книги / Физико-техническое проектирование ограждающих конструкций зданий

лощение, вызываемое проникновением звуковых волн в различ­ ные щели и отверстия, а также поглощение звука осветительной аппаратурой и оборудованием зала.

Коэффициент добавочного звукопоглощения принимается равным 0,08-0,09 на частоте 125 Гц и 0,04-0,05 на частотах 500 и 2000 Гц.

Согласно СНиП 23-03-03 время реверберации зала Т в се­ кундах на частотах до 1000 Гц находится по формуле Эйринга

где ф (a ep) = - In (l - а ср) - функция среднего коэффициента зву­ копоглощения а ср, значения которого приведены в табл. 2.17.

171

Расчет времени реверберации помещения проводится с уче­ том заполнения его зрителями на 70 %. Установлено, что при за­ полнении слушателями мест сверх 70 % общая эквивалентная площадь звукопоглощения Лобщ, м2, не возрастает. Для залов,

где вероятное заполнение слушателями мест менее 70 %, расчет­ ное заполнение в процентах следует соответственно уменьшать.

Для того чтобы время реверберации меньше зависело от за­ полнения мест слушателями, целесообразно оборудовать зал мягкими или полумягкими креслами, обитыми воздухопрони­ цаемой тканью.

Если расчетное время реверберации окажется меньше реко­ мендуемого, то следует увеличить объем зала, если больше - уменьшить по возможности объем зала и увеличить его звукопо­ глощение путем облицовки части внутренних поверхностей спе­ циальными звукопоглощающими материалами и конструкциями.

Для того что определить, насколько требуется изменить общую эквивалентную площадь звукопоглощения Аобт, м2, не­ обходимо по времени реверберации Т, с, вычислить значение Ф (аср) для частот 125, 250, 500, 1000 Гц в соответствии с фор­ мулой (2.25)

0,163F

(2.27)

ГСобш а для частот 2000 и 4000 Гц - в соответствии с формулой (2.26)

(0 ,1 6 3 -47m) F

(2.28)

ГСобш Далее по найденному значению ф (аср), используя

табл. 2.17, следует определить средний коэффициент звукопо­ глощения а ср, после чего подсчитать требуемую общую эквива­

лентную площадь звукопоглощения зала А^ш, м2, по формуле

173

Найденное значение А^щ необходимо сравнить с первона­

чальным значением Аобщ и установить, насколько следует изме­

нить первоначальную Ао6щ для достижения рекомендуемого

времени реверберации.

Окончательный результат должен быть выражен в виде времени реверберации, определенной с учетом выявленной кор­

ректировки А^щ, Полученные значения времени реверберации

следует округлить с точностью до 0,05 с.

Наряду с расчетным методом определения оптимального времени реверберации существует экспериментальный способ с использованием специальной электроакустической аппарату­ ры, состоящей из передающего и приемного тракта (рис. 2.19). В состав передающего тракта входит генератор шума, полосовой фильтр, усилитель и громкоговоритель, а приемного тракта - микрофон, шумомер, полосовой анализатор и быстродействую­ щий регистратор уровня шума - самописец.

Рис. 2.19. Блок-схема аппаратуры для измере­ ния времени реверберации: А - исследуемое помещение; 1 - генератор шума; 2 - полосовой фильтр; 3 - усилитель; 4 - громкоговорители; 5 - микрофон; 6 - шумомер; 7 - полосовой ана­ лизатор; 8 - быстродействующий регистратор

уровня шума (самописец)

Согласно ГОСТ 24146-90 время реверберации измеряется путем записи с помощью логарифмического самописца процесса спадания уровня звукового давления в зале. Время реверберации определяется из участка этой записи, соответствующего сниже­

174

нию уровня звукового давления в зале на 35 дБ после выключе­ ния источника звука с последующей аппроксимацией снижения до 60 дБ. При этом первые 5 дБ снижения звукового давления не учитываются.

В ходе измерений воздушный объем зала возбуждается ко­ ротким звуковым сигналом (стартовый пистолет), который нахо­ дится на сцене. Сигнал принимается микрофоном в исследуемой точке зала и после усиления и логарифмирования подается на осциллограф. Сигнал, называемый импульсным откликом зала, показывает последовательность прихода и уровни звукового давления, соответствующие прямому звуку и отдельным отра­ жениям от внутренних поверхностей.

Для повышения диффузности звукового поля используется источник звука с частотными составляющими в октавной или 1/3-октавной полосах частот, что позволяет определить время реверберации в нормируемом диапазоне частот.

Пример записи спадания уровня звукового давления приве­ ден на рис. 2.20, а.

Рис. 2.20. Пример записи определения времени реверберации помеще­ ния: а - запись на ленте уровня шума; 6 - пример частотной характерис­ тики времени реверберации исследуемого помещения

Запись выполняется на равномерно двигающейся бумажной ленте. Зная скорость движения ленты и время, в течение которо­ го уровень звукового давления снижается на 35 дБ, можно опре­ делить время реверберации в исследуемой точке. После установ­

175

ления времени реверберации с учетом нормируемых частот строится частотная характеристика времени реверберации ис­ следуемого помещения (рис. 2.20, б), которая потом сравнивает­ ся с частотной характеристикой оптимального времени ревербе­ рации (см. рис. 2.18).

Когда в соответствии с расчетом времени реверберации требуется небольшое увеличение общего звукопоглощения, это достигается путем применения тонких деревянных панелей, уве­ личивающих звукопоглощение на низких частотах, и тканевых портьер и дорожек, поглощающих в основном средние и высокие частоты.

и отраженного звуков только при определенном (критическом) интервале по времени их поступления слушателю. В зависимо­ сти от интервала времени прихода отраженных звуков последние могут усиливать прямой звук, улучшая слышимость, или созда­ вать помехи, ухудшающие слышимость.

Для концертных залов и оперных театров критический ин­ тервал принимается равным 100 мс, а для лекционных аудито­ рий - 50 мс.

176

При превышении критического интервала времени отра­ женный звук воспринимается ухом как эхо с образованием паузы между прямым и отраженным звуком.

Образование эха в помещении проверяется геометрическим путем. С этой целью на плане или на продольном разрезе поме­ щения наносятся пути прямого SA и отраженного SO+SA звуков (рис. 2.22).

Для устранения образования эха важно соблюдать неравен­

ство

го явления возможно использование звукопоглощающей отдел­ ки или членение хотя бы одной из противоположных стен по­ мещения.

Важное значение в акустике залов имеет диффузность зву­ кового поля, характеризуемая тем, что во всех точках зала ус­ редненные во времени уровень звукового давления и поток зву­ ковой энергии, приходящий к слушателю по любому направле­ нию, являются постоянными. Постоянство уровня звукового давления называют однородностью звукового поля, а постоянст­ во звуковой энергии - изотропностью поля.

177

Для определения диффузности в различных точках зала в зоне наибольшего отраженного звука, производят измерение уровней звукового давления при работе ненаправленного источ­ ника звука. Источник располагается на сцене и излучает звук со средними геометрическими частотами 250 и 1000 Гц. Замеры от­ раженного звука производят на расстояниях от источника звука, превышающих

где S0бщ - общая площадь внутренних поверхностей зала, м2;

а срсредний коэффициент звукопоглощения.

На этих расстояниях при полной диффузности отраженного звука уровень звукового давления должен оставаться постоян­ ным, а при неполной диффузности —изменяться от зоны к зоне зала. Результаты измерения изменения уровней звукового давле­ ния вдоль зала приведены на рис. 2.23.

Рис. 2.23. Измерение уровней звукового давления вдоль зала

Жирная горизонтальная линия на рис. 2.23 представляет уровень звукового давления для идеально диффузного поля, а штриховая - диффузного поля исследуемого зала. Однородность звукового поля в целом по залу характеризуется средним абсо­ лютным отклонением AL от уровня, соответствующего полно­ стью диффузному звуковому полю, которое не должно превы­ шать ЛL < ЗдБ.

178

2.10. Общ ие принципы акустического проектировании залов

Акустическое решение проектируемого или реконструи­ руемого зала прежде всего зависит от его функционального на­ значения и вместимости. Однако приемы, используемые при акустическом проектировании, являются общими для залов раз­ личного назначения. К ним относятся:

-соблюдение основных пропорций зала;

-расчеты времени реверберации;

-расчеты геометрических отражений звука;

-разработка мероприятий по улучшению диффузности звукого поля в зале.

Независимо от назначения зала в них должны быть обеспе­ чены достаточно низкий уровень шума, отсутствие эха, «пор­ хающего эха» и тембровые искажения.

Основные размеры и пропорции зала должны выбираться из следующих условий:

где L - длина зала по его центральной оси, м; Ьаоп - предельно допустимая длина зала, м;

В и Н - соответственно средние ширина и высота зала, м; V - общий воздушный объем зала, м3;

В тех же пределах рекомендуется принимать и отношение сред­ ней ширины зала к его средней высоте.

При проектировании акустики зрительных помещений важ­ ное значение имеет форма помещения в плане и разрезе, а также пластическая отделка интерьера. Прямоугольная форма в плане с плоским горизонтальным потолком допустима только для не­ больших лекционных залов вместимостью до 200 человек. Во всех других случаях зрительных залов оптимальной формой плана является трапециевидная с углом раскрытия 10-12°. Нали­ чие параллельных плоских поверхностей несет опасность появ­

179

ления «порхающего эха», криволинейных вогнутых - фокусиро­ вания звука.

Наиболее неблагоприятный вариант зала, когда центр кри­ визны находится вблизи источника звука (рис. 2.24, а). В этом случае значительное запаздывание отраженного звука приводит к образованию слышимого эха. Ситуация улучшается при увели­ чении расстояния между центром кривизны и источником звука (рис. 2.24, б). Опасность образования эха ослабевает, если рас­ стояние от поверхности до источника не менее чем в 2 раза меньше радиуса кривизны (рис. 2.24, в).

Рис. 2.24. Отражение звука от вогнутой по­ верхности при различном взаимном поло­ жении источника и центра кривизны: Q - источник звука; О - центр кривизны; Ф - фокус; г - радиус кривизны; а - рас­ стояние от поверхности до источника звука

В залах вместимостью более 600 слушателей целесообразно устройство одного или нескольких балконов, что позволяет со­ кратить длину зала и повысить диффузность звукового поля на низких частотах. При проектировании балконов необходимо стремиться, чтобы отношение выноса балкона а\ к средней высо­ те подбалконной пазухи h\ не превышало 1,5 (рис. 2.25).

180