健康聲環(huán)境營造

燕翔

YAN Xiang

清華大學(xué)建筑學(xué)院

1 居家留守對聲環(huán)境的新需求

一般住宅中，人們晝出夜歸，除了退休老人外，大部分人的作息規(guī)律接近。然而近些年出現(xiàn)了一批自由職業(yè)者，如作家、會計(jì)、炒股者、網(wǎng)店店主、主播網(wǎng)紅等，常被稱為“SOHO”族，就是居家辦公的意思。這些長期留守在家的人多為腦力工作者，對鄰里間的干擾非常敏感；與去公司上班的人相比，他們“制造”的住宅噪聲也更多。尤其是2020年初全國突發(fā)新冠肺炎疫情，居家隔離使得大量居民長時(shí)間留守住宅，被迫“SOHO”。以前只是一小部分在家工作的人對家居聲環(huán)境的需求，此時(shí)成為了幾乎所有人的剛性需求。居家生活的健康聲環(huán)境需求突出反映在安靜睡眠和居家辦公兩方面。

1.1 噪聲影響睡眠，需要更好的隔聲

有些居家病患不僅夜晚需要靜養(yǎng)休息，白天也要補(bǔ)充睡眠，鄰里的噪聲會使他們驚醒，不利于康復(fù)；而更多沒有按時(shí)上下班時(shí)間約束的居家工作者們的睡眠作息也千差萬別，相互間的噪聲干擾顯得更為嚴(yán)重。研究指出，噪聲是影響睡眠的最重要的外因[1]，噪聲引起的睡眠不足會嚴(yán)重威脅人體健康[2]，尤其是無規(guī)則的突發(fā)性噪聲[3]。睡眠不足會造成大腦皮層休息不充分、免疫力降低、腦功能障礙等健康損害[4]。睡眠期間，噪聲會造成覺醒次數(shù)增加、睡眠時(shí)長減少、睡眠周期碎片化、睡眠質(zhì)量降低等問題[5]。為了保障長期居家的靜養(yǎng)休息和安靜睡眠所需的健康聲環(huán)境，對住宅隔聲提出了新的要求。

1.2 居家辦公需要“靜”

與日常生活當(dāng)中的看電視、聽音樂、家庭娛樂等有很大不同，居家辦公需要專注力，需要專心致志，而居室的內(nèi)部噪聲和鄰里之間的活動(dòng)噪聲是疫情期間居家辦公最主要的干擾。破壞居室內(nèi)部安靜的噪聲源可能是電梯運(yùn)行的隆隆聲、地下室水泵的嗡嗡聲、空調(diào)室外機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)聲、樓內(nèi)供暖機(jī)組的振動(dòng)聲、通風(fēng)機(jī)的嗚嗚聲、變壓器的蜂鳴聲、發(fā)電機(jī)的轟鳴聲、地下污水泵排水聲等。鄰里之間活動(dòng)的噪聲干擾可能是鄰居的講話聲、樓上的走動(dòng)聲、PVC下水管道的沖水聲、水龍頭用水的水管湍振聲、關(guān)門時(shí)的咣當(dāng)聲等。這些聲音大多具有偶發(fā)性，經(jīng)常會出其不意地打斷人們的思緒，強(qiáng)迫人們轉(zhuǎn)移注意力，嚴(yán)重影響工作效率。以下水管道噪聲為例，目前建筑中常使用輕質(zhì)薄壁的PVC排水管道，若隔聲處理不佳，只要樓上有住戶沖廁所或洗澡，嘩嘩的流水聲會令人甚為心煩，尤其疫情期間大量住戶居家，活動(dòng)頻繁，增加了排水噪聲干擾。

因此，從居家辦公的健康性角度考慮，一方面需要控制居室內(nèi)部噪聲源，另一方面需要提高鄰里之間的隔聲性。

1.3 遠(yuǎn)程辦公需要“凈”

居家辦公時(shí)人們無法見面，相互之間的交流只有網(wǎng)絡(luò)一條途徑，這促使遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)會議的使用爆發(fā)式涌現(xiàn)，人們坐在家中的電腦前即可參會。但是，住宅設(shè)計(jì)從未考慮過網(wǎng)絡(luò)會議拾音所需要的聲環(huán)境，反映在網(wǎng)絡(luò)會議使用中的不良現(xiàn)象就是，拾取的聲音不“凈”。這種不凈包括兩個(gè)方面：一是背景不凈，也就是除了講話者的聲音外，常會混入其他噪聲，如孩子的叫嚷聲、其他家庭成員的活動(dòng)聲、鄰居發(fā)出的聲響，甚至貓狗的叫聲；二是混響不凈，即有聲音不清亮之感、渾濁感、嗡嗡感，這是房間反射聲和長混響造成的，特別是當(dāng)發(fā)言者稍微遠(yuǎn)離電腦的拾音傳聲器時(shí)，遠(yuǎn)端參會者聽到的混響感則會更加明顯。

疫情期間，全國大中小學(xué)停課不停學(xué)，數(shù)以百萬計(jì)的教師們在家中錄課或直播，數(shù)以千萬計(jì)的學(xué)生在家中聽講。這使得聲音“不凈”不僅是舒適問題，還成為影響教學(xué)質(zhì)量的重要因素之一。

“背景不凈”與住宅隔聲有關(guān)，而“混響不凈”與住宅吸聲有關(guān)。具有遠(yuǎn)程會議錄音功能的居室在目前的建筑設(shè)計(jì)體系中完全不存在，但自由職業(yè)者早有此需求，這次疫情更是集中反映出這種新需求。隨著住宅品質(zhì)的提高，使用多元化在所難免，因而有必要參考錄音室的設(shè)計(jì)，在住宅某一間房內(nèi)加入錄音功能，或通過切實(shí)有效且經(jīng)濟(jì)合理的隔聲和吸聲處理，提高聲環(huán)境的“凈”度。

2 健康聲環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)

評判住宅聲環(huán)境的客觀指標(biāo)分別是室內(nèi)噪聲值和隔聲。噪聲值反映了室內(nèi)的安靜程度，隔聲反映了房間的私密性。建筑隔聲又分為兩大類：空氣聲隔聲和撞擊聲隔聲?？諝饴曋嘎曉窗l(fā)出聲音后，先是經(jīng)過空氣傳播，再撞擊圍護(hù)結(jié)構(gòu)引起構(gòu)件振動(dòng)，之后再向另一空間輻射聲音的傳遞過程，如說話聲、電視聲等都屬于空氣聲；撞擊聲指聲源直接撞擊結(jié)構(gòu)構(gòu)件引起振動(dòng)，振動(dòng)再向另一空間輻射形成聲音的傳遞過程，如樓上的腳步聲、孩子的跑跳聲、拖拽家具的滑動(dòng)聲等。我國與住宅聲環(huán)境關(guān)系較大的設(shè)計(jì)規(guī)范及其限值表1所示。

可以看出，國家標(biāo)準(zhǔn)給出了最低限值，是所有住宅設(shè)計(jì)必須達(dá)到的。團(tuán)體類健康標(biāo)準(zhǔn)給出的設(shè)計(jì)限值要嚴(yán)于國家最低限標(biāo)準(zhǔn)。就居家辦公、網(wǎng)絡(luò)會議、休息靜養(yǎng)、安靜睡眠等方面，綜合以上健康標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)噪聲宜控制為晝間不大于40dB（A）、夜間不大于35dB（A）；隔聲宜控制為分戶空氣聲隔聲不小于50dB、分戶樓板撞擊聲隔聲不大于70dB。

針對住宅室內(nèi)拾音的需求，完全按照錄音室標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行體形、隔聲、吸聲、擴(kuò)散等專業(yè)設(shè)計(jì)是不現(xiàn)實(shí)的。目前，影響居室拾音的主要問題在于室內(nèi)吸聲不足，造成混響時(shí)間偏長，但是各類設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中從未給出住宅室內(nèi)混響的限值要求，也就是說完全沒有考慮居室內(nèi)的錄音質(zhì)量。若不做任何處理，臥室或起居室的空室混響時(shí)間大約是1.0～2.0s，布置家具以后，室內(nèi)混響時(shí)間會降低到0.5～1.0s左右。根據(jù)《廣播電視錄（播）音室、演播室聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GY/T 5086—2012），具有較高錄音質(zhì)量的小房間（容積在30～200m3）所需要的混響時(shí)間應(yīng)控制在0.2～0.4s范圍為宜。如果在頂面安裝吸聲頂棚，使空室混響時(shí)間降低到1.0s以下，再增加一些家具或布置一些吸音體，便能達(dá)到0.2～0.4s的混響時(shí)間要求。

短混響條件下，錄制的聲音更清晰，更干凈，而且由于室內(nèi)反射聲干擾降低了，拾音器更容易拾取發(fā)言者的聲音，發(fā)言者就不必固定在小范圍內(nèi)去緊貼拾音器了，可活動(dòng)的范圍更大，更容易找回在會議室中發(fā)言的自由感覺。

3 降低噪聲的方法與途徑

3.1 合理的區(qū)域規(guī)劃

規(guī)劃在很大程度上會嚴(yán)重影響住宅聲環(huán)境。項(xiàng)目選址對于區(qū)域聲環(huán)境質(zhì)量而言是決定性的。為了避免噪聲干擾，住宅選址宜遠(yuǎn)離機(jī)場車站、鐵路輕軌、公路干線、工業(yè)區(qū)等噪聲環(huán)境較差的區(qū)域。交通噪聲的影響對于臨街住宅非常普遍，尤其是臨近高速公路、鐵路沿線、城市軌道時(shí)，噪聲影響更為顯著。為了降低噪聲干擾，一方面，可采用聲屏障、綠化隔離帶等措施；另一方面，地形條件（如堆坡、高堤）以及建筑物之間的相互遮擋關(guān)系也可進(jìn)行合理利用。由于種種原因無法避免交通噪聲影響時(shí)，可采用隔聲窗保護(hù)住戶室內(nèi)聲環(huán)境，但其限制了開窗通風(fēng)，因而是非常被動(dòng)的辦法。

3.2 優(yōu)化的住區(qū)布局

住區(qū)內(nèi)應(yīng)合理規(guī)劃布局，利用公用緩沖地帶降低區(qū)內(nèi)機(jī)動(dòng)車噪聲影響；集中布置機(jī)房、鍋爐房等噪聲源，集中進(jìn)行降噪處理；對住區(qū)內(nèi)社會生活（如底商）噪聲應(yīng)合理控制隔離，有效使用規(guī)劃手段營造良好的住區(qū)內(nèi)聲環(huán)境。

表1 住宅聲環(huán)境相關(guān)規(guī)范及其設(shè)計(jì)限值

3.3 合理的建筑平面

住宅平面設(shè)計(jì)不良引起的噪聲常常令人遺憾。臥室、起居室等噪聲敏感房間應(yīng)盡量避免臨街布置，若無法避免臨街，可設(shè)置封閉外陽臺形成緩沖隔聲空間，并盡量避免設(shè)計(jì)透聲面積很大的全景窗、落地窗、飄窗等。住戶單元平面設(shè)計(jì)時(shí)，分戶墻兩側(cè)應(yīng)布置功能用途近似的房間，臥室、起居室、書房等應(yīng)與廚衛(wèi)、餐廳等噪聲不敏感房間有效分區(qū)。電梯井平面布置應(yīng)禁止與臥室、起居室緊鄰，這是因?yàn)殡娞萆舷逻\(yùn)行時(shí)，振動(dòng)會通過井壁上的軌道傳遞給隔墻，進(jìn)而直接將噪聲輻射到住戶室內(nèi)。國內(nèi)因電梯噪聲擾民所引發(fā)的糾紛不勝枚舉，究其原因，主要是因?yàn)槠矫嫔系木o鄰關(guān)系。如果設(shè)計(jì)中出現(xiàn)臥室、起居室與電梯緊鄰的特殊情況時(shí)，電梯井必須進(jìn)行有效的吸隔聲處理，頂層機(jī)房也需要對曳引機(jī)等振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行隔振處理。

3.4 受控的建筑設(shè)備

需防止住區(qū)內(nèi)機(jī)房、水泵、風(fēng)機(jī)、變壓器等設(shè)備設(shè)施的噪聲干擾，設(shè)備設(shè)施不應(yīng)與臥室、起居室緊鄰布置。時(shí)常，出于容積率等因素的考慮，水泵、變壓器等噪聲設(shè)備被設(shè)置在地下一層。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，上層住戶會受到固體傳聲所形成的二次噪聲影響，這種結(jié)構(gòu)噪聲的傳遞可能不僅止于一層。為了防止這種情況的出現(xiàn)，必須根據(jù)設(shè)備噪聲的振動(dòng)狀況，合理采用吸聲、隔聲、減振等綜合有效手段，特別是處理好隔振問題（如采用浮筑隔離基礎(chǔ)、更換高效減振器、軟連接處理），切實(shí)有效地降低設(shè)備設(shè)施噪聲對住戶的干擾。

3.5 安靜的室內(nèi)設(shè)備

室內(nèi)設(shè)備有增多趨勢，如衛(wèi)生器具、給排水管道、排風(fēng)排氣裝置以及高檔住宅的空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管末端等，其噪聲干擾不容忽視。應(yīng)注意選用低噪聲設(shè)備（如鑄鐵排水管、靜音水管、靜音風(fēng)機(jī)、靜音風(fēng)機(jī)盤管）或低噪聲系統(tǒng)（如同層排水技術(shù)、全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)），降低室內(nèi)噪聲。室內(nèi)設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)將噪聲參數(shù)作為重要考核指標(biāo)，防止住宅的安靜環(huán)境被破壞。

4 私密性的隔聲保障

住宅墻體、樓板的隔聲不良問題較為普遍。居住在單元房的人們，很多都有過聽到樓上活動(dòng)聲音的經(jīng)歷，有時(shí)甚至造成鄰里之間的矛盾沖突。

目前，為了保護(hù)耕地，已經(jīng)禁止使用粘土磚（俗稱紅機(jī)磚），轉(zhuǎn)而較多采用新型的輕質(zhì)隔墻。一般來說，墻體越輕，空氣聲隔聲性能越差，輕質(zhì)砌塊、輕質(zhì)條板等常常造成隔聲不良等問題。根據(jù)隔聲的質(zhì)量定律，單層勻質(zhì)構(gòu)件材料面密度越大，空氣聲隔聲性能越好。因此，在建筑設(shè)計(jì)中最好采用承重墻作為分戶墻，有利于保證戶與戶之間較好的隔聲效果。

樓板的撞擊聲造成的隔聲問題更為普遍，混凝土樓板隔絕腳步聲、跑跳聲、拖動(dòng)家具等撞擊聲的能力差，加之房間面積變大，樓板面積大，樓板更容易振動(dòng)，樓板隔聲問題相當(dāng)突出。提高樓板撞擊聲隔聲效果的常見方法有鋪設(shè)樓板面層和浮筑樓板兩種做法。鋪設(shè)樓板面層是在臥室或起居室內(nèi)鋪設(shè)木地板（實(shí)木地板或復(fù)合地板均可），減緩沖擊強(qiáng)度，進(jìn)而提高樓板撞擊聲隔聲效果；浮筑樓板的做法是在原光裸樓板上鋪設(shè)一層彈性減振墊，再在減振墊上澆注混凝土層，形成浮筑結(jié)構(gòu)，由于彈性墊層與其上壓負(fù)的厚重混凝土板形成了減振系統(tǒng)，彈性墊層彈性越好，樓板撞擊聲隔聲效果也越好。

住宅不宜采用玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)槟粔εc樓板盡端、幕墻與隔墻盡端不可能緊密貼合，存在空隙，易形成漏聲，造成相鄰兩室隔聲不良。曾多次出現(xiàn)住宅使用玻璃幕墻而導(dǎo)致隔聲不良的實(shí)例，即使對縫隙進(jìn)行密封補(bǔ)救處理，受各種條件限制，隔聲效果也往往難盡人意。

5 新材料、新技術(shù)

5.1 裝飾砂巖吸聲噴涂

近些年來，出現(xiàn)了一種噴涂型砂巖吸聲材料[6]，其主體物料為砂粒、蛭石、珍珠巖等砂狀礦巖顆粒物，配以硅酸鈉、硅酸鈣等水泥類無機(jī)粘合劑，通過特定氣壓的噴槍噴射，可附著于建筑物內(nèi)表面，形成一層內(nèi)部有大量連通微小孔隙的吸聲層（圖1），其降噪系數(shù)可以達(dá)到0.4～0.8，屬于高吸聲材料。

噴涂工藝形成的面層具有特殊的粗糙裝飾質(zhì)感（圖2），住宅噴涂的吸聲頂棚既現(xiàn)代簡約，又頗具粗野主義的韻味，百看不厭。另外，裝飾砂巖吸聲噴涂的主要材料是無機(jī)砂粒，具有不燃防火、環(huán)保無毒等優(yōu)點(diǎn)。砂巖噴涂適用于居室頂面吸聲處理，可大大降低混響時(shí)間，提高室內(nèi)聲音的“干凈度”，而且成本低廉、層高損失小。

5.2 高隔聲量的硫酸鋇石膏板輕質(zhì)隔聲結(jié)構(gòu)

我國是紙面石膏板的生產(chǎn)和使用大國，在民用建筑中大量使用紙面石膏板吊頂和隔墻。紙面石膏板主要材料為石膏，即硫酸鈣。近年來，相關(guān)企業(yè)研發(fā)了一種使用硫酸鋇代替硫酸鈣的石膏板。硫酸鋇俗稱重晶石，其密度可達(dá)4 000kg/m3，比俗稱石膏的硫酸鈣（密度約2 000kg/m3）高一倍。按照隔聲質(zhì)量定律，越重的材料隔聲能力越好，理論上面密度增加一倍，隔聲量可增加6dB。實(shí)際情況下，硫酸鋇石膏板在相同厚度下隔聲量可比普通硫酸鈣石膏板增加4～5dB。例如，工程設(shè)計(jì)中最常見的75mm輕鋼龍骨內(nèi)填5cm吸聲棉的雙面雙層12mm厚紙面石膏板（每層面密度約9kg/m2）隔墻構(gòu)件計(jì)權(quán)隔聲量Rw約50～53dB，若將石膏板更換為硫酸鋇型（每層面密度約18kg/m2），其他構(gòu)造完全不變，計(jì)權(quán)隔聲量Rw可達(dá)到54～58dB。

1 砂巖噴涂面層的顯微照片

2 住宅中的砂巖噴涂吸聲頂棚

3 樂百氏細(xì)節(jié)體系的應(yīng)用手冊

硫酸鋇石膏板適用于住宅戶內(nèi)的分室墻使用，一方面墻體薄，占地面積小，可贏得更多使用面積；另一方面能夠極大增強(qiáng)分室墻的隔聲效果。硫酸鋇石膏板也可用于分戶墻的貼面墻板，提高原有分戶墻的隔聲量。

5.3 英國住宅隔聲管理體系Robust Details

住宅隔聲問題不僅是標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)問題，還與建筑工程實(shí)施全周期密切相關(guān)。在我國，住宅隔聲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和隔聲材料及技術(shù)是能夠達(dá)到要求的，但是在建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、建筑材料采購環(huán)節(jié)、施工隔聲保障環(huán)節(jié)等實(shí)施過程中，常常出現(xiàn)失控，造成多數(shù)住宅隔聲效果不能令人滿意。因此，住宅隔聲還存在管理體系的問題。

英國在二十多年前推出了住宅隔聲管理體系Robust Details[7]，譯為“樂百氏細(xì)節(jié)”。“樂百氏”的英文意思是強(qiáng)健、耐用、對意外情況適應(yīng)性強(qiáng)，“細(xì)節(jié)”的意思是在隔聲處理的問題中，有相當(dāng)多的細(xì)節(jié)問題，一處不到位，可能造成隔聲性能嚴(yán)重下降。Robust Details實(shí)際上是一種認(rèn)證制度，并非由國家政府推出，而是由大學(xué)和企業(yè)的協(xié)會組織推出，為達(dá)到隔聲性能的住宅頒發(fā)Robust Details認(rèn)證標(biāo)記，住宅開發(fā)商、建筑設(shè)計(jì)單位、施工單位自愿參與。

英國人非常重視私密性，住宅戶間隔聲標(biāo)準(zhǔn)很高，要求達(dá)到Rw≥53dB，為了達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，Robust Detail體系推出了一套完善的圖集供設(shè)計(jì)師選用（圖3），圖集中明確了標(biāo)準(zhǔn)的隔墻、樓板、外墻、屋面、門窗等構(gòu)造做法和材料選用，每年更新，并派出觀察員全程按戶監(jiān)督住宅建造過程和實(shí)測。參加該體系的業(yè)主每戶收取300英鎊的認(rèn)證費(fèi)用，對設(shè)計(jì)師、建材廠商、施工單位不收費(fèi)，凡是達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的住宅給出“Robust Details”認(rèn)證標(biāo)記。該體系被證明行之有效，自2003年開始，英國每年有超過95%的住宅參加該體系，“Robust Details”認(rèn)證成為英國購房者判斷住宅隔聲優(yōu)劣的依據(jù)。

6 結(jié)語

居家工作為住宅的使用提出了新的需求。通過降低噪聲、提高隔聲、增加吸聲等技術(shù)措施，不僅能夠?yàn)榘察o睡眠、休息靜養(yǎng)等提供健康保證，還能滿足居家辦公、網(wǎng)絡(luò)會議等新型使用功能的要求，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、新型材料、管理體系等在健康聲環(huán)境的營造過程中也起到了不可忽視的作用。