Архитектурная акустика

Министерство  образования и науки Республики Казахстан

Международная Образовательная Корпорация

Казахская Головная Архитектурно - Строительная академия

Факультет Архитектуры

 

 

 

 

 

 

 

 

Дисциплина: «Архитектурная физика»

КГР на тему: Архитектурная акустика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Проверила:

 

 

 

 

 

Алматы 2012 г.

 

ВЕДЕНИЕ

              Архитектурная акустика — наука, изучающая законы распространения звуковых волн в закрытых (полуоткрытых, открытых) помещениях, отражение и поглощение звука поверхностями, влияние отражённых волн на слышимость речи и музыки, методы управления структурой звукового поля, шумовыми характеристиками интерьеров и т. п.

 

Цель этой науки — создание приёмов проектирования залов с заранее предусмотренными хорошими условиями слышимости.

     Первоначально архитектурная акустика  занималась проектированием оперных  театров и концертных залов.  В дальнейшем, по мере развития  техники и роста городов (особенно  в XIX веке), первоочередными её  задачами стали подавление шума  в многоквартирных домах, звукоизоляция  производственных помещений и  вопросы сохранения здоровья  рабочих, а также организация  помещений увеселительных заведений,  создающих существенный уровень  шума.

 

Развитие  транспорта и увеличение его скоростей  в XX веке вовлекли в сферу архитектурной  акустики ландшафтное проектирование, вопросы архитектурного дизайна  жилых массивов в целом, их транспортных артерий, вокзалов и проектирование крупных торговых площадей. Развитие авиации также привнесло свои задачи.

 

В настоящее  время архитектурная акустика в  массовом применении включает в себя акустику студийных помещений для  звукозаписи, акустику жилых комнат, домашних кинотеатров и акустику увеселительных заведений.

 

Находящийся в закрытом помещении  слушатель воспринимает, помимо непосредственно  доходящего до него прямого звука  от источника, ещё и ряд его  запаздывающих повторений, возникающих  в результате отражения от стен, потолков и иных поверхностей, и  следующих друг за другом с малыми интервалами.

 

Так как при отражениях часть  звуковой энергии поглощается, более  поздние повторы оказываются  слабее. После выключения источника  звука количество отражённой энергии  в помещении убывает до тех  пор, пока она не будет поглощена. Процесс постепенного затухания  звука называется реверберацией.

 

Продолжительность реверберации —  важнейший параметр, определяющий акустическое качество помещения. Излишне длительное затухание уменьшает чёткость звучания и разборчивость речи, а звучание музыки становится ритмически неопределённым. При короткой реверберации речь звучит глухо, а музыкальное исполнение (особенно композиции со значительным числом инструментов) утрачивает слитность и выразительность.

 

Даже при оптимальном значении времени реверберации акустические свойства зала могут очень различаться  на различных направлениях из-за различия в путях, которые проходят отражения  от источника звука до слушателя.

 

Оптимальные параметры реверберации существенно отличаются не только для  речи и музыки, но принципиально  зависят от характера и жанра  музыкальных произведений. Для камерной, симфонической и эстрадной музыки, вообще говоря, нужны различные оптимальные  условия.

 

Исходя из этого, акустическое проектирование концертных залов (включающее в себя выбор площади и формы зала, размещение слушателей, применение материалов для стен, рассеивающих и поглощающих  конструкций, установка отдельных  элементов и т. п.) требует в  большинстве случаев компромиссных  решений.

 

В залах большой вместимости  условия слышимости улучшают применением  систем звукоусиления с электронными способами получения искусственной  реверберации. Это позволяет контролировать свойства зала в более широких  пределах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

 

Запроектировать зал бракосочетания на 300 человек (V=1049.3 м³):

1. Построить лучевую схему первых отражений звука. Определить время предельного запаздывания.
2. Определить время реверберации для данного вида зала, определить места распределения звукопоглотителя.
3. Дать анализ акустического комфорта в зале.

 

В зале звуковые волны распространяются от источника к ограждающим поверхностям, от которых многократно отражаются. В результате в помещении образуется звуковое поле.

Приближенная оценка формы и  размеров помещений с акустической точки зрения состоит в анализе  звукового поля на основе принципов  геометрической акустики, то есть, в  рассмотрении распространения прямых и отраженных звуковых волн и построении так называемого "лучевого эскиза".

             При определенных условиях можно  вместо звуковых волн рассматривать  звуковые лучи, в направлении  которых распространяются эти  волны. Распространение таких  лучей аналогично распространению  световых лучей в геометрической  оптике, и построение геометрических (лучевых) отражений широко применяется в архитектурной акустике:

падающий и отраженный от какой-либо точки поверхности луч образует равные углы (угол падения и угол отражения) с нормалью к отраженной поверхности в этой точке;

падающий и отраженный лучи лежат  совместно с нормалью в одной  плоскости (лучевая плоскость).

 

Проверка  времени запаздывания звука:

 

мс

 

Точка 1: В первой точке запаздывания звука нет.

 

Точка 2:

по  разрезу:

по  плану:

 

Точка 3:

по  разрезу:

по  плану:

 

Определение расчетного времени реверберации

Реверберация — это процесс постепенного уменьшения интенсивности звука при его многократных отражениях. Иногда под реверберацией понимается имитация данного эффекта с помощью ревербераторов.

	Элемент	S	125		500			2000
			α	α *S	α		α *S	α	α *S
	1	2	3	4	5		6	7	8
1	Потолок (штукатурка гипсовая сухая)	255,93	0,3	76,78	0,1		25,59	0,05	12,8
2	Стены (штукатурка гипсовая сухая)	190,6	0,3	57,18	0,1		19,06	0,05	9,53
3	Окна (переплеты оконные застекленные)	66	0,3	19,8	0,15		9,9	0,06	3,96
4	Пол (паркет)	255,93	0,04	10,24	0,07		17,91	0,06	15,35
5	Портьеры (плюшевые)	77,04	0,15	11,56	0,55		42,37	0,7	53,93
6	Общая	845,5		175,56			111,83		95,57
7	αдоб*Sдоб	845,5	0,09	76,09	0,05		42,27	0,05	42,27
8	Σ αi*Si+ αдоб*Sдоб			251.65			154.1		137.84
9	Слушатель в полумягком кресле (50%)	150	0,25	37,5	0,4		60	0,45	67,5
10	Кресла полумягкие обитое воздухопрониц. тканью (50%)	150	0,08	12	0,15		22,5	0,2	30
11	ΣA			49,5			82,5		97,5
12	Аобщ			301,15			236,6		235,35
13	αср			0,36			0,28		0,27
14	T			0.4405			0.61		0.63
15	Слушатель в полумягком кресле (70%)	210	0,25	52.5	0,4		84	0,45	94.5
16	Кресла полумягкие обитое воздухопрониц. тканью (30%)	90	0,08	7.2	0,15		13.5	0,2	18
17	ΣA			59.7			97.5		112.5
	Аобщ			311.35			251.6		250.34
	αср			0.37			0.3		0.29
	T			0.4401			0.56		0.59
	Слушатель в полумягком кресле (100%)	300	0.25	75	0.4		120	0.45	135
	Кресла полумягкие обитое воздухопрониц. тканью (0%)	0	0.08	0	0.15		0	0.2	0
	ΣA			75			120		135
	Аобщ			326.65		274.1			272.84
	αср			0.39		0.32			0.32
	T			0.41		0.52			0.52

 

А_общ=( Σ α_i*S_i+ α_доб*S_доб)+ ΣA

α_ср=А_общ/S_общ

т.к. все значения α_ср > 0.2, время реверберации (T) определяется по формуле:

 

 

 

 

 

Зависимость оптимального времени реверберации на средних  частотах (500-1000 Гц) для залов различного назначения от их объема.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – залы для органной музыки; 2 – залы для исполнения симфонической музыки; 3 – залы для исполнения камерной музыки, залы оперных театров; 4 – залы многоцелевого назначения, залы музыкально-драматических театров, спортивные залы; 5 – лекционные залы, залы заседаний, залы драматических театров, кинозалы

 

 

 

 

 

 

Анализ акустического  комфорта в зале.

 

 

 

Точка 1

 

 

 

Точка 2

 

 

 

Точка 3

 

 

 

 

Во всех точках рассчитанный Кр > 0,20, следовательно разборчивость речи во всех слушательских местах будет удовлетворительная.