量不如條柵形通風(fēng)隔音復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)。


圖1是本實用新型(單層腔)復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)的正視圖、A-A截面的剖視圖。
圖2是本實用新型(單層腔)復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)的工作原理平面示意圖。
圖3是本實用新型的(雙層腔)復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)正視圖和A-A截面的剖視圖。
圖4是本實用新型的(雙層腔復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu))工作原理平面示意圖。
圖5是多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合玻璃的正視圖。
圖6是多層腔、多孔、對稱結(jié)構(gòu)復(fù)合玻璃的正視圖和剖視圖。
圖中所示1、氣流，2、聲波，3、玻璃，4、隔柵支架，5、連通孔(隔柵支架上的)，6、通風(fēng)孔(玻璃層上的)。
圖1中，上下兩層為帶有通風(fēng)孔的玻璃(3)，中間是格柵支架(4)層。結(jié)構(gòu)是由兩層玻璃(3)和一層格柵支架(4)組成的單層腔復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)，格柵支架(4)應(yīng)該用吸音材料制造，以保證結(jié)構(gòu)較好的隔音效果。
如圖2所示，本實用新型利用氣流(1)和聲波(2)具有不同的傳播方式的特點，使復(fù)合玻璃的結(jié)構(gòu)容許氣流(1)順利通過，而對聲波(2)進(jìn)行阻檔和吸收，其工作原理。這種結(jié)構(gòu)對直線流動的氣流(1)的阻力不大。但是，當(dāng)以波動方式前進(jìn)的聲音波(2)從室外方向傳入空腔時，由于空腔的擴張作用聲波(2)強度將大大衰減，同時聲波進(jìn)入空腔后還將在空腔內(nèi)壁之間不斷進(jìn)行反復(fù)振蕩折射，通過多次折射進(jìn)行碰撞消能和孔壁的吸收，聲波(2)強度大大降低，只有少量的聲波(2)進(jìn)入相鄰的空腔。進(jìn)入相鄰的空腔后，聲波(2)還要再經(jīng)歷一次相同的反復(fù)折射消能和孔壁的吸收過程。這樣通過兩次空腔的衰減、吸收和振蕩消能，復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)就可以達(dá)到不阻擋氣流而僅僅阻擋噪聲傳入室內(nèi)的目的。
如圖3所示的結(jié)構(gòu)是由三層玻璃(3)和兩層格柵支架(4)組成的。這種結(jié)構(gòu)實際上相當(dāng)于將兩個單層腔的復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)對稱重疊，同時省去一塊在重疊結(jié)構(gòu)中不再起任何作用的中間的玻璃(3)。
由圖4可見，這種結(jié)構(gòu)特點是可以在不減小結(jié)構(gòu)通風(fēng)量的情況下，起到迫使氣流(1)和聲波(2)多經(jīng)過兩個空腔的作用，從而增加結(jié)構(gòu)的隔音能力。
圖5是多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合玻璃的正視圖，為便于表達(dá)，本文主要以單孔(指在一個格柵空腔的玻璃面上)結(jié)構(gòu)為主進(jìn)行了介紹。實際上，當(dāng)材料和加工工藝容許時，采用多孔形式更好。圖5所示的結(jié)構(gòu)的特點是兩層玻璃的開孔反對稱。
圖6所示的是三層空腔結(jié)構(gòu)的復(fù)合玻璃，這樣可以保證氣流(1)和聲波(2)必須經(jīng)過三個空腔才能穿過玻璃，取得較好的隔音效果。該結(jié)構(gòu)與圖5所示的結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于最外面兩層玻璃的通風(fēng)孔是對稱的。這種結(jié)構(gòu)的特點是通風(fēng)孔(6)增多、通風(fēng)量加大，所以，有條件的情況下，最好使用多層空腔的復(fù)合玻璃，以加強隔音和通風(fēng)的效果。對于這樣的結(jié)構(gòu)，還可以適當(dāng)減少或取消格柵支架(4)側(cè)壁上的連同孔(5)。這對結(jié)構(gòu)的隔音效果影響不大，但可以大大簡化加工工藝。
本實用新型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造過程比較困難，無法采用一次模壓成型，對于批量定型產(chǎn)品可采用分層制造模壓粘接成型。此外，為適應(yīng)不同的隔音、通風(fēng)和采光的效果，本實用新型產(chǎn)品原則上對產(chǎn)品通風(fēng)孔的數(shù)目和直徑?jīng)]有嚴(yán)格的規(guī)定，可以根據(jù)具體用戶對通風(fēng)、采光、降噪音的側(cè)重程度適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。為便于表達(dá)，本文主要以單孔(指在一個格柵空腔的玻璃面上)結(jié)構(gòu)為主進(jìn)行了介紹。但實際上多孔結(jié)構(gòu)的隔音效果更好。當(dāng)對結(jié)構(gòu)的隔音要求較高時，可減小通風(fēng)孔的直徑同時增加開孔的數(shù)目。這樣，即使在多個小孔與一個大孔的面積相等時，單孔與多孔結(jié)構(gòu)的通風(fēng)量相等，但是，由于聲波的特性多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合玻璃的消音效果可大大的提高。因此，只要材料特性以及加工工藝容許，應(yīng)該首先選擇多孔結(jié)構(gòu)。同樣，為便于表述，本說明書中主要以單層腔的復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)介紹為主。實際上，只要窗戶厚度容許，多層腔結(jié)構(gòu)的隔音效果要好得多。此外，在制造多層腔結(jié)構(gòu)的復(fù)合玻璃時，由于對中間層的玻璃沒有強度要求，可以盡量的減薄和采用不同的材料，以降低整個結(jié)構(gòu)的厚度。中間層玻璃上的開孔也不必一定與外層玻璃相同(本說明書中為便于表述采用完全相同的結(jié)構(gòu))，應(yīng)該盡量的增加孔的數(shù)量減小直徑，這樣會有利于增加結(jié)構(gòu)整體的隔音的效果。如果，實際情況要求結(jié)構(gòu)的通風(fēng)和隔音效果都比較高，就應(yīng)該盡量采用(多層腔)對稱多孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合玻璃(如圖6)。該結(jié)構(gòu)的通風(fēng)量可以比反對稱的復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)增加一倍。其結(jié)構(gòu)的制造工藝復(fù)雜，但是，通風(fēng)、隔音的效果最佳。
權(quán)利要求1.一種可通風(fēng)隔噪音的復(fù)合玻璃，它由多層開有若干圓孔的透明(石英或有機塑料)玻璃(3)層和每兩層中間夾有一層特制的方格形隔柵支架(4)層復(fù)合制成，其特征是多層玻璃(3)的每兩層玻璃(3)中夾有一層特制的格柵支架(4)粘結(jié)固定，使整個復(fù)合玻璃結(jié)構(gòu)形成多層方格網(wǎng)狀的柵格空腔，并在每個空腔的兩層玻璃(3)面中的某一玻璃(3)面上和四周格柵支架(4)的側(cè)壁上開有多個(或一個)小孔---連通孔(5)，使各相鄰的空腔通過格柵支架(4)上的這些連通孔(5)互相連通。
專利摘要本實用新型屬于建筑材料領(lǐng)域內(nèi)的一種新型復(fù)合玻璃產(chǎn)品，可用于建筑物的門窗，達(dá)到在通風(fēng)、采光的情況下，將室外的噪聲吸收或者阻擋在窗外的目的。本實用新型通過采用多層透明(PVC有機塑料或石英)玻璃材料并在每兩層玻璃之間設(shè)有一層?xùn)鸥裰Ъ軓?fù)合制成。在柵格支架的側(cè)壁中部連續(xù)開有多個小孔，并分別在每行相鄰的空腔的不同方向的玻璃面上開有多個(或一個)通風(fēng)孔。這種結(jié)構(gòu)對直線流動的氣流的阻力不大，氣流通過量與相同尺寸的直縫基本相同。但是，當(dāng)以波動方式前進(jìn)的聲音波從室外方向傳入空腔時，由于空腔的擴張作用聲波強度將大大衰減，同時聲波進(jìn)入空腔后還將在空腔內(nèi)壁之間不斷進(jìn)行反復(fù)折射，通過多次振蕩消能和孔壁的吸收，最后僅有極其少量的聲波可以從室內(nèi)方向的開縫中傳入室內(nèi)。因而，可以達(dá)到通風(fēng)并阻擋噪聲傳入室內(nèi)的目的。其工作原理如圖所示。
文檔編號E06B3/66GK2584777SQ0224643
公開日2003年11月5日 申請日期2002年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月26日
發(fā)明者張博庭, 張孟楠 申請人:張博庭