Глава 9. Акустика залов 625

Расчет времени реверберации. Оп­тимальное время реверберации на средних частотах (500-1000 Гц) для залов различного назначения в зави­симости от их объема показано на рис. 9.17. Расчет времени ревербера­ции позволяет установить, требуется ли для обеспечения оптимума ревер­берации в проектируемом зале изме­нить его объем или отделку. В прак­тике акустического проектирования время реверберации рассчитывается, как правило, по классическим форму­лам, чаще всего по формуле Эйринга. Эти формулы, как уже отмечалось, справедливы только тогда, когда зву­ковое поле зала можно считать доста­точно диффузным.

Условиями обеспечения достаточно диффузного звукового поля являются хорошие пропорции зала (отсутствие резкой разницы в основных размерах), непараллельность стен, равномерное распределение звукопоглотителя и членение значительной части внутрен­них поверхностей. Несоблюдение этих условий ведет к нарушению диффуз­ности звукового поля, при котором мы уже не можем пользоваться классиче­скими формулами и обеспечить строго определенное время реверберации.

При проектировании концертных и оперных залов, а также залов, в ко­торых применяются различные- узко­полосные звукопоглотители, расчет времени реверберации следует произ­водить на частотах 125, 250, 500, 1000, 2000 и 4000 Гц. В остальных случаях достаточно рассчитать время реверберации для 125, 500 и 2000 Гц.

Для расчета времени реверберации зала надо предварительно подсчитать его воздушный объем V, м , общую площадь внутренних поверхностей 5общ, м², и общую ЭПЗ (эквивалент­ную площадь звукопоглощения) Ающ, м . Общая ЭПЗ на частоте, для ко­торой ведется расчет, находится по формуле

25 3-Ю08

Коэффициенты звукопоглощения различных материалов и конструкций, а также ЭПЗ слушателей и кресел да­ны в табл. III.la, III. 16, III. 1в При­ложения. Приведенные в таблицах значения получены путем измерения реверберационным методом, дающим коэффициент звукопоглощения, усред­ненный для разнообразных направле­ний падения звуковых волн. Эти зна­чения взяты в среднем по разным дан­ным, с округлением.

Коэффициент добавочного звуко­поглощения Лдоб в среднем может быть принят равным 0,09 на частоте 125 Гц, 0,07 на частоте 250 Гц и 0,05 на частотах 500-4000 Гц. Для за­лов, в которых сильно выражены ус­ловия, вызывающие добавочное звуко­поглощение (например, многочислен­ные щели и отверстия на внутренних поверхностях зала, многочисленные гибкие элементы — гибкие абажуры и панели светильников и т.п.), следует эти значения увеличить примерно на 30%, а в залах, где эти условия вы­ражены слабо, примерно на 30% уменьшить.

После_нахождения Аэбщ подсчиты-вается ot — средний коэффициент звукопоглощения внутренней поверх­ности зала на данной частоте:

оС- Лобщ/Яобщ. (9.12)

Время реверберации зала Т в се­кундах на частотах до 1000 Гц нахо­дится по формуле Эйринга

Т - 0,163*7So6ui V < * ),(9.13)

где <f ( ot) - -In (1 — <*.) — функция среднего ко­эффициента звукопоглощения d,, значения кото­рой приведены в табл. III.2 Приложения.

На частотах выше 1000 Гц суще­ственное значение имеет поглощение звука в воздушном объеме зала, и вре­мя реверберации здесь вычисляется по формуле

Т =0,1637/ [So6ui у ( а ) +

+ 4mV], (9.14)

где т — коэффициент, м' , учитывающий погло­щение звука в воздухе и зависящий от температуры и относительной влажности воздуха. Значения ко­эффициента т приведены в табл. iii.3 Приложе­ния.

При расчете времени реверберации зала, как правило, принимается запол­нение слушателями 70% общего числа мест, а ЭПЗ остальных мест прини­мается как для пустых кресел. Соглас­но опытным данным, при заполнении слушателями мест сверх 70% ЭПЗ уже не возрастает. Для залов, где наи­более вероятно заполнение слушателя­ми менее 70% мест, расчетное запол­нение в процентах следует соответст­венно уменьшать. ЭПЗ слушателей в настоящее время часто рассчитывают исходя из коэффициента звукопогло­щения площади пола, занятой слуша­телями, с некоторыми добавками на края этой площади. Рекомендуемый расчет по ЭПЗ, приходящейся на од­ного слушателя, более прост и при обычной площади пола около 0,6 м² на слушателя дает не менее точный результат.

Для того чтобы время ревербера­ции меньше зависело от заполнения мест, целесообразно оборудовать зал мягкими или полумягкими креслами, обитыми воздухопроницаемой тканью. В залах с жесткими креслами, обла­дающими незначительным звукопогло­щением, время реверберации малоза-полненного зала сильно возрастает по сравнению с заполненным; в таких случаях следует обращать особое вни­мание на то, чтобы расчетное время реверберации не было завышенным по сравнению с рекомендуемым на рис. 9.17.

При расчете времени реверберации в зале со сценой, оборудованной ко­лосниками, декорациями, задником и кулисами и отделенной от зала пор­талом, объем и площади внутренних поверхностей сцены не учитываются, а вводится площадь проема сцены с коэффициентами звукопоглощения, приведенными в табл. III. 1а Приложе­ния.

Время реверберации следует под­считывать с учетом предполагаемой отделки зала для частот 125, 250, 500 и 1000 Гц по формуле (9.13), а для частот 2000 и 4000 Гц — по формуле (9.14). Если оно окажется меньше ре­комендуемого (см. рис. 9.17), следует увеличить объем зала, если больше — убавить по возможности объем и уве­личить звукопоглощение. Регулировку объема зала следует производить на ранних стадиях проектирования зда­ния.

Выяснить, насколько требуется из­менить общую ЭПЗ зала, можно сле­дующим образом. Исходя из требуе­мого времени реверберации Т вычис­ляем <p(oi) для частот 125, 250, 500 и 1000 Гц в соответствии с формулой (9.13):

<р(сс) - 0,163V/rSo6ui, (9.15)

а для частот 2000 и 4000 Гц — в со­ответствии с формулой (9.14):

(p(oL) - (0,163—ATm) х

х У/ГЯобщ. (9.16)

Из табл. III.2 Приложения по най­денному значению (р (об ) определя­ем средний коэффициент звукопогло­щения Ы , после чего подсчитываем требуемую общую ЭПЗ зала Лобщ = =ccSo6ui. Сравнив это значение с име­ющейся при намеченной отделке зала общей ЭПЗ, видим, насколько следует изменить имеющуюся ЭПЗ для дости­жения рекомендуемого времени ревер­берации. Окончательный результат должен быть выражен в виде времени реверберации, рассчитанного по фор­мулам (9.13) и (9.14). Полученные расчетные значения времени ревербе­рации следует округлять с точностью до 0,05 с.

Необходимо заметить, что увели­чение звукопоглощения, вызываемое обычно завышенным объемом зала, приводит (при постоянной мощности источника) к снижению уровня звуко­вого давления на площади слушатель­ских мест. Ввиду ограниченной мощ­ности источников звука в залах с ес­тественной акустикой такое снижение крайне нежелательно. При правильно выбранном объеме зала, приходящемся на одно слушательское место, для до­стижения рекомендуемого времени ре­верберации обычно не требуется ис­пользование специальных звукопогло­щающих материалов. В тех случаях, когда в соответствии с расчетом вре­мени реверберации требуется неболь­шое увеличение общего звукопоглоще­ния, проще всего это достигается пу­тем применения тонких деревянных панелей, увеличивающих звукопогло­щение преимущественно на низких ча­стотах, и тканевых портьер и дорожек, поглощающих в основном средние и высокие частоты.

Если все же возникает необходи- мость в применении специальных зву- копоглощающих материалов и конст- рукций, то их следует размещать на тех частях внутренней поверхности за- ла, которые не дают первых малоза- паздывающих отражений к слушате- лям. Такими частями являются верх- няя зона стен и зона по периметру потолка (рис. 9.18). Размещать звуко- поглотитель в этих зонах целесообраз- но участками площадью 1—5 м , что увеличивает эффективность звукопог- лотителя и дает некоторое рассеивание отраженного звука. Поверхности стен и потолка на балконе и под балконом не следует отделывать звукопоглоща- ющими материалами. Сплошная зву- копоглощающая отделка задней стены (в помещениях без балконов) может быть допущена в том случае, когда от нее поступают к слушателям отраже- ния с большим временем запаздыва- ния. В залах, оборудованных кино- установками (особенно многоканаль- ными), за киноэкраном следует раз- мещать эффективный звукопоглотителъ.

Расчет геометрических отраже­ний. В инженерной практике расчет геометрических отражений (главным образом первых) является основным способом контроля правильности вы­бора формы зала и очертаний его внутренних поверхностей. Расчет включает проверку допустимости при­менения геометрических отражений, их построение, а также определение запаздывания Д t и уровня A L отражений по отношению к прямому звуку.

Данные расчета позволяют проана­лизировать как структуру первых от­ражений в отдельных точках (зонах) зала, так и распределение этих отра­жений по всей площади слушатель­ских мест. Расчет геометрических от­ражений необходим также для оценки