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学校建设关注「预算」、「工期」…你是不是也忽略了学生的「听觉」感受?

阿姆斯壮世界工业中国区经理罗佳:

学习空间的声学天花解决方案

提起教育空间里的声学需求,有很多人有这样的疑问:声学真的有那么重要吗?或者说,在教育建筑里,声学真的那么重要吗?我们在教育建筑的设计里关注很多问题,我们关注预算工期,甚至我们关注绿色建筑健康建筑,关注建筑的可持续发展,却很少有人关注教育空间的声学环境。

来自阿姆斯壮世界工业的罗佳经理,结合具体学校建设案例解决方案,分享现今教育空间里很容易被忽视的声学需求。

如果从建筑使用者的角度来思考这个问题,我们最应该关注的是什么?

教育建筑的主要使用者是学生和老师,我们在教育环境里最关注的应该就是在这样一个教育空间里的环境质量。环境质量自然包括声、光、色、温。

▍以下内容来自阿姆斯壮世界工业有限公司中国区经理罗佳

▍在2017必达亚洲春季峰会的演讲实录,有删减

数说声学需求:声学对于学生、老师来讲非常重要

在中国教学委绿色学科组11—12年进行的全国学生绿色校园环境的调查项目中,我们向学生发放了200多份的问卷。

其中11%的学生听不清楚老师讲课。这是孩子们亲口说的。

这也就意味着我们教育公平还没有做到位。往往是那些坐在教室后排的学生,他更听不清楚老师讲课。

同时在差的听闻环境中,学生可能会漏听50%的单词。尤其是在语言类,特别是外语类的学习过程中,这个现象是比较明显的。

以英文为例,单词大多是多音节词,相比中文它的学习就需要更好的听觉环境,更少的混响时间与更好的语言清晰度。

声学环境除了对学生很重要,对老师亦是如此。2000年左右,我们在智利的一所学校做了相关的问卷调查和研究,同时对一个教室进行了声学改造。

改造完成后,我们发现了一个奇怪的问题:因咽喉炎引发的病假下降了39%

这也可以看出,老师在较差的听闻环境授课,需要提高自身的音量,而长期以往的高分贝讲课,对教室咽喉的损害是比较大的。

最后一个数据:65分贝。这是世界卫生组织(WHO)给出来的一个阈值。长期在65分贝的环境 下工作,罹患心脏病几率是普通人的一倍。

也就是说,学校环境对于教师来讲,是一个没有想象中健康的一个环境,尤其是对于幼儿园教师与小学教师,这个我深有体会。我去过很多小学,尤其是公立小学,环境是非常嘈杂的。

 

在教育建筑里,声学是非常重要的。目前在国内得不到重视,我觉得很重要的一个原因就是在于有一些监管的缺失

 

比如说在做建筑设计时,没有关于声学的专项检查,这一点我们也一直在与有关部门与机构进行沟通,希望将来可以增加这一块的有关规定。因为在国外,尤其是欧美国家,这一块都是做的很好的。

另外还有一块就是我们的建筑声学从业人员非常少。为什么少呢?也是因为市场需求少,这就形成了一个恶性循环。

据我所知,去年同济大学建筑声学方向的研究生一共才三个。

那么关注到建筑声学,尤其是教育建筑的声学环境时,我们关注的两个参数

一个是背景噪声级(Background Noise Level)。

也就是我刚才所说的65db。那么背景噪声级过高会造成什么样的问题呢?

因为我们在讲课或者交谈的过程中,需要一个合适的信噪比。也就是说,你的信号声要比背景噪声高出15分贝,这样接收者才能够听的比较清楚。

当背景噪声级比较高的时候,就必须提高声音去讲话,学生才能听的比较清楚。这也是为什么很多学校里需要利用扩声器等设备来讲课。

另外一个参数就是混响时间(Reverberation Time),混响时间简单的来理解就是脉冲声从发出到消失所持续的时间。

比如说击掌,击掌的声音持续的时间就是混响时间。这个时间越短,就意味着语言清晰度越高。

一个好的教学环境的声学设计,我们认为需要更短的混响时间,更低的背景噪声,才能达到一个更好的语言清晰度,学生才能够更好的听清楚,也更容易集中注意力。

 

中国相关规范或者标准制定存在一个缺陷,相对于国际规范来讲,会发现在体系上面不成体系,相关要求采用一刀切的方式。

国外的一些设计标准,以美国为例,按照ANSI标准,对于房间容积小于等于20000立方英尺,也就是566立方米这样一个学习空间,它要求的一个混响时间必须要小于等于5.6秒,背景噪声级小于等于35分贝;

中国标准相比,要放的宽一点。

根据中小学学校设计规范以及民用建筑设计规范里规定,普通教室,容积小于等于200立方的教室里,混响时间要小于等于0.8秒,背景噪声级要小于等于45分贝。

这个数据呢,其实很多设计师都知道,但我在与很多设计师交流过程中发现,很多设计师都没有按照这个要求来设计。

为什么?

很多设计师说,我不知道怎么做才能让这个时间小于等于0.8秒。

所以这是我们中国规范的一个缺陷,相对于国际规范来讲,大家会发现在体系上面不成体系,要求呢是一刀切。

它告诉你参数,但却缺少怎么做,才能达到这样一个标准。

因为很多人不是声学的专业从业人员,他也不知道要怎么做,才能达到这个标准,所以干脆就不去思考这个标准。

而在现代比较火热的绿色建筑的浪潮中,对于声学的关注是比较多的。

比如说LEED认证的要求里,声环境,尤其是混响时间,它是作为先决条件来要求的。如果没有达到这个参数的,是没有资格去申请LEED认证的。

在美国,除了阿拉斯加以外的五十个州,州政府都立法要求所有州政府出资的公立学校必须要遵照LEED的声学要求进行学校设计和建设。

那么在中国,情况也在有所改善。

绿色校园全国组织一个最新的绿色校园评价标准,在今年八月份也会发布,里面也有关于声学这块的相关要求。

这是我们以前做过的一个调查的数据。

学校 建筑室内环境研究中心项目, 混响时间

在14—15年,阿姆斯壮学校建筑环境室内研究中心的一个项目,对全中国75所公立学校进行了大面积调研,得到了七个省市的教育部门的支持。这些学校中不包括民办和国际学校。

我们可以看到情况还是比较糟糕的。

69%的教室都不满足教育建筑混响时间的要求。而且很多学校的混响时间达到2秒以上。

在这样一个环境中上课,我们认为教学效果是比较差的。

其中有少部分教室已经安装了吸声天花等降噪设施。那么在安装了吸声天花的这一部分学校,也就是图中蓝色的部分,100%可以满足混响时间的要求。

所以吸声材料对于减少学校混响时间的效果是很明显的。

由于教室空间体量比较大,另外一个,它不像我们的宴会厅一样,可以通过地毯或者软包的方式来减少噪声。吊顶这种模式是一种简单而又经济的解决方案。

学校 建筑室内环境研究中心项目, 混响时间

我们再来看背景噪声的调研结果。有57%的教室不满足背景噪声级的相关规范的要求。

 

11年发布的中小学设计规范,14年的调研显示,仍有一半以上的学校达不到相关声学要求。

 

所以教育空间面对的声学环境还是比较严峻的。

我们要如何改变这样的现状呢?

以教室为例,提高语言清晰度其实非常简单,有很多做法。

像是铺地毯,做软包,英国很多学校都是这样做的,但是在中国,考虑到经济性的因素,只要采用降噪技术不低于0.7%的吸声天花,就可以降低70%的混响时间和9分贝的背景噪声级。

0.7的这个数字,来自LEED认证。

LEED在对应的混响时间之后会给出一些解决方案,告诉你如何做可以达到混响时间要求,其中最基本、最简单解决方案就是满铺降噪系数0.7的吸声天花就可以满足相关设计规范的要求。

教育空间的发展趋势以及相关解决方案

现在的教育空间越来越注重室内环境质量,像我们熟知的北京中关村三小,他们在教室里应用了十余种色彩。

灵活的教学方式。以前的学校教室座位排布方式受到诸多批判,教学更加强调灵活性。

还有就是学习环境里的多功能空间,这种空间在设计之初就是为了承载多种功能来考虑的。

与此对应的天花的设计趋势,越来越可以感受到在向非连续性发展,不再是原先矮矮的、满铺的趋势。各种异形的材料,曲线的、流动的、多色彩的得到越来越多的运用。

室内环境质量

这个是老式教室,因为它里面大部分材料都是硬质反射材料,它会把声音都反射回空间内,造成的混响很严重,影响语言清晰度,影响学生注意力。

还有一个问题,采光和照明不足,照度不均匀,会影响观看文字的清晰度和准确性,容易形成视觉疲劳

而采用吸声天花,降低室内噪音,提高语言清晰度。同时天花反光设计,保证室内良好的采光和照明;

灵活的教学方式

传统教室排布方式,前排和中间的学生更专注。后排的学生由于:①视线被遮挡,看不清黑板;②语言清晰度问题;③与老师距离遥远,缺乏交流互动。容易分心且影响学习积极性。

现在越来越多的学习理念被不断提出与实践。翻转课堂、移动式学习、非正式学习空间、项目式学习等等对于空间灵活度的要求越来越高,传统学习空间的边界正在越来越模糊。

在教育家具的使用上,越来越多的采用采用环绕式布局,可移动桌椅来适应新型学习模式,利用天花进行视觉上的区域分割,在节约地面空间的同事,可以很好的提高学生参与度

多功能空间

老式设计存在的问题:用途单一,利用率低

现在很多学校,尤其是高品质的国际学校,地价都比较贵,它能做到的一定是用一个空间解决多种问题。

这是在美国一所学校的餐厅,在这个餐厅里面用可移动家具、设备,在设计时兼顾不同功能用途的空间需求。

比如,将餐厅用作集会报告厅使用时,除了考虑简单的吸声降噪,更要考虑语言清晰度、语言集中度和电声问题;作为演艺场所使用时要考虑观演类空间的声学需求。

社交空间

室内空间以满足教—学的一对多模式为主,不提倡、不满足学生的社交需求和互动。

鼓励更多的互动、合作和团队协作,以不同尺度的空间和家具以引导不同尺度社群的社交需求。

室内空间的安静环境,以及私密度等声学性能得以被重视。

设计体验

单一的、呆板的室内装饰营造的是枯燥的、压抑的学习氛围

新鲜感和变化唤起好奇心。不同颜色、形状的组合激发出学生的创造力和艺术感知力。

 

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