佛山科技館球幕影院聲環境設計

王金滔，羅欽平

（廣東啟源建筑工程設計院有限公司聲學分公司，廣州 510735）

1 項目概況

佛山科技館的球幕影院位于該建筑的五層及六層，影院內部的建筑面積約為520m2，球幕直徑為18m，投影系統采用前后兩臺激光投影機，可實現3D放映功能。音響采用多聲道系統。影院內設有觀眾廳、聲閘室、控制室、空調機房及檢修走道等，這些空間均屬于聲學裝修設計范圍。

2 項目分析

影院觀眾廳聲學裝修后的容積約4700m3，廳內設有120個皮革軟座椅，每座容積約為39.17m3/人，容積較大，廳內需要安裝大量吸聲材料，才能有效控制廳內的混響時間，保障觀眾聽音的清晰度。影院的平面圖和剖視圖見圖1、圖2。

影院的外部結構為直徑23m的球體，觀眾席位于球體內部，自由聲程較長，易產生明顯回聲，且球體內部極易產生聲聚焦缺陷。

影院的外部球體為金屬幕墻，鋼質網殼結構有一定的載荷限值，對聲學材料的重量有嚴格的限制。由于外部結構（屋面）是金屬幕墻，下暴雨時的雨噪聲較嚴重。

圖1 影院平面圖

圖2 影院剖視圖

該項目進行聲學裝修設計時，建筑主體已完工，影院的內部空間非常有限，空調機房只能布置在觀眾廳臺階的下方，消聲器的安裝空間也受限，機組噪聲極易通過送回風管道直接進入觀眾廳，影響觀眾的聽音效果。

3 聲學技術指標要求

球幕影院為多聲道影院，觀眾廳混響時間應滿足功能需求及現行標準《電影院建筑設計規范》（JGJ 58—2008）（觀眾廳中頻混響時間應為0.6～0.9s），不僅要求中頻混響時間較短，且頻率特性曲線應盡量平直。

觀眾廳空調系統及投影機系統正常運行時，背景噪聲應滿足功能需求及現行標準《電影院建筑設計規范》（JGJ 58—2008）要求（觀眾廳背景噪聲限值甲級NR30，乙級NR35，丙級NR40），觀眾廳內無明顯噪聲干擾。

觀眾廳內應消除明顯的回聲、多重回聲、顫動回聲及聲聚焦等聲缺陷。只有消除這些聲缺陷，才能給觀眾創造良好的聲環境（見圖3）。

圖3 球幕影院觀眾廳效果圖

4 聲學裝修方案

4.1 聲學裝修設計理念

裝飾設計在滿足影院功能要求的條件下，以藍色為主色系，體現了十足的科技感，符合科技館的建筑特性。墻面吸聲材料飾面板采用豎向條紋設計，更具現代時尚感。

4.2 聲學裝修材料運用

為了合理控制球幕影院內的混響時間及消除建筑固有的聲缺陷，應綜合布置球幕內的各種聲學材料，嚴格控制聲學材料的造型、規格、安裝角度及安裝方法。

（1）外球與內球之間

1）外球金屬幕墻內表面噴30mm厚無機纖維吸聲噴涂，除了起到吸聲效果外，還可提高金屬幕墻的隔聲量，降低雨噪聲干擾。無機纖維吸聲噴涂吸聲系數實驗室測試數據詳見表1。

表1 無機纖維吸聲噴涂吸聲系數實驗室測試數據

2）檢修走道外側安裝水泥纖維穿孔板吸聲結構，飾面板穿孔率約8%，龍骨內填100mm厚吸聲棉包（外包玻纖布，見圖4）。

3）外球網殼鋼結構下方，水平吊掛100mm厚空間吸聲體（黑色玻纖布飾面，圖5），在降低混響時間的同時，可消除球幕影院的聲聚焦缺陷。空間吸聲體吸聲系數實驗室測試數據見表2。

圖4 檢修走道墻面

圖5 外球與內球之間空間吸聲體

表2 空間吸聲體吸聲系數實驗室測試數據

（2）觀眾廳

1）墻面：觀眾廳內放映幕下方墻面安裝鋁條縫吸聲結構，內部結構為龍骨內置吸聲棉包（外包玻纖布）、鋁條縫吸聲板飾面（條板寬20mm、條縫3mm，見表3）；2）地面：走道區域鋪設阻燃地毯，觀眾席區域鋪設塑膠地板；3）座椅：觀眾席區域設置120個皮革軟座椅，塑料坐墊底板及靠墊背板均無穿孔。

表3 鋁條縫吸聲結構吸聲系數實驗室測試數據[3]

觀眾廳內部實際安裝效果見圖6。

圖6 觀眾廳內部實際安裝效果

5 噪聲控制措施

5.1 圍護結構隔聲措施

外球金屬幕墻結構為雙層金屬板內填保溫棉結構，不僅是空氣聲隔聲的薄弱點，而且下暴雨時球體內的雨噪聲嚴重。此處采用的隔聲措施是在原金屬底板下方噴30mm厚無機纖維吸聲噴涂，相當于增加了底板的阻尼效果，可提高金屬幕墻的空氣聲隔聲效果，并可降低雨噪聲的影響。

觀眾廳出入口采用雙層門的聲閘室結構，聲閘室內頂面安裝15mm厚的玻纖吸聲板，墻面貼實安裝鋁條縫吸聲結構，地面實鋪阻燃地毯。可提高出入口的整體隔聲量。

5.2 各類機房噪聲控制措施

球幕影院噪聲嚴重的設備機房主要是觀眾席臺階下方的空調機房。空調機房做吸聲降噪處理：頂面噴30mm厚無機纖維吸聲噴涂；墻面實貼安裝水泥纖維穿孔板吸聲結構。出入口與聲閘室相連并設防火隔聲門，空調機組安裝彈簧隔振器，進出風口處安裝軟連接，減少固體結構傳聲對觀眾廳的影響。

球幕影院采用兩臺激光投影機，受空間限制，沒有設置專門的放映間。降噪措施只對其設置了半封閉的隔聲罩，投影機與觀眾廳之間只露出放映孔，可降低投影機噪聲對觀眾廳的影響。隔聲罩后方為檢修走道，開敞以滿足通風換熱的要求。

5.3 暖通系統消聲降噪措施

空調系統采用全空氣二次回風系統，組合式空調機組位于觀眾席臺階下方。觀眾廳送風口位于觀眾席臺階側面，回風口位于觀眾席后方。由于空間受限，送回風管道太短，機組噪聲很容易對觀眾廳造成干擾。風管必須采取嚴格的消聲措施才能有效阻隔空調噪聲對觀眾廳的影響。

暖通系統消聲設計措施如下：1）送風管道內設置靜壓箱、消聲彎頭及消聲器，另外臺階下方的靜壓箱圍護結構內表面噴30mm厚無機纖維吸聲噴涂。為滿足環保及健康要求，設計要求噴涂粘貼強、無開裂、無脫落。并在實驗室內進行可吸入顆粒物檢測。2）回風管道內設置消聲器，回風口處安裝消聲百葉。

雖然在設計階段對暖通系統做了嚴格的消聲降噪的設計并繪制了施工圖，但由于暖通管道的施工單位未按原暖通設計施工圖進行施工，管道內并未安裝消聲器和消聲百葉，造成完工后的觀眾廳內背景噪聲偏大。

6 施工技術要點

為了減少投影幕后方結構的反光，投影幕后方的所有材料外飾面必須是黑色亞光的，包括空間吸聲體、墻面吸聲材料、外球及內球鋼結構等。

該項目的聲學裝修設計是在建筑主體已完工后才開始的，空間受限，各空間布局及材料安裝必須符合設備安裝要求及人員疏散要求。

影院播放時，聲壓級較大，而音響系統也配置了4個超低音揚聲器，低頻聲波易對材料引起共振。為防止共振產生的二次噪聲干擾，觀眾廳的墻面鋁條縫吸聲結構安裝應牢固。特別是龍骨與面板之間、面板與收邊條之間、面板與回風口鋁合金百葉之間應穩固無松動。

7 竣工驗收效果

球幕影院聲學裝修施工完成后，設計方對觀眾廳的混響時間及背景噪聲進行了檢測。測試儀器為丹麥B&K2250。混響時間檢測依據《室內混響時間測量規范》（GB/T 50076—2013），背景噪聲檢測依據《民用建筑隔聲設計規范》（GB 50118—2010）。混響時間采用脈沖響應積分法進行測量，聲源為發令槍，位于觀眾席前方走道處，離地1.5m。觀眾席區域均勻布置5個傳聲器測點，離地1.2m。測量背景噪聲時，空調系統及投影機均正常運行。

觀眾廳空場混響時間測試數據見表4，頻率特性曲線見圖7。觀眾廳背景噪聲詳細測試數據見表5、圖8。

表4 觀眾廳空場各頻率混響時間測試值

圖7 觀眾廳空場混響時間頻率特性曲線

表5 觀眾廳背景噪聲測試值

圖8 觀眾廳背景噪聲頻率特性曲線

8 結語

1）影院觀眾廳空場各頻率混響時間均較短，且頻率特性曲線平直，具有優良的語言清晰度和聲音還原能力，滿足設計及使用要求；2）觀眾廳的空調系統及投影機正常運行時，背景噪聲滿足NR40限值要求；3）觀眾廳內無明顯回聲及聲聚焦缺陷，滿足設計及使用要求；4）項目完工后，該球幕影院的聲學效果及裝修效果業主都比較滿意。