会展建筑展厅声环境主观评价

2020-11-23闫增峰

西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2020年5期

王雪，杨柳，闫增峰，成辉

(1.西部绿色建筑国家重点实验室 (西安建筑科技大学)，陕西西安 710055；2.西安建筑科技大学建筑学院，陕西西安 710055)

会展建筑建设随着社会经济活动的需求有了快速的发展，其建筑面积、建筑空间容积、参展人数在不断地增加．其建筑尺度大，使用人数多，声学环境较一般建筑特殊，应进行相应的声学研究．这一领域国外研究者研究的起步较早，2002年Chad[1]提出大型展厅的背景噪声、隔声和混响衰减的情况不同于一般的建筑，必须在室内实施额外的声学和噪声控制处理以适应使用需求．2007年，Kang[2]在大型中庭空间声场的研究中发现，比较大的中庭空间用经典的混响时间计算公式已经不再适用，认为混响时间可以用于评价空间的平均混响时间，而具体某一点的混响时间则应通过计算机模拟单独计算．2015年，Lotte R. Baerends[3]对Turin展厅的分析发现，拱形结构的和混凝土材料设计的展厅声场很不理想，限制了展厅的其他功能的使用．国内对大空间室内的声学研究起步略晚，2006年，杨涛[4]通过语言清晰度研究发现展厅在混响时间较长的情况下，发声者与听音者距离较近时语言清晰度较高，在距离较远时大部分声能为反射声能，语言清晰度不佳．燕翔[5]总结了室内噪声随人数增多而增大的特点，随着人数的增多,室内声场变化经历了安静阶段、舒适阶段、膨胀阶段和持续阶段．王超[6]通过对大空间声场特性进行分析，认为仅通过混响时间描述整个大空间声场不够准确，应采取计算机模拟等方式研究升高声场．

胡国祥[7]通过对展厅声场现场测试调研发现，展会期间室内的环境噪声能达到70 dB(A)以上，标准展位的围板对加强直达声能有一定作用，改变围板的吸声系数得到语言清晰度(STI)比同样环境噪声下特装展会有提高，但在环境噪声较高的情况下(NR50)语言清晰度状况仍不乐观．

顾克明[8]、杨志华[9]和晏家龙[10]等针对大型会展中的扩声系统设计提出了扩声系统设计参数和控制系统可靠性设计方法，对大型会展中心建设与设计起到积极的作用．

《展览建筑设计规范》 JGJ 218-2010[11]提出在空场时的背景噪声的允许噪声级不宜大于55 dB(A)，对具体的吸声措施没有提出更多的要求或建议，缺少对展厅建筑声学设计的深入指导．而通过计算机模拟发现在55 dB(A)的背景噪声情况下，进行正常语言交流达不到良好的语言清晰度[7]，而在展会期间环境噪声水平更高，不大于55 dB(A)的要求对实际展厅建筑声场设计的指导作用很有限．部分展厅没有做专项的声学设计下，室内混响时间长，导致听不清广播和对话[12]．

以上研究明确了展厅空间的混响时间长、展厅噪声较高、语言清晰状况较差等声场缺陷问题，经典的混响时间计算方法不适用于大型展厅空间，使用人员的数量对空间的噪声有一定影响，肯定了吸声材料尤其是展位的围板对提高语言清晰的作用，提出了增加吸声材料、空间吸声体等建筑设计指导原则，但是对于参展人员和展厅中的工作人员主观评价研究较少．为了深入研究使用者对会展建筑展厅的主观评价，本研究通过对会展建筑展厅的主观评价和客观测试，目的在于找到合理的主观声评价指标和设计与管理会场声环境的依据，从而为优化会展建筑声环境设计和管理提供理论基础．

1 研究方法

以西安市某会展中心展厅为研究对象，采用调查访问和声环境测量及数据统计分析的方法．

1.1 会展中心展厅概况

对西安市某会展中心展厅进行客观测试和主观问卷调查．该建筑于2000年建成使用，该会展中心展厅主体为长方形，长130.24 m，宽74.1 m．展厅主要空间是单拱大跨度空间，局部有二层，三面墙面材料为玻璃幕墙，一面墙为混凝土墙，屋顶材料为金属板和玻璃．进行主观和客观测试时，72%地面材料为临时铺装的薄地毯，其余地面为材料为水泥面．

在调查和测试期间，展厅展示了某环保展览，有8个大型展场(展出面积150～400 m2)19个中型展场(展出面积50～150 m2)，45个小型展场(20～50 m2)．大型展场使用了大型LED屏、扬声器和电视，一般情况下LED屏与扬声器共同配合使用；中型展场一般以电视展示为主，并配合使用扬声器，小型展场部分使用电视展示，较少使用扬声器．展厅展示时间从每日9:00开始至17:00结束．展厅布展情况见图1．

注：黑粗线(展位围板) 图1 展厅布展与等效A声级分布Fig.1 Exhibition hall distribution and equivalent A sound level distribution

1.2 主观调查方法

在正常展出的时间里进行主观问卷调查，测试调查日期为2018年11月16日至28日．对展厅内参展观众和工作人发放主观调查问卷，解释并回答参展人员和工作人员对问卷的疑问．共发放调查问卷680份，去掉无效调查问卷后，共收到有效调查问卷622份，有效率为91%．

考虑统计因素对评价结果的影响，将受访人员按照性别、年龄、受教育程度、参展时间进行划分．受访人员男女性别比例比较接近；除18～25年龄段人数比例稍少外，其他年龄段比例较接近．受访者受教育程度大学生以上学历占总受访人数75%．

对参展人员设置的问题有7个选择评分问题和调研人员背景问题．选择评分问题及对应的选项见表1和表2．

1.3 等效A声级测量方法

对展厅平面平均划分为10×17个单元格，在展出人数较稳定的时间段(11:00～15:00)，对每块单元格进行测试．每个单元用声级计记录A声级LAeq的数据．测量时保证测量位置离墙面和其它主要反射面不小于1 m，距离地面1.2 m至1.5 m，每1秒记录一个读数，连续测量5 min，得出等效A声级(LAeq)．

表1 主观评价问题Tab.1 Subjective evaluation questionnaire

使用的仪器为B&K2270信号分析仪．测试前仪器均经过校正，符合测试条件．测试期间场馆温度为16.5～18.8℃，相对湿度为45%～60%．将展厅的A声级LAeq水平绘制于图1．

对受访人主观问卷询问结束之后，马上在调查地点进行声环境的测试，测试内容为等效A声级LAeq，测试方法同上．

表2 问题对应的选项和定量标准Tab.2 Options and quantitative criteria for questionnaire

2 结果与分析

2.1 展厅声环境

对展厅的调查发现，LAeq最大值为80.1 dB(A)，最小值为64.5 dB(A)．由图1可知，A声级LAeq较高区域主要集中于展厅北门入口区，和其他个别小展区，而展厅四周部分声压较小．其中68～78 dB(A)占总体展厅声环境的84%，是展厅声环境的主体部分．

展厅的A声级LAeq水平图1中可以看出，有展位展位的围挡的区域围挡内外LAeq差异可以很大，无围挡区域在较高处向四周的声压级衰减较慢．由此可见，为了减少各展区之间声环境的相互干扰，在展厅中可适当增加围挡的长度和高度．并应根据展区面积、围挡长度合理安排各个展区的声源．

2.2 主观调研问卷

根据收集到的主观调研问卷评价结果，对每份问卷的客观声环境情况进行一一对应匹配．调研期间时，主观问卷中LAeq最大值为78.2 dB(A)，最小值为68.1 dB(A)．以1 dB(A)为基本单位，将调研问卷分组分析，工作人员与参展观众每1 dB(A)的问卷数量见图2．由图可知，工作人员较多的集中在70～74 dB(A)环境中工作，而参展观众主要在68～74 dB(A)参观展出．在调研中有少部分工作人员(13.5%)在77～78 dB(A)工作，但在77～78 dB(A)的声环境下没有获取参展观众的问卷．

图2 受访者人数分布Fig.2 Distribution of respondents

2.2.1 声环境满意度

对每1 dB(A)工作人员和参展观众的满意度进行平均值统计，统计情况见图3，工作人员的满意值平均值为0.45，观众的满意值平均值为0.58，二者的满意值平均值较接近．由图可看出，随着声环境声压的增高，工作人员和观众的满意率都在降低．当大厅声环境为68～73 dB(A)时，工作人员和观众都表示较满意，且反应情况也比较一致．参展观众在73～78 dB(A)环境下，对大厅声环境满意度的评价快速降低．工作人员在76～78 dB(A)环境下，对大厅声环境满意评价快速降低．

图3 展厅声环境满意度Fig.3 Acoustic environmental satisfaction in exhibition hall

对工作人员与观众的满意度与声压级回归分析，满意度回归模型为式1和式2

S工=-0.235 5LAeq+17.256

(1)

S观=-0.347 9LAeq+25.248

(2)

令S工和S观为0，即满意度为0时，求解LAeq的值为满意度临界值，工作人员和观众满意度临界值为L满，工=73.3，L满，观=72.6，观众与工作人员的满意度临界指标值较为接近．

2.2.2 声环境舒适度

对每1 dB(A)工作人员和参展观众的对环境的舒适程度评价进行平均值统计，统计情况见图4．由图可知，随着大厅声压级的提高，工作人员和观众对大厅声环境的舒适评价降低．当大厅声压级为68～73 dB(A)，参展观众对声环境舒适的评价变化较不明显，在73～78 dB(A)区间，随着声压的增大，观众的舒适度在降低．分别对工作人员舒适评价的全段和观众在73～76 dB(A)区间舒适评价进行线性回归，回归结果显示于图4．通过图4可知，工作人员和观众对声舒适的敏感度较接近，但观众的舒适评价高于工作人员．

图4 展厅声环境舒适度Fig.4 Sound environment comfort in exhibition hall

对工作人员与观众的舒适度与声压级回归分析，满意度回归模型为式(3)和式(4)．

C工=-0.177 1LAeq+13.135

(3)

C观=-0.294 6LAeq+21.898

(4)

令C工，C观的值为0，即舒适度为0时，求解观众与工作人员的舒适度临界指标，L舒，工=74.2，L舒，观=74.3，观众与工作人员的的舒适度度临界指标较为接近．

2.2.3 声环境可接受率

对会展大厅环境的声环境可接受率进行平均值统计，统计情况见图5．大厅声压级为70～78 dB(A) 时，随着声压级增大，声环境可接受率降低．当大厅声压为75～78 dB(A)，工作人员声环境的可接受率低于80%．当大厅声压为75～76 dB(A)，观众的声可接受率低于80%．

图5 展厅声环境可接受率Fig.5 Acceptability of sound environment in exhibition hall

图6 展厅声环境吵闹度Fig.6 Noise felt in exhibition hall

2.2.4 声环境吵闹度

对每1 dB(A)工作人员和参展观众的对环境的吵闹程度评价进行平均值统计，统计情况见图6．由表可看出，随着大厅声压的升高，工作人员和观众对环境吵闹程度评价升高，受访者以为声压高的环境下，更吵闹．工作人员在73 ～ 78 dB(A)环境下，对大厅吵闹感的评价要高于观众．

2.2.5 声环境烦恼度

“非常烦恼”和“极其烦恼”的人群数量所占比称为高烦恼度(HA%)[13]．观众和工作人员的的选择选项结果中未出现“非常烦恼”和“极其烦恼”选项．这一指标不适合评价会展大厅的声环境．

为了进一步考察展厅声环境中的烦恼水平，采用了烦恼感指标进行评价．烦恼感即每1 dB(A)声环境中烦恼评价问题对应的定量平均值，见图7．图中可见，观众的烦恼感低于工作人员．

图7 展厅声环境烦恼感Fig.7 Sound environment annoyance in exhibition hall

图8 展厅背景声期望Fig.8 Expectations of background sound in exhibition hall

2.2.6 背景声期望

对观众的会展中心大厅环境的声期望情况进行统计，统计情况见图8．由图可知，展厅中观众对背景噪声降低期望始终接近1，即声音降低一点．当声环境为74～76 dB(A)时，受试人员对背景音乐声降低的期望为0.56～0.78，期望背景音乐声低，当声环境为68～72 dB(A)时，受试人员对背景音乐声降低的期望为-0.92 ～ -0.12，期望背景音乐声增高．

3 讨论

从以上六个指标的主观评价的结果来看，六个指标对会展中心的声场情况都有较好的反应，但六个指标的侧重情况又有不同，且工作人员和观众和指标也有不同的回应和评价．观众和工作人员对展厅的声满意度和声舒适度评价指标比较接近，但观众和工作人员的满意度临界值均小于舒适度值，这说明观众和工作人员对满意度要求高于舒适度要求，并且声压越小评价越优．二者的评价相比较，观众对高声压区更为敏感．声环境的吵闹感指标和烦恼度指标也有相似的评价，随着声压变大，吵闹感和烦恼感都会增强．但观众的烦恼感更趋近于线性的评价，而工作人员在较高声压区段，随声压增大烦恼感增加不多．观众对背景声始终都希望噪声减小，当声压级小于72 dB(A) 时，也希望增加背景音乐．

陈静[14]等在在天津国展中心和天津梅江会展中心的声环境研究显示，声环境的响度是对使用者情绪、注意思考能力和行为产生影响最大的因素．使用者因背景噪声较大，难以从中获取有效信息．在本次研究中，观众对较低背景噪声的声环境较满意，也呼应了陈静的研究结果．

观众在会展中心参展时的心理和生理的变化是一系列复杂的问题，观众在参展中对客观展厅声环境的主观评价也在复杂的变化．为了得到真实场景下的声环境评价结果，本次研究使用了展厅现场调查研究．现场情况更加复杂和不易控制，对研究结果的精度有一定程度的影响，这与现场实验特性有关．在今后的研究中，可以考虑增加更精确的实验研究配合现场研究进行更加深入的研究．