優(yōu)化教室聲環(huán)境 提高學生聽課效率

文 / 郎宇福 李順

一、聲學標準解讀

本期標準：GB50118-2010《民用建筑隔聲設計規(guī)范》——學校建筑篇

本期重點：

1、允許噪聲級

①學校建筑中各種教學用房內的噪聲級，應符合表1 的規(guī)定。

②學校建筑中教學輔助用房內的噪聲級，應符合表2 的規(guī)定

2、隔聲標準

①教學用房隔墻、樓板的空氣聲隔聲性能，應符合表3 的規(guī)定。

表1 室內允許噪聲級

表2 室內允許噪聲級

表3 教學用房隔墻、樓板的空氣聲隔聲標準

表4 教學用房與相鄰房間之間的空氣聲隔聲標準

表5 外墻、外窗和門的空氣聲隔聲標準

表6 教學用房樓板的撞擊聲隔聲標準

表7 各類教室空場500Hz～1000Hz的混響時間

GB50118-2010 《民用建筑隔聲設計規(guī)范》國家標準封面

3、隔聲降噪設計

各類教室內宜控制混響時間，避免不利反射聲，提高語言的清晰度。各類教室空場500Hz～1000Hz 的混響時間應符合表7 的規(guī)定。

標準解讀：

本章中的學校建筑是指大量用于日常教學活動的場所，不包括如音樂廳、體育館和多功能廳等專業(yè)用途的空間。這些空間中的聲學指標可參照相應的聲學設計規(guī)范。室內允許噪聲級旨在提出教學用房和輔助用房室內噪聲的最大值，以保障學校教學活動中學生的注意力不受來自外界和內部噪聲的影響，提高教學用房內的語言清晰度?？諝饴暩袈暳繕藴蕝⒄铡督ㄖ袈曉u價標準》GB/T50121-2005 考慮了頻譜修正量。教學用房的圍護結構采用實驗室測得的計權隔聲量與粉紅噪聲頻譜修正量之和（Rw+C）作為隔聲性能的評價指標。學校建筑設計中應盡量使產生噪聲的房間與其他教學用房布置在不同的教學樓中，或在同一教學樓的不同區(qū)域。房間中混響時間的控制可通過布置適當?shù)奈暡牧蟻韺崿F(xiàn)。設計中還需根據(jù)房間的形狀確定吸聲材料的配置位置，以控制室內的不利反射聲對語言清晰度的影響，提高教學用房內的音質。

二、聲學基礎知識分享

1、空間吸聲體：懸掛在室內空間專為吸聲目的而制成的物體，由于空間吸聲體不止一個吸收面，它吸聲系數(shù)往往大于1，一般以單位吸聲量計算。

2、音質評價標準：判斷音質的依據(jù)，通常分為主觀評價標準與技術評價標準的兩方面。

3、自由場 ：①均勻而各向同性的媒質中，邊界影響可以不計時的聲場。②只有直達聲而沒有反射聲或反射聲可以忽略的聲場。在自由場中聲強的變化與距離的平方成反比。

4、擴散場：能量密度均勻、在各個傳播方向作無規(guī)分布的聲場。在此聲場中任何一點所接收到的各個方向的聲能將是相等的。

5、吸聲系數(shù)：入射聲能被材料表面或媒質吸收的百分數(shù)。

6、回聲：強度和時差都大到足以在聽覺上和直達聲區(qū)別開的反射聲或由于其它原因返回的聲。

7、多孔吸聲材料：內部有很多與大氣相通的微孔和通道，對氣體或液體流過時給予阻尼的材料。由于空氣在材料微孔中的粘滯、熱傳導與馳豫現(xiàn)象，使聲能轉換為熱能。建筑上常用的多孔吸聲材料有玻璃棉、礦棉、巖棉和泡沫塑料等。

8、利用聲學技術可以解決哪些建筑裝飾痛點：①項目建成后噪聲擾民招到投訴；②項目施工完成后隔音不好、回音大交不了工或返工；③出現(xiàn)嚴重的聲學缺陷業(yè)主無法使用；④利用聲學技術控制造價或者提高造價；⑤營造健康建筑，提升設計品質。

三、空間聲環(huán)境設計

學校教室聲學設計

為學校創(chuàng)造安寧的環(huán)境，保證教室和其它教學用房具有良好的聽聞條件，是學校建筑設計中最基本的要求之一。在學校內學生所受的干擾中，噪聲占有很大的比重，而噪聲的長期作用不僅會直接影響到教學的質量，同時，在一定程度上還影響到學生（特別是兒童）的健康和正常的發(fā)育。因此，在評價一所學校建筑的質量時，噪聲控制是主要的評價標準。同時，教室內合適的混響時間，均勻的聲場分布也是確保教室良好聽聞的重要條件。

1、教室的噪聲控制

教學樓的設計，首先應防止環(huán)境噪聲對教室的干擾。教學樓應遠離噪聲源，例如不能靠近交通干線建造。當由于用地等原因不得不靠近聲源布置時，應把輔助用房如衛(wèi)生間、樓梯間等布置在聲源一側，而將教室布置在另一側。教學樓中設備用房、健身房等產生較強噪聲和振動的房間相對集中布置在建筑的一端，以減少對教室的影響。

教學樓內部教室之間的相互影響也不容忽視，尤其應避免電化教室對其它教室的影響。教室之間主要通過走廊傳聲。為了改善教室樓的聲環(huán)境和減少教室間通過走廊門的噪聲干擾，走廊吊頂應作吸聲處理。根據(jù)實測結果表明：一般頂棚作吸聲處理后，15m的距離便可增加約8dB的噪聲衰減量。同時，還可消除走廊內某些情況下產生的顫動回聲現(xiàn)象。近年來，新建的一些學校教學樓的走廊頂部作了礦棉板和玻纖板吸聲處理后，都獲得了較好的效果。

良好的建筑用地和合理的平面布置，還不能完全解決建筑本身的隔聲問題，教學用房的圍護結構選擇也起著重大的重要。普通教室之間的隔墻應具有45dB 以上隔聲量，電化教室之間的隔墻至少應有50dB 的隔聲量。并要注意避免因在墻體內嵌入配電箱、接線箱等而使墻體隔聲性能大幅下降。此外，教室門窗也應有一定的隔聲量，并具有良好的密封性能。

教室室內如有空調送風口等設置，應在風管內做消聲處理。即在剛質風管做內保溫（風管內貼滿吸聲棉板（外包140g/m2玻纖布），如果風管較短，應采用消音風管加消聲器的措施。如果空調安裝在教室內，則需要做好減振消聲的措施。

2、教室的體型設計

對于中小型教室，矩形是最適宜的體型。矩形教室不僅有利于課桌的安排及采光，還能提供豐富的側向反射聲、發(fā)射聲。同時在講臺兩側和頂部設置反射面，將聲音反射至教室后部，可以提供后排座位的聲壓級，從而改善這些座位的語言可懂度。但矩形教室一般都有平行墻面，為了避免顫動回聲和駐波等聲學缺陷現(xiàn)象，平行的墻面應該盡量做得凹凸不平，并布置反射擴散體，來增強反射聲并利于聲場均勻?；蛘邔⒁幻鎵Σ贾梦暡牧?，另一面墻不布置吸聲材料從而避免聲學缺陷。

當教室面積較大，座位超過350 座時，一般為了有較短的視距及良好的視角及直達聲傳達會采用扇形教室，這也就是我們常見的階梯教室。扇形教室因為座位較多，一般長度大于10m，座位最好要升起，做成階梯狀，避免學生對直達聲的吸收，增加后部的直達聲功率。這也是被稱為階梯教室的原因。

3、混響時間控制

教室是以語言類為主的聲學空間，所以語言的清晰度就顯得非常重要。而語言的清晰度和混響時間的長短以及響度的大小相關聯(lián)。在響度一定的情況下，混響時間短清晰度越高。但混響時間過短聲音有缺乏豐滿度，所以一般來說我們將中小型的教室的中頻混響時間控制0.8s 左右。

在體積一定的情況下，混響時間的長短和室內的總吸聲量成反比關系。所以我們需要加大室內總吸聲量來達到降低混響時間的目的。對于教室而言，不同于一般廳堂空間，不會存在于滿座率的情況，因為通常來說教室這種空間在使用時幾乎都是滿場的。這時候我們就需要考慮人的吸聲量，在教室空間當中，人體的吸聲量占了很大一部分的比例，從而減少吸聲材料使用，節(jié)約了成本。

①減少回聲（后墻）?；芈曈绊懥酥v話的清晰度?？梢岳梦栈蛏⑸鋪砜刂苹芈?。教室的后墻必須鋪設強吸聲材料，控制反射聲能，提高學生的語言可懂度，可以防止教師的聲音由后墻反射回教室的前部。特別是扇形教室的后墻為凹面墻易造成聲聚焦等聲學缺陷，所以在扇形教室的后墻需要布置強吸聲材料。

②增強反射（吊頂）。由于頂棚可以把聲音反射給聽眾而不受到遮擋，因此，頂棚靠近講臺的部分應盡量不設置吸聲材料，以便均勻的把早期反射聲分布到各個方向。頂棚后部由于易于使反射聲延時太長，因此一般要做吸聲處理。對于教室而言，不難通過幾何聲學的方法，由聲線幾何法確定出吊頂反射面的高度和傾斜角度，把老師聲音反射至中、后學生區(qū)，使得各個學生均能得到照顧，并且使反射聲控制在直達聲以后的50ms 之內。

四、聲學材料介紹

材料名稱：聚砂吸聲砂漿

聚砂吸聲砂漿小樣（固化后）

聚砂吸聲砂漿使用現(xiàn)場實景

材料詳情：聚砂無纖維吸聲砂漿材料是一種將吸聲輕質砂經專業(yè)設備噴涂至建筑表層，干燥成型后，形成一種內部為三維立體網狀結構、外表面為多孔透聲波浪形的吸聲涂層。主要成份為不同尺寸的輕質砂和定型材料，將聚合凝固劑均勻且極薄的覆蓋在全部的顆粒表面，形成特定微觀結構的覆膜微粒，此產品為 A 級防火等級的高效吸音降噪材料（見表8）。

材料特點：聚砂吸聲砂漿完成后經過自然干燥其表面平整、外觀分布均勻，形成整體連續(xù)無空腔、無冷橋、無接縫，有彈性的“皮膚”似的噴涂層；噴涂吸聲、保溫；整體無縫、包裹性好；聚砂吸聲砂漿具有質感豐富、多種顏色可選、裝飾效果美觀大方等優(yōu)良特點。聲學性能NRC ≥0.70，符合中國建筑材料防火檢測中心A 級不燃標準，E1級環(huán)保等級。由于材料無纖維，輕質砂為吸聲骨料。日常使用中不會掉落纖維，質感更加細膩，適合大廳堂天花吸聲（見表9）。

安裝方式:采用專業(yè)噴涂設備噴涂處理。

五、常用室內裝飾聲學施工節(jié)點

圖1節(jié)點說明：此構造采用了復合設計，錯縫安裝了雙層石膏板，此構造為專業(yè)隔聲構造，在隔聲構造的表面安裝AGG聚砂吸聲基板，并在基板上做無縫工藝處理，同時達到隔聲和吸聲的要求。

表8 聚砂吸聲砂漿主要物理性能

表9 聚砂吸聲砂漿吸聲系數(shù)和吸聲特性曲線：

圖2 節(jié)點說明：平貼式安裝，無空腔構造，此安裝工藝適用于吸聲性能系數(shù)要求不高的墻面。此構造安裝簡便、成本較低、施工效率高，水泥砂 漿找平層一定要確保平整，才能保證聚砂基板的平整，以達到無縫安裝后的整體美觀效果。

節(jié)點圖 1

節(jié)點圖 2