为什么带空腔的双层墙比单层厚墙隔声更好？
单层墙的隔声遵循质量定律（Mass law）：单位面积质量加倍，隔声量只增加约 6 dB，因此一味加厚既沉重又不划算。带空气腔的双层墙让声音要过两道关。当两层面板没有刚性连接、空腔足够深、空腔内有吸声棉并且漏声处全部封堵时，在系统共振频率以上，隔声量的增长远快于质量定律对相同总质量的预测。
质量定律：为什么越加厚收益越小
对单层墙来说，单位面积质量是空气声隔声最重要的因素。加拿大 NRC 的 Canadian Building Digest 239 说明：
- 质量加倍，或频率提高一倍，传声损失（Transmission Loss）约增加 6 dB
- 要增加 12 dB 需要 4 倍质量，增加 18 dB 需要 8 倍质量
- 因此墙体对高频声的阻隔总是好于低频声
此外，刚度大的板材还存在一个隔声低于质量定律的频段，称为吻合效应（Coincidence effect）。所以又厚又硬的单层墙并不会在所有频段都随重量同步提高。该文献的结论是：要在不过分增加重量的情况下获得高隔声量，双层构造是更实用的途径。
双层墙如何工作
双层墙是两侧面板中间隔着空气腔的构造，例如两面封板的轻钢龙骨隔墙，或在砌体墙外再加一道轻质附加墙。它相当于一个质量—弹簧—质量系统，空腔内的空气就是弹簧。隔声效果取决于四个方面：每侧面板的质量、空腔深度、空腔内的吸声材料，以及两侧之间连接的刚性程度。
质量—空气—质量共振（Mass-air-mass resonance）
质量—弹簧—质量系统有一个特别容易振动的频率。
| 频率范围 | 双层墙的表现 |
|---|---|
| --- | --- |
| 低于共振频率 | 两层面板一起运动，效果接近总质量相同的单层墙 |
| 接近共振频率 | 隔声比相同总质量的墙更差 |
| 高于共振频率 | 隔声量的增长远快于质量定律，这正是双层墙的优势 |
设计的目标是把共振频率压低，使其低于需要阻隔的声音频段，方法是加大空腔深度和增加面板质量。CBD-239 建议将该频率设计在约 80 Hz 以下。
空腔太浅可能比不做更差
在很薄的龙骨上封板，或用胶把板贴近砌体墙，会在板后留下仅几毫米厚的空气层，共振频率就会升到说话声的频段。CBD-239 指出，这种情况下隔声评级可能低于未加板的原墙。把空气层加大几厘米就会有明显改善。
龙骨脱开（Decoupling）
如果两侧面板刚性固定在同一排龙骨上，振动会经龙骨从一侧直接传到另一侧。CBD-239 把刚性连接比作声学上的"短路"，类似于保温工程中的热桥。NRC 文献列出的脱开方法有：
- 双排龙骨（Double stud）—— 每侧面板各有自己的龙骨
- 错列龙骨（Staggered stud）—— 龙骨在同一导轨上交错布置，每根只接触一侧面板
- 弹性龙骨（Resilient channel） —— 设在龙骨与一侧面板之间
- 非承重轻钢龙骨 —— 龙骨自身具有一定弹性
NRC 的 Construction Technology Update No. 1 指出，两侧面板的隔离是首要因素。隔离之后，增加质量、加深空腔和加入吸声材料才能充分发挥作用，加大龙骨间距还能再略有改善。
空腔内的保温棉
空腔内的纤维棉可以减弱空腔内的混响和空气共振，但效果很大程度上取决于是否脱开。CBD-239 给出的例子是：
- 两侧面板固定在同一排龙骨上的普通木龙骨墙，加入吸声材料后墙体 STC 只提高约 3 个点，因为声音直接经龙骨传过去
- 已脱开的石膏板墙，在空腔内加入吸声材料后，该文献表中墙体 STC 提高约 8 个点
这些数字是那组测试中整套墙体的指标，不是保温棉的指标，也不适用于所有墙体。该文献还指出，对常规厚度的墙体，吸声材料的密度和种类影响很小，普通玻璃棉或矿物棉即可胜任。适用于这一用途的棉板有 ROCKWOOL Safe 'n' Silent Pro、SCG Cylence ZoundBlock 和 ISO NOISE 标准型。详见 为什么在空腔内填充保温棉能提高隔音。
封堵漏声
即使其他方面都设计得很好，墙体仍会因四周、插座、门和管道穿墙处的小孔缝而失去效果，因为声音可以经空气穿过，而不必穿过墙体的质量。因此必须沿四周打胶密封并处理每一处开孔。参见 声音穿墙与侧向传声。
小结：设计隔声墙时的优先顺序
- 两侧龙骨脱开
- 空腔足够深，不要做多层叠加的浅空腔
- 面板质量，例如按所选系统每侧双层板
- 空腔满填保温棉，不留缝，也不要压得过紧而把两侧连在一起
- 封堵漏声并检查侧向传声
同样的原理也适用于吊顶和楼板。参见 如何做吊顶隔绝楼上噪音，既有墙体的做法见 隔壁声音穿墙怎么办。
STC 和 Rw 是在实验室对整套墙体测得的（ASTM E90 / ISO 10140-2），因此我们不会给任何单一的保温棉或板材标注 STC 值。如需可引用的数值，应选择制造商有测试结果的墙体系统，并严格按该系统施工。参见 STC 与 Rw 是什么
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参考资料
- 加拿大国家研究委员会（NRC）— Canadian Building Digest 239, Factors Affecting Sound Transmission Loss（Warnock, 1985）
- 加拿大国家研究委员会（NRC）— Construction Technology Update No. 1, Control of Sound Transmission through Gypsum Board Walls（Warnock & Quirt, 1997）
- ROCKWOOL North America — Using acoustic insulation to soundproof a room
- ASTM E90 / ASTM E413 — 空气声传声损失的实验室测量及 STC 评级
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- ROCKWOOL Safe 'n' Silent Pro — 填满轻质隔墙空腔的岩棉板，是隔声墙体系统的一部分
- SCG Cylence ZoundBlock — 墙体空腔用玻璃棉：S050（50 毫米）和 S100（100 毫米），按龙骨深度选用
- ISO NOISE Standard — PE 袋装玻璃棉，厚 50 毫米，用于龙骨隔墙空腔和双层砌体墙
