孫曉明，邵志躍

（1.上海市環(huán)境科學(xué)研究院，上海 200233；2.上海城市環(huán)境噪聲控制工程技術(shù)研究中心，上海 200233）

伴隨著人們生活水平的提高，空調(diào)系統(tǒng)在辦公樓、商場(chǎng)以及住宅越來越普及。空調(diào)系統(tǒng)在夏日能給人們帶來涼爽、舒適的辦公、生活與娛樂環(huán)境，在冬季，尤其是在長(zhǎng)江以南無暖氣的地區(qū)基本是靠空調(diào)系統(tǒng)給人們帶來溫暖?？照{(diào)帶來舒適環(huán)境的同時(shí)也帶來了噪聲問題。在最近幾年內(nèi)，關(guān)于噪聲的投訴率逐漸上升，而在夏天的投訴中，空調(diào)噪聲投訴則是個(gè)“重災(zāi)區(qū)”。特別是在A聲級(jí)達(dá)標(biāo)的情況下，仍有大量投訴的情況發(fā)生。K Persson Waye研究指出A聲級(jí)相同而其他特性不同的噪聲對(duì)人的心理影響可能會(huì)有顯著差異[1]。因此對(duì)空調(diào)低頻噪聲進(jìn)行主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)研究非常有必要。

本文通過市場(chǎng)調(diào)研，選取9處典型的空調(diào)設(shè)備噪聲進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)錄制采集，計(jì)算各頻率段聲能量分布，獲得空調(diào)設(shè)備的頻率特性情況。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采7級(jí)語義細(xì)分法對(duì)聲樣本進(jìn)行主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)，全面獲得空調(diào)噪聲對(duì)人的煩惱度影響情況。

1 空調(diào)噪聲源調(diào)查與采樣

采集前期，對(duì)空調(diào)進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研。根據(jù)市場(chǎng)上銷量較好，占有市場(chǎng)份額較大的空調(diào)品牌(例：格力、美的、TCL、大金、日立等)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集。這9處空調(diào)噪聲源涉及到不同的空調(diào)品牌、使用年限、輸出功率等。

采用HEAD手持式多通道信號(hào)采集儀對(duì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的空調(diào)設(shè)備噪聲進(jìn)行數(shù)字錄音，以波形文件記錄。每種聲源采集4個(gè)樣本，每個(gè)樣本的采樣時(shí)間10 s，采樣率44100 Hz，頻率下限0 Hz，頻率上限21834 Hz。

2 空調(diào)噪聲源特性

根據(jù)倍頻程分析計(jì)算結(jié)果，利用聲能量計(jì)算公式，計(jì)算各頻段聲能量占噪聲總能量的比率。

用同樣的方法可計(jì)算得到中頻段和高頻段的聲能量占總聲能量的比率[5]。

表1 空調(diào)設(shè)備噪聲1/3倍頻程聲級(jí)能量分布

根據(jù)上表中的聲能量分布圖中，這9處空調(diào)噪聲樣本均是以低頻占主導(dǎo)，其中低頻段20 Hz～200 Hz的能量占比為72.95%～96.42%，中頻段200 Hz～2000 Hz的能量占比為2.74%～25.43%，高頻段2000 Hz～20000 Hz的能量占比為0.13%～1.95%[2]。

俞鵬[3]認(rèn)為由于實(shí)際聲源包含了低、中、高頻帶成分，不同頻帶間存在掩蔽效應(yīng)。為了更好地分析空調(diào)低頻聲音頻率特性與煩惱度的關(guān)系，排除各頻帶間的相互干擾。同時(shí)根據(jù)噪聲傳播規(guī)律，空調(diào)設(shè)備噪聲從室外到室內(nèi)主要是高頻的衰減。本次實(shí)驗(yàn)采用低通濾波把大于2500 Hz的信號(hào)濾掉，保留20～2500 Hz噪聲源樣本。

3 主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)采用HEAD acoustics公司Artemis 3.0軟件，配以耳機(jī)回放系統(tǒng)HPS IV和可編程均衡器PEQ IV，通過Sennheiser HD 650耳機(jī)進(jìn)行高保真回放。

3.2 實(shí)驗(yàn)信號(hào)與評(píng)價(jià)方法

采用Artemis軟件將每個(gè)聲音樣本的響度分別調(diào)整為50 phon，55 phon，60 phon，65 phon，70 phon，75 phon 6個(gè)社會(huì)生活中常見的等響度級(jí)水平，共計(jì)54個(gè)聲音樣本。

為了避免受試者猜測(cè)下一激勵(lì)信號(hào)的給出規(guī)則，從而進(jìn)行預(yù)測(cè)，產(chǎn)生預(yù)期誤差，因此對(duì)信號(hào)播放順序進(jìn)行隨機(jī)處理。首先，將等響度的信號(hào)按名稱首字母順序依次編號(hào)，再按響度從小到大將所有信號(hào)依次編號(hào)；然后，采用MATLAB軟件生成一列等量的順序隨機(jī)的編號(hào)，重新賦予前述信號(hào)；最后，按新編號(hào)從小到大的順序確定信號(hào)的播放順序。

表2 實(shí)驗(yàn)聲源播放順序

本次實(shí)驗(yàn)采用語義細(xì)分法，根據(jù)研究，在處理心理判斷問題時(shí)，7±2是最佳的范疇數(shù)值，本實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)時(shí)采用7級(jí)語義細(xì)分法[4]填寫試驗(yàn)問卷。

表3 語義細(xì)分法評(píng)價(jià)賦值定義

3.3 評(píng)價(jià)成員與實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所

招募聽力正常的40位志愿者，其中青少年組20人，年齡在11至13歲，男女比例為：1.5:1；成年組20人，年齡在20～50歲，男女比例為1:1.85。

未成年人組實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所為隔聲效果較好的教室，成年組實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所為隔聲效果較好的辦公室，室內(nèi)中央放置聲回放設(shè)備。

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析

4.1 有效性檢驗(yàn)

由于受試者的身體狀態(tài)、心理因素、注意力及關(guān)注點(diǎn)不同，評(píng)價(jià)結(jié)果往往會(huì)出現(xiàn)一定的誤判或奇異值，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確性檢驗(yàn)，并從中剔除誤判比例高的數(shù)據(jù)組。實(shí)驗(yàn)中將相關(guān)系數(shù)作為數(shù)據(jù)有效性的判[5]。

根據(jù)參考語義細(xì)分法的特征，可信度較高的評(píng)價(jià)者的結(jié)果之間應(yīng)存在較好的相似性，故可將所有評(píng)價(jià)結(jié)果的幾何平均序列與各評(píng)價(jià)者的相關(guān)系數(shù)作為判斷數(shù)據(jù)有效性的判據(jù)。通過計(jì)算未成年人組的相關(guān)系數(shù)為0.76～0.93。成年人組的相關(guān)系數(shù)為0.74～0.96。剔除數(shù)據(jù)量按一般主觀評(píng)價(jià)中10%的經(jīng)驗(yàn)值。根據(jù)總體的相關(guān)性，確定剔除未成年人組相關(guān)系數(shù)為0.76、0.77、0.79的三組資料，成年組中相關(guān)系數(shù)為0.74的一組數(shù)據(jù)[6]。

接下來對(duì)剩余數(shù)據(jù)實(shí)行實(shí)驗(yàn)信度分析。在實(shí)際操作中，可以通過SPSS軟件中的分析功能來計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平行信度，其計(jì)算公式為

圖1 青少年組煩惱度實(shí)驗(yàn)

圖2 成人組煩惱度實(shí)驗(yàn)

式中：k——評(píng)價(jià)人員個(gè)數(shù)；Si——第i名評(píng)價(jià)人員實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方差；Sx——為實(shí)驗(yàn)總分的方差。

大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，任何測(cè)量的信度系數(shù)如果在0.9以上，則該測(cè)量的信度甚佳；信度系數(shù)在0.8以上便可接受，能作為有效數(shù)據(jù)；如果在0.7以上，則該測(cè)量方法應(yīng)進(jìn)行較大修訂，但仍不失其價(jià)值；如果低于0.7，就需要重新設(shè)計(jì)。

通過SPSS軟件計(jì)算，得出青少年組剩余數(shù)據(jù)和成年組剩余數(shù)據(jù)的Kendall系數(shù)為0.8。說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果信度較佳[7]。

4.2 煩惱度與響度、A聲級(jí)的關(guān)系

從圖3未成年人組煩惱度曲線圖中可以看出，除樣本6和樣本4組在65 phon情況下出現(xiàn)較大落差外，其余7組不同工況下的空調(diào)低頻聲煩惱度隨響度的增大而增大。

響度相同的情況下，每組的煩惱度值也不同，在50 phon、55 phon和75 phon煩惱度值較接近。煩惱度相對(duì)較大的是樣本2這組，煩惱度相對(duì)較小的是樣本5。

從圖4成年人組煩惱度曲線圖中可以看出，樣本6組和樣本4組的在65 phon情況下出現(xiàn)較大落差外，其余7組不同工況下的空調(diào)低頻噪聲煩惱度隨響度的增大而增大。

圖3 未成年人組主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖4 成年人組主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

煩惱度相對(duì)較大的是樣本2這組，煩惱度相對(duì)較小的是樣本5。

圖5為總的主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)煩惱度隨著響度的增大而增大。轉(zhuǎn)換成等A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)、響度與煩惱度的關(guān)系，等A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)小于41 dB(A)（55 phon），煩惱度則均小于4；等A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)大于54 dB(A)(70 phon)，煩惱度則均大于4（一般煩惱）。

根據(jù)《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范GB50118-2010》“臥室、起居室（廳）內(nèi)的允許噪聲級(jí)中允許噪聲級(jí)”中起居室（廳）允許噪聲級(jí)為45 dB(A)的情況下并不是所有人的煩惱度為3（比較不煩惱），其煩惱度值為1.9～4.9，即從很不煩惱至比較煩惱，差異度較大。而在50 dB(A)（65 phon）時(shí)煩惱度差異也較大，煩惱度值為為2.5～5.4，即從比較不煩惱至比較煩惱，差異度較大。

圖5總主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖6 給出45 dB(A)情況下的主觀煩惱度分布百分比，其中煩惱度值為3（比較不煩惱）占比最大為28.7%，煩惱度值為5（比較煩惱）占比也較高為20.7%。其余煩惱度值為1、2、4占比均小于20%，煩惱度值為6、7占比最小?？傮w上煩惱度分布比例較分散。

圖6 主觀煩惱度分布百分比（45 dB(A)/60 phon）

圖7 為50 dB(A)情況下的主觀煩惱度分布百分比，其中煩惱度值為5（比較煩惱）占比最大為29.0%，煩惱度值為4（一般煩惱）占比也較高為20.4%，煩惱度值為3、6占比均小于20%，煩惱度值為7占比最小。總體上煩惱度分布比例較分散。

圖7 主觀煩惱度分布百分比（50 dB(A)/65 phon）

在A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)45 dB(A)～50 dB(A)范圍內(nèi)煩惱度值分布均較分散，所以在該范圍內(nèi)針對(duì)空調(diào)低頻噪聲采用A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)不能很好地反映煩惱度情況。

4.3 志愿者性別、年齡差異對(duì)煩惱度的影響

本文對(duì)不同性別、不同年齡的人群進(jìn)行空調(diào)低頻噪聲煩惱度對(duì)比分析。

從圖8中可以看出，未成年人組的煩惱度明顯低于成年組，說明隨著年齡的增大，煩惱度增大。50 phon和最大75 phon時(shí)的煩惱度相差最小為0.56～0.58，相差最大的是在60 phon時(shí)煩惱度為1.3。

圖8 不同年齡段的主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)曲線對(duì)比圖

圖9 未成年人組不同性別的主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)曲線對(duì)比圖

圖10 成年人組不同性別的主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)曲線對(duì)比圖

從圖9、圖10中可明顯看出，未成年人組和成年人組中女性都對(duì)空調(diào)噪聲的煩惱要明顯大于男性。說明性別對(duì)于空調(diào)低頻噪聲的煩惱度的影響存在。

5 結(jié)語

本文針對(duì)空調(diào)設(shè)備噪聲進(jìn)行特性分析和主觀煩惱度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

（1）空調(diào)噪聲低頻特征明顯，低頻段聲能量占主導(dǎo)。

（2）響度在噪聲主觀感知中占據(jù)主導(dǎo)地位，對(duì)煩惱度的影響比較直接，與煩惱度呈線性關(guān)系。

（3）等A記權(quán)聲壓級(jí)為45 dB(A)（60 phon）處煩惱度差異較大（2～5），在50 dB(A)（65 phon）處煩惱度差異較大（3～5），且在45 dB(A)～50 dB(A)范圍內(nèi)煩惱度值分布均較分散，所以在該范圍內(nèi)針對(duì)空調(diào)低頻噪聲采用A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)不能很好得反映煩惱度情況，這也解釋了在達(dá)標(biāo)情況下居民仍投訴的情況。

（4）隨著年齡的增長(zhǎng)，人對(duì)空調(diào)低頻噪聲的煩惱呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；成年人的煩惱度要高于未成年人。性別的不同，引起人們對(duì)空調(diào)設(shè)備低頻噪聲的煩惱度不同。女性對(duì)低頻噪聲的煩惱程度明顯高于男性，不論是成年人組還是未成年人組。

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