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室内技术处理:声学、光学、热工学协调的关键作用

时间:2023-07-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:室内技术处理过程中,声学、光学、热工学的协调,对于室内环境的完善起着很关键的作用。室内声学是在研究分析某些房间的室内声学处理中逐渐完善并建立起来的。音质设计的任务就是,根据室内空间的功能要求,通过室内空间的体形设计和不同吸声材料的合理布置,控制适当的混响时间。③对于室内产生的噪声,可采用增加吸声材料的办法降低噪声。

室内技术处理:声学、光学、热工学协调的关键作用

室内技术处理过程中,声学、光学、热工学的协调,对于室内环境的完善起着很关键的作用。其中光学问题主要涉及的是采光和照明的范围,是室内设计中一个特殊的重点,已在本书中另设章节来论述。这里仅从声学和热工学的角度来进一步分析研究。

一、声学方面的设计

室内声学问题无处不在。人们每天在上班途中忍受各种噪声,甚至在家中还要饱受噪声的侵扰;公共场所需要一定的声学处理才能有一个清晰的语音环境;商业场所和生产企业需要控制自己的噪声以免侵扰周围居民;HI-FI(高保真发烧友需要良好的隔声以及高保真的声场来营造音响带来的震撼;音乐人和录音工程师同样面临各种声学问题,他们需要更准确的听音环境。

近年来,由于一些设计师缺乏对大型专用器材及声学环境的专业了解,家庭影音系统的安装及大型灯光音响工程经常碰到一些专业技术难题,室内或场馆的设计及装饰材料的选用对后期的音响工程造成许多困难,并带来音效表现差、重复施工、交叉监理等各种麻烦。

室内声环境是研究室内声波的传播规律、声场特性及控制室内音质的学科,属于建筑声学的范畴。室内声学是在研究分析某些房间的室内声学处理中逐渐完善并建立起来的。现代建筑必须对剧场电影院会议室、录音棚、播音室等对声音有特殊要求的房间进行科学的室内声学设计,在建筑设计阶段就会有通晓建筑声学的专家或建筑师参与声学设计,其声学效果自然不会太差。对于那些并非以声学功能为主的建筑,一般没有精通声学的人介入,其中同样存在声学问题。从事装修设计的设计师如缺乏建筑声学知识,全然不管其中的声学效果,就会出现设计问题,如:有的电话会议室无法用,墙面净是玻璃、金属、木板等反射材料,无一点吸声材料;有的培训班讲课教室不能使用扩音器,隔墙虽到顶,但封闭不严,隔墙内无吸声材料;有的卡拉OK包房,包房隔墙不到顶或缝隙密封不严,隔壁的歌声还大过自己唱的。有的大会议厅无法听清报告人的讲话;等等。

1.声学设计

声学设计包括音质设计和噪声控制两个方面。

1)音质设计

室内声学质量包括听得清楚和音质优美两个方面,这就要求声音有一定的响度、清晰度和丰满度。音质设计的任务就是,根据室内空间的功能要求,通过室内空间的体形设计和不同吸声材料的合理布置,控制适当的混响时间

(1)以语言清晰度为主的室内空间,如会堂、报告厅、多功能厅等,混响时间一般应控制在1.1s以内。

(2)以声音的丰满度为主要要求的室内空间,如歌剧院、音乐厅、交响乐厅等,混响时间一般不应低于1.5s。

(3)语言清晰度和声音丰满度二者兼顾时,可取适中并偏语言清晰度要求的混响时间,必要时可辅之以电声。

2)噪声控制

噪声控制在室内设计阶段,主要是隔绝建筑之外的交通噪声、商业噪声等环境噪声和建筑物内部产生的噪声 ——相邻房间的噪声和空调机等机械噪声。主要手段是提高建筑和房间的围护结构,包括隔墙和门窗的隔声性能。对本房间内发生的噪声,则要采取适当的吸声措施。

(1)隔声。材料的隔声性能符合质量定律。材料的容量越大,其隔声性能越好。在隔声问题上特别要重视缝隙的处理,重点处理好门窗缝隙和装配式墙体的板缝。有的卡拉OK包房隔墙不到顶,吊顶又无隔声措施,进入这种环境简直是找罪受。各种房间的隔声要求属强制性标准。

(2)降噪。降噪的具体要求包括以下几点。

①降低环境噪声的主要手段是提高外围护结构的隔声性能,因为门窗是城市噪声进入房间的主要通道,所以应重点处理好门窗的隔声问题。塑料门窗在声密闭性方面的独特优点使它在欧美等发达国家得到普遍的采用。吸声性能好坏取决于材料吸声系数的大小。

②各种风机、空调机等设备的机械噪声,应采用减振器、消声器、柔性连接等方法,控制噪声的传播。

③对于室内产生的噪声,可采用增加吸声材料的办法降低噪声。一般表观密度越小,吸声性能越好。现在有一些既有一定的吸声性能,又有一定装饰性能的材料,为室内设计师设计既满足声学要求又有一定的装饰效果的室内环境提供了很大的方便。

2.室内声场设计及装修注意事项

1)声场设计

一个声场的基本设计应包括:隔声处理,现场噪声的降低,建筑结构的合理要求,声均匀度的实现,声颤动、聚焦、共振反馈等问题的解决,室内混响的正确计算。

(1)建声原则:混响合理,声音扩散性好,没有声聚焦、没有可闻的振动噪声、没有死声点。

(2)室内装修:色调不能导致会议或演出时太昏暗,避免扩声区域内出现中空较大或支撑较差的腔体结构,避免大面积玻璃窗,不要将石膏天花板直接安装在铝合金槽里,必须加吸声、隔声材料,铝合金槽最好上胶加固。

2)室内声学特性的基本要求

(1)具有合适的响度:礼堂(以语音为主)的响度大于85dB;歌厅(音乐厅)的响度大于103dB;迪厅的响度大于110dB;会议室的响度大于80dB。

(2)声能分布均匀:在观众席的各个座位上听到的声音响度应比较均匀;通过音质设计,应该能使观众席各个区域的声压级差别不太大,室内声场不均匀度应控制在高低3~6dB之内。

(3)满足信噪比要求:噪声对人们的正常听觉产生干扰和掩蔽作用,不同用途的室内环境,其允许的噪声等级不尽相同,通常在室内最小声压级的位置上,信噪比应该大于30dB。

(4)保证室内各处频率响应均衡:室内音响系统应保证各处频率响应均衡,要求125~4000Hz内起伏为6~10dB,1000~8000Hz内起伏为10~15dB;如果室内存在声聚焦、死声点、驻波、声共振等声学缺陷,就会破坏频率均衡,特别是中低频驻波,一定要妥协处理好。

(5)选择合适的自然混响时间:

①礼堂(以语音为主) 1.2~1.5s;

②音乐厅 1.8~2.4s;

③中小歌厅 0.7~1.2s;(www.xing528.com)

④会议室 0.5~0.8s。

3.声学方案设计时参考的有关标准

(1)IEC914—会议系统 ——电子音频设备标准;

(2)音频会议扩声及视频显示系统依照中华人民共和国国家行业标准;

(3)GYJ25—1986《厅堂扩声系统的声学特性指标》;

(4)GB 50147—2010《电气装置安装工程 高压电器施工及验收规范》;

(5)JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范(条文说明)》;

(6)GB/T 7401—1987《彩色电视图像质量主观评价方法》。

二、热工学方面的设计

由于室外热湿作用经常变化,建筑物围护结构本身及由其围成的内部空间的室内热环境也随之产生相应的变化。属于室内的气候因素有进入室内的阳光、空气温湿度、生产和生活散发的热量和水分等。室内外热湿作用的各种参数是建筑设计的重要依据,它不仅直接影响室内热环境,而且在一定程度上影响建筑物的耐久性。

建筑热工学的主要任务是研究如何创造适宜的室内热环境,以满足人们工作和生活的需要。建筑物既要抗御严寒、酷暑,又要把室内多余的热量和湿气散发出去。对于特殊建筑,如空调房间、冷藏库等不仅要考虑热工性能,而且还要考虑投资和节能等问题。

1.建筑朝向和建筑群布局与自然通风的关系

1)建筑朝向

选择建筑朝向时,首先要争取房间的自然通风,同时要综合考虑防止太阳辐射及太阳风暴。为争取房间的自然通风,房间的纵轴宜尽量垂直于夏季主导风向,主要房间应布置在夏季的迎风面。

2)建筑群布局

建筑群的布局对组织好室内通风具有重要作用,要避免某一建筑处于涡流区内。影响涡流区长度的主要因素是房屋的大小以及风向投射角。涡流区的长度随房屋的高度及宽度的增大而增大,随房屋的深度增大而减少。风向投射角是风向与房屋外墙面法线的交角。

一般建筑群的平面布局有行列式、周边式及自由式三种。行列式又可分为并列式、错列式和斜列式,从通风效果来看,错列式和斜列式较并列式和周边式为好。建筑高度对自然通风也有很大的影响,高层建筑对室内通风有利。但是高层建筑也存在把城市上空的风引向地下,产生“楼房风”的危害。在高层建筑的两侧及顶部绕流过去的风速比较大,如果高层建筑的底层为开敞式,通风效果会加强,但是在设计时如考虑不周也会有问题。

2.建筑防热设计基本原则

1)室内过热的原因

在南方炎热地区的夏天,建筑物在强烈的太阳辐射和气温的共同作用下,通过房子的屋面、外墙,把大量的热量传进室内,通过开着的窗户和门透进太阳辐射热和热空气,周围地面和房屋将太阳辐射反射到建筑的墙面和窗口;此外,室内产生的生活的余热,如电器、照明和人体散发的热量和外面传进来的热量共同导致室内过热。

2)建筑防热途径

建筑防热应采取自然通风、窗户遮阳、围护结构隔热、环境绿化等综合性措施,尽量减少传入室内的热量并使室内的热量尽快散发出去,改善室内的热环境。

(1)减弱室外的热作用。

合理地选择建筑的朝向和进行建筑群布局,防止过度日晒。居住建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。尽量避免主要房间受到东西向日晒。同时要绿化周围环境,以降低环境辐射和空气温度。对外围护结构的外表面,应采用浅颜色以减少对太阳辐射的吸收,降低综合温度,从而减少进入外围护结构的传热量。

(2)外围护结构的隔热和散热。

对屋顶及东西外墙等围护结构要进行隔热处理,达到节能所要求的热工指标,使内表面温度满足隔热设计标准的要求。白天隔热好而夜间散热又快的隔热形式是最理想的,尤其适合在自然通风情况下采用。通风屋面和通风墙是应用广泛而又有效的隔热方式。

(3)良好的自然通风。

自然通风是排除室内余热,改善室内热湿环境的主要途径之一。组织自然通风的措施包括:使房间的进风口尽量接近夏季主导风向;居住区的总体规划和居住建筑的平面、立面设计及门窗的设置应有利于自然通风,利于室内的风场分布;设置通风结构;利用绿化、地理环境组织通风等。

(4)遮阳。

建筑物的向阳面,尤其是东西向窗户,宜优先采用活动或固定的建筑外遮阳设施。在屋顶和西墙的外侧设置遮阳设施,可以降低它们的室外综合温度。在建筑设计中,宜结合外廊、阳台、屋檐等构件达到遮阳的目的。利用绿化、设置其他活动的或固定的遮阳设施也可实现有效的遮阳。

(5)利用自然能。

利用自然能主要包括建筑外表面的长波辐射、夜间对流、被动蒸发冷却、地冷空调、太阳能降温等防用结合的措施。

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