唐鳳臺，Chen Khin Fai

(廣州聲博士聲學(xué)技術(shù)有限公司，廣東 廣州 511447)

1 引言

自20世紀(jì)50年代初，德國Quickborner Teams提出開放式辦公室的理念后，到70年代開放式辦公室在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用[1]。開放式辦公室基本是以低矮的隔斷組成小隔間分隔大空間的形式存在，在這樣的公共空間里，小隔間會被擬定為私密空間或公共空間與私密空間的過渡空間，人們對該空間有較強(qiáng)的控制性，往往表現(xiàn)在更能明確公開信息與私密信息的認(rèn)知，防止語言信息泄露和渴望免受他人語言干擾。相關(guān)研究人員曾通過問卷調(diào)查的形式得知語言私密不足是開放式辦公室中最嚴(yán)重的干擾因素[2]，即開放式辦公室的聲學(xué)環(huán)境設(shè)計，主要是解決語言私密度問題。而并不是室內(nèi)聲學(xué)重點(diǎn)關(guān)注的混響時間這一聲學(xué)指標(biāo)，因?yàn)榧僭O(shè)開放性辦公室的聲場是完全擴(kuò)散的，頂棚使用NRC(Noise Reduction Coefficient，是250 Hz～2 000 Hz的1倍頻程4個頻段的均值)大于0.40的吸聲材料，根據(jù)伊林公式計算，得到的混響時間值很容易達(dá)到規(guī)范規(guī)定的小于0.6 s，但是實(shí)際聲學(xué)結(jié)果多半是不盡人意的。此外，環(huán)境噪聲作為我國的第二大污染源，對開放式辦公室的聲環(huán)境也是一大主要影響因素，尤其是其坐落在交通便利的地段，以低頻為主的交通噪聲往往能穿過隔墻達(dá)到室內(nèi)。本文將通過隔聲和吸聲的措施圍繞開放式辦公室的兩大主要聲學(xué)問題即語言私密和噪聲進(jìn)行分析與設(shè)計。在很多建聲項(xiàng)目中，人的某種行為，雜物的擺放等或多或少都會對聲能產(chǎn)生影響，對于隨意性過大的因素其研究意義不大，本文主要從可控的，或符合普遍性的因素出發(fā)。

2 開放式辦公室語音私密度設(shè)計

語言私密度指的是私人談話可被他人無意聽到的程度。語言私密度的評價指標(biāo)有AI(Articulation Index，清晰度指數(shù))、STI(Speech Transmission Index，語言傳輸指數(shù))、RASTI(Rapid Speech Transmission Index，快速語言傳輸指數(shù))、SII(Speech Intelligibility Index，語言可懂度指數(shù))[2]。AI是美國國家標(biāo)準(zhǔn)化組織(ANSI)于1969年提出，是最早的評價建筑的語言私密度指標(biāo)，計算簡單，是將每個頻段的信噪比乘以特定的權(quán)重系數(shù)累計相加得到，精確度較低。私密度指數(shù)PI(Privacy Index)與AI的關(guān)系為：PI=(1-AI)*100%。STI是20世紀(jì)70年代提出，對應(yīng)于國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC60268-16，考慮了混響時間、背景噪聲等房間的各個客觀指標(biāo)，正確計入了特別是混響引起的失真，是否平滑等，為國際普遍接受。RASTI的原理與STI相同，是一種快速廳堂狀況的方法，假定系統(tǒng)在整個語言聲頻響平滑，掩蓋了對許多房間聲學(xué)效用的探討。SII對應(yīng)于ANSI S3.5標(biāo)準(zhǔn)，是ANSI于1997年提出，與STI的計算框架模型類似，具有一定的抗系統(tǒng)失真能力，其測量頻段范圍更廣泛，結(jié)果精確度更高。目前世界各地普遍用STI評價指標(biāo)，美國及少數(shù)國家使用SII[3]。語言私密度等級為通常分為三類：常規(guī)、私密和過渡。常規(guī)的語言私密度是指能聽到相鄰隔間的聲音，但只要不注意就聽不清楚，提高聲音一般就可以聽清，私密的語言私密度是指能聽到相鄰隔間的聲音，但聽不清，聽不懂，過渡的語言私密度等級也就是最小或臨界的私密度。其對應(yīng)的客觀評價指標(biāo)見表1所示[4]，數(shù)值范圍為0～1，0表示完全聽不懂，1表示完全聽懂。開放性辦公室環(huán)境可接受的語言私密度等級為常規(guī)級和機(jī)密級。

表1 語言私密度等級的客觀評價指標(biāo)

語言私密度等級STI、RASTI、SIIAIPI機(jī)密級<0.10<0.05>95%常規(guī)級≤0.20≤0.15≥85%過渡級<0.40<0.35>65%

聲學(xué)系統(tǒng)主要由聲源—傳播路徑—接收者組成。開放式辦公室中的主要聲學(xué)系統(tǒng)見圖1所示。聲音主要來自相鄰辦公桌的人員，其強(qiáng)度是隨機(jī)的，不可控制的，所以要實(shí)現(xiàn)語言私密設(shè)計，主要是阻隔聲音的傳播路徑，和最大程度的衰減聲能。

2.1 隔板的設(shè)計

低矮的隔板作為開放式辦公室的關(guān)鍵構(gòu)件在阻斷聲音傳播路徑起著重要作用，可以有效地減少直達(dá)聲能，但是不宜對隔板做過多的隔聲處理，因?yàn)榈皖l聲衍射能力強(qiáng)，而且在聲音未被圍閉的情況下，存在短板效應(yīng)。Bradley曾經(jīng)通過實(shí)例研究發(fā)現(xiàn)，隔板的STC(Sound Transmission Class傳聲等級)為15 dB時，就能滿足大多數(shù)情況下的要求，STC達(dá)到20 dB時，能提供足夠的私密度，當(dāng)其超過25 dB時，其作用變化不大[5]。此外隔板的高度也要滿足一定要求，隔板的高度要和天花板的吸聲系數(shù)以及隔間的大小結(jié)合起來考慮，其關(guān)系見圖2[6]所示。為了進(jìn)一步衰減聲能，隔板也要做吸聲處理包括隔斷的邊緣，附上吸聲材料可以有效地減少衍射和反射聲。目前運(yùn)用于開放性辦公室的吸聲材料，宜采用在整個語言頻段內(nèi)都有較高的吸聲系數(shù)的材料，吸聲系數(shù)指標(biāo)可以用SAA(sound absorption average)表示，SAA是250Hz～2500Hz的1/3倍頻程的11個頻段的均值。隔板材料的SAA不能小于0.60[7]。

2.2 天花板的設(shè)計

在隔板未封頂情況下，增高隔板的高度，盡管衍射聲能得到顯著減少，但能量較大的一次反射聲還繼續(xù)存在，天花板作為開放式辦公室的最大反射面，給天花做強(qiáng)吸聲處理，可以對聲能的衰減起著關(guān)鍵作用。如果只考慮吸聲材料的4個頻段，則NRC至少為0.9[7]。天花板的處理可以把吸聲材料直接鋪設(shè)在其表面，也可以采用吊頂?shù)男问教幚怼?m x 3m的隔間的隔板高度與天花SAA的組合得到的語言私密度情況見圖2所示，陰影區(qū)域的SII≤0.20為可接受的語言私密的隔板高度與天花組合，可見天花SAA為0.95，隔板高度至少要達(dá)到1.6 m，才能滿足常規(guī)的語言私密度要求。對于2 m×2 m的隔間，語言私密度會相對下降，SII等級會相對應(yīng)增加0.05，要達(dá)到常規(guī)語言私密度要盡可能增大天花的SAA和隔板高度。如果隔間的尺寸再繼續(xù)減小，則開放性辦公室將無語言私密度可言。

2.3 其他面的設(shè)計

墻面也是一個較大的反射面，要盡可能對墻面做吸聲處理。對于地面要鋪設(shè)地毯，雖然地面的吸聲量對語言私密度影響很小，但是鋪設(shè)地毯有利于減少地面的撞擊聲以及活動噪聲通過隔間面板的底部縫隙傳播。

2.4 布局的設(shè)計

人講話時是帶有方向性的，在講話人正前方140°范圍內(nèi)的聲壓級較高。為防止聲能的交叉?zhèn)鞑?，引起私密度的下降，要對辦公室的隔間入口以相互錯開的形式分布，開放性辦公室語言私密度不同等級的布局情況見圖3[7]所示。

2.5 電子聲掩蔽系統(tǒng)

在環(huán)境噪聲很低的情況下，語言私密度難以得到保證。但是如果環(huán)境噪聲較高，那么人們說話的音量會隨之提高。所以環(huán)境噪聲應(yīng)該控制在一定的范圍之內(nèi)。在開放性辦公室中使用電子聲掩蔽系統(tǒng)目前已經(jīng)是一個相對成熟的領(lǐng)域。通常采用多個揚(yáng)聲器播放掩蔽噪聲的形式，掩蔽噪聲調(diào)節(jié)成聽起來像通風(fēng)系統(tǒng)的聲音，最佳聲壓級為45 dBA，最大聲壓級為48 dBA，聲場不均勻度控制在3 dBA以內(nèi)[4]。

3 隔聲設(shè)計

隔聲目的是防止受辦公室外面的噪聲影響。GB50118-2010《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》對辦公室的外墻、外窗和門的空氣聲隔聲分別做出了規(guī)定，見表2所示。

表2 辦公室的外墻、外窗和門的空氣聲隔聲標(biāo)準(zhǔn)

構(gòu)件名稱空氣聲隔聲單值評價量+頻譜修正量/dB外墻計權(quán)隔聲量+交通噪聲頻譜修正量Rw+Ctr≥45臨交通干線的辦公室外窗計權(quán)隔聲量+交通噪聲頻譜修正量Rw+Ctr≥30其他外窗計權(quán)隔聲量+交通噪聲頻譜修正量Rw+Ctr≥25門計權(quán)隔聲量+粉紅噪聲頻譜修正量Rw+C≥20

辦公室外墻的隔聲設(shè)計通常是龍骨加棉加隔聲板，這種做法基本能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。本次設(shè)計是基于insul建筑聲學(xué)模擬軟件，采用的隔聲板體密度為1 291 kg/m3，楊氏模量為8.10 Gpa，阻尼系數(shù)為0.035，各向異性系數(shù)為0.035，最終得到Rw+Ctr為51 dB，見下表3所示，表4為得到各頻段隔聲量情況。對于周邊設(shè)有如KTV、酒吧這樣的娛樂場所，要達(dá)到更高的隔聲量要考慮使用隔聲減振器。

表3 龍骨加棉加隔聲板隔聲量

結(jié)構(gòu)1 m×180 mm 空心磚 + Steel Stud (0.55 mm) + 75 mm fibreglass (10 kg/m3) + 1 mm×16 mm 隔聲板Rw56 dBC-1 dBCtr-5 dBRw+Ctr51 dBSTC57 dBOITC47 dBfo(共振頻率)41 HzρA(表面質(zhì)量)183.4 kg/m2t(總厚度)271 mm2D: 3D:

表4 隔聲量頻段值與曲線

f /HzR/dB502463238031100381254316041200422504531548400505005363055800581 000601 250611 600622 000792 500833 150874 000905 00094R/dB25404452596789

建筑構(gòu)件中隔聲最弱的構(gòu)件對整個建筑空間隔聲效果起著消極作用。例如STC=26的窗戶占STC=45的墻壁面積的30%，那么墻壁的STC值會降至31。所以對于門窗這類的建筑構(gòu)件的隔聲量也要達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在整個案例設(shè)計中，如果發(fā)現(xiàn)隔聲未能達(dá)到需求，應(yīng)優(yōu)先考慮隔聲弱的構(gòu)件，對其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。市面上的隔聲門門扇采用了吸聲材料，并含門墊子和自動底部封條，使其隔聲性能大大優(yōu)于普通門。隔聲窗多采用雙層窗或中空玻璃窗，隔聲量比普通窗戶顯著。

側(cè)翼噪聲也是造成隔聲效果不好的一大主要問題，見圖4[8]所示。為盡量減少噪聲側(cè)翼，需要注意以下幾點(diǎn)：(1)墻體出現(xiàn)細(xì)縫，細(xì)微洞口要用非硬化填縫劑進(jìn)行填充；(2)墻面所做的隔聲結(jié)構(gòu)要在天花板、墻壁、地板的連接處填充密封膠見圖5所示，能最大限度減少經(jīng)建筑結(jié)構(gòu)傳播而來的噪聲；(3)電源插座，電話插孔，電纜線插孔，嵌入式機(jī)柜等，要避免占據(jù)相同的龍骨空腔。

4 結(jié)語

現(xiàn)如今我國的大多數(shù)辦公場所普遍以開放式辦公室的形式為主，一個良好的工作環(huán)境會使人心情愉悅，效率加倍。本文圍繞語音私密度和控制噪聲方面為開放性辦公室的聲環(huán)境設(shè)計提供相應(yīng)的參考，然而這只是聲學(xué)設(shè)計中的一個環(huán)節(jié)，要設(shè)計好一個建聲項(xiàng)目保證聲學(xué)效果應(yīng)包括前期的實(shí)地考察，中期整體設(shè)計和后期相應(yīng)的施工指導(dǎo)直至檢測，所以后續(xù)還有許多工作需要完善。