IV. Расчет и корректировка времени реверберации

Время реверберации звука является важной интегральной характеристикой зала и характеризует быстроту спадания плотности звуковой энергии в зале после прекращения звучания источника.

За стандартное время реверберации принимается время, в течение которого плотность звуковой энергии в помещении уменьшается в 10⁶ раз (уровень силы звука и звукового давления ослабевают на дБ).

Для залов данного объема в зависимости от жанра исполняемого произведения опытным путем установлены некоторые оптимальные времена реверберации в различных частотных диапазонах.

Для многоцелевых залов оценку оптимального времени реверберации на частоте 500 Гц (средне-частотный диапазон речи и музыки) можно провести по формуле:

(с),

либо по графику (рис.9.17, “Архитектурная физика”).

На высоких частотах (2000 Гц) рекомендуют приблизительно такую же величину времени реверберации (), а на низких частотах (125 Гц) – время реверберации желательно иметь на % выше, чем на 500 Гц, то есть, .

Для рассматриваемого зала объемом V= 3840 м³

с, с.

 

 

 

Реальное время реверберации зала существенно зависит от его общего звукопоглощения. Поэтому для расчета времени реверберации на ряде опорных частот (125, 500 и 2000 Гц) необходимо предварительно вычислить общее звукопоглощение А в зале на этих частотах.

Для удобства, да это правильно и по существу, общее звукопоглощение в зале представляют суммой трех членов:

А = А_пост. + А_перем. + А_{добав .}

К постоянному звукопоглощению относят поглощение звука всеми ограждающими поверхностями и его вычисляют по формуле:

,

где – площади элементов ограждающих поверхностей (м²);

– коэффициенты звукопоглощения материала поверхности.

К переменному звукопоглощению относят поглощение звука слушателями на креслах и пустыми креслами (из расчета 70% заполнения зала)

,

где а₁ и а₂ – эквивалентное звукопоглощение на одного слушателя и на одно кресло, соответственно.

Добавочное звукопоглощение связано с поглощением звука небольшими отверстиями, щелями, нишами, гибкими элементами отделки, люстрами, аппаратурой и т.п., которые всегда имеются в зале, что трудно учесть в первых 2-х слагаемых. Его вычисляют по формуле:

,

где – эмпирические коэффициенты добавочного звукопоглощения (на 3-х частотах), а (S_огр- S_зрит) – общая площадь ограждений за вычетом площади пола, занятой слушателями.

Для вычисления постоянного звукопоглощения нужно определиться с конкретными материалами ограждающих поверхностей. Первоначально рекомендуют выбирать обычные строительные материалы (а не специальные звукопоглощающие материалы и конструкции). Их список приведен в приложении.

В качестве материалов ограждающих поверхностей выберем следующие:

Потолок (S₁) – бетон с железением поверхности;

Стены (S₂) – штукатурка по металлической сетке;

Проходы зрителей (свободный пол) (S₃) – паркет;

Проем сцены, оборудованной декорациями (S₄);

Авансцена (S₅) – пол дощатый на лагах;

Оркестровая яма (S₆) – деревянная обшивка, сосна толщиной 19 мм;

Портьеры плюшевые на дверях (S₇ = 12м²).

Результаты расчета постоянного звукопоглощения (на 3-х частотах) представим в виде соответствующей таблицы.

 

 

Таблица 1

Ограждающие поверхности S(м^2)	Постоянное звукопоглощение
125 Гц	500 Гц	2000 Гц
	(м^2)		(м^2)		(м^2)
1. Потолок, S1=450	0,01	4,5	0,01	4,5	0,02	9,0
2. Стены, S2=1033	0,04	41,3	0,06		0,04	41,3
3. Проходы, S3=170	0,04	6,8	0,07	11,9	0,06	10,2
4. Проем сцены S4=68	0,2	13,6	0,3	20,4	0,3	20,4
5. Авансцена S5=24	0,1	2,4	0,1	2,4	0,08	1,9
6. Орк. яма S6=20	0,1	2,0	0,1	2,0	0,08	1,6
7. Портьеры S7=12	0,15	1,8	0,55	6,6	0,7	8,4

 

 

Переменное звукопоглощение – кресла и слушатели на креслах

(70% заполнения зала)

	125 Гц	500 Гц	2000 Гц
а1	А=а1N	а1	А=а1N	а1	А=а1N
1. Слушатель на мягком кресле N1=322	0,25	80,5	0,4	128,8	0,45
2. Кресла N2=138	0,08	11,0	0,12	16,56	0,1	13,8

 

 

Добавочное звукопоглощение:

; ;

.

 

Полное звукопоглощение зала:

;

;

;

Средний коэффициент звукопоглощения и функция от него :

,

,

.

Расчетные времена реверберации звука на 3-х опорных частотах вычисляем по формулам Сэбина-Эйринга:

125 Гц, , (4.1)

500 Гц, , (4.2)

2000 Гц, , (4.3)

Примечание: дополнительное слагаемое в знаменателе формулы (4.3) связано с учетом заметного поглощения звуков высоких частот воздухом в помещении.

Вычисляем относительные различия между T_опт и Т_расч (в %):

125 Гц, ,

500 Гц, ,

2000 Гц, .

Видно, что на всех 3-х опорных частотах расчетные времена реверберации выше оптимальных (>10%), значит общее звукопоглощение в зале мало и его необходимо увеличить.

Один из возможных способов увеличения звукопоглощения состоит в том, что часть площади боковых стен (их верхнюю область) облицовывают специальными звукопоглощающими материалами, и, таким образом, увеличивают А_пост.

В качестве материала облицовки выбираем плиты «Силакпор» с воздушной прослойкой 200 мм.

Коэффициенты звукопоглощения таких плит на выбранных опорных частотах следующие (табл. III.1а– Арх. Физика).

f =: 125 Гц 500 Гц 2000Гц

=: 0,5 0,6 0,55

Берем под облицовку часть площади стен S_обл= S₂₂= 150 м². Оставшаяся часть стен площадью S₂₁=1033 -150=883 м² – штукатурка по металлической сетке.

Тогда в табл.1, вместо строки 2 (S₂=1033м²) будет две строки:

Ограждающие поверхности S(м^2)	Постоянное звукопоглощение
125 Гц	500 Гц	2000 Гц
	(м^2)		(м^2)		(м^2)
1. Потолок, S1	…	…	…	…	…	…
Стены, S21=883	0,04	35,3	0,06		0,04	35,3
Стены, S22(облицовки)=150	0,5		0,6		0,55
….	…	…	…	…	…	…
7. Портьеры S7	…	…	…	…	…	…

 

За счет облицовки звукопоглощение стен, а, следовательно, и общее звукопоглощение в зале увеличится на величину , где – коэффициент звукопоглощения материала облицовки, а – исходный коэффициент звукопоглощения материала стены:

125 Гц 500 Гц 2000 Гц

и станет равным:

.

Пересчитываем времена реверберации

,

,

.

, ,

.

Нетрудно проверить, что теперь на всех 3-х частотах расчетные времена реверберации близки к оптимальным с точностью не ниже 10%.