Требования к форме залов и отдельных поверхностей.

Для хорошей акустики залов необходимо выполнить следующие рекомендации:

· время реверберации проектируемого помещения должно отличаться от рекомендуемого не более чем не 10 %;

· обеспечить на зрительских местах максимально возможный уровень звукового давления полезного звука;

· выбрать форму и очертание внутренних поверхностей обеспечивающих как формирование ранних звуковых отражений, так и необходимую степень диффузности звукового поля;

· предотвратить концентрацию звука, которая может возникнуть при наличии вогнутых поверхностей малого радиуса.

Таким образом, нужного соотношения в распределении прямой и отраженной звуковой энергии, а также создания диффузного звукового поля добиваются путем правильного выбора:

· объема зала и его вместимости;

· взаимного размещения сцены и зрительных мест;

· профиля и места расположения отражающих поверхностей и отдельных архитектурных элементов;

· количества, свойств и размещения звукопоглощающего материала.

ВОЗДУШНЫЙ ОБЪЕМ И ПРОПОРЦИИ ЗАЛА

Объем проектируемого зала без учета объема сцены принимается в соответствии с существующими нормами. Если известно количество зрителей, то объем зала можно определить как:

 

V = v × N, м³,

где v – удельный объем(объем на одно зрительное место), N – количество зрителей.

Основные размеры зала должны удовлетворять существующим нормам.

Соотношение геометрических размеров зала можно определить используя модуль золотого сечения, X:

Линейные размеры зала рекомендуется принимать в следующих пределах: высота – 3×Х; ширина – 5×Х; длина ‑ 8×Х.При выборе размеров зала следует помнить, что достаточная диффузность звукового поля обеспечивается, если:

– отношение длины зала к средней его ширине соответствует диапазону 1 – 2;

– отношение средней ширины зала к его средней высоте также удовлетворяет диапазону 1 – 2.

Длину залов, не имеющих сцены, рекомендуется принимать не более 28 м, в филармонических залах не более 45 м. Для залов со сценой – не более 26 м от задней стены до занавеса.

 

ФОРМА ЗАЛОВ

Форма залов зависит от их назначения, однако, существуют общие требования, соблюдение которых позволяет достичь хорошей акустики залов:

 

· расстояние между источником звука и слушателем должно быть минимальным;

· форма плана должна учитывать направленность источника звука, что особенно важно при проектировании аудиторий и конференцзалов. Угол между лучами, направленными от источника к крайним рядам партера, должен быть минимальным;

· направление и форма отражающих поверхностей должны обеспечивать максимально возможную передачу звуковой энергии на последние ряды;

· радиус кривизны вогнутых или сводчатых поверхностей с малым звукопоглощением должен превышать расстояние от источника до вогнутой поверхности не менее чем в 2 раза.

· оптимальной формой плана является трапециевидная с углом раскрытия 10 - 12°. Наличие параллельных плоских поверхностей несет опасность появления «порхающего эха», криволинейных вогнутых - фокусирования звука.

· Пол партера и балкона должен иметь профиль, обеспечивающий хорошую видимость эстрады или сцены, что уменьшает поглощение прямого звука при распространении его от источника над слушателями. Целесообразно предусмотреть подъем пола приблизительно 0.12м на ряд. Высота эстрады или авансцены должна быть не менее 1 м.

Рис. 1. Наиболее рациональная форма зала в плане

 

УСТРОЙСТВО ОТРАЖАТЕЛЕЙ

 

Энергией прямого звука обеспечиваются зрительские места, расположенные на расстоянии не более 8м от источника. Для остальных зрительских мест необходимо обеспечить приход ранних отражений от боковых поверхностей и потолка. Однократные отражения от поверхностей зала дополняют прямой звук источника и должны удовлетворять условиям применимости геометрических отражений и допустимому времени запаздывания.

Если поверхности стен или потолка состоят из 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 выполнять специальные звукоотражающие конструкции на потолке и стенах в припортальной зоне.

ОТРАЖАТЕЛЬ НАД АВАНСЦЕНОЙ ИЛИ ЭСТРАДОЙ.

Передняя часть потолка обычно используется для формирования ранних отражений. При плоском горизонтальном очертании потолка большая часть звуковой энергии отражается в зону, протяженностью не более 8 м от источника. Если высота передней части зала велика, то запаздывание отраженного от потолка звука превышает допустимое значение 20-30 мс (рис.4).

 

Для улучшения распределения отраженного звука передней частью потолка предусматривают устройство над эстрадой или авансценой отражателя выпуклой формы (рис.5), что обеспечивает хорошее распределение отраженного звука при различных положениях источника. Отражатель должен иметь поверхностную плотность не менее 20 кг/м² и может быть выполнен их железобетона, штукатурки по сетке или другого материала с коэффициентом отражения порядка 0,1. Линейные размеры отражателя связаны с нижней частотной границей регулярного отражения. Например, для усиления речи размеры отражателя должны быть не менее 1.1 м, для музыки – 6 м.

 

Рис. 5. Устройство отражателя над авансценой.

 

Эффективная потолочная отражающая поверхность может быть спроектирована с помощью геометрического метода, предложенного Петцольдом.

 

УСТРОЙСТВО ОТРАЖАТЕЛЯ НА БОКОВЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ.

Интенсивные ранние отражения от боковых стен необходимы для достижения хорошей акустики залов. Вблизи источника целесообразно устройство на боковых стенах отражателей, направляющие ранние звуковые отражения на последние ряды (рис.9). Полезным оказывается также наклон боковых стен в сторону слушателей, что увеличивает количество звуковой энергии приходящей от ранних отражений.

Применение геометрических отражений можно считать допустимым, если наименьшая сторона отражателя не менее чем 1,5 - 2,0 м.

 

ПРИМЫКАНИЕ ЗАДНЕЙ СТЕНЫ К ПОТОЛКУ.

При примыкании задней стены зала к потолку под углом 90° или меньше 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 наклонной часть потолка у задней стены или наклонной заднюю стену зала.

Оформление портала, позволяющее направить первые отражения в глубину зала

а и б - «театральное эхо»; в - д - «театральное эхо» отсутствует

Рациональные типы примыкания потолка к задней стене.

Форма и профиль потолка, обеспечивающие

необходимое отражение

 

 

ПРИМЕНЕНИЕ ВОГНУТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Большие вогнутые поверхности ограждающих конструкций залов (купол, свод, вогнутая в плане задняя стена) создают опасность концентрации отражений, при котором звук фокусируется в одной части зала, создавая сильное эхо, другие же части зала не получают отражений.

На рисунке 9 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 избежания фокусирования звука следует применить членение поверхности купола (рисунки 9, г и 9, д) или использовать облицовку купола звукопоглощающими материалами.

Варианты решения зала с куполом