白噪音為什麼是白色？認識三種讓你一覺好眠的彩色噪音

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

根據聯合國統計數據，全球每年 38% 的溫室氣體排放，並非來自道路上的交通工具，而是由「現代都市與建築」所造成的。

我們如今站在兩條路徑的十字路口。一條是依賴更多水泥建築與空調系統來抵禦夏季酷暑，然而這樣的選擇只會加劇室外大氣的惡化。另一條則是徹底改革建築、用電、設計與都市規劃，不僅尋求低碳排放的建築方式，還要找出節能降溫的解決方案，實現事半功倍的效果。

然而，我們是否真的能將建築業的碳排放歸零？

建築的溫室氣體哪裡來？

在建築物 60 年的生命週期中，建材的碳足跡其實只佔 9.8%，因為建築一旦完成後，材料不會頻繁更換。相反，日常生活中的用電才是主要的碳排來源，占了 83.4%，其中大部分來自冷氣、照明和各種電器。

當然，讓大家集體關燈停用電器「躺平」來拯救地球，顯然不切實際。既然完全不消耗能源是不可能的，我們應該尋找更現實的解決方案。

現在就來看看全球七棟零碳建築之一——成大的「綠色魔法學校」，臺灣首座淨零建築，如何運用建築技術，成為當代永續建築的典範。這些技巧中，有哪些能應用到你我家中呢？

為了省電要把煙囪塗黑、吸收更多太陽光？

都市裡，我們最大的挑戰之一就是夏天的高溫，水泥建築群在陽光的烘烤下，變成一個個巨大的窯爐。為了解決這個問題，綠色魔法學校在國際會議廳裝了一個煙囪，不過這不是為了讓窯爐更熱，而是用來降溫的。

煙囪為什麼都都要蓋的那麼高？原來煙囪越高，上下的溫差越大。熱空氣因為密度低而向上移動，產生熱對流。溫差越大，這個熱對流就越強烈，這就是所謂的「煙囪效應」。在要幫室內降溫的情況下，我們的目的是產生更強的煙囪效應，抽走熱空氣，讓室溫下降。但這棟建築裡沒有火爐，而溫差不夠大時，這效應會變得微弱，那該怎麼辦？

_{浮力通風效應。圖 / 泛科學自製動畫截圖}

綠色魔法學校提出了一個大膽的解法：在煙囪南面下半部改裝透明玻璃窗，並將煙囪內部塗成黑色，還加裝了黑色烤漆鋁板，這樣可以最大限度地吸收太陽光。每當艷陽高照，這個不插電的的「自然通風系統」就能自動啟動，創造局部的熱對流，帶動整根煙囪的熱氣向上移動，為室內降溫，達到節能效果。以熱制熱，完全反常識。

幫室內降溫的最大原則是：通風。

實際上，不是人人家裡都有煙囪。但如果建築的高處沒有任何窗戶或通風設備，熱空氣就是會從屋頂一路往下蓄積在室內。因此，你也一定在許多工廠或民宅的屋頂看過一個不斷旋轉的小風扇，它們也是有異曲同工的效用。雖然不是高聳的煙囪，但特殊的渦輪構造，風吹過就會開始轉動，並連帶空氣排出室外。是個不用插電的通風球。

綠色魔法學校的煙囪就是個效能更強的換氣機，足以讓 300 人大型會議廳的換氣次數，高達每小時 5 到 8 次，甚至能在室內颳起風速每秒 0.5 公尺的微風，是最舒適的環境。這些利用熱氣密度的差異來改善室內溫度的方法，又稱為「浮力通風」。

為了把通風貫徹到底，綠色魔法學校在建築的兩面裝設大量窗戶以及吊扇，來讓水平也能通風。這些我們習以為常的裝置，其實才是關鍵。靠吊扇的一點點電力讓自然風可以自由進出，耗費的能源，遠比冷氣還要少得多。

幫空調省電的最後一招，就是微環境控制。

實際上魔法學校內還是找的到空調設備，並不是完全拔除不用。除了選用最高效率的主機，以及把室內循環做到最好以外，降低周遭環境溫度才能減低冷氣的負擔。要降低水泥叢林的熱島效應，需要植被與水體來做溫度調適。

在太陽照射下，水泥屋頂表面最高可以達到攝氏 70 度，如果屋頂有種植植栽，室內頂層樓板的表面溫度就可以維持在攝氏32 度以下。不用開電就先幫室內降溫。

水也是關鍵的一環。一是水的比熱高，想打破水分子之間的氫鍵，需要大量的熱量，要讓一千克水的溫度升高一攝氏度，需要 4,200 焦耳的熱量，這可以避免溫度因為烈陽就快速上升。二是當溫度真的過高，水也會透過蒸發帶走熱量，讓溫度不至於向上飆。

魔法學校的屋頂花園使用水庫淤泥，研磨後燒製成的再生陶粒，裡頭混合了稻穀，結構極細，不會像有機土一樣分解消失，可以涵養水源，還不用動不動補土壤，不只降低屋頂植被的澆水次數，還能達到降溫效果。地面也採用透水鋪面，讓每一滴水都不浪費。

綠色魔法學校本名是成功大學的「孫運璿綠建築研究大樓」

2013 年被英國知名出版社羅德里其評為「世界最綠的建築」，並獲選為聯合國全球七棟零碳建築之一。

除了表彰之外，在認證上也確實取得了臺灣最高等級的「鑽石級綠建築」認證，以及美國最高級的「白金級綠建築」兩個綠建築認證。

為了讓相同的成效可以陸續在全臺的所有建築上實現，臺灣在既有的綠建築標章體系上，擬定出了「建築能效評估系統 BERS」，針對關鍵的空調、照明、插座電器的用電狀況訂出明確的耗電密度指標得分。簡單來說，就是每平方公尺的面積上，每年平均的用電量。

要打造一棟淨零建築，需要設計與材料硬體的相互配合。在日常用電這最大耗能項目上，能透過前面的淨零設計與智慧能源管理來減低能耗。而我們還沒提到的最後一塊拼圖，則是回到建築的建材本身。這部分減碳的方法有很多種，例如將傳統施作工法改為在工廠就完成模組化建材製造的「預鑄工法」，減少現場搭建鷹架、施工的步驟，達成減碳。又或是將部分建材更換為木、竹等負碳建材，甚至使用零廢棄物、能「循環使用」的建材。例如 2018 年亮相的臺中花博荷蘭館、或是 2021 年台糖在沙崙啟用的循環聚落。

建築物能夠完全不用電嗎？……電從哪裡來？

沒錯，連全球最綠的建築——綠色魔法學校，也無法做到完全不使用電力。正如前面提到的，建築的最大能源消耗來自日常使用，而這所「魔法學校」的成就，是成功將日常能源消耗降低，讓溫室氣體排放減少超過 50%。

這就是關鍵，減少一半後，剩下的部分就靠周邊的造林、太陽能和風能等綠色能源來補足。

2022 年 3 月，國發會公佈了 2050 淨零排放的路徑圖，參考美國、日本、歐盟等國，制定了 2050 年達成淨零建築的目標。

這條路徑包含兩個核心目標：第一，所有建築物要在建築能效評估系統（BERS）中達到 1 級節能，甚至進一步達到「1+ 級」近零碳建築的標準，減少至少 50% 的能源消耗。第二，同步發展再生能源，讓這些近零碳建築朝淨零邁進。

這個目標比你想像的要容易實現。比如，2023 年 12 月，台達電的瑞光大樓 II 就成功取得了「1+ 級」近零碳建築認證，並符合 0 級淨零建築規範。而在 2024 年 7 月，國泰人壽在臺中烏日的商辦大樓經過改造後，也達到 0 級淨零建築標準。這些案例證明了綠色魔法學校的成功經驗可以複製，不論是新建築還是舊建築，都能達成甚至超越淨零目標。

如果我們不想讓「每個夏天都是未來最涼的一年」這樣的預言成真，碳排歸零是必須要實現的目標。現在你知道，這個任務的關鍵就掌握在你我手中。就像選擇能源標章電器一樣，只要選擇符合 BERS 能效標準的建築，我們不僅能降低冷氣的依賴，也能節省電費，讓地球和你的荷包都雙贏。

作者 / 林堂智｜雅文基金會聽語科學研究中心 研究助理

從生理結構來看，我們可以利用眼瞼作為視覺訊息接收的開關，閉上眼睛就能眼不見為淨。對於聽覺而言，這樣的按鈕也貌似存在，畢竟當一個人發呆、做白日夢時，即使別人喊破喉嚨，他沒有反應就是沒有反應，這不就是關閉聽覺的表現嗎？這種「你有說，但我沒聽到」的現象，究竟是怎麼發生的？讓我們繼續看下去！

耳朵是無辜的！訊息的選擇大腦說了算

耳朵的主要工作僅止於訊息傳遞，而後續的訊息處理工作其實是由大腦完成的，也就是說，當這個全年無休的聲音接收器孜孜不倦地傳遞訊息，最終在眾多雜訊中，該聚焦處理哪些訊息是由大腦決定。在雜訊中聚焦處理訊息的能力稱作「聽覺注意力」。然而，聽覺注意力卻也容易受到認知負荷量和噪音的影響。

在處理訊息的過程中，大腦需要提供燃料（認知資源）給聽覺注意力進行運作，然而資源有限^[1]，若是接收過多或太複雜的訊息，大腦便有可能因為運轉「過熱」而呈現放空或呆滯的狀態。就好比每台電腦都會有特定進行資料運算的空間，一旦超過負荷就會運轉緩慢或甚至當機。同理，當我們處在一個訊息繁雜的環境下，我們的聽覺注意力便有可能會無所適從，讓訊息接收和判斷更困難。

聽你想聽的，是人之常情

還好就如《人海中注意你的聲音、喧鬧中聽見我的名字：認識雞尾酒會效應》^[2]一文中，筆者透過雞尾酒會效應^[3]（Cherry，1953）討論聽覺注意力的展現與運轉機制。當訊息繁雜時，我們的注意力能選擇目標訊號來優先處理，並抑制非目標訊息的干擾。不過，若非目標訊息達到可被察覺的門檻（Threshold）時，我們仍會因此分心而被影響。

好比說，下課時正起勁地和同學聊最新的手遊，即使走廊吵雜，一聽到暗戀女孩的笑聲，耳朵還是會立刻豎起，心裡小鹿亂撞地慌張轉頭尋找她的蹤影。不過，當非目標訊息（aka噪音）太大聲時，還是會讓你「充耳，卻沒辦法聞」，想聽也聽不到。

還是充耳不聞？也許就是噪音惹的禍！

噪音是一種人們不想（需）要（unwanted／undesired）的聲音，它不但會干擾思考、工作與日常，也會為身心理健康帶來負面影響。^[4]日常生活中，噪音無處不在，不論是捷運站、學校教室、甚至是家中客廳的噪音皆可能影響語音察覺能力。過去研究顯示，70 dBA 以上的環境噪音（相當於使用吸塵器的音量）對於聽覺注意力有顯著的負面影響。^[5] Zhang 等人的研究指出，在學校的環境噪音下（如：操場遊戲聲、電風扇運轉聲、窗外車流聲等），孩子於視覺追蹤作業的反應速度、任務準確性與注意力表現皆較差。^[6]尤其在達 75dB SPL 的高強度噪音下，孩子需要耗費更多的認知資源才能維持注意力來接收與處理訊息。Fernandes 等人也發現高強度噪音會讓孩子的閱讀與理解作業表現較差。^[7]

找出最好「訊噪比」，讓我們和噪音共處

然而，環境噪音的問題並非無法解決，現今許多科技產品，像是很多老師會佩帶的小蜜蜂麥克風，就能在教學現場克服環境噪音。這類科技產品可以讓目標訊息（老師說話的內容）更大聲，用來蓋過環境噪音，讓學童聽得更清楚。

訊息和噪音音量的比值又稱為訊噪比（Signal-to-Noise Ratio），可用於反映訊號清晰度。訊噪比值越高越有利於聆聽；當訊噪比越低或為負數時，則代表噪音比訊號的音量來得大，不利聆聽，就算想聽也是聽不清楚的。若要有效傳遞聲音訊息，較為理想的狀態是提高目標音量或是降低噪音音量，讓訊噪比維持在利於聆聽的值。

別一竿子打翻一船人！你懂低訊噪的好嗎？ 

雖然訊噪比和聆聽品質有關，但噪音真的只能夠扮演反派角色嗎？其實訊噪比的機制主要圍繞著「遮蔽」（Masking）的概念。當我們感知到噪音多於目標訊息時，則表示噪音已遮蔽目標訊號，可能因此發生訊息缺漏或難以察覺目標訊號的情況。

噪音遮蔽可分為能量遮蔽（energetic masking）與訊息遮蔽（informational masking）。^[7] 能量遮蔽指噪音在時間和頻率上與目標音重疊，主要發生在聽覺外周（auditory periphery），例如隔壁鄰居的狗吠聲被豪大雨聲蓋過去了。訊息遮蔽則是噪音與目標音訊息由於其在認知層次上的相似性而在處理的過程中所造成的遮蔽。好比台語使用者聽到「脫口罩」時，因週遭環境語音的干擾，而聽成「脫褲走」的訊息判斷錯誤。^[8,9] 

我們也能善用噪音遮蔽的特性改善生活品質。比如說，在日本或誠品書店洗手間常見的「音姬（OTOHIME）」機台會在有人如廁時，自動發出涓涓流水聲，用來遮蔽解放的尷尬聲響。聽覺系統作為全年無休的勞工，即使我們在睡覺，他仍在運作；因此只要有突然的聲音（狗叫聲、汽車引擎聲、打鼾聲等），皆可讓大腦警覺而使你驚醒。此時，頻率平穩一致的白噪音（吹風機、電風扇）和粉紅噪音（下雨聲、營火聲）就十分好用，可以遮蔽影響睡眠的外界聲音變化，達到噪音消除的作用，讓你一夜好眠。

不論處在哪種生活情境，噪音無處不在，且難以殲滅，不過我們可以使用一些策略來改善生活品質。例如：尋找適當的位置（背對噪音源或移駕到安靜角落）讓聆聽更輕鬆，或使用科技產品來降低噪音或提升目標音量，以凸顯目標訊息內容。最後，善用遮蔽效應即可抵銷噪音，提升學習、工作，甚至是休息時的效率與品質^[10]。

參考資料

1. Kahneman D. (1973). Attention and Effort. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
2. 雅文兒童聽語文教基金會（2021）。人海中注意你的聲音、喧鬧中聽見我的名字：認識雞尾酒會效應。泛科學
3. Cherry, E. C. (1953). Some experiments on the recognition of speech, with one and with two ears. The Journal of the Acoustical Society of America, 25(5), 975–979.
4. Fink, D. (2019, December). A new definition of noise: noise is unwanted and/or harmful sound. Noise is the new ‘secondhand smoke’. In Proceedings of Meetings on Acoustics 178ASA (Vol. 39, No. 1, p. 050002). Acoustical Society of America.
5. Schlittmeier, S. J., Feil, A., Liebl, A., & Hellbrück, J. (2015). The impact of road traffic noise on cognitive performance in attention-based tasks depends on noise level even within moderate-level ranges. Noise & Health, 17(76), 148-157.
6. Zhang, Z., Zhang, Y., & Kang, J. (2018). An Experimental Study on the Influence of Environmental Noise on Students’ Attention. In The 11th EuroNoise Conference, Crete.
7. Fernandes, R. A., Vidor, D. C. G. M., & Oliveira, A. A. D. (2019). The effect of noise on attention and performance in reading and writing tasks. In CoDAS 31(4). Sociedade Brasileira de Fonoaudiologia.
8. Yang, Z.-G., Song, Y.-W., Zhang T.-T., Li, L. (2014). The subcomponents of informational masking: Evidence from behavioral and neural imaging studies. Advances in Psychological Science, 22(3), 400-408.
9. 徐灿、杨小虎、汪玉霞、张辉、丁红卫、刘畅（2018）。 语音型噪音对二语者汉语元音声调感知的影响。心理與行為研究，16（1）：22-30。
10. Lu, S. Y., Huang, Y. H., & Lin, K. Y. (2020). Spectral content (colour) of noise exposure affects work efficiency. Noise & Health, 22(104), 19-27.