李楠 趙越喆 吳碩賢

(華南理工大學(xué) 建筑學(xué)院∥亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640)

學(xué)校建筑環(huán)境的好壞直接影響教與學(xué)的質(zhì)量。中小學(xué)校規(guī)劃設(shè)計(jì)及建造是影響青少年教育的重要因素。不良的教室聲環(huán)境影響學(xué)生的認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)成績(jī)[1-4]。教師授課的疲勞程度及咽喉健康也與教室聲環(huán)境有著密切聯(lián)系[5-7]。目前諸多國家都已專門制定了學(xué)校建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范[8-11]，而我國僅在《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50118—2010)[12]中對(duì)學(xué)校建筑聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)有所涉及?！吨行W(xué)校設(shè)計(jì)規(guī)范》[13]作為中小學(xué)校設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，對(duì)聲環(huán)境的要求僅提出應(yīng)滿足GB 50118—2010中的相關(guān)條款。新近頒布的GB/T 51356—2019《綠色校園評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》[14]，其中聲環(huán)境部分也是參照上述兩個(gè)規(guī)范中相關(guān)條文規(guī)定進(jìn)行控制和評(píng)分。

盡管中小學(xué)校數(shù)量巨大，以廣州市為例，2016～2018年，全市新改擴(kuò)建129所中小學(xué)校，總建筑面積達(dá)70.79萬平方米，但對(duì)中小學(xué)校這類公共建筑的關(guān)注卻很少。對(duì)教室聲環(huán)境研究的缺失以及對(duì)教室聲環(huán)境設(shè)計(jì)的不重視，導(dǎo)致目前我國中小學(xué)校教室聲環(huán)境較差。目前，對(duì)教室聲環(huán)境的研究大多關(guān)注語言清晰度問題[15]，對(duì)教室聲環(huán)境現(xiàn)狀基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的研究卻很有限[16]，未見全面總結(jié)我國中小學(xué)教室空滿場(chǎng)聲環(huán)境情況的文獻(xiàn)資料。由于建筑與氣候關(guān)系密切，建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)無不受氣候條件影響。不同地域的氣候條件不同，在建筑設(shè)計(jì)上就表現(xiàn)出地域特征。我國亞熱帶氣候冬夏溫差較小，年均氣溫較高，高溫持續(xù)時(shí)間長，日照充足，太陽輻射強(qiáng)。亞熱帶地區(qū)建筑形式通常開敞輕快[17]。該類地區(qū)的學(xué)校建筑，其教學(xué)樓常采用外廊式布局，教室側(cè)墻開窗面積大。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和門窗構(gòu)造輕薄，一般采用單層玻璃窗。文中針對(duì)亞熱帶地區(qū)中小學(xué)校開展教室聲環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)研，分析其聲環(huán)境現(xiàn)狀及影響教室聲環(huán)境的主要因素，為學(xué)校建筑聲環(huán)境專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的建立提供依據(jù)。

1 測(cè)試方法

1.1 調(diào)研學(xué)?；厩闆r

根據(jù)我國建筑氣候區(qū)的劃分[18]，在典型的亞熱帶氣候區(qū)內(nèi)選取廣東、廣西和福建3個(gè)省份的公立學(xué)校進(jìn)行調(diào)研。選取的學(xué)校涵蓋不同年限的建筑和不同平面布局的教學(xué)空間，學(xué)校的選址包括農(nóng)村、郊區(qū)和市區(qū)，并考慮了學(xué)校所處的外部噪聲環(huán)境。

文中共選取14所學(xué)校，包括小學(xué)、初中和高中，見表1。每所學(xué)校選取2個(gè)班級(jí)進(jìn)行調(diào)研。共調(diào)研3-6年級(jí)小學(xué)教室14間，學(xué)生年齡為9～13歲；八年級(jí)、九年級(jí)初中教室7間，學(xué)生年齡為11～15歲；高一、高二年級(jí)教室7間，學(xué)生年齡為14～18歲。其中8所學(xué)校位于市區(qū)，多數(shù)毗鄰馬路，受到不同程度交通噪聲影響；2所學(xué)校位于市郊，周邊噪聲影響較?。?所學(xué)校位于市區(qū)大學(xué)校園內(nèi)，周邊環(huán)境較為安靜；3所學(xué)校為鄉(xiāng)村學(xué)校，周邊為民居或農(nóng)田，受環(huán)境噪聲影響較小，但其中1所學(xué)校間或出現(xiàn)飛機(jī)噪聲。測(cè)試教室的基本情況見表2，容積153.3～288.6 m3，高3.1～4.1 m，面積50.1～76.5 m2，容座21～68座。

表1 調(diào)研學(xué)校及教室的基本情況1)

1)14所學(xué)校中其中一所學(xué)校為完全中學(xué)，該所學(xué)校選取了一間初中教室和一間高中教室。

表2 調(diào)研教室基本情況

1.2 教室空?qǐng)雎晫W(xué)參量測(cè)試方法

空?qǐng)鼋淌曳块g脈沖響應(yīng)的測(cè)試選擇在放學(xué)時(shí)段，室內(nèi)外環(huán)境噪聲影響較小的情況下進(jìn)行。測(cè)試條件為教室空置，大部分教室懸掛了窗簾，教室內(nèi)布置桌椅等家具，在可能的情況下，移除書包課本等物品。測(cè)試時(shí)門窗關(guān)閉，窗簾收起，關(guān)閉教室內(nèi)可能產(chǎn)生噪聲的設(shè)備如空調(diào)、風(fēng)扇、投影、廣播系統(tǒng)等。使用B&K 7841系統(tǒng)生成MLS測(cè)試信號(hào)，經(jīng)由無指向性揚(yáng)聲器B&K 4295播放。聲信號(hào)由無指向性傳聲器B&K 4189接收后由B&K 7841測(cè)試系統(tǒng)計(jì)算脈沖響應(yīng)，并進(jìn)而計(jì)算得到混響時(shí)間T20、早期衰變時(shí)間EDT、明晰度C50、清晰度D50和語言傳輸指數(shù)STI等聲學(xué)參量。測(cè)試時(shí)揚(yáng)聲器置于講臺(tái)邊緣，距地面高1.5 m。每間教室在學(xué)生座位區(qū)域選取6-8個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)距地面高1.2 m。將每間教室內(nèi)各測(cè)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果的算術(shù)平均值，作為該教室各參量的測(cè)試結(jié)果。

《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50118規(guī)定，室內(nèi)允許噪聲級(jí)是指關(guān)窗和室內(nèi)無教學(xué)人員情況下，不包括教學(xué)活動(dòng)及教學(xué)設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲，但包括建筑設(shè)備(如空調(diào))的噪聲[15]。所調(diào)研教室均配備風(fēng)扇，在亞熱帶氣候條件下，教室內(nèi)開啟通風(fēng)設(shè)備是常態(tài)。故文中對(duì)空?qǐng)鼋淌沂覂?nèi)噪聲級(jí)的測(cè)試在風(fēng)扇關(guān)閉(條件A)和開啟(條件B)兩種條件下進(jìn)行，測(cè)試時(shí)教室空置，門窗關(guān)閉。所測(cè)得的室內(nèi)噪聲級(jí)分別用UANL-A和UANL-B表示。測(cè)試在正常上課時(shí)段內(nèi)進(jìn)行，相鄰教室常規(guī)使用，避免顯著的突發(fā)聲源影響。測(cè)試使用B&K 2250聲級(jí)計(jì)，每間教室分別選取前部、中部和后部3個(gè)測(cè)點(diǎn)。每個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)試時(shí)間為3～10 min。圖1給出了某教室空?qǐng)雎晫W(xué)參量測(cè)試聲源和測(cè)點(diǎn)布置，圖2為測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)照片。

S：聲源位置；R：脈沖響應(yīng)測(cè)點(diǎn)位置；X：室內(nèi)噪聲級(jí)測(cè)點(diǎn)位置

圖2 某教室空?qǐng)雒}沖響應(yīng)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)照片

Fig.2 Photograph of impulse response measurement in an unoccupied classroom

1.3 教室滿場(chǎng)噪聲級(jí)及教師授課聲級(jí)測(cè)試方法

為了解上課時(shí)教師發(fā)聲聲級(jí)，以及上課時(shí)段教室噪聲級(jí)及學(xué)生滿場(chǎng)時(shí)的室內(nèi)背景噪聲，進(jìn)一步進(jìn)行了教室滿場(chǎng)噪聲級(jí)及教師授課聲級(jí)的測(cè)試。

測(cè)試選擇在上學(xué)時(shí)段內(nèi)，在坐滿學(xué)生并正常授課的教室進(jìn)行錄音。測(cè)試時(shí)授課教師用自然聲講課，教室門窗及通風(fēng)設(shè)備等開啟情況未做統(tǒng)一規(guī)定，均按正常情況使用。經(jīng)由B&K 4189-A-021傳聲器和前置放大器，B&K LANXI 3050-A-060音頻模塊和PULSE LABSHOP數(shù)據(jù)記錄軟件錄制聲音信號(hào)。錄音過程中，每間教室布置2或4個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別置于教室的前部和后部。傳聲器一般布置在學(xué)生座位旁，盡量不影響正常授課。圖3為滿場(chǎng)測(cè)試時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)照片。測(cè)試錄音時(shí)間為20～40 min。

圖3 某教室滿場(chǎng)教室噪聲級(jí)及教師授課聲級(jí)測(cè)試

Fig.3 Photograph of noise level and teaching sound level measurement in an occupied classroom

按課堂活動(dòng)，定義3個(gè)參量進(jìn)行分析：1)老師面向同學(xué)授課，學(xué)生安靜聆聽，此時(shí)測(cè)得的聲級(jí)定義為教師授課聲級(jí)，用LAeq-T表示；2)同學(xué)進(jìn)行課堂練習(xí)，或教師授課停頓的間隙，無老師和同學(xué)講話，但可能有同學(xué)竊竊私語、挪動(dòng)桌椅，老師在課堂走動(dòng)巡視等產(chǎn)生噪聲的時(shí)段。該時(shí)段測(cè)得的聲級(jí)定義為滿場(chǎng)室內(nèi)噪聲級(jí)，用OANL表示；3)在授課全時(shí)段，包括有老師講課、同學(xué)齊聲回答問題、同學(xué)安靜地進(jìn)行課堂練習(xí)、課堂討論等教學(xué)活動(dòng)，但不包括與課程無關(guān)的部分，如上下課鈴聲、學(xué)生集體問好等部分。這種情況下測(cè)試得到的聲級(jí)定義為滿場(chǎng)授課總聲級(jí)，用LAeq-O表示。

使用PULSE REFLEX后處理軟件對(duì)所錄制的聲音信號(hào)進(jìn)行剪輯，截取所需要的各片段進(jìn)行計(jì)算，并將各個(gè)測(cè)點(diǎn)的等效A聲級(jí)進(jìn)行算術(shù)平均，作為該教室滿場(chǎng)各參量的測(cè)試結(jié)果。

2 結(jié)果分析

2.1 空?qǐng)鰷y(cè)試結(jié)果

2.1.1 空?qǐng)龌祉憰r(shí)間和室內(nèi)噪聲級(jí)

表3給出14所學(xué)?？?qǐng)龌祉憰r(shí)間和兩種測(cè)試條件下的室內(nèi)噪聲級(jí)。現(xiàn)行《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50118中規(guī)定，室內(nèi)允許噪聲級(jí)≤45 dBA。教室空?qǐng)鲋蓄l混響時(shí)間限值為：教室容積≤200 m3，混響時(shí)間≤0.8 s；教室容積>200 m3，混響時(shí)間≤1.0 s。結(jié)果表明，僅有3所(21%)學(xué)校的混響時(shí)間滿足要求，1所(7%)學(xué)校的室內(nèi)噪聲級(jí)滿足要求(條件A時(shí))，只有1所(7%)學(xué)校的混響時(shí)間和室內(nèi)噪聲級(jí)同時(shí)滿足規(guī)范要求。

表3 學(xué)?；祉憰r(shí)間和室內(nèi)環(huán)境噪聲級(jí)1)

Table 3 Reverberation time and indoor ambient noise levels of all schools

學(xué)校中頻混響時(shí)間RT/sUANL-A/dBAUANL-B/dBA11.4651.356.421.7345.261.33 0.76a 1.09b57.463.040.7548.357.750.9749.455.061.1652.159.671.1751.555.781.5145.256.891.4549.854.9100.6643.154.0111.2750.255.8121.4450.955.6131.0150.053.7141.3448.758.9均值1.2249.557.0標(biāo)準(zhǔn)差0.313.52.8

1)學(xué)校1、2所測(cè)教室的體積均小于200 m3；學(xué)校3中教室a小于200 m3，教室b大于200 m3；其余學(xué)校所測(cè)教室均大于200 m3；滿足規(guī)范要求的結(jié)果由黑色斜體標(biāo)出。

考察調(diào)研的所有學(xué)校，教室內(nèi)都未做任何吸聲處理，地面一般為瓷磚鋪地、水磨石或水泥砂漿鋪地，墻面貼瓷磚或水泥砂漿抹灰外刷乳膠漆，頂部一般為素樓板抹灰外刷乳膠漆，未做吊頂。在未做任何吸聲處理的條件下，大部分教室的混響時(shí)間都不能滿足規(guī)范要求，混響時(shí)間最長達(dá)到1.82 s。而混響時(shí)間滿足規(guī)范要求的7間教室，除1間教室外，其余6間教室測(cè)試時(shí)教室書桌上都放置了大量的書本，具有一定的吸聲量。

通過Mann-AhitneyU非參數(shù)檢驗(yàn)，兩種測(cè)試條件下得到的室內(nèi)噪聲級(jí)存在顯著差異(Mann-AhitneyU=9，Z=-4.09，p=0.000)。在條件A時(shí)，室內(nèi)噪聲級(jí)主要來自學(xué)校內(nèi)其他空間的噪聲或?qū)W校外部傳入噪聲。該條件下室內(nèi)噪聲級(jí)變化范圍較大，為43.1～57.4 dBA。噪聲最大值學(xué)校3緊鄰城市主干道，其中1棟教學(xué)樓和道路相鄰，工作日的人流和車流較大，外部環(huán)境嘈雜。學(xué)校沒有專門的室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，由3棟教學(xué)樓圍蔽的室外空間作為學(xué)生體育課和課間活動(dòng)場(chǎng)所，且沒有噪聲隔離措施。上體育課時(shí)的人群活動(dòng)噪聲影響很大。條件B時(shí)，教室內(nèi)的設(shè)備噪聲成為主要噪聲源。所調(diào)研教室內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備均為風(fēng)扇，該條件下室內(nèi)噪聲級(jí)范圍和標(biāo)準(zhǔn)差均較條件A時(shí)小，但其中兩所學(xué)校(2和3)的室內(nèi)噪聲級(jí)最大值超過60 dBA。學(xué)校2為鄉(xiāng)村學(xué)校，學(xué)校周邊較安靜，在條件A時(shí)室內(nèi)噪聲級(jí)為45.2 dBA，基本達(dá)到規(guī)范要求。但條件B時(shí)，因?qū)W校硬件條件簡(jiǎn)陋，風(fēng)扇年久老化，室內(nèi)噪聲級(jí)達(dá)61.3 dBA。教室混響時(shí)間長達(dá)1.73 s，也使得教室內(nèi)設(shè)備噪聲級(jí)進(jìn)一步增大。

2.1.2 教室空?qǐng)鍪覂?nèi)參量

除空?qǐng)龌祉憰r(shí)間和室內(nèi)噪聲級(jí)外，為了進(jìn)一步對(duì)教室室內(nèi)聲環(huán)境進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，由所測(cè)得的空?qǐng)龇块g脈沖響應(yīng)計(jì)算得到早期衰變時(shí)間EDT、明晰度C50和清晰度D50及語言傳輸指數(shù)STI。同時(shí)驗(yàn)證了與教室形體相關(guān)的建筑參量對(duì)教室空?qǐng)雎晫W(xué)參量的影響，包括教室容積、層高、面積、窗面積、座位數(shù)、每個(gè)學(xué)生占地面積及每座容積等。表4給出了28間教室空?qǐng)龈髀晫W(xué)參量及空?qǐng)鼋淌沂覂?nèi)噪聲級(jí)的最大值、最小值、均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

表4 空?qǐng)龇块g聲學(xué)參量測(cè)試結(jié)果

Table 4 Acoustic parameter measurements in unoccupied classrooms

值域T20/sEDT/sD50C50/dBSTIUANL-A/dBAUANL-B/dBA最大值1.821.780.683.110.7059.764.0最小值0.630.640.30-3.750.5041.953.6均值1.201.200.45-0.700.5749.557.0標(biāo)準(zhǔn)差0.320.320.102.800.060.101.86

對(duì)28間教室的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行Spearman相關(guān)分析。結(jié)果顯示，中頻混響時(shí)間T20和教室面積之間呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.433，p<0.05)，同時(shí)面積也和EDT(r=-0.468，p<0.05)、D50(r=0.483，p<0.01)和C50(r=0.481，p=0.01)顯著負(fù)相關(guān)。在50.1～70.5 m2的所有教室中，混響時(shí)間隨著教室面積的增大而降低，相應(yīng)的和語言清晰度相關(guān)的參量D50、C50隨之提高。

每座容積和T20(r=0.602，p=0.001)、EDT(r=0.558，p<0.01)顯著正相關(guān)，和D50(r=-0.649，p<0.001)、C50(r=-0.538，p<0.01)及STI(r=-0.533，p<0.01)呈顯著負(fù)相關(guān)。T20和每座容積之間的線性回歸方程為y=0.16x+0.42。在本調(diào)研中，當(dāng)每座容積限制在3.63 m3以下時(shí)，混響時(shí)間值可控制在1 s以內(nèi)。

另外，座位數(shù)(學(xué)生人數(shù))和T20(r=-0.593，p=0.001)、EDT(r=-0.592，p=0.001)、D50(r=0.619，p<0.001)、C50(r=0.523，p<0.01)和STI(r=0.542，p<0.01)顯著相關(guān)。每個(gè)學(xué)生的占地面積和T20(r=0.474，p<0.05)、EDT(r=0.45，p<0.05)、D50(r=-0.482，p<0.01)、C50(r=-0.384，p<0.05)和STI(r=-0.41，p<0.05)顯著相關(guān)。教室容積、層高和聲學(xué)參數(shù)之間無顯著相關(guān)性。

2.2 滿場(chǎng)測(cè)試結(jié)果

通過對(duì)所調(diào)研教室正常授課時(shí)的聲環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和后處理，得到滿場(chǎng)授課總聲級(jí)LAeq-O、教師授課聲級(jí)LAeq-T及滿場(chǎng)室內(nèi)噪聲級(jí)OANL。文中給出了滿場(chǎng)時(shí)各聲級(jí)的測(cè)試結(jié)果，同時(shí)分析了教室聲學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)滿場(chǎng)噪聲級(jí)的影響。

2.2.1 授課總聲級(jí)、教師授課聲級(jí)和滿場(chǎng)室內(nèi)噪聲級(jí)

表5給出了教室正常授課狀態(tài)下滿場(chǎng)聲級(jí)的測(cè)試結(jié)果。共測(cè)試了26間教室。授課的課程均為中小學(xué)校課程中的主要科目，包括：數(shù)學(xué)、語文、英語、地理、政治等?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)教室內(nèi)坐滿學(xué)生，由一名教師在講臺(tái)位置面向全體學(xué)生使用自然聲講授。課程期間有同學(xué)回答問題或討論。各教室滿場(chǎng)授課總聲級(jí)范圍為64.9～87.7 dBA，平均值為74.1 dBA。教師授課聲級(jí)的范圍為63.5～79.3 dBA，平均值為70.7 dBA。滿場(chǎng)室內(nèi)噪聲級(jí)范圍為50.9～65.2 dBA，平均值為57.4 dBA。教師授課聲級(jí)和滿場(chǎng)室內(nèi)噪聲級(jí)顯著相關(guān)(r=0.448，p<0.05)，即教師授課聲級(jí)隨著教室內(nèi)環(huán)境噪聲的增加而增大。

將滿場(chǎng)聲級(jí)的各參量結(jié)果按照小學(xué)、初中和高中3個(gè)不同階段進(jìn)行分類，分別考察這3個(gè)階段教

表5 滿場(chǎng)聲級(jí)測(cè)試結(jié)果

室滿場(chǎng)聲級(jí)結(jié)果，同時(shí)進(jìn)行方差分析。表6給出各參量的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。小學(xué)教師授課聲級(jí)LAeq-T最大，初中和高中教師授課聲級(jí)僅相差0.6 dBA。小學(xué)、初中和高中教師授課聲級(jí)并沒有顯著差異，F(xiàn)(2，23)=1.28，p=0.298。小學(xué)教室總聲級(jí)(LAeq-O)最大，初中教室次之，高中教室的總聲級(jí)最小，三者之間存在顯著差異，F(xiàn)(2，23)=4.5，p<0.05。滿場(chǎng)室內(nèi)噪聲級(jí)(OANL)的結(jié)果也呈現(xiàn)了相同的趨勢(shì)，3個(gè)階段的測(cè)試結(jié)果之間也存在顯著差異，F(xiàn)(2，23)=3.47，p<0.05。

表6 小學(xué)、初中和高中教室滿場(chǎng)聲級(jí)各項(xiàng)參數(shù)

Table 6 Noise levels for elementary，middle and high school in occupied classrooms

學(xué)校 LAeq-O/dBA LAeq-T/dBA OANL/dBA 均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差小學(xué)77.05.571.83.858.92.9初中72.03.569.92.157.03.7高中70.44.969.34.354.53.9

在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，不同階段學(xué)生，課堂行為模式有著顯著不同：小學(xué)階段的學(xué)生活潑好動(dòng)，在課堂中會(huì)制造更多的噪聲，類似碰撞挪動(dòng)桌椅、小聲交頭接耳討論等。另外，這個(gè)階段的學(xué)生在課堂上也更加樂于表述自己的觀點(diǎn)，經(jīng)常會(huì)有齊聲回答問題的狀態(tài)。這些因素都會(huì)導(dǎo)致小學(xué)教室的LAeq-O和OANL增大。

2.2.2 教室聲學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)滿場(chǎng)噪聲級(jí)的影響

考察所有測(cè)試教室空?qǐng)龌祉憰r(shí)間T20以及兩種測(cè)試條件下空?qǐng)鍪覂?nèi)噪聲級(jí)UANL-A和UANL-B與滿場(chǎng)噪聲級(jí)之間的關(guān)系，進(jìn)行Person相關(guān)分析。結(jié)果表明，授課總聲級(jí)LAeq-O和T20顯著正相關(guān)(r=0.419，p<0.05)，混響時(shí)間越長，授課時(shí)的總聲級(jí)越大。同時(shí)，LAeq-O和STI顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.404，p<0.05)。教師授課聲級(jí)LAeq-T和空?qǐng)鍪覂?nèi)噪聲級(jí)UANL-A(r=0.491，p<0.05)、UANL-B(r=0.607，p<0.01)都呈顯著正相關(guān)。滿場(chǎng)室內(nèi)噪聲級(jí)OANL和空?qǐng)鯱ANL-A(r=0.445，p<0.05)、UANL-B(r=0.634，p<0.01)顯著正相關(guān)?？?qǐng)霏h(huán)境噪聲級(jí)越高，則教師授課聲級(jí)和滿場(chǎng)環(huán)境噪聲級(jí)也越高。考察授課聲級(jí)和滿場(chǎng)環(huán)境噪聲級(jí)最高的教室所在的學(xué)校，該學(xué)校處于市中心且鄰近馬路，恰好為空?qǐng)鍪覂?nèi)噪聲級(jí)最高的學(xué)校3。而授課聲級(jí)和滿場(chǎng)室內(nèi)噪聲級(jí)最低的學(xué)校也和空?qǐng)霏h(huán)境噪聲級(jí)最低的學(xué)校一致，為學(xué)校10。該學(xué)校地處市郊，校園周邊比較開闊，以住宅區(qū)為主。

3 教室聲學(xué)改造建議

通過對(duì)中小學(xué)校普通教室的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，一般教室前后兩個(gè)墻面布置黑板或板報(bào)，側(cè)墻開設(shè)大面積窗以滿足采光及通風(fēng)的要求，地面布置課桌和座椅，頂棚一般為建筑原樓板做乳膠漆抹灰，未做吊頂，教室內(nèi)一般無任何吸聲處理。為滿足混響時(shí)間限值要求，建議在可利用面最大的頂棚上做吸聲處理，同時(shí)為了避免后墻產(chǎn)生長延時(shí)反射，后墻面可適當(dāng)布置聲擴(kuò)散材料。

利用聲場(chǎng)計(jì)算機(jī)仿真軟件Odeon對(duì)一容積為216 m3的教室進(jìn)行聲場(chǎng)仿真計(jì)算。在教室講臺(tái)上部吊頂和講臺(tái)后墻選用低頻吸聲擴(kuò)散構(gòu)造，其余頂棚設(shè)置木絲板吸聲吊頂，教室后墻選用布藝吸聲構(gòu)造，側(cè)墻除玻璃窗外的墻面，上部分為乳膠漆抹灰，下部分為瓷磚。

表7給出了混響時(shí)間RT、早期衰變時(shí)間EDT、明晰度C50和清晰度D504個(gè)參量在聲學(xué)改造處理前后的結(jié)果。改造后，RT和EDT在中頻(500～1 kHz 均值)的結(jié)果分別由1.18和1.14降為0.61 s，C50(500～2 000 Hz)由-1.1 dB提高到3.33 dB，D50(500～2 000 Hz)由0.44提到高0.68。改造后教室內(nèi)各客觀聲學(xué)參量均有較大改善。由此可見，適當(dāng)?shù)穆晫W(xué)處理可顯著改善教室聲環(huán)境。

表7 室內(nèi)各聲學(xué)參量改造前后結(jié)果

Table 7 Results of acoustic parameter measurements before and after the acoustic treatment in the classroom

頻帶/Hz RT/s EDT/s C50/dB D50 前后前后前后前后1251.850.791.620.82-3.481.00.320.562501.580.631.380.62-2.523.10.360.675001.230.581.190.58-2.143.80.380.7010001.120.641.090.63-0.633.20.460.6720001.040.641.010.63-0.543.00.470.6740000.910.600.900.570.073.90.510.71

4 結(jié)論

通過對(duì)14所亞熱帶地區(qū)中小學(xué)普通教室的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，只有21%學(xué)校的混響時(shí)間和7%學(xué)校的室內(nèi)噪聲級(jí)滿足規(guī)范要求，并且只有7%的混響時(shí)間和室內(nèi)噪聲級(jí)同時(shí)滿足規(guī)范要求。在關(guān)閉門窗同時(shí)開啟室內(nèi)通風(fēng)和照明設(shè)備的條件下，所測(cè)得的噪聲級(jí)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范建議值，說明教室內(nèi)建筑設(shè)備運(yùn)行噪聲過高。在不使用擴(kuò)聲系統(tǒng)情況下，該噪聲將影響教室語言清晰度及教師健康。為將教室噪聲控制在合理范圍內(nèi)，首先應(yīng)加強(qiáng)教室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲處理，尤其應(yīng)加強(qiáng)門窗等隔聲薄弱部位。其次，需著重考慮設(shè)備降噪。

教室空?qǐng)鯰20和STI等參量與教室面積、座位數(shù)、每個(gè)學(xué)生占地面積及每座容積顯著相關(guān)。為保證中小學(xué)教室在自然聲授課條件下達(dá)到良好的語言清晰度，應(yīng)控制合理的每座容積。

小學(xué)、初中和高中3個(gè)階段，教師授課聲級(jí)并沒有顯著差異，但授課過程總聲級(jí)和滿場(chǎng)環(huán)境噪聲級(jí)在3個(gè)不同階段存在顯著差異，這和不同年齡段的學(xué)生在課堂中的行為模式有關(guān)。授課總聲級(jí)和空?qǐng)鯰20顯著正相關(guān)，教師授課聲級(jí)、滿場(chǎng)室內(nèi)噪聲級(jí)都和空?qǐng)鍪覂?nèi)噪聲級(jí)顯著正相關(guān)。空?qǐng)鼋淌衣暛h(huán)境對(duì)滿場(chǎng)教室授課時(shí)的噪聲級(jí)有影響。因此，對(duì)空?qǐng)鼋淌一祉憰r(shí)間和室內(nèi)噪聲級(jí)應(yīng)加以合理控制。