琴房的声学设计

维也纳声学 郎宇福

一、设计依据

《民用建筑隔声设计规范》 GB50118-2010

二、琴房介绍

琴房是乐器演奏、声歌演唱用的个人（或声部）练习小室，也称乐室和演唱室。琴房属大量性建筑，在音乐院校、乐团、歌舞团体等建筑中，琴房占有很大的比重。 但是作为个人或少数人练习演奏或演唱用的房间，面积都很小。目前，一般情况下按照面积大小可以分成三类：

小型琴房（个人练习用）7——11㎡,容积20——30m³；

中型琴房（个人练习用）12——14㎡，容积35——50m³；

大型琴房（分声部和三角钢琴）15——30㎡，50——200m³。

按照琴房用途来分可以分为：打击乐、铜管乐、木管乐、弦乐、弹拨乐以及声乐和歌剧演唱用的声乐琴房。

从声学设计中噪声分区的要求分类，按其声级分为三类：

高声级琴房：演奏（唱）时的声级>90dBA;

中等声级琴房：演奏（唱）时的声级在85——89dBA范围内；

低声级琴房：演奏（唱）时的声级<85dBA.

三、主要声学技术指标

     琴房建筑的特点是建筑量大、每间面积小、造价低而音质要求高。因此，需要合理地选择房间比例和室形，根据大小和用途确定最佳混响时间和混响频率特性，并且做好噪声控制等措施。

音乐学院校内的琴房是学生练琴、教师监听、指导用的房间。要求真实的反应演奏或演唱者的水平和便于纠正错误；所以音质要求较高，需要有较短的混响时间和平直的特性，均匀的声场分布和良好的频率响应。乐团、歌舞团、剧场和音乐厅内的琴房是为具有相当演奏水平的乐师、演员设置的，多数仅作为排练和演出前练习用，且流动性较大。所以需要有较大的面积和可调混响设施，以扩大其适应性。但音质要求不如音乐院校严格。

琴房混响过长会降低音节和唱词的清晰度，不宜暴露演奏或演唱时的差错；但是美化音色和提高声级，会使在演出时难以控制力度而失去平衡。混响过短，则使声音明显干涩，就会费力而加大力度，容易过早引起疲劳，同时也因增设吸声材料（或结构）而提高造价。

    由于国内、外关于琴房混响时间的设计没有确切的规定，对于不同的用途混响时间皆不相同，例如高声级的乐器，如打击乐、钢管乐，则需要混响尽可能短，而弦乐和木管乐则需要混响稍长。本文采用《实用建筑声学声学》中混响时间推荐值作为参考。根据琴房面积不同，大、中、小三类琴房的最佳混响时间建议值如表1。

                                         表1  频率最佳混响时间建议值1

根据琴房的用途不同，适用于高声级乐器或演唱的混响时间建议值如表2.

                                       表2  琴房最佳混响时间建议值2

    注：《民用建筑隔声设计规范》 GB50118-2010中规定，房间容积≤50m³时，空场500——1000Hz混响时间≤0.4s；房间容积>50m³时，空场500——1000Hz混响时间≤0.6s，可供参考。

根据《民用建筑隔声设计规范》 GB50118-2010中规定，学校建筑中音乐教室、琴房允许噪声级（A声级，dB）值≤45dB；普通教室与各种产生噪声的房间（产生噪声的房间系指音乐教室、舞蹈教室、琴房、健身房）之间的隔墙、楼板的计权隔声量和粉红噪声频谱修正量有：

但是实际中，需要考虑演奏或演唱的声级。根据信噪比要求--，琴房内的背景噪声应低于演奏或演唱时可能出现的最低声级10dB，即测得的最低声级减去10dB；综合演奏或演唱不同力度、曲调等因素，再加5dB余量，即最低声级减去15dB。在此，给出《实用建筑声学》中不同用途琴房的允许噪声标准，可供工程中参考。用于乐器演奏琴房的允许噪声级如图3，用于声、歌演唱时的琴房允许噪声级如图4.

                                                 表3 用于乐器演奏用琴房的允许噪声级

                                           表4 用于声、歌演唱时的琴房允许噪声级

四、声学设计

根据琴房的特点，合理控制混响时间，避免不利反射声十分重要。因此，在设计时需要合理地选择房间比例和室形。有条件选择琴房用地时，还应避免交通噪声干扰，远离交通要道，并且远离电梯、楼梯间等；远离居民区，避免干扰周围居民。在配置琴房位置时还可以根据声级大小进行分区设计。

相比之下，不规则室形较好，其次是梯形和扇形，矩形最差；因此在琴房体形设计时应选用不规则形状，并且相对的墙面应该不平行，避免产生颤动回声。但在在琴房楼的设计中，无论哪种室形，在房角处声级都会较高，所以选用不规则室形应切除其锐角，以使声场尽量均匀。

 在已选定体形的设计中，为保证混响时间达到合理，避免房间内产生颤动回声、声聚焦等缺陷，使声场尽量均匀。设计琴房时还必须对地板、墙和天花进行吸声或隔声处理，合理布置吸声材料、结构和隔声结构。具体处理措施有以下几个方面：

1、墙和窗 

    内墙面：相对的墙面尽量保持不平行，并合理的在墙面布置吸声材料，使室内混响时间尽量达到最佳值，在琴房内设置吸声材料（或结构）可以改善声场不均匀的状况和降低频率不均匀度值，避免声缺陷。如果由于某种原因，室形无法选择时，可在控制混响时间允许的条件下，增加吸声材料，加强声吸收，对于低音乐器和演唱用的琴房甚至可把混响时间低于最佳值，而用强吸声的方法改善室内低频响应更为重要。

     隔墙：为了避免各琴房之间相互干扰或琴房与其他产生噪声房间相互干扰，琴房墙体需要隔声，基本上采用一砖墙的隔墙，隔声量即可达到要求。

     外墙和窗：琴房外墙的隔声，主要取决于外墙窗的隔声性能。琴房窗具有采光和通风的功能，琴房窗的隔声是琴房噪声控制中最薄弱的环节。对外墙窗的处理有以下几种方法：

①琴房采用锯齿形平面，或在外墙切角处开窗，以此提高毗邻窗间的隔声量。虽然在低频几乎无作用，却在中、高频约有3——7dB的改善量。

②把高声级的琴房（如打击乐、铜管乐等）隔离在一个区域内，局部采用空调，并把中等声级和低声级琴房也进行配置。

③在其后严寒地区，开窗时间正值假期间，采用隔声量较大的隔声窗即可。

2、门   琴房的门主要阻挡室内外声音的干扰，在较低声级琴房内采用两层或三层夹板内天矿棉、玻璃棉隔声门即可；但高声级琴房内必须采用双层隔声门。  

3、天花  安装AGG吸声材料，控制混响时间，避免产生垂直方向的声缺陷。

4、楼板  琴房内在使用钢琴和打击乐器时，会产生撞击声，需要对楼板做撞击隔声处理。（在底层的琴房在乐器下加橡胶垫或地毯即可）

5、常用于吸声降噪的材料有：聚砂吸声板、AGG无缝吸声板、AGG透声涂层、强化玻纤吸声板，复合吸声软包等；常用于隔声的材料为石膏板、硅钙板、阻尼复合隔声板，通过合理的构造进行隔声。

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