为什么教室声学如此重要？

在匈牙利运营的近六千所教育机构中，教室的声学环境绝大多数仍不理想。除了隔声不足（外部噪声的渗入）之外，绝大部分问题可归因于室内声学设计不当。教室声学不达标的直接影响包括：

• 教室内噪声升高
• 教室后排难以听清教师讲话
• 学生与教师更快疲劳，对健康造成不利影响
• 注意力下降。

在无声学方案的情况下，例如长度超过 7 米的教室中，教师讲话内容通常约有三分之二无法听清。平均而言，在教室的后排，仅有一半语言可被听清。不难想象，恰当的声学条件对学业成绩也具有显著影响。

Fazekas Mihály 中学历史教室的现代化室内声学改造

基于我司此前若干校园声学设计项目以及一项相关研究项目的成果与经验，并为支持由我司倡议的匈牙利室内声学标准化进程，我司在 2017 年决定打造一间声学示范教室，并为此寻找支持方。在学校选择上，我们遵循一个朴素的原则：在最好的学校里改造最差的教室。由此我们来到了布达佩斯 Fazekas Mihály 实验小学暨中学旧楼的 315/A 号教室。这间教室之所以特殊，是因为它不仅供学生学习使用，还用于教师继续教育。

教室并非新建，因此在设计之前——我们需要通过客观方法对其现状进行勘察。我司通过声学测量实现这一目标，并以此为基础构建一个经标定的计算机室内声学模型。标定借助遗传算法针对现有材料的频域吸声特性进行。该搜索方法可将建模数据校准至测量数据，从而使模型贴近真实状态。

设计目标为：在不使用扩声、采用所谓"提高音量"（raised vocal effort）的标准说话方式下，从讲台位置测得语言传递指数（STI）超过 0.75。目标是在尽可能多的教室位置达到或超过该值。语言传递指数全面描述了语言清晰度的形成与其声学限制，是目前对语言用空间进行计算的最合适客观参数。所需采用的饰面材料的数量、质量与种类，目前借助计算机设计——以数值仿真——可以最高效、最可靠地确定。

理想的教室室内声学设计通常须通过一个优化问题，综合采用以下三种主要方案：

1. 分区式吸声—反声吊顶
2. 吸声墙面饰面
3. 提供低频吸声

分区式吸声—反声吊顶指吊顶并非整体均匀的声学特性，而是在必要位置吸声、在其他位置反射，以便对较弱的语言声源辅助声音传播，同时吸收对语言清晰度有害的反射。这一点在面积较大的教室尤为重要；本案中采用纯吸声吊顶已足够。吸声墙面饰面则可显著提高后排座位的语言清晰度——没有它，恰当的语言清晰度通常难以保证。低频吸声通常对限制本底噪声以及在使用扩声情况下至关重要，但即便对男声教师，这一频段也存在主导频率。

测量结果显示，由于石材地面、抹灰墙面与其他坚硬的反声表面的存在，教室内语言传递指数偏低、混响时间极高。在此类任务中，最易测得的声学参数为混响时间——形象地说，它表示一个持续运行的声源突然关闭后，其在房间中形成的声压级下降到原值百万分之一（即下降 60 分贝）所用的时间。该值当然取决于听音者位置与频率，但在房间中取平均后可得到一个特征值——尽管该值对房间声学情况有所简化，但仍能客观地给出基本印象，有助于设计师把握方向。结果显示，要达到所需的语言清晰度，需将混响时间降至原来的四分之一。这并非容易实现的目标，但凭借现有的层高与可铺设墙面饰面的位置，本任务被证明是可解决的。

由于宽频段吸声材料通常较软，墙面饰面我们选用了具有特殊表面涂层的材料——具备抗冲击性，甚至可以插入图钉，因此可在不损失功能的前提下替代教室后部的告示板。

通过所采用的材料与方案，教室本底噪声下降了 6 分贝以上——并且无需更换门窗或进行机电降噪。这清楚地表明：室内声学方案可同时解决多个问题——提升语言清晰度、降低噪声、缩短混响时间。再加上费用并不昂贵，显然值得采用。如未来匈牙利技术法规对此作出规定，教室开展恰当的声学设计将不仅"值得"，而且将成为理所当然之举。

在进行声学改造的同时，我司还更新了照明系统。教室换装了现代化的、可调光的 LED 灯具，使师生不仅能听得清，也能看得更清。

教室中开展现代化室内声学设计是必不可少的——不仅适用于公共空间，也适用于较小的房间；出于降噪原因，连走廊也应纳入考虑。借助先进的设计参数与方法，即使在技术上极具挑战的改造场景中，校园建筑基础设施也可焕然一新。