Тел./факс (0572) 94-15-57, 751-20-48, (050) 856-50-20, (093) 350-72-00, (050) 323-16-93
Email: ecourp.marketing@gmail.com

Стандарты строительной акустики

Предисловие

Почему рекомендуется использовать стандарты строительной акустики? Такой вопрос возникает в связи с тем, что не так просто осознать необходимость хорошей акустики в помещении. Для того чтобы оценить необходимость хорошей акустики, необходимо научиться «видеть ушами».

Акустика – это благополучие

Хорошая акустика – это незримый феномен. Во-первых, потому что мы воспринимаем звуки не глазами, а ушами.  А во-вторых, хорошая акустика ощущается только в случаях ее отсутствия.  Другими словами, помещение с плохой акустикой – это один из лучших примеров того, для чего необходимо разрабатывать стандарты по строительной акустике. Акустика означает благополучие в том смысле, что правильно спроектированные помещения учитывают требования к их акустическим свойствам. Например, игровая комната в детском саду: звуки должны приглушаться и смягчаться для того, чтобы дети и воспитатели находились в комфортной обстановке, несмотря на шум и громкие игры. С другой стороны, в школьной аудитории звук должен распространяться и отражаться, но в определенных пределах, так, чтобы голос учителя достигал учеников, и он мог обращаться к аудитории, не напрягая голосовые связки.

Акустика – это эстетика

Акустика – это не только благополучие. Она важна и с эстетической точки зрения. Возьмем, например, архитектурный элемент, который приятно выглядит, но при этом оставляет странное чувство неудовлетворенности. Конечно, этому могут быть много причин, но, зачастую, при удачном визуальном решении случается неудача в акустическом дизайне.  Другими словами, акустика является составной частью эстетического переживания и, поэтому, для разработки совершенного архитектурного решения она должна учитываться на этапе проектирования.

Скандинавские страны впереди

Скандинавские страны,  особенно Швеция, находятся на передовых рубежах в деле сочетания архитектуры и акустики. Исторически сложилось так, что стандарты строительной акустики базировались и разрабатывались на основе математических расчетов и лабораторных испытаний, а назначение помещений и их расположения не принимались во внимание. Однако новые шведские стандарты предложили качественный подход к акустике. Такие концепции, как дизайн, расположение материалов, регулирующих звуковые потоки и распространение звука, стали частью новых шведских стандартов. Это доказывает, что необходимо расширить традиционные расчетные модели и учесть новые факторы, которые помогут лучше определить акустику помещений.

Большие помещения – фокус на звук

Последние годы все большее значение приобретают акустические условия в зданиях. Причиной этого стал тот факт, что планировка зданий изменилась, произошел переход от маленьких комнат, каждая из которых имела определенное назначение, к большим многофункциональным помещениям, таким так учебные площадки, офисы с открытой планировкой и т.д. Желание использовать большие помещения вытекает из стремления повысить степень взаимодействия и визуальный контакт пользователей помещения.   Однако, большие размеры помещений привели к повышению спроса на разнообразное использование материалов, регулирующих распространение звука. Большие площади помещений и повышение шума на рабочих местах привели к необходимости регламентировать «допустимые» шумовые условия. Согласно стандартам время реверберации до сих пор является основой для определения размеров. Однако, если речь идет о снижении уровня шума, снижение уровня звука – это фактор для определения размеров звукопоглощающих материалов. В случае дизайна помещения, это означает, что необходимо использовать не только более эффективные поглотители звука, но и учитывать  расположение поглощающих поверхностей, влияние мебели, а также разделять области интенсивной работы и работы, требующей концентрации. В помещениях, где короткое время реверберации достигается только за счет использования эффективных поглощающих поверхностей на потолке, между стенами возникает поперечное эхо. Применение эффективных поглощающих поверхностей на потолке и сокращение времени реверберации делает поперечное эхо между стенами даже более заметным. Поэтому акустические стандарты настаивают на использовании поглощающих поверхностей не только на потолке, но и дополнительно на стенах.  Использование настенных поглощающих поверхностей в помещениях с открытой планировкой затруднено, поскольку это не только вопрос акустики –  требуется наличие визуального контакта, то есть прозрачных помещений с минимальным количеством разделяющих стен, а также попадания в помещение дневного света, то есть больших окон. Следовательно, для достижения необходимой регулировки по звуку пространство стен в таком случае ограничено. На хорошее качество звука влияет не только время реверберации. Большое значение имеют также дизайн и назначение помещения. Функции, которые поддерживают друг друга, общие работы в едином ритме и интенсивности выигрывают, если расположены рядом, а функции различной природы должны быть физически разделены. Поэтому полезно выделить различные функциональные зоны еще на этапе планирования, основываясь на потребности пользователей сконцентрировать усилия или взаимодействовать. Все вышеописанные сложности или парадоксы акустики в больших помещениях означают, что в дополнение к числовым требованиям по уровню звука требуются новые стандарты строительной акустики, дающие качественное описание предварительных условий, необходимых для достижения требуемой акустической обстановки и предотвращения появления нежелательных явлений.

Звук – теория против практики

Звук в пустых комнатах и комнатах большого объема не распространяется в соответствии с формулой Сэбине, это означает, что не выполняются требования по диффузии. Много звуковых волн отражается по несколько раз между полотком и полом, а также между параллельными поверхностями стен. Следовательно, если поглощающее покрытие расположено только на потолке, звуковые волны взаимодействуют с ним лишь изредка. Расчет по формуле Сэбине и сравнение результатов расчета с измерениями уровня шума по месту также показывают, что измеренное время реверберации выше расчетного.  Инженерный факультет университета Lund University в Швеции провел измерения в помещениях с малым количеством мебели для того, чтобы определить, как расчеты на основании формулы Сэбине соответствуют показателям на практике. Исследования выявили, что звук отражается между двумя параллельными поверхностями в результате недостаточной диффузии на мебели, и время реверберации слабо меблированного помещения сложно рассчитать, а снижение уровня звука должно давать точные результаты. Это показывает, что выгоды от использования поглощающих поверхностей уменьшаются пропорционально времени реверберации в помещениях, где имеется мало мебели, в таких случаях необходимо добавлять дополнительные рассеивающие элементы в виде отделки стен или трехмерных структур. На практике большинство помещений содержит мебель, ее плотность определяет степень рассеивания звука, это приводит к тому, что звуковые волны попадают на поглощающие поверхности под разными углами, что повышает эффективность таких поверхностей. Чем больше мебели в помещении, тем выше рассеивание звука и эффективность поглощающих поверхностей. Для повышения эффективности поглощения и диффузии звука также полезно использовать трехмерные элементы. Институт технических исследований SP Technical Research Institute, Boras, Швеция провел в 2006 г . исследование, показывающее схожесть и различия во времени реверберации в помещениях с различной планировкой. Исследование было проведено как часть переоценки шведского стандарта SS 25268. Было замерено время реверберации при различных типах поглощающих поверхностей, различном их размещении и различном количестве мебели в помещениях.

Исследования показали следующее:

•  мебель является основным элементом эффективного рассеивания звука;

•  с точки зрения времени реверберации нет принципиальных различий между поглощающими поверхностями с высоким и низким коэффициентом поглощения.

•  Уровень снижения звука был наибольшим при использовании поглощающих поверхностей с коэффициентом поглощения более 0,95; по сравнению с поглощающими поверхностями с коэффициентом поглощения 0,60 различие составляет приблизительно 1,5 дБ.

•  Поглощающие элементы с перфорированной рассеивающей поверхностью, размещенные на стенах, уменьшают время реверберации сильнее, чем пористые поглощающие поверхности.

•  При повышении уровня рассевания возрастает корреляция между расчетными данными и измерениями.

Однако необходимо заметить, что при всех измерениях наблюдалось недостаточное поглощение низкочастотных звуков, причиной чего может быть недостаточность поглощения при помощи панелей (поглощение низкочастотной панельной вибрации), поскольку потолки и стены были сделаны из бетона. Другое интересное наблюдение состояло в том, что эффективность поглощающей поверхности возрастала при снижении количества звукопоглощающих материалов на потолке. Это иллюстрировалось тем фактом, что время реверберации оставалось неизменным при снижении области поглощения на потолке со 100% до 70%.  Измерения при области поглощения 70% на потолке и 15% на стенах показали более стабильное время реверберации во всем частотном диапазоне по сравнению со случаем, когда вся поверхность потолка была покрыта звукопоглощающим материалом, а на стенах он отсутствовал. В результате ощущения от шума были лучше.

Влияние мебели

Как указывалось ранее, мебель оказывает положительное влияние на эффективность поглощающего покрытия. Поэтому при расчете времени реверберации для получения более реалистичной картины звуковых условий, по сравнению с ныне принятыми, нужно учитывать мебель, как имеющую дополнительное воздействие, сокращающее или увеличивающее это время. В этих расчетах так-же важно указать равномерность поглощения во всем диапазоне частот, поскольку большинство стандартов кроме усредненного времени реверберации работают с отклонением в процентном отношении времени реверберации в зависимости от частоты звука.  

Уединенность и коэффициент передачи речи

Для достижения идеальных звуковых условий необходимо учесть целый ряд факторов. Нужно обеспечить линейный профиль реверберации, учесть форму помещения, организовать работу подходящим образом, а также включить поглощающие свойства мебели в предполагаемый профиль поглощения звука. В помещениях, предназначенных для уединения, необходимо использовать экраны для подавления шума. Акустика помещения должна обеспечивать снижение уровня звука. Помещения, предназначенные для голосовой коммуникации, должны удерживать рассеивание и отражение звука, а время реверберации должно быть сбалансировано по всему диапазону частот. В этом случае акустика помещения должна обеспечивать поглощение и рассеивание звука. Другим способом выражения акустических особенностей окружения является расчет коэффициента передачи речи (STI). «Очень хорошая» разборчивость речи (значение коэффициента - 0,75-1,00) обеспечивает хорошую акустику для преподавания.  Если распространение звука высоко, такая ситуация не обеспечивает уединенности. «Приемлемая уединенность» соответствует коэффициенту передачи речи 0,30-0,45; в таком случае разборчивость речи низкая. Причиной проблем офисов с открытой планировкой является необходимость достижения баланса между разборчивостью речи и уровнем уединенности. Достижение высокого уровня уединенности в офисах с открытой планировкой приводит, с другой стороны, к плохой разборчивости речи. Такая ситуация неудачна, поскольку низкий коэффициент разборчивости речи, вероятно, означает высокий уровень шума, который маскирует звуки. Низкий коэффициент разборчивости речи означает, что можно только едва слышать, что что-то произносится, а это, как указывалось выше, отвлекает внимание сильнее, чем ясная и четкая речь. Для достижения наилучших звуковых условий, разборчивость речи должна быть «хорошей» (STI – 0,60-0,75), а уединенность должна быть «некоторой» (STI – 0,45-0,60), что является допустимым. Проблема заключается в том, что на сегодня отсутствуют программы расчета коэффициента передачи речи, и единственный способ его определения – измерение в реальном помещении. Поскольку акустические условия трудно предсказать исходя из расчетов, для достижения оптимальных звуковых условий в помещении очень важно принимать во внимание свойства, форму и расположение материалов, изменяющих звук.

Материалы и их акустические свойства

Звукопоглощающие материалы широкого диапазона частот с коэффициентом поглощения до 0,7 идеальны для помещений, предназначенных для переговоров и преподавания. Для достижения короткого времени реверберации, требуемое количество поглощающих поверхностей нужно разместить на потолках и стенах для обеспечения хорошего звукопоглощения и в тоже время для избежания появления незамаскированного отсроченного эха. В конференц-залах, которые обычно используется для односторонней коммуникации, рассчитанное количество поглощающих поверхностей обычно располагают на стенах.

Уединенность

Коэффициент передачи звука

Разборчивость речи

Отсутствует

0,75-1,00

Очень хорошая

Малая

0,60-0,75

Хорошая

Некоторая

0,45-0,60

Разумная

Приемлемая

0,30-0,45

Плохая

Звукопоглощающие материалы с профилем поглощения А-волны до 0,7 и выше подходят для уменьшения уровня шума. Здесь важными являются их свойства по снижению уровня звука. Причиной того, что границей между материалами с низким и высоким коэффициентом поглощения является значение 0,7, является тот факт, что для материалов с профилем поглощения от 0,7 до 1,0 разница составляет менее 1 дБ. На практике это означает, что существует крайне незначительная разница в способностях поглощать звук материалами с профилями поглощения 0,7 и 1,0. Это показывает, что традиционное разделение звукопоглощающих материалов на категории A, B, C и D не дает действительную картину реальных акустических свойств поглощающих материалов. Использование трехмерных структур также может

предотвращать распространение звука. Использование подвесных акустических экранов, балок под потолком, перегородок для помещений и других подобных структур может предотвратить появление отраженного звука в тех помещениях, где он нежелателен. В офисах с открытой планировкой нужно предотвращать распространение как отраженного, так и прямого звука. Для предотвращения появления стоячих волн можно использовать наклонные стены и потолки, но угол должен быть более 6 градусов. Тот же эффект имеют пилообразные уступы на стенах и углубления. Невозможно рассчитать положительное и отрицательное воздействие каждого элемента, но можно использовать эталонные значения для мебели, например, связанные с плотностью меблировки и площадью потолков и полов.  Трехмерные структуры и поглощающие поверхности действуют хорошо в комбинации, поскольку структуры обеспечивают рассеивание, что повышает эффективность звукопоглощения. Некоторые трехмерные объекты могут быть сконструированы на основании теории Шредера, в них глубина и длина щелей должны быть такими, чтобы поглощать звук в предварительно определенном путем расчетов диапазоне.

Заключение

Данный материал, а также указанные в нем исследования и статьи, показала, что акустика помещений – это область знаний, которая постоянно усложняется, поскольку количество акустических решений возрастает. Развитие стандартов строительной акустики отображает эту сложность, предоставляя нечто большее, чем ограниченное число узких руководств для достижения оптимальных акустических условий и ограничений для архитектурных проектов. Однако, изучение научных исследований и акустических стандартов приводит к выводу, что различия между разными материалами, регулирующими распространение звука, минимально, для акустики помещение гораздо важнее другие факторы. Это такие факторы как размещение материалов, форма помещения, его предназначение и нужды пользователей. Более того, выбор материалов, регулирующих распространение звука, должен базироваться не только на их акустическом профиле, но и на других факторах. Сопротивление материалов различным воздействиям, возможность их содержать и обновлять без ухудшения их акустических и эстетических свойств являются важными параметрами, которые не только гарантирует долгий срок службы материалов, но сокращает расходы на их содержание. Поэтому, если приоритетом является длительность архитектурного проекта, продукция с длительным сроком службы является естественным выбором.

Источник: Knauf Danoline «2008 Стандарты строительной акустики – обоснования для акустики»

← Назад к Полезной информации