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    維也納聲光技術——教室的聲學設計

    文章來源:admin    時間:2023-03-23

      


    一、聲學設計依據

    《民用建筑隔聲設計規范》(GB 50118-2010)

    二、教室的聲學設計指標(摘自《民用建筑隔聲設計規范》)

    為使室內有足夠的聲級和短的混響時間(小型教室在0.6s以內,500人的教室不超過1s),教室、講堂的每座容積應不超過3-3.5m3。


    注:1、表中混響時間值,可允許有0.1s的變化幅度;房間容積可允許有10%的變動幅度。教室的允許噪聲可取NR-25標準,至多也不宜超過NR-30。


    教室噪聲控制

    普通教室之間的隔墻應具有45dB以上的隔聲量,電化教室之間的隔墻至少有50dB的隔聲量,并要注意避免應墻體內嵌入配電箱、接線箱等而使墻體隔聲性能大幅下降。






    注:當確有困難時,可允許普通教室之間樓板的撞擊聲隔聲單值評價量小于或等于85dB,但在樓板結構上應預留改善的可能條件。


    1.足夠的響度:在室內的各個位置都能聽到適量的聲音

    2.室內聲場均勻,聲場不均勻度應該在±4dB。

    3.合適的混響時間

    4.室內不應到外界噪聲的干擾

    三、教室聲學設計內容


    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。如圖,起坡的方式是把地板做成階梯狀臺階,大坡度對改善聲學與視覺環境都有利。



    后墻: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。如果設計允許最好可以將一些具有抗沖擊的聚砂吸聲板等吸聲材料做的不平整或者異形布置在后墻可以達到吸聲擴散雙重作用從而更有效避免聲聚焦這種聲學缺陷。而矩形教室的后墻同樣也需要做一定吸聲處理,避免產生不利的反射聲。


    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,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。

    圖示: 維也納聲學 隔聲處理

    側墻:,為了視覺及通風的需要,教室內普遍開窗多,占側墻面積的2/3之多,玻璃的吸聲系數很小,且隔音能力差,容易造成室內混響時間偏長,且整個建筑的隔聲能力下降。窗簾等離開玻璃、墻面一定距離,對中、高頻也有一定的吸聲作用。


    混響時間的控制

    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。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1.0s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,節約了成本。

    一般的教室裝修可以采用木質穿孔吸聲板、聚酯纖維以及穿孔石膏板等吸聲材料。對于階梯教室可以在后墻采用AGG聚砂吸聲板、玻纖板或木絲板等強吸聲材料,以避免聲學缺陷。同時由于階梯教室的使用條件與一般的矩形教室使用條件不同,階梯教室存在滿座率的問題。所以要在階梯教室中需要加大吸聲量。常用于教室吸聲降噪的材料有:聚砂吸聲板、AGG無縫吸聲板、AGG透聲涂層、強化玻纖吸聲板,復合吸聲軟包等;常用于隔聲的材料為石膏板、硅鈣板、阻尼復合隔聲板,通過合理的構造進行隔聲。


    噪聲控制

    普通教室之間我們可以采用面密度250Kg/㎡墻板,隔聲量在45dB以上,能滿足我們的設計隔聲要求。


    普通教室與產生噪聲的教室之間墻板可以采用以下墻體


    隔聲量在50dB以上,也能達到我們的設計隔聲要求

    窗戶可以使用單層8mm厚度的玻璃或者雙層4+4mm中空玻璃,平均隔聲量分別在26.4分貝和28.5分貝,均能達到要求。在安裝時候,一定要要在窗框和窗扇之間進行密封處理,避免隔聲效果大打折扣。

    如若有教室臨近交通干線,可以使用雙層4+8mm中空玻璃,平均的隔聲量在32.8分貝。

    聲學建議

    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48Kx50mm厚吸聲棉板(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。如果空調安裝教室內,則需要做好減振消聲的措施。


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