會展建筑展廳聲環(huán)境主觀評價

王 雪，楊 柳，閆增峰，成 輝

(1.西部綠色建筑國家重點(diǎn)實(shí)驗室 (西安建筑科技大學(xué))，陜西 西安 710055；2.西安建筑科技大學(xué) 建筑學(xué)院，陜西 西安 710055)

會展建筑建設(shè)隨著社會經(jīng)濟(jì)活動的需求有了快速的發(fā)展，其建筑面積、建筑空間容積、參展人數(shù)在不斷地增加．其建筑尺度大，使用人數(shù)多，聲學(xué)環(huán)境較一般建筑特殊，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的聲學(xué)研究．這一領(lǐng)域國外研究者研究的起步較早，2002年Chad[1]提出大型展廳的背景噪聲、隔聲和混響衰減的情況不同于一般的建筑，必須在室內(nèi)實(shí)施額外的聲學(xué)和噪聲控制處理以適應(yīng)使用需求．2007年，Kang[2]在大型中庭空間聲場的研究中發(fā)現(xiàn)，比較大的中庭空間用經(jīng)典的混響時間計算公式已經(jīng)不再適用，認(rèn)為混響時間可以用于評價空間的平均混響時間，而具體某一點(diǎn)的混響時間則應(yīng)通過計算機(jī)模擬單獨(dú)計算．2015年，Lotte R. Baerends[3]對Turin展廳的分析發(fā)現(xiàn)，拱形結(jié)構(gòu)的和混凝土材料設(shè)計的展廳聲場很不理想，限制了展廳的其他功能的使用．國內(nèi)對大空間室內(nèi)的聲學(xué)研究起步略晚，2006年，楊濤[4]通過語言清晰度研究發(fā)現(xiàn)展廳在混響時間較長的情況下，發(fā)聲者與聽音者距離較近時語言清晰度較高，在距離較遠(yuǎn)時大部分聲能為反射聲能，語言清晰度不佳．燕翔[5]總結(jié)了室內(nèi)噪聲隨人數(shù)增多而增大的特點(diǎn)，隨著人數(shù)的增多,室內(nèi)聲場變化經(jīng)歷了安靜階段、舒適階段、膨脹階段和持續(xù)階段．王超[6]通過對大空間聲場特性進(jìn)行分析，認(rèn)為僅通過混響時間描述整個大空間聲場不夠準(zhǔn)確，應(yīng)采取計算機(jī)模擬等方式研究升高聲場．

胡國祥[7]通過對展廳聲場現(xiàn)場測試調(diào)研發(fā)現(xiàn)，展會期間室內(nèi)的環(huán)境噪聲能達(dá)到70 dB(A)以上，標(biāo)準(zhǔn)展位的圍板對加強(qiáng)直達(dá)聲能有一定作用，改變圍板的吸聲系數(shù)得到語言清晰度(STI)比同樣環(huán)境噪聲下特裝展會有提高，但在環(huán)境噪聲較高的情況下(NR50)語言清晰度狀況仍不樂觀．

顧克明[8]、楊志華[9]和晏家龍[10]等針對大型會展中的擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計提出了擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)和控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計方法，對大型會展中心建設(shè)與設(shè)計起到積極的作用．

《展覽建筑設(shè)計規(guī)范》 JGJ 218-2010[11]提出在空場時的背景噪聲的允許噪聲級不宜大于55 dB(A)，對具體的吸聲措施沒有提出更多的要求或建議，缺少對展廳建筑聲學(xué)設(shè)計的深入指導(dǎo)．而通過計算機(jī)模擬發(fā)現(xiàn)在55 dB(A)的背景噪聲情況下，進(jìn)行正常語言交流達(dá)不到良好的語言清晰度[7]，而在展會期間環(huán)境噪聲水平更高，不大于55 dB(A)的要求對實(shí)際展廳建筑聲場設(shè)計的指導(dǎo)作用很有限．部分展廳沒有做專項的聲學(xué)設(shè)計下，室內(nèi)混響時間長，導(dǎo)致聽不清廣播和對話[12]．

以上研究明確了展廳空間的混響時間長、展廳噪聲較高、語言清晰狀況較差等聲場缺陷問題，經(jīng)典的混響時間計算方法不適用于大型展廳空間，使用人員的數(shù)量對空間的噪聲有一定影響，肯定了吸聲材料尤其是展位的圍板對提高語言清晰的作用，提出了增加吸聲材料、空間吸聲體等建筑設(shè)計指導(dǎo)原則，但是對于參展人員和展廳中的工作人員主觀評價研究較少．為了深入研究使用者對會展建筑展廳的主觀評價，本研究通過對會展建筑展廳的主觀評價和客觀測試，目的在于找到合理的主觀聲評價指標(biāo)和設(shè)計與管理會場聲環(huán)境的依據(jù)，從而為優(yōu)化會展建筑聲環(huán)境設(shè)計和管理提供理論基礎(chǔ)．

1 研究方法

以西安市某會展中心展廳為研究對象，采用調(diào)查訪問和聲環(huán)境測量及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方法．

1.1 會展中心展廳概況

對西安市某會展中心展廳進(jìn)行客觀測試和主觀問卷調(diào)查．該建筑于2000年建成使用，該會展中心展廳主體為長方形，長130.24 m，寬74.1 m．展廳主要空間是單拱大跨度空間，局部有二層，三面墻面材料為玻璃幕墻，一面墻為混凝土墻，屋頂材料為金屬板和玻璃．進(jìn)行主觀和客觀測試時，72%地面材料為臨時鋪裝的薄地毯，其余地面為材料為水泥面．

在調(diào)查和測試期間，展廳展示了某環(huán)保展覽，有8個大型展場(展出面積150～400 m2)19個中型展場(展出面積50～150 m2)，45個小型展場(20～50 m2)．大型展場使用了大型LED屏、揚(yáng)聲器和電視，一般情況下LED屏與揚(yáng)聲器共同配合使用；中型展場一般以電視展示為主，并配合使用揚(yáng)聲器，小型展場部分使用電視展示，較少使用揚(yáng)聲器．展廳展示時間從每日9:00開始至17:00結(jié)束．展廳布展情況見圖1．

注：黑粗線(展位圍板) 圖1 展廳布展與等效A聲級分布Fig.1 Exhibition hall distribution and equivalent A sound level distribution

1.2 主觀調(diào)查方法

在正常展出的時間里進(jìn)行主觀問卷調(diào)查，測試調(diào)查日期為2018年11月16日至28日．對展廳內(nèi)參展觀眾和工作人發(fā)放主觀調(diào)查問卷，解釋并回答參展人員和工作人員對問卷的疑問．共發(fā)放調(diào)查問卷680份，去掉無效調(diào)查問卷后，共收到有效調(diào)查問卷622份，有效率為91%．

考慮統(tǒng)計因素對評價結(jié)果的影響，將受訪人員按照性別、年齡、受教育程度、參展時間進(jìn)行劃分．受訪人員男女性別比例比較接近；除18～25年齡段人數(shù)比例稍少外，其他年齡段比例較接近．受訪者受教育程度大學(xué)生以上學(xué)歷占總受訪人數(shù)75%．

對參展人員設(shè)置的問題有7個選擇評分問題和調(diào)研人員背景問題．選擇評分問題及對應(yīng)的選項見表1和表2．

1.3 等效A聲級測量方法

對展廳平面平均劃分為10×17個單元格，在展出人數(shù)較穩(wěn)定的時間段(11:00～15:00)，對每塊單元格進(jìn)行測試．每個單元用聲級計記錄A聲級LAeq的數(shù)據(jù)．測量時保證測量位置離墻面和其它主要反射面不小于1 m，距離地面1.2 m至1.5 m，每1秒記錄一個讀數(shù)，連續(xù)測量5 min，得出等效A聲級(LAeq)．

表1 主觀評價問題Tab.1 Subjective evaluation questionnaire

使用的儀器為B&K2270信號分析儀．測試前儀器均經(jīng)過校正，符合測試條件．測試期間場館溫度為16.5～18.8℃，相對濕度為45%～60%．將展廳的A聲級LAeq水平繪制于圖1．

對受訪人主觀問卷詢問結(jié)束之后，馬上在調(diào)查地點(diǎn)進(jìn)行聲環(huán)境的測試，測試內(nèi)容為等效A聲級LAeq，測試方法同上．

表2 問題對應(yīng)的選項和定量標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Options and quantitative criteria for questionnaire

2 結(jié)果與分析

2.1 展廳聲環(huán)境

對展廳的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，LAeq最大值為80.1 dB(A)，最小值為64.5 dB(A)．由圖1可知，A聲級LAeq較高區(qū)域主要集中于展廳北門入口區(qū)，和其他個別小展區(qū)，而展廳四周部分聲壓較?。渲?8～78 dB(A)占總體展廳聲環(huán)境的84%，是展廳聲環(huán)境的主體部分．

展廳的A聲級LAeq水平圖1中可以看出，有展位展位的圍擋的區(qū)域圍擋內(nèi)外LAeq差異可以很大，無圍擋區(qū)域在較高處向四周的聲壓級衰減較慢．由此可見，為了減少各展區(qū)之間聲環(huán)境的相互干擾，在展廳中可適當(dāng)增加圍擋的長度和高度．并應(yīng)根據(jù)展區(qū)面積、圍擋長度合理安排各個展區(qū)的聲源．

2.2 主觀調(diào)研問卷

根據(jù)收集到的主觀調(diào)研問卷評價結(jié)果，對每份問卷的客觀聲環(huán)境情況進(jìn)行一一對應(yīng)匹配．調(diào)研期間時，主觀問卷中LAeq最大值為78.2 dB(A)，最小值為68.1 dB(A)．以1 dB(A)為基本單位，將調(diào)研問卷分組分析，工作人員與參展觀眾每1 dB(A)的問卷數(shù)量見圖2．由圖可知，工作人員較多的集中在70～74 dB(A)環(huán)境中工作，而參展觀眾主要在68～74 dB(A)參觀展出．在調(diào)研中有少部分工作人員(13.5%)在77～78 dB(A)工作，但在77～78 dB(A)的聲環(huán)境下沒有獲取參展觀眾的問卷．

圖2 受訪者人數(shù)分布Fig.2 Distribution of respondents

2.2.1 聲環(huán)境滿意度

對每1 dB(A)工作人員和參展觀眾的滿意度進(jìn)行平均值統(tǒng)計，統(tǒng)計情況見圖3，工作人員的滿意值平均值為0.45，觀眾的滿意值平均值為0.58，二者的滿意值平均值較接近．由圖可看出，隨著聲環(huán)境聲壓的增高，工作人員和觀眾的滿意率都在降低．當(dāng)大廳聲環(huán)境為68～73 dB(A)時，工作人員和觀眾都表示較滿意，且反應(yīng)情況也比較一致．參展觀眾在73～78 dB(A)環(huán)境下，對大廳聲環(huán)境滿意度的評價快速降低．工作人員在76～78 dB(A)環(huán)境下，對大廳聲環(huán)境滿意評價快速降低．

圖3 展廳聲環(huán)境滿意度Fig.3 Acoustic environmental satisfaction in exhibition hall

對工作人員與觀眾的滿意度與聲壓級回歸分析，滿意度回歸模型為式1和式2

S工=-0.235 5LAeq+17.256

(1)

S觀=-0.347 9LAeq+25.248

(2)

令S工和S觀為0，即滿意度為0時，求解LAeq的值為滿意度臨界值，工作人員和觀眾滿意度臨界值為L滿，工=73.3，L滿，觀=72.6，觀眾與工作人員的滿意度臨界指標(biāo)值較為接近．

2.2.2 聲環(huán)境舒適度

對每1 dB(A)工作人員和參展觀眾的對環(huán)境的舒適程度評價進(jìn)行平均值統(tǒng)計，統(tǒng)計情況見圖4．由圖可知，隨著大廳聲壓級的提高，工作人員和觀眾對大廳聲環(huán)境的舒適評價降低．當(dāng)大廳聲壓級為68～73 dB(A)，參展觀眾對聲環(huán)境舒適的評價變化較不明顯，在73～78 dB(A)區(qū)間，隨著聲壓的增大，觀眾的舒適度在降低．分別對工作人員舒適評價的全段和觀眾在73～76 dB(A)區(qū)間舒適評價進(jìn)行線性回歸，回歸結(jié)果顯示于圖4．通過圖4可知，工作人員和觀眾對聲舒適的敏感度較接近，但觀眾的舒適評價高于工作人員．

圖4 展廳聲環(huán)境舒適度Fig.4 Sound environment comfort in exhibition hall

對工作人員與觀眾的舒適度與聲壓級回歸分析，滿意度回歸模型為式(3)和式(4)．

C工=-0.177 1LAeq+13.135

(3)

C觀=-0.294 6LAeq+21.898

(4)

令C工，C觀的值為0，即舒適度為0時，求解觀眾與工作人員的舒適度臨界指標(biāo)，L舒，工=74.2，L舒，觀=74.3，觀眾與工作人員的的舒適度度臨界指標(biāo)較為接近．

2.2.3 聲環(huán)境可接受率

對會展大廳環(huán)境的聲環(huán)境可接受率進(jìn)行平均值統(tǒng)計，統(tǒng)計情況見圖5．大廳聲壓級為70～78 dB(A) 時，隨著聲壓級增大，聲環(huán)境可接受率降低．當(dāng)大廳聲壓為75～78 dB(A)，工作人員聲環(huán)境的可接受率低于80%．當(dāng)大廳聲壓為75～76 dB(A)，觀眾的聲可接受率低于80%．

圖5 展廳聲環(huán)境可接受率Fig.5 Acceptability of sound environment in exhibition hall

圖6 展廳聲環(huán)境吵鬧度Fig.6 Noise felt in exhibition hall

2.2.4 聲環(huán)境吵鬧度

對每1 dB(A)工作人員和參展觀眾的對環(huán)境的吵鬧程度評價進(jìn)行平均值統(tǒng)計，統(tǒng)計情況見圖6．由表可看出，隨著大廳聲壓的升高，工作人員和觀眾對環(huán)境吵鬧程度評價升高，受訪者以為聲壓高的環(huán)境下，更吵鬧．工作人員在73 ～ 78 dB(A)環(huán)境下，對大廳吵鬧感的評價要高于觀眾．

2.2.5 聲環(huán)境煩惱度

“非常煩惱”和“極其煩惱”的人群數(shù)量所占比稱為高煩惱度(HA%)[13]．觀眾和工作人員的的選擇選項結(jié)果中未出現(xiàn)“非常煩惱”和“極其煩惱”選項．這一指標(biāo)不適合評價會展大廳的聲環(huán)境．

為了進(jìn)一步考察展廳聲環(huán)境中的煩惱水平，采用了煩惱感指標(biāo)進(jìn)行評價．煩惱感即每1 dB(A)聲環(huán)境中煩惱評價問題對應(yīng)的定量平均值，見圖7．圖中可見，觀眾的煩惱感低于工作人員．

圖7 展廳聲環(huán)境煩惱感Fig.7 Sound environment annoyance in exhibition hall

圖8 展廳背景聲期望Fig.8 Expectations of background sound in exhibition hall

2.2.6 背景聲期望

對觀眾的會展中心大廳環(huán)境的聲期望情況進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計情況見圖8．由圖可知，展廳中觀眾對背景噪聲降低期望始終接近1，即聲音降低一點(diǎn)．當(dāng)聲環(huán)境為74～76 dB(A)時，受試人員對背景音樂聲降低的期望為0.56～0.78，期望背景音樂聲低，當(dāng)聲環(huán)境為68～72 dB(A)時，受試人員對背景音樂聲降低的期望為-0.92 ～ -0.12，期望背景音樂聲增高．

3 討論

從以上六個指標(biāo)的主觀評價的結(jié)果來看，六個指標(biāo)對會展中心的聲場情況都有較好的反應(yīng)，但六個指標(biāo)的側(cè)重情況又有不同，且工作人員和觀眾和指標(biāo)也有不同的回應(yīng)和評價．觀眾和工作人員對展廳的聲滿意度和聲舒適度評價指標(biāo)比較接近，但觀眾和工作人員的滿意度臨界值均小于舒適度值，這說明觀眾和工作人員對滿意度要求高于舒適度要求，并且聲壓越小評價越優(yōu)．二者的評價相比較，觀眾對高聲壓區(qū)更為敏感．聲環(huán)境的吵鬧感指標(biāo)和煩惱度指標(biāo)也有相似的評價，隨著聲壓變大，吵鬧感和煩惱感都會增強(qiáng)．但觀眾的煩惱感更趨近于線性的評價，而工作人員在較高聲壓區(qū)段，隨聲壓增大煩惱感增加不多．觀眾對背景聲始終都希望噪聲減小，當(dāng)聲壓級小于72 dB(A) 時，也希望增加背景音樂．

陳靜[14]等在在天津國展中心和天津梅江會展中心的聲環(huán)境研究顯示，聲環(huán)境的響度是對使用者情緒、注意思考能力和行為產(chǎn)生影響最大的因素．使用者因背景噪聲較大，難以從中獲取有效信息．在本次研究中，觀眾對較低背景噪聲的聲環(huán)境較滿意，也呼應(yīng)了陳靜的研究結(jié)果．

觀眾在會展中心參展時的心理和生理的變化是一系列復(fù)雜的問題，觀眾在參展中對客觀展廳聲環(huán)境的主觀評價也在復(fù)雜的變化．為了得到真實(shí)場景下的聲環(huán)境評價結(jié)果，本次研究使用了展廳現(xiàn)場調(diào)查研究．現(xiàn)場情況更加復(fù)雜和不易控制，對研究結(jié)果的精度有一定程度的影響，這與現(xiàn)場實(shí)驗特性有關(guān)．在今后的研究中，可以考慮增加更精確的實(shí)驗研究配合現(xiàn)場研究進(jìn)行更加深入的研究．

4 結(jié)論

通過在西安會展中心展廳中就參展人員和工作人員對主觀聲舒適評價研究，得出以下結(jié)論：

(1)參展觀眾和工作人員對于展廳的主觀滿意感、聲舒適和聲環(huán)境可接受度隨著展廳聲壓增大而減小，在展廳展出時應(yīng)控制展廳音樂聲和宣傳廣告聲等聲音的音量．

(2) 72～74 dB(A)是參照觀眾和工作人員聲滿意和聲舒適的臨界值，建議會展建筑展廳聲壓應(yīng)低于74 dB(A)．

(3)當(dāng)展廳聲環(huán)境低于73dB(A)時，受試者期望音樂背景聲增高，受試者對于展廳始終有降低噪聲的期望，可利用室內(nèi)的音樂聲和廣播聲，提高使用人員的滿意度．

以上研究為會展建筑聲環(huán)境設(shè)計和聲環(huán)境管理提供依據(jù)．