健康声环境营造
1 居家留守对声环境的新需求
一般住宅中,人们昼出夜归,除了退休老人外,大部分人的作息规律接近。然而近些年出现了一批自由职业者,如作家、会计、炒股者、网店店主、主播网红等,常被称为“SOHO”族,就是居家办公的意思。这些长期留守在家的人多为脑力工作者,对邻里间的干扰非常敏感;与去公司上班的人相比,他们“制造”的住宅噪声也更多。尤其是2020年初全国突发新冠肺炎疫情,居家隔离使得大量居民长时间留守住宅,被迫“SOHO”。以前只是一小部分在家工作的人对家居声环境的需求,此时成为了几乎所有人的刚性需求。居家生活的健康声环境需求突出反映在安静睡眠和居家办公两方面。
1.1 噪声影响睡眠,需要更好的隔声
有些居家病患不仅夜晚需要静养休息,白天也要补充睡眠,邻里的噪声会使他们惊醒,不利于康复;而更多没有按时上下班时间约束的居家工作者们的睡眠作息也千差万别,相互间的噪声干扰显得更为严重。研究指出,噪声是影响睡眠的最重要的外因
1.2 居家办公需要“静”
与日常生活当中的看电视、听音乐、家庭娱乐等有很大不同,居家办公需要专注力,需要专心致志,而居室的内部噪声和邻里之间的活动噪声是疫情期间居家办公最主要的干扰。破坏居室内部安静的噪声源可能是电梯运行的隆隆声、地下室水泵的嗡嗡声、空调室外机的转动声、楼内供暖机组的振动声、通风机的呜呜声、变压器的蜂鸣声、发电机的轰鸣声、地下污水泵排水声等。邻里之间活动的噪声干扰可能是邻居的讲话声、楼上的走动声、PVC下水管道的冲水声、水龙头用水的水管湍振声、关门时的咣当声等。这些声音大多具有偶发性,经常会出其不意地打断人们的思绪,强迫人们转移注意力,严重影响工作效率。以下水管道噪声为例,目前建筑中常使用轻质薄壁的PVC排水管道,若隔声处理不佳,只要楼上有住户冲厕所或洗澡,哗哗的流水声会令人甚为心烦,尤其疫情期间大量住户居家,活动频繁,增加了排水噪声干扰。
因此,从居家办公的健康性角度考虑,一方面需要控制居室内部噪声源,另一方面需要提高邻里之间的隔声性。
1.3 远程办公需要“净”
居家办公时人们无法见面,相互之间的交流只有网络一条途径,这促使远程网络会议的使用爆发式涌现,人们坐在家中的电脑前即可参会。但是,住宅设计从未考虑过网络会议拾音所需要的声环境,反映在网络会议使用中的不良现象就是,拾取的声音不“净”。这种不净包括两个方面:一是背景不净,也就是除了讲话者的声音外,常会混入其他噪声,如孩子的叫嚷声、其他家庭成员的活动声、邻居发出的声响,甚至猫狗的叫声;二是混响不净,即有声音不清亮之感、浑浊感、嗡嗡感,这是房间反射声和长混响造成的,特别是当发言者稍微远离电脑的拾音传声器时,远端参会者听到的混响感则会更加明显。
疫情期间,全国大中小学停课不停学,数以百万计的教师们在家中录课或直播,数以千万计的学生在家中听讲。这使得声音“不净”不仅是舒适问题,还成为影响教学质量的重要因素之一。
“背景不净”与住宅隔声有关,而“混响不净”与住宅吸声有关。具有远程会议录音功能的居室在目前的建筑设计体系中完全不存在,但自由职业者早有此需求,这次疫情更是集中反映出这种新需求。随着住宅品质的提高,使用多元化在所难免,因而有必要参考录音室的设计,在住宅某一间房内加入录音功能,或通过切实有效且经济合理的隔声和吸声处理,提高声环境的“净”度。
2 健康声环境的标准
评判住宅声环境的客观指标分别是室内噪声值和隔声。噪声值反映了室内的安静程度,隔声反映了房间的私密性。建筑隔声又分为两大类:空气声隔声和撞击声隔声。空气声指声源发出声音后,先是经过空气传播,再撞击围护结构引起构件振动,之后再向另一空间辐射声音的传递过程,如说话声、电视声等都属于空气声;撞击声指声源直接撞击结构构件引起振动,振动再向另一空间辐射形成声音的传递过程,如楼上的脚步声、孩子的跑跳声、拖拽家具的滑动声等。我国与住宅声环境关系较大的设计规范及其限值表1所示。
可以看出,国家标准给出了最低限值,是所有住宅设计必须达到的。团体类健康标准给出的设计限值要严于国家最低限标准。就居家办公、网络会议、休息静养、安静睡眠等方面,综合以上健康标准,室内噪声宜控制为昼间不大于40dB(A)、夜间不大于35dB(A);隔声宜控制为分户空气声隔声不小于50dB、分户楼板撞击声隔声不大于70dB。
针对住宅室内拾音的需求,完全按照录音室标准进行体形、隔声、吸声、扩散等专业设计是不现实的。目前,影响居室拾音的主要问题在于室内吸声不足,造成混响时间偏长,但是各类设计标准中从未给出住宅室内混响的限值要求,也就是说完全没有考虑居室内的录音质量。若不做任何处理,卧室或起居室的空室混响时间大约是1.0~2.0s,布置家具以后,室内混响时间会降低到0.5~1.0s左右。根据《广播电视录(播)音室、演播室声学设计规范》(GY/T 5086—2012),具有较高录音质量的小房间(容积在30~200m3)所需要的混响时间应控制在0.2~0.4s范围为宜。如果在顶面安装吸声顶棚,使空室混响时间降低到1.0s以下,再增加一些家具或布置一些吸音体,便能达到0.2~0.4s的混响时间要求。
短混响条件下,录制的声音更清晰,更干净,而且由于室内反射声干扰降低了,拾音器更容易拾取发言者的声音,发言者就不必固定在小范围内去紧贴拾音器了,可活动的范围更大,更容易找回在会议室中发言的自由感觉。
3 降低噪声的方法与途径
3.1 合理的区域规划
规划在很大程度上会严重影响住宅声环境。项目选址对于区域声环境质量而言是决定性的。为了避免噪声干扰,住宅选址宜远离机场车站、铁路轻轨、公路干线、工业区等噪声环境较差的区域。交通噪声的影响对于临街住宅非常普遍,尤其是临近高速公路、铁路沿线、城市轨道时,噪声影响更为显著。为了降低噪声干扰,一方面,可采用声屏障、绿化隔离带等措施;另一方面,地形条件(如堆坡、高堤)以及建筑物之间的相互遮挡关系也可进行合理利用。由于种种原因无法避免交通噪声影响时,可采用隔声窗保护住户室内声环境,但其限制了开窗通风,因而是非常被动的办法。
3.2 优化的住区布局
住区内应合理规划布局,利用公用缓冲地带降低区内机动车噪声影响;集中布置机房、锅炉房等噪声源,集中进行降噪处理;对住区内社会生活(如底商)噪声应合理控制隔离,有效使用规划手段营造良好的住区内声环境。
3.3 合理的建筑平面
住宅平面设计不良引起的噪声常常令人遗憾。卧室、起居室等噪声敏感房间应尽量避免临街布置,若无法避免临街,可设置封闭外阳台形成缓冲隔声空间,并尽量避免设计透声面积很大的全景窗、落地窗、飘窗等。住户单元平面设计时,分户墙两侧应布置功能用途近似的房间,卧室、起居室、书房等应与厨卫、餐厅等噪声不敏感房间有效分区。电梯井平面布置应禁止与卧室、起居室紧邻,这是因为电梯上下运行时,振动会通过井壁上的轨道传递给隔墙,进而直接将噪声辐射到住户室内。国内因电梯噪声扰民所引发的纠纷不胜枚举,究其原因,主要是因为平面上的紧邻关系。如果设计中出现卧室、起居室与电梯紧邻的特殊情况时,电梯井必须进行有效的吸隔声处理,顶层机房也需要对曳引机等振动设备进行隔振处理。
3.4 受控的建筑设备
需防止住区内机房、水泵、风机、变压器等设备设施的噪声干扰,设备设施不应与卧室、起居室紧邻布置。时常,出于容积率等因素的考虑,水泵、变压器等噪声设备被设置在地下一层。设备运行时,上层住户会受到固体传声所形成的二次噪声影响,这种结构噪声的传递可能不仅止于一层。为了防止这种情况的出现,必须根据设备噪声的振动状况,合理采用吸声、隔声、减振等综合有效手段,特别是处理好隔振问题(如采用浮筑隔离基础、更换高效减振器、软连接处理),切实有效地降低设备设施噪声对住户的干扰。
3.5 安静的室内设备
室内设备有增多趋势,如卫生器具、给排水管道、排风排气装置以及高档住宅的空调风机盘管末端等,其噪声干扰不容忽视。应注意选用低噪声设备(如铸铁排水管、静音水管、静音风机、静音风机盘管)或低噪声系统(如同层排水技术、全新风空调系统),降低室内噪声。室内设备选型时,应将噪声参数作为重要考核指标,防止住宅的安静环境被破坏。
4 私密性的隔声保障
住宅墙体、楼板的隔声不良问题较为普遍。居住在单元房的人们,很多都有过听到楼上活动声音的经历,有时甚至造成邻里之间的矛盾冲突。
目前,为了保护耕地,已经禁止使用粘土砖(俗称红机砖),转而较多采用新型的轻质隔墙。一般来说,墙体越轻,空气声隔声性能越差,轻质砌块、轻质条板等常常造成隔声不良等问题。根据隔声的质量定律,单层匀质构件材料面密度越大,空气声隔声性能越好。因此,在建筑设计中最好采用承重墙作为分户墙,有利于保证户与户之间较好的隔声效果。
楼板的撞击声造成的隔声问题更为普遍,混凝土楼板隔绝脚步声、跑跳声、拖动家具等撞击声的能力差,加之房间面积变大,楼板面积大,楼板更容易振动,楼板隔声问题相当突出。提高楼板撞击声隔声效果的常见方法有铺设楼板面层和浮筑楼板两种做法。铺设楼板面层是在卧室或起居室内铺设木地板(实木地板或复合地板均可),减缓冲击强度,进而提高楼板撞击声隔声效果;浮筑楼板的做法是在原光裸楼板上铺设一层弹性减振垫,再在减振垫上浇注混凝土层,形成浮筑结构,由于弹性垫层与其上压负的厚重混凝土板形成了减振系统,弹性垫层弹性越好,楼板撞击声隔声效果也越好。
住宅不宜采用玻璃幕墙结构,这是因为幕墙与楼板尽端、幕墙与隔墙尽端不可能紧密贴合,存在空隙,易形成漏声,造成相邻两室隔声不良。曾多次出现住宅使用玻璃幕墙而导致隔声不良的实例,即使对缝隙进行密封补救处理,受各种条件限制,隔声效果也往往难尽人意。
5 新材料、新技术
5.1 装饰砂岩吸声喷涂
近些年来,出现了一种喷涂型砂岩吸声材料
喷涂工艺形成的面层具有特殊的粗糙装饰质感(图2),住宅喷涂的吸声顶棚既现代简约,又颇具粗野主义的韵味,百看不厌。另外,装饰砂岩吸声喷涂的主要材料是无机砂粒,具有不燃防火、环保无毒等优点。砂岩喷涂适用于居室顶面吸声处理,可大大降低混响时间,提高室内声音的“干净度”,而且成本低廉、层高损失小。
5.2 高隔声量的硫酸钡石膏板轻质隔声结构
我国是纸面石膏板的生产和使用大国,在民用建筑中大量使用纸面石膏板吊顶和隔墙。纸面石膏板主要材料为石膏,即硫酸钙。近年来,相关企业研发了一种使用硫酸钡代替硫酸钙的石膏板。硫酸钡俗称重晶石,其密度可达4 000kg/m3,比俗称石膏的硫酸钙(密度约2 000kg/m3)高一倍。按照隔声质量定律,越重的材料隔声能力越好,理论上面密度增加一倍,隔声量可增加6dB。实际情况下,硫酸钡石膏板在相同厚度下隔声量可比普通硫酸钙石膏板增加4~5dB。例如,工程设计中最常见的75mm轻钢龙骨内填5cm吸声棉的双面双层12mm厚纸面石膏板(每层面密度约9kg/m2)隔墙构件计权隔声量Rw约50~53dB,若将石膏板更换为硫酸钡型(每层面密度约18kg/m2),其他构造完全不变,计权隔声量Rw可达到54~58dB。
硫酸钡石膏板适用于住宅户内的分室墙使用,一方面墙体薄,占地面积小,可赢得更多使用面积;另一方面能够极大增强分室墙的隔声效果。硫酸钡石膏板也可用于分户墙的贴面墙板,提高原有分户墙的隔声量。
5.3 英国住宅隔声管理体系Robust Details
住宅隔声问题不仅是标准指标问题,还与建筑工程实施全周期密切相关。在我国,住宅隔声设计标准和隔声材料及技术是能够达到要求的,但是在建筑设计环节、建筑材料采购环节、施工隔声保障环节等实施过程中,常常出现失控,造成多数住宅隔声效果不能令人满意。因此,住宅隔声还存在管理体系的问题。
英国在二十多年前推出了住宅隔声管理体系Robust Details
英国人非常重视私密性,住宅户间隔声标准很高,要求达到Rw≥53dB,为了达到这一标准,Robust Detail体系推出了一套完善的图集供设计师选用(图3),图集中明确了标准的隔墙、楼板、外墙、屋面、门窗等构造做法和材料选用,每年更新,并派出观察员全程按户监督住宅建造过程和实测。参加该体系的业主每户收取300英镑的认证费用,对设计师、建材厂商、施工单位不收费,凡是达到标准的住宅给出“Robust Details”认证标记。该体系被证明行之有效,自2003年开始,英国每年有超过95%的住宅参加该体系,“Robust Details”认证成为英国购房者判断住宅隔声优劣的依据。
6 结语
居家工作为住宅的使用提出了新的需求。通过降低噪声、提高隔声、增加吸声等技术措施,不仅能够为安静睡眠、休息静养等提供健康保证,还能满足居家办公、网络会议等新型使用功能的要求,其设计标准、新型材料、管理体系等在健康声环境的营造过程中也起到了不可忽视的作用。
图片来源
图3来源于网络,其他图片均为作者提供。
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