校园环境噪音之调查与研究1

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校园环境噪音之调查与研究
Investigation and Research of Campus Environment
in Noise
钟竺均1*,廖亦筑2, 叶倩希2, 陈佩君2
Ying-Chien Chung1*, In-Chu Liao2, Che-Shi Ya2, Pai-Chun Chen2
1中华技术学院工业工程与管理系副教授
2中华技术学院工业工程与管理系二技学生
China Institute of Technology
摘 要
本校噪音管制区列属於第二类噪音管制区,日间噪音之周界标准为65分贝,为了解本校校园环境噪音之符合度,故针对本校几处重要之校园环境进行噪音总体检.研究结果显示,操场之平均噪音为79.5分贝,有学生在活动时之噪音比背景值多约20%.水塔之噪音,在水塔直径距离内,未随距离而变,但受风速强弱之影响,根据模式推估属面音源之特性.在教室冷气噪音方面,当冷气温度设定为弱风时,最佳噪音防制点约为1公尺处,当冷气设定为强风时,最佳噪音防制点应增加为5-10公尺处.在教室噪音方面,上课与下课之平均噪音分别为81.9分贝及68.9分贝,而走廊处之噪音,则为82.2分贝.至於学生餐厅之噪音,在所量测之三个代表点,其噪音值皆高於教室噪音,平均为92分贝. 在厕所噪音之测定方面,部分厕所因上方受冷却水塔的影响,以致於噪音平均值比其他楼层厕所有稍高的趋势.整体而言,本校周界之环境噪音完全符合目前相关法令之标准,但少数地点之尖峰音量虽未超过标准,但仍须持续追踪以维护良好之校园环境噪音品质.
关键词:校园,噪音,校园安全,音源
Abstract
The noise class of China Institute of Technology belongs to the second noise control area. The surrounding standard of day noise is set at 65 dB(A). To understand the noise quality of China Institute of Technology, we began to investigate the noise in the campus environment. Results indicated the average noise value was 79.5 dB(A) in the playground. Greater than 20% noise values were observed when students exercised in the playground compared to the background. The noise of the water tower was space source by model simulation and it was independent to the measured distance. When air condition in the classroom was controlled at weak-wind mode, the sound safe distance was 1 meter. Conversely, when air condition was controlled at strong-wind mode, the sound safe distance extended to 5-10 meters. The noise values in the classrooms ranged from 68.9 to 81.9 dB(A) under different conditions. Partial toilets near a water tower indicated higher noise value than other toilets. Overall, the environmental noise of our school completely conformed to the related noise standard.
Keywords: Campus, noise, campus safety, noise source
一,前言
学生到学校接受教育,校园的环境会影响学生的学习,学校中的一切情境,包括人的环境,事的环境,物的环境,都应该尽可能的提供安全.否则在高音压的环境下,噪音问题将会对学校师生造成影响.在生理上,噪音除了可能会引起人的内分泌异常,头痛,易疲倦与高血压,最直接的危害就是因长时间的暴露造成师生音感性的听力损失[1].而在心里层面上,噪音会令人心里厌烦,不专心以及影响学生各项作业表现与思考学习能力[1].在现今台北市各级学校受到各种噪音源污染之际,在无法改变现有校址以及解决校外噪音源的情况下,校内噪音防制措施是目前所能采行的方法之一.
以往的教室噪音防制,多以防音改善效果为主要考量,但教室噪音防制措施(如:吸音或遮音)往往会受教室的环境条件所限制,因此除少数学校教室噪音防制措施之通风换气采中央空调以改善教室内之环境条件外,大部分教室之噪音防制措施并佐以通风设备者,将导致师生在教室内的通风,温度等环境条件无法令人感到舒适的情况下,将防音门窗打开,以利通风与换气,反而失去当初所要达成的隔音目的.
噪音的种类依频率之大小可分为喧哗,超高频噪音,超低频噪音,冲击性噪音与连续性噪音五种,正常人耳可听之频率范围为20至20000 Hz(赫兹)(sec/次),语言带为500-2000 Hz,因此当声音超过20000 Hz时则称之「超高频音」反之称之「超低频音」,通常人耳对1000 Hz之声音(中频音)最敏感,而对高频音则比低频音敏感(敏感度:中频音>高频音>低频音)因此1000 Hz所发出之声音大小与人耳实际听到之声音最接近[3].
人类出现听力损失的现象有四:1.生理性之听力损失;2.病理性之听力损失;3.物理性危害之听力损失;4.化学性危害之听力损失[2].如果师生长期生活在超过70分贝的噪音中,身体健康将会受到严重的危害,甚至导致食欲不振,呼吸困难及精神无法集中等问题[1].若更严重,还可能使人精神错乱,无法自制而产生犯罪问题.根据研究,30分贝以下的噪音对人类无影响,31～65分贝的噪音会导致人的情绪不快,66分贝以上的噪音会降低工作效率,而人所能忍受的最高噪音为120分贝,超过这个限度极为危险,甚至会致人於死[4],根据「劳工安全卫生设施规则」,「环境音量标准」及「噪音管制标准」之规定,针对校园噪音之要求整理如表一:
表一,有关校园噪音管制之标准[5]
法源依据
噪音标准
说明
劳工安全卫生设施规则
Lw < 90 dB(A), 8小时
Lmax < 140 dB(A)
八小时日平均暴露剂量冲击噪音
环境音量标准
65 dB(A)
第二类管制区
噪音管制标准
65 dB(A)
扩音设施噪音管制标准
承如前言,学生到学校接受教育,校园的环境会影响学生的学习和健康,同时亦影响教师的教学态度及工作情绪,因此本研究希望针对教室原有之噪音防制措施进行调查与研究,实际测量各种噪音防制措施实施前后之教室环境变化情形,探讨噪音防制措施对教室环境条件之改变是否对师生生理,心理造成影响,并希望透过此研究让从事学校噪音防制的人士及学校相关人员能在注重教室噪音防制的同时,对於学校中的一切情境皆能妥善考虑,以期提供学生与教师健康的教学环境.
二,研究方法
(一)研究对象
本研究以中华技术学院两间教室的冷气噪音,操场,学生餐厅,工管大楼顶楼水塔及厕所等噪音作为研究对象,探讨校园环境中各种声响之噪音值,详细地点如表二.
表二,本研究之详细地点
评估项目
详细地点
操场噪音评估
操场司令台
操场
音源特性评估
冷却水塔
位於荣华楼顶楼
冷气强弱与噪音之关联性 (720教室)
(702教室)
位於荣华楼7楼
室内噪音评估
(702教室)
位於荣华楼7楼
下课时噪音量评估
(301教室)
位於日新楼3楼
一日噪音暴露量评估
(学生餐厅)
位於日新楼
厕所噪音量评估
位於荣华楼8楼
位於荣华楼3~7楼
(二)研究工具
1.噪音计(积分型)
2.风速计
3.温度测量计
4.量尺
(三)研究方法
环境音量随时间的改变而有所不同,白天与夜晚所表现的环境音量也会有所差异,为使所量测的数据得以比较,量测时选取白天天气晴朗及风速不大时进行测量.针对校园不同型态地点进行环境音量的实测,透过现况的观察与探讨,并撷取校园环境概况资料,利由统计的方法了解校园环境噪音影响因素.
1.操场噪音的评估
将噪音器置於司令台中央,采上课与无人上课两种模式,分别量测操场噪音量,并予以纪录.对於顶楼水塔之量测,乃将噪音器置於水塔外部,利用仪器测量风速,并以不同距离(0,1,5,10公尺)进行测量,并予以纪录.
2.距离与冷却水塔噪音之关联性
将噪音器置於冷却水塔外部,利用皮尺量测距离,以不同位置(0,1,5,10公尺)进行测量,并予以纪录.
3.冷气强弱对噪音的影响
测量不同位置(0,1,5,10公尺)的教室冷气噪音,将噪音器置於冷气通风口位置,利用皮尺量测出与冷气机的距离,并将教室内的冷气温度设定为高和低两种模式,分别量测噪音,并予以纪录.
4.室内噪音评估
测量点以教室开放空间距离反射面1公尺位置,为量测基准,并将噪音以上课与下课两种模式,分别量测,并予以纪录.为避免下课时间其音量影响测量数值,其音量测时段则取上课后5分钟开始进行量测.
5.下课时的噪音量评估
测量点以教室内中间点与教室外中庭为中心,将量测器置於高度1.2-1.5位置,并将下课噪音分成室内与室外两种模式,分别量测,并予以录.
6.暴露量评估
测量餐厅不同位置(靠近福利社,餐厅中间点及靠近自助餐)噪音,将量测器置於人群中,高度1.2-1.5处,进行量测,并予以纪录.
7.厕所噪音量评估
测量位於发出水塔声音楼层之厕所,将量测器置於距离墙壁1公尺位置,
进行量测,并与其他大楼厕所噪音量作比较,并予以纪录.
三,结果及讨论
(一)操场噪音的评估
图一乃针对操场进行了八次的测定,其中一次测定达95.6分贝,已属极高分贝噪音区,八次平均为79.51 ± 11.41分贝,整体噪音属於高噪音范围,为了了解这原因,我们另外检测了无人时的噪音,当作背景噪音,检测结果显示,噪音范围为50~68分贝间,显然操场原本之背景音量较高,因此也造成操场高噪音之环境.
图一,操场噪音之测定
(二)距离与冷却水塔噪音之关联性
为评估冷却水塔音源之特性,我们利用实测值与理论模式预估值进行评估.图二为冷却水塔的实际值与不同音源特性(点,线,面)之理论值模式预估图,因受风速影响,实际值模式,较接近线音源特性,但在冷却水塔直径距离内(< 1公尺)应属面音源.
(三)冷气强弱对噪音的影响
图三乃设定空调为强,弱风两种模式进行测定,研究显示,不同距离之噪音普遍分布在53~64分贝之间,其中强风与弱风,在音源处,均显示83.2分贝及89.2分贝的高噪音.当冷气温度调至弱风时,学生座位距离1公尺处,噪音值小於65分贝之安全标准,最为适当,为理论之噪音安全防制距离.当冷气温度调至强风时,噪音将随之增大,此时学生的座位之理论之噪音安全防制距离,则以距离5-10公尺位置较适当,此数据可做为室内座位布置之参考.
图二,冷却水塔音源特性模拟图
图三,702教室冷气噪音分布图
(四)室内噪音之评估
图四为荣华楼702教室上课与下课时噪音之变化.结果显示,上课之噪音平均值为81.9±2.1分贝,属高噪音环境;下课时则降为68.9±1.2分贝,为一般人说话之声音大小[3].由於教师上课经常会使用点音源之扩音设施(如:麦克风),因此当声音呈放射状向四面八方传出去后,易因室内障碍物之反射作用而造成声音加强效应,因此造成上课时的噪音比下课时互相交谈的噪音要来的大.
图四,荣华楼702教室上课与下课时噪音变化图
(五)下课时的噪音量评估
图五为日新楼301教室与其走廊在下课时之噪音.因每次人数的流量不同与每个人之声响不同,因此以十次平均调查结果,提供讯息.在教室内与开放空间(走廊)比较下,噪音平均在85.6~86.7分贝之间,超过周界环境标准值65 分贝,由於教室非校园之周界,因此,此较高之音量仅供噪音防制之参考,并非说明其违反相关之噪音值规定.此外,本结果亦说明,室内噪音会因反射音场之音场加成作用,导致教室室内噪音比走廊噪音还大.
(六)室内与室外噪音与模式预估值之关联性
以室内(702教室)冷气与室外(荣华楼)顶楼水塔,两种机械进行噪音量比较,并假设两设备皆属点音源,以模式推估之方式,评估室内,室外噪音与理论值之符合度,由图六显示,可知室内机械噪音,因无风速及其他音量之影响,因此与模式预估值较符合,而室外噪音则与模式预估值偏差较大.
图五,日新楼301教室与其走廊在下课时之噪音
图六,室内与室外噪音与模式预估值之关联性
(七)学生餐厅噪音与一日暴露量评估
学生餐厅因厨房的锅炉声及众多学生短时间都集中在此,因此有必要评估其噪音值.表三显示,不管是靠近餐厅的福利社,接近自助餐或位於餐厅的中间点位置,皆超过假设之目标值65分贝(校园噪音周界标准),其中近自助餐位置之噪音值最高,高达92分贝.
根据法规,学生在90分贝下,一天在学校时间允许暴露值为8小时,而学生在学校所处之各种噪音环境所接受之暴露值高低,为本研究之研究重点.表四假设两种实际暴露状况(Class I及II),若累积之理论暴露量值(D)超过1或100%,则表示超过现行噪音暴露标准.目前「劳工安全卫生设施规则」对於噪音管制采五分贝原则(5 dB rule),其剂量(D)之评估公式与两种实际暴露状况之计算过程如下:
D%=100×[
D%=100×[
D%=100× []=37.25
上式中ti,Ti分别为劳工暴露某音压级之时间与该音压级容许之暴露时间.根据上述评估过程及表四,可知本校学生暴露於噪音之风险度仅为标准值之22.25%~37.25%.
表三,学生餐厅噪音值
背景噪音
福利社区
餐厅中间
自助餐区
平均噪音值(分贝)
73.0
82.3
85.4
92.0
表四,一日噪音暴露量评估
上课
操场
午饭
D%
Class I (暴露时间)
5
2
1
22.25
Class II (暴露时间)
4
2
2
37.25
(八)厕所噪音量之评估
图七为不同噪音环境下之厕所噪音.由图中可知荣华楼八楼厕所之噪音值由於受上方顶楼水塔的影响,噪音平均值约为68.1分贝,音量比其他无机械噪音干扰的楼层厕所要来的大,因此对於噪音之测定,特别牵涉到法令问题时,一定需扣除背景音量,方可得到较合理之噪音测定值.
图七,不同噪音环境下之厕所噪音
(九)校园噪音总评估
学校中存在各种不同的声音,在不同教室与环境之下,所量测的结果也将会有些许的差异.图八为校园中各种环境噪音值,结果显示,学校里的噪音环绕在每个角落,无论冷气,教室,餐厅,厕所等室内噪音及操场,水塔,走廊等室外噪音,若以目前校园之周界噪音值来规范(不考虑背景音量高低),音量都远超过现行标准,其中冷气和餐厅为89.2 ,92.1分贝,皆属高噪音范围.
图八,校园中之各种环境噪音
四,结论
本研究主要是调查本校之噪音品质,以了解本校校园环境噪音与现行法令之符合度.研究结果显示,餐厅之平均噪音值最高,可达92分贝,其次是冷气噪音,教室,走廊与操场之噪音剂量相差不多,厕所之噪音值最符合标准.有关教室内冷气之噪音,根据评估,当冷气温度开在弱风时(例如:冬天),学生座位之噪音安全距离为1公尺,当冷气开到强风时(例如:夏天),学生座位之噪音安全距离应增为5-10公尺较为适当.若将学生一日暴露量进行假设与计算,本校学生暴露於噪音之风险度仅为标准值之22.25%~37.25%,相当安全.
参考文献
1.劳工听力保护计画指引(第二版),1999年行政院劳工委员会劳工安全卫生研究所.
2.工作风险评估指引,工业技术研究院.
3.钟竺均,2003年,工业卫生.
4卢士一及叶文裕,2000年,劳工听力保护计画指引之简介.
5.行政院卫生署,1985年,噪音管制区划分作业要点.
校园环境噪音之调查与研究
Journal of China Institute of Technology Vol.29-2003.12