文章來源：維也納聲學 時間：2024-09-24
1、博物館建筑聲環境概述
博物館是儲存一個地域人類歷史文化遺產的重要寶庫，也是展示社會文明發展的重要窗口。作為向公眾開放的非營利性社會服務機構，它通過陳列、展覽、保護文物來展示文化內涵，并承載著教育功能。在一定意義上，博物呢館是一個國家經濟發展水平、社會文明程度的重要標志。
根據以往經驗，結合博物館建筑的特點分析，博物館建筑中需要解決的聲學問題主要有以下幾個方面：
l 聲波對文物的傷害
博物館的聲學設計不同于一般廳堂的擴聲設計，不僅需要考慮語言清晰度、聲干涉等問題，而是避免聲波對文物造成損傷。理論上，聲波對文物會造成損害，并且這種損害是不可逆的。噪聲對文物的傷害應根據文物的材質和新舊程度而定。紙質、木質、石質、金屬質等文物都能夠吸收聲波，當聲波穿透玻璃展柜到達文物的時候，使文物本身發生簡正振動，長此以往必然對文物產生損傷。普通玻璃，包括鋼化玻璃，其低頻吸聲系數高于高頻吸聲系數，而字畫類文物的本征振動頻率恰在低頻范圍內。因此，對字畫展廳的玻璃需進行特殊聲學處理，以提高聲反射能力。
l 聲場重疊
在博物館的多媒體體驗區內，往往多個展位具有聲源設備。在人流量高峰時，存在多個聲源設備同時啟動的可能性。此時，若建筑聲學設計不當或音頻系統不加針對性處理，將使參觀者在一個展區內聽見多個展區的聲場重疊，就會嚴重影響參觀品質；更重要的是，重疊的聲場將增加嘈雜感，就會降低博物館的高雅性。
l 聲聚焦
博物館展廳的造型富有設計感，流線型設計大行其道。然而這種設計產生的凹面必然形成集中反射，使反射聲聚焦在場館內的某個區域，造成聲音在該區域特別響的現象。聲聚造成聲能過分集中，使聲能匯聚點的聲音嘈雜，而其他區域聽音條件變差，擴大了聲場的不均勻度，嚴重影響參觀者的聽音條件。
l 顫動回聲
博物館的部分展廳，采用回廊式布局，兩邊的展示櫥窗距離較近，且均為對聲波有強反射作用的鋼化玻璃，再加上對天花板和地板的處理方式隨意，裝修時沒有布設吸音材料。如此，當展品需要與觀眾進行聲頻互動時，無論是吸頂式音箱還是壁掛式音箱，都不可避免地產生聲波的持續平行反射，即顫動回聲。這將嚴重影響語言清晰度，是災難性的聲學缺陷。
l 混響時間過長
混響時間過長是廳堂擴聲中常見的聲學缺陷。相比于劇場、會議室，博物館內的人員較少，人體吸聲作用有限，更沒有座椅吸聲的條件。故只能在建聲材料上對混響時間加以調節。
根據賽賓公式，混響時間RT60=0.161V/Sa，其中a表示房間表面的平均吸聲系數，V表示房間體積，S表示房間內部表面積。顯然，V是一個相對常量，而S可以通過材料進行更改，a在大量使用玻璃材料的展館內往往較小。以這些客觀條件為基礎，我們可以通過建聲設計定量調節混響時間。
l 噪聲控制
外部環境噪聲控制，包括外部交通的噪聲，博物館的選址應遠離高速路、機場、鐵路線、車站、港口、碼頭等存在顯著噪聲影響的區域與振動噪聲源；合理的設計外墻結構，外窗及幕墻結構，控制外部環境噪聲對博物館建筑內部的影響。
內部環境噪聲控制，包括博物館建筑內部水泵、空調機組等機械設備的噪聲控制，導游講解聲，游客交談聲等。
l 音質控制
博物館內部劇場、報告廳、研討教室等音質要求較高房間的音質設計，保證有足夠的響度、良好的語言清晰度。聲場分布均勻，并無對聽音形成干擾的音質缺陷。
2、博物館建筑的聲學設計指標
2.1混響時間
博物館應有較低的混響時間，保證導游的講解、游客交流和廣播的語言清晰度。根據《博物館建筑設計規范》JGJ66-2015中規定，公眾區域，包括展廳、門廳、教育用房等公共區域混響時間宜符合下表中的規定。
房間名稱 | 房間體積（m3） | 500Hz混響時間（使用狀態，s） |
一般公共活動區域 | 200～500 | ≤0.8 |
501～1000 | 1.0 | |
1001～2000 | 1.2 | |
2001～4000 | 1.4 | |
＞4000 | 1.6 | |
視聽室、電影院、報告廳 | — | 0.7～1.0 |
注：特殊音效的3D、4D影院應根據工藝設計要求確定混響時間。
3.2 噪聲控制
博物館建筑的室內允許噪聲級應符合下表的規定：
房間類別 | 允許噪聲級（A升級，dB） |
有特殊安靜要求的房間 | ≤35 |
有一般安靜要求的房間 | ≤45 |
無特殊安靜要求的房間 | ≤55 |
注：①特殊安靜要求的房間指報告廳、會議室等；有一般安靜要求的房間指一般展廳、研究室、行政辦公及休息室等；無特殊安靜要求的房間指以互動性展品為主的展廳、實驗室等。
②對鄰近有特別容易分散觀眾聽講解注意力的干擾聲時，表中的允許噪聲級應降低5dB。
③室內允許噪聲級應為關窗狀態下晝間和夜間時段的標準值。
3.3 隔聲要求
博物館建筑不同房間圍護結構的空氣聲隔聲標準和撞擊聲隔聲標準應符合下表的規定：
房間類型 圍護結構或樓板部位 | 空氣聲隔聲標準 | 撞擊聲隔音標準 |
隔墻及樓板 計權隔聲量（dB） | 層間樓板計權 標準化撞擊聲壓級（dB） | |
有特殊安靜要求的房間與一般安靜要求的房間之間 | ≥50 | ≤65 |
有一般安靜要求的房間與產生噪聲的展覽室、活動室之間 | ≥45 | ≤65 |
有一般安靜要求的房間之間 | ≥40 | ≤75 |
注：①產生噪聲的房間系指產生噪聲的以操作為主的展示室、學生活動室等以及產生噪聲與振動的機械設備用房。
②博物館建筑的空間布局，應結合功能分區的要求，將安靜區域與嘈雜區域隔離。
③對產生噪聲的設備應采取隔振、隔聲措施，博物館內的機電設備，如空調機組、通風機組、冷水機組、冷卻塔、柴油發電機組等設備，均應選用低噪聲產品，并宜將其設于地下。
④公眾區域應避免產生聲聚焦、回聲、顫動回聲等聲學缺陷。
3、博物館建筑聲學設計要點
3.1綜合大廳
綜合大廳作為博物館的重要組成部分，是參觀過程中首先接觸的部門，因此綜合大廳在某種程度上肩負著塑造博物館良好形象的重任。同時，參觀人員在綜合大廳停留時間相對較長，因此綜合大廳內部聲環境的優劣會極大地影響參觀人員的總體感受。
綜合大廳面積較大，人員較為密集。要求室內中頻混響時間不大于1.6s，室內噪聲水平小于55 dB（A）。因此需要在綜合大廳頂棚和四周墻面安裝吸聲材料，盡量少使用或不使用反射類材料。天花墻面建議采用平均吸聲系數宜≥0.60的吸聲材料。綜合大廳的隔墻及樓板的計權隔聲量空氣聲隔聲應≥50dB,層間樓板計權標準化撞擊聲壓級≤65dB。
4.2展廳
展示區應避免產生聲聚焦、回聲、顫動回聲等聲學缺陷。展示區活動區域的混響時間是聲學效果的重要指標，一般情況下宜短不宜長，室內有良好的語言清晰度，聽音清晰有力，根據展示區的容積大小設計500-1000HZ混響時間按博物館一般公共活動區域混響時間范圍上限的要求RT≤1.6s。
展示區活動區域的頂棚和墻面宜做吸聲處理，以改善展示區活動區域的聲環境質量，給參觀人群以寧靜舒適的感覺，其頂棚平均吸聲系數宜≥0.70，墻面吸聲的平均吸聲系數宜≥0.60。展示區的隔墻及樓板的計權隔聲量空氣聲隔聲應≥45dB,層間樓板計權標準化撞擊聲壓級≤65dB。
4.3課堂
課堂是以語言類為主的聲學空間，所以語言的清晰度就顯得非常重要。而語言的清晰度和混響時間的長短以及響度的大小相關聯。在響度一定的情況下，混響時間短清晰度越高。但混響時間過短聲音有缺乏豐滿度，所以課堂的中頻混響時間控制0.8s左右適宜。課堂的隔墻及樓板的計權隔聲量空氣聲隔聲應≥50dB,層間樓板計權標準化撞擊聲壓級≤65dB。
在講臺兩側和頂部設置反射面，將聲音反射至教室后部，可以提供后排座位的聲壓級，從而改善這些座位的語言可懂度。為了避免顫動回聲和駐波等聲學缺陷現象，平行的墻面應該盡量做得凹凸不平，并布置反射擴散體，來增強反射聲并利于聲場均勻。或者將一面墻布置吸聲材料，另一面墻不布置吸聲材料從而避免聲學缺陷。
由于頂棚可以把聲音反射給聽眾而不受到遮擋，因此，頂棚靠近講臺的部分應盡量不設置吸聲材料，以便均勻的把早期反射聲分布到各個方向。頂棚后部由于易于使反射聲延時太長，因此一般要做吸聲處理。
4.4咖啡區、博物館商店
咖啡區、博物館商店允許噪聲級不得高于55（dBA），保證廳內有較低的噪聲級、良好的語言清晰度，為顧客提供安靜的購物、交流環境。為打造商店良好的聲環境，語言清晰度應設定為60%～70%。商店要達到較好的聲環境和語言清晰度，應安裝吸聲頂棚；吸聲頂棚面積不應小于頂棚總面積的75%；頂棚吸聲材料或構造的降噪系數（NRC）≥0.60，中頻（500—1000Hz）混響時間應在1.0±0.1s。同時要避免商店內的噪聲對其他區域的干擾，咖啡區、博物館商店的隔墻及樓板的計權隔聲量空氣聲隔聲應≥45dB,層間樓板計權標準化撞擊聲壓級≤65dB。
4.5貴賓廳
貴賓廳是作為接待客人之用，根據貴賓廳的用途，需要滿足一定的語言清晰度，并且無明顯回聲、顫動回聲等音質缺陷，對其要采用強吸聲措施，降低室內混響時間，保證廳內語言清晰度。根據貴賓室的面積大小，室內混響時間應控制在0.6±0.1s。貴賓廳的隔墻及樓板的計權隔聲量空氣聲隔聲應≥50dB,層間樓板計權標準化撞擊聲壓級≤65dB。建筑聲學建議天花可采用降噪系數（NRC）≥0.60的吸聲材料或構造，語言清晰度可達到60%以上，適合小型會議、談話使用。
4.6辦公用房
辦公用房應主要注意房間內的語言私密性和其室內的背景噪聲控制，相鄰辦公室之間的隔墻應延伸到吊頂棚高度以上，并與承重樓板連接，不留縫隙。要求其背景噪聲水平小于40dB，辦公室房間外的走廊吊頂內，不應設置有振動和噪聲的機電設備，混響時間在0.5-1.0s，上空應設置吸聲材料或吸聲構造，吸聲材料降噪系數（NRC）應不小于0.60。
4.7室內空調、送回風系統消聲處理
室內通風系統的空氣動力性噪聲是室內噪聲重要組成之一，為降低室內噪聲，避免噪聲的影響，室內空調、送回風系統應采取必要的消聲處理，根據聲源噪聲及風道內空氣氣流的附加噪聲，并考慮了噪聲衰減后，與使用房間或周邊環境允許的噪聲標準的差值，結合其噪聲的頻譜特點，選擇消聲器型式和段數。通風系統有消聲要求的通風空調機組的進出口風管上至少應設置一段消聲器，以防止風管出機房后一些部件的隔聲不力所引起的傳聲。當機房外的風道有足夠的直管長度時，其余的消聲器宜設于此風道上（主管和支管）。
當所有消聲器均設于機房內時，從消聲器至風道出機房圍護結構之間的風道應做好隔聲處理，防止機房噪聲二次傳入風管。當一個通風系統帶有多個房間時應盡量加大相鄰房間風口的管路距離，當對噪聲有較高要求時，宜在每個房間的送、回風及排風支管上進行消聲處理，以防止房間串聲。聲學要求高的房間應設置獨立的空調通風管道。
4.8設備機房減振處理
產生噪聲的建筑服務設備等噪聲源（空調機房、水泵房、變壓器室）宜單獨設置在建筑之外。這些設備在運行時產生的噪音會通過機房的圍護結構進行固體傳導或者空氣傳播影響到機房外部一些功能區的正常運行。為減小上下層的相互影響，應加強樓板的隔聲處理，機房內壁表面應設置吸聲處理。置于屋頂層的機械設備（空調機組、冷水機組等）應避免與屋頂的直接連接，采取相應的減振處理，必要時應采取聲屏障或隔聲罩等處理。