Акустика помещений

13.1 Процесс акустического проектирования зальных помещений должен включать:

выбор габаритов и формы помещения при соблюдении общих требований к объемно-планировочному решению залов;

проверку достоверности глобальной оценки акустики зала по статистической теории;

расчет частотной характеристики времени реверберации зала для выявления соответствия его объемному оптимуму (рисунок 4) и проведение необходимой коррекции проекта в части конструкций ограждений;

графический анализ чертежей зала с необходимой коррекцией проекта в части формы и очертаний его ограждений;

разработку мероприятий по улучшению диффузности звукового поля в зале;

расчет локальных акустических критериев методом компьютерного акустического моделирования для установления их соответствия зонам оптимумов с дополнительной, в случае необходимости, коррекцией проекта;

оценку шумового режима зала с разработкой необходимых мероприятий по его улучшению;

оценку электроакустического режима зала с разработкой необходимых мероприятий, проводимую методом компьютерного моделирования после разработки архитектурно - акустического решения помещения.

13.2 В каждом зале должны быть выдержаны основные требования к его объемно-планировочному решению, дифференцированные в зависимости от конкретного назначения зала следующим образом.

Удельный воздушный объем на одно зрительское место должен составлять, м3:

в залах драматических театров, аудиториях и в конференц-залах ……………………...…4—5;

в залах музыкально-драматических театров (оперетта)....................................... 5—7;

в залах театров оперы и балета.................................................................................................6—8;

концертные залы камерной музыки.........................................................................................6—8;

концертные залы симфонической музыки.......................................……………….……....8—10;

залы для хоровых и органных концертов...............…..........................................10—12;

многоцелевые залы................................................................................................…4—6;

концертные залы современной эстрадной музыки (киноконцертные залы).........................4—6

Максимальная длина залов L доп должна составлять, м:

в залах драматических театров, аудиториях и конференц-залах……………………...… 24—25;

в театрах оперетты................................................................................................................ 28—29;

в театрах оперы и балета...................................................................................................... 30—32;

в концертных залах камерной музыки.................................................................................20—22;

в концертных залах симфонической музыки, хоровых

и органных концертов............................................…………………………………….…...42—46;

в многоцелевых залах, не имеющих сценической коробки………………………....…...27—28;

в многоцелевых залах со сценической коробкой (от задней стены до занавеса)…….…24—26;

в концертных залах современной эстрадной музыки.........................................................48—50

Возможные отклонения от приведенных выше значений удельного акустического объема и максимальной длины залов должны быть обоснованы на основании акустических расчетов.

Для получения достаточной диффузности звукового поля следует правильно выбрать форму и пропорцию зала.

Основные размеры и пропорции зала должны выбираться из следующих условий:

L £ L доп; B = S п / L; H = V / S п; 1 < L / B < 2; 1 < B / H < 2,

где L – длина зала по его центральной оси, м;

L доп – предельно допустимая длина зала, м;

B и H – соответственно средние ширина и высота зала, м;

V – общий воздушный объем зала, м3;

S п – площадь пола зала, м2.

Окончательный выбор размеров и пропорций залов может корректироваться на основании результатов акустического расчета.

13.3 Для проверки допустимости применения в расчетах характеристик исследуемого зала методов статистической акустики в нормируемом диапазоне частот 125—4000 Гц следует рассчитать критическую частоту, Гц, выше которой наблюдается достаточное количество собственных мод (частот) воздушного объема. Если расчет показал, что f кр £ 125 Гц, то время реверберации, с, в зале следует определить в шести октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 125, 250, 500, 1000, 2000 и 4000 Гц.

Оптимальные значения времени реверберации в области средних частот 500—1000 Гц для залов различного назначения в зависимости от их объема приведены на рисунке 4. Допустимое отклонение от приведенных величин ±10 %. Кроме того, в октавных полосах частот 125—250 Гц допускается превышение времени реверберации, но не более чем на 20 %; а в диапазоне частот 2000—4000 Гц допускается спад, но не более чем на 10 %. В любом случае как точность определения Т опт по рисунку 4, так и погрешность расчетов времени реверберации не должна превышать ±0,05 с.

Если время реверберации зала, по крайней мере в одной из частотных полос Тfi, отличается от Т опт, то следует внести некоторые изменения в конструктивные решения, с тем чтобы приблизить Тfi к Т опт.

При f кр >125 Гц результат, полученный для октавной полосы 125 Гц, следует считать ориентировочным.

1 — залы для ораторий и органной музыки; 2 — залы для симфонической музыки, залы оперных театров; 3 — залы для камерной музыки, залы музыкально-драматических театров; 4 — залы многоцелевого назначения, залы драматических театров; 5 — лекционные залы, заседаний, концертные залы современной эстрадной музыки,

пассажирские залы, залы ожиданий, спортивные залы

Рисунок 4 — Рекомендуемое время реверберации на средних частотах (500—1000 Гц)

для залов различного назначения в зависимости от их объема

П р и м е ч а н и я

1 В специализированных музыкальных залах, предназначенных преимущественно только для органной музыки, а также в культовых помещениях с органами допускается принимать значения времени реверберации выше значений кривой 1 при обосновании этого на основании акустических расчетов.

2 В крытых спортивных залах объемом более 50000 м3 независимо от их объема время реверберации на средних частотах (500—1000 Гц) не должно превосходить 2 с.

3 В концертных залах современной эстрадной музыки, предназначенных для эксплуатации исключительно со звукоусилением, форма частотной характеристики времени реверберации должна быть близкой к горизонтальной (без подъема в области низких частот).

4 Требования к времени реверберации кинотеатров и видеозалов следует принимать согласно
ОСТ 19-238-01 [2].

13.4 Целью графического анализа чертежей зала является проверка равномерности поступления в зоны зрительских мест первых отражений от стен и потолка с допустимыми запаздываниями D t: 20—25 мс для речи и 30—35 мс — для музыки. Все построения проводятся по законам лучевой (геометрической) оптики.

Перед началом анализа структуры звуковых отражений каждая из исследуемых отражающих поверхностей при заданных положениях источника и приемника звука должна пройти проверку на допустимость применения ее для построения звуковых отражений. Допустимость применения геометрических отражений зависит от длины звуковой волны, размеров отражающей поверхности и ее расположения по отношению к источнику звука и точке приема. Применение геометрических отражений можно считать допустимым, если наименьшая сторона отражателя не менее чем 1,5—2,0 м.

Первые геометрические отражения должны поддерживать прямой звук начиная с радиуса действия прямого звука. Радиус действия прямого звука r пр составляет для речи 8-9 м, для музыки - 10-12 м. На зрительских местах в пределах r пр усиление прямого звука с помощью отражений не требуется. Начиная с r пр интенсивные первые отражения должны перекрывать всю зону зрительских мест. Если поверхности стен или потолка состоят их отдельных секций, следует конфигурацию членений выполнять так, чтобы отражения от соседних элементов перекрывали друг друга, не оставляя «мертвых зон», лишенных отраженного звука.

В залах с относительно большой высотой и шириной наибольшая опасность прихода первых отражений с недопустимым запаздыванием возникает в первых рядах зрительских мест. Для исправления этого явления следует применять специальные звукоотражающие конструкции на потолке и стенах в припортальной зоне.

13.5 После завершения графического анализа чертежей и создания в зале оптимальной структуры ранних отражений не занятые для этой цели поверхности должны быть использованы для формирования диффузного звукового поля путем их эффективного расчленения различной формы звукорассеивающими элементами для создания рассеянного, ненаправленного отражения звука. Это достигается расчленением поверхностей балконами, пилястрами, нишами и тому подобными неровностями.

Гладкие большие поверхности ограждающих конструкций залов не способствуют достижению хорошей диффузности звукового поля. Особенно нежелательны гладкие, параллельные друг другу плоскости, вызывающие эффект «порхающего эха», получающегося в результате многократного отражения звука между ними. Расчленение таких стен ослабляет этот эффект и увеличивает диффузность звукового поля. Причем хорошо рассеиваются звуковые волны, длина которых близка к размерам детали. Рассеивающий эффект увеличивается, если шаг членений нерегулярен, т. е. расстояния между смежными членениями неодинаковы по всей расчлененной поверхности.

13.6 После завершения акустического проектирования формы и конструкций интерьера зала следует провести контрольные расчеты регламентированных международными стандартами локальных акустических критериев для речи (объективные параметры разборчивости речи) и музыки (индекс прозрачности, степень пространственного впечатления, индекс громкости), которые могут быть рассчитаны только методами компьютерного акустического моделирования. Моделирование производится известными методами прослеживания лучей (в их разных модификациях) или мнимых источников по одной из современных компьютерных программ. Минимальный набор рассчитываемых акустических критериев должен включать для оценки разборчивости речи – STI (или RASTI), для оценки прозрачности звучания – С 80, для оценки пространственного впечатления – LF, для оценки громкости – G. Если показания хотя бы одного из критериев будут отличаться от зон оптимумов, то следует провести дополнительную коррекцию проекта зала.

13.7 Если задняя стена зала примыкает к потолку под углом 90°, может возникнуть так называемое театральное эхо – отражение звука от потолка и стены в направлении к источнику звука, приходящее с большим запаздыванием. Для устранения такого эха следует выполнить часть потолка наклонным в сторону задней стены.

13.8 Наличие больших вогнутых поверхностей ограждающих конструкций залов (купол, свод, вогнутая в плане задняя стена) создает опасность концентрации отражений, при котором звук фокусируется в одной части зала, создавая сильное эхо, другие же части зала не получают отражений.

На рисунке 5 приведены три варианта проектного решения купола. Вариант а иллюстрирует крайне неудачное решение, радиус кривизны купола примерно равен высоте зала, звук фокусируется в центре зала. Вариант б – радиус кривизны составляет половину высоты зала, отражения проходят через точку фокуса и далее распределяются по площади пола. Вариант в – радиус кривизны составляет примерно две высоты зала. Звук отражается от купола в виде пучка параллельных лучей.

Если форму купола изменить невозможно (например, здание цирка), для исключения фокусирования звука следует применить членение поверхности купола или использовать облицовку купола звукопоглощающими материалами, применение которых должно быть согласовано с расчетами по оптимизации времени реверберации зала.

Рисунок 5 — Варианты решения зала с куполом

13.9 Для обеспечения нормативного шумового режима в зрительных залах следует:

при архитектурно-планировочном решении здания не располагать в смежных с залом помещениях источники интенсивного шума (венткамеры, насосные и т. п.);

применять ограждающие конструкции зала с требуемой звукоизоляцией, обращая особое внимание на элементы с относительно небольшой звукоизоляцией (окна, двери);

принимать меры по снижению шума систем вентиляции и кондиционирования воздуха до допустимых величин (глушители, ограничение скорости воздуха на воздухораспределительных устройствах).

13.10 Разработка электроакустической части проекта зала проводится методом компьютерного моделирования (по специальной программе) и базируется на параметрах, полученных ранее при расчете естественной акустики зала.