Р 30213-415
047(01)-81

     

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНОЙ ФИЗИКИ (НИИСФ) ГОССТРОЯ СССР

РУКОВОДСТВО ПО АКУСТИЧЕСКОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗАЛОВ МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ СРЕДНЕЙ ВМЕСТИМОСТИ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

Рекомендовано к изданию НТС Научно-исследовательского института строительной физики Госстроя СССР.

Руководство по акустическому проектированию залов многоцелевого назначения средней вместимости / НИИ строит. физики Госстроя СССР. -2-е изд., исправл. и доп. - М.: Стройиздат, 1981. - 47 с.

Изложены правила и приемы акустического проектирования залов клубов и Домов культуры, актовых залов учебных заведений, залов микрорайонных центров, конференц-залов и т.д., предназначенных для многоцелевого использования, вместимостью до 1000 слушателей. Даны указания по выбору объема и формы зала, допустимому запаздыванию звуковых отражений, правильному распределению отраженного звука, по его диффузности, времени реверберации и его расчету, а также приведены коэффициенты звукопоглощения разных материалов и другие данные для акустических расчетов, в том числе условия применимости геометрических отражений и приемы их построения.

1-e издание вышло в 1972 году под названием "Пособие по акустическому проектированию залов многоцелевого назначения средней вместимости".

Для архитекторов и инженеров, занимающихся проектированием залов.

Табл., ил.

     ПРЕДИСЛОВИЕ

В СССР строится много зданий с залами. Большинство этих залов средней вместимости (не более 1000 слушателей), с воздушным объемом, не превышающим 6000 м имеют многоцелевое назначение. Это залы клубов и Домов культуры, микрорайонных центров, актовые залы учебных заведений, конференц-залы.

Вопросы акустики таких залов мало освещены в литературе. Отсутствуют и обоснованные рекомендации по их акустическому проектированию.

При составлении настоящего Руководства наряду с опытом проектирования использованы результаты акустического исследования большого числа существующих залов многоцелевого назначения средней вместимости. В частности, эти исследования позволили установить допустимые (не нарушающие разборчивость речи при драматических спектаклях) значения времени реверберации в таких залах и времени запаздывания первых звуковых отражений.

Руководство является вторым изданием "Пособия по акустическому проектированию залов многоцелевого назначения средней вместимости" (Стройиздат, М., 1972). В настоящее издание внесены некоторые уточнения и дополнения.

Руководство разработано кандидатами техн. наук И.Г.Лейзером и Л.И.Макриненко.

Раздел 6 Руководства (система звукоусиления) составлен канд. техн. наук Э.Л.Виноградовой.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Настоящее Руководство содержит основные правила и приемы акустического проектирования залов многоцелевого назначения вместимостью от 100 до 1000 слушателей (клубов и Домов культуры, актовых залов учебных заведений, микрорайонных центров и конференц-залов). Зал можно проектировать как основное помещение отдельно стоящего здания или встроенным в· здание другого назначения.

1.2. Акустической особенностью залов многоцелевого назначения является то, что в них должна быть обеспечена хорошая слышимость музыки как в натуральном звучании, так и со звукоусилением; театральных представлений без звукоусиления; лекций и докладов большей частью со звукоусилением (особенно в залах вместимостью более 200 слушателей); звукового сопровождения кинофильмов.

1.3. Современный зал многоцелевого назначения должен быть оборудован звукоусилительной установкой, выполняемой по специальному проекту. Соблюдение рекомендаций настоящего Руководства важно и для хорошей работы звукоусилительной установки. Проектирование установки должно вестись одновременно с акустическим проектированием зала.

1.4. Проектирование не охватываемых настоящим Руководством больших залов (вместимостью более 1000 слушателей) и залов специализированного назначения, например концертных, как правило, связано с акустическими задачами значительной сложности и должно вестись с привлечением специалистов-акустиков.

1.5. В залах, предусматриваемых настоящим Руководством, киноустановка может быть предназначена для демонстрирования обычных, кашетированных и широкоэкранных фильмов. Для демонстрирования широкоформатных фильмов нужен экран значительных размеров, требующий большой высоты и ширины примыкающей к нему передней части зала; это вызывает чрезмерное запаздывание ранних звуковых отражений (см.пп.2.4-2.6), что ухудшает разборчивость речи при театральных представлениях. Вследствие этого оборудование зала многоцелевого назначения широкоформатной киноустановкой возможно лишь при устройстве в нем механической трансформации потолка и стен передней части.

1.6. Акустическое проектирование зала следует вести с самого начала проектирования здания, для того чтобы уже в начальной стадии проекта были установлены надлежащие объем и основные очертания зала.

2. АКУСТИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВОЗДУШНОМУ ОБЪЕМУ, ФОРМЕ И ОЧЕРТАНИЯМ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗАЛА

2.1. Для хорошей акустики зала важно правильно выбрать его объем, геометрическую форму и очертания внутренних поверхностей. Этим достигаются надлежащее распределение отраженного звука и достаточная диффузность звукового поля.

Воздушный объем зала

2.2. Общий воздушный объем зала должен назначаться в соответствии с существующими нормами, при этом рекомендуется исходить из объема 4-6 м на одно слушательское место. При наличии у зала сценической коробки общий объем его назначается без учета объема сцены.

Примечание. В залах с воздушным объемом на одно слушательское место менее 4 м время реверберации слишком мало (см.пп.3.1-3.4) и вместе с тем возникают затруднения в связи с необходимостью в этом случае надежно обеспечить непрерывную механическую вентиляцию зала.

Залы с воздушным объемом на одно слушательское место более 6 м близки к концертным залам с большим временем реверберации и с повышенным запаздыванием звуковых отражений. Для снижения времени реверберации в такие залы приходится вводить большое количество звукопоглощающих материалов, но и при этом зал оказывается недостаточно хорошим для многоцелевого назначения.

Общие пропорции и длина зала

2.3. Основные размеры зала должны удовлетворять существующим нормам. При этом по акустическим соображениям могут быть рекомендованы следующие правила:

отношение длины зала к его средней ширине следует принимать более 1 и не более 2.

Примечание. Если это отношение более 2, то диффузность звука в зале значительно ухудшается. При отношении, меньшем 1 (широкий зал малой длины), получается нежелательное запаздывание отражений от боковых стен, и вследствие направленности источников звука ухудшается слышимость на боковых местах. Отношение, близкое к 1, также неблагоприятно для акустики зала;

в тех же пределах (т.е. более 1 и не более 2) рекомендуется принимать и отношение средней ширины зала к его средней высоте, во всех случаях оно не должно превышать 3;

длину залов, не имеющих сцены, рекомендуется брать не более 28 м (от задней стены до передней), а залов со сценой - не более 26 м (от задней стены до занавеса).

Допустимое запаздывание ранних звуковых отражений

2.4. Достаточно ранние интенсивные звуковые отражения (в основном это первые, т.е. однократные отражения от поверхностей зала на пути звука от источника к слушателям) дополняют прямой звук источника, улучшая слышимость и разборчивость.

Примечание. Интенсивными звуковыми отражениями являются (при достаточно малом их запаздывании) те, которые удовлетворяют условиям применимости геометрических отражений (прил.1). На рис.1 показан в виде лучей ход прямого звука от источника и первых отражений (с углом падения , равным углу отражения ) от потолка и стен, приходящих в какую-либо точку в области расположения слушателей.

Рис.1. Ход прямого звука и его первых отражений, OM - нормаль к отражающей поверхности
а - продольный разрез зала; б - план зала

2.5. Если расстояние от источника Q до точки приема M превышает 8 м, следует обеспечить кроме прямого звука приход в эту точку малозапаздывающего первого отражения. Для хорошей разборчивости речи желательно, чтобы оно запаздывало по сравнению с приходом прямого звука не более чем на 20 мс. В случаях, когда добиться такого малого запаздывания затруднительно, оно может быть увеличено до 30 мс.

Примечание. Так как скорость звука в воздухе составляет около 340 м/с, то запаздыванию на 20 мс соответствует разность ходов отраженного и прямого звука около 7 м, на 30 мс - 10 м.

Таким образом, при расстоянии точки M от источника более 8 м для наиболее раннего отражения желательно, чтобы разность ходов (см.рис.1) не превышала 7 м, во всяком случае, не была больше 10 м. При этом следует брать истинные длины указанных отрезков, а не их проекций на чертеже.

2.6. Последовательные запаздывания прихода дальнейших отражений (т.е. промежутки времени между приходами отдельных отражений) также не должны превышать указанных значений.

2.7. При расчетах разности ходов высота источника над полом эстрады или сцены принимается равной 1,5 м (уровень рта исполнителя), а высота точки приема над полом - равной 1,2 м (уровень уха слушателя).

Правильное распределение отраженного звука

2.8. Очертания потока и стен зала должны способствовать хорошему распределению отраженного от них звука, направляя большую долю его на удаленные от источника слушательские места. При проектировании зала следует при помощи геометрических (лучевых) построений контролировать распределение и запаздывание первых звуковых отражений от потолка и стен зала в соответствии с указаниями пп.2.4-2.6 и прил.1.

2.9. Плоское горизонтальное очертание потолка (рис.2) не является оптимальной его формой. Часть звука, отраженного от такого потолка, попадает в расположенные на расстоянии менее 8 м от источника передние ряды слушателей, для которых достаточная слышимость обеспечивается уже одним прямым звуком. Если высота передней части зала сравнительно велика, то запаздывание отраженного потолком звука по отношению к прямому звуку превышает указанные в пп.2.4-2.6 пределы. Вместе с тем, как видно из рис.2, удаленная от источника часть такого потолка отражает звук не к слушателям, а на заднюю стену зала. Примыкая к задней стене под прямым углом, потолок дает после вторичного отражения от нее запаздывающее обратное отражение звука к источнику.

Рис.2. Распределение отражений от плоского горизонтального потолка

и - положения источника звука

2.10. Распределение отраженного передней частью потолка звука можно улучшить устройством над эстрадой или авансценой отражателя (рис.3), направляющего этот звук в основном не в передние ряды, а к более удаленным слушателям. Отражателю целесообразно придать показанное на рис.3 выпуклое очертание, обеспечивающее хорошее распределение отраженного звука при разных положениях источника. В виде такого отражателя выполняется передняя часть потолка или устраивается отражатель, подвешиваемый под потолком. Отражатель должен иметь массу не менее 20 кг/м и может быть выполнен из железобетона, штукатурки по сетке или иного материала с малым коэффициентом звукопоглощения (не более 0,1 на частотах, указанных в п.3.2).

Рис.3. Звукоотражатель в передней части потолка
и - положения источника звука

          2.11. Распределение звука, отраженного задней частью потолка, улучшается, если потолок имеет наклонный, примыкающий к задней стене участок (рис.4, а и б). В результате этого отраженный звук направляется, мало запаздывая по сравнению с прямым звуком, на задние места партера, улучшая там слышимость. Та же цель достигается наклоном в сторону слушателей задней стены (рис.4, в). Полезным оказывается (в тех случаях, когда это согласуется с архитектурным замыслом) и наклон в сторону слушателей боковых стен, увеличивающий приходящую к слушателям долю звуковой энергии первых отражений от этих стен.

Рис.4. Рациональные типы примыкания потолка к задней стене
а, б - наклонный участок потолка; в - наклон задней стены

2.12. Часто применяющееся в практике проектирования залов расчленение потолка секциями (рис.5) дает при правильном их очертании хорошее распределение отраженного звука. Здесь следует обращать внимание на то, чтобы звуковые отражения от смежных секций перекрывали друг друга. Секции, изображенные на рис.5, а, недостаточно удовлетворительны, так как отражения от смежных секций не перекрывают друг друга, вследствие чего образуются зоны, лишенные геометрических отражений (при построении отражения от края секции точка геометрического отражения в соответствии с п.1 прил.1 берется на расстоянии 0,5 м от края). Секции на рис.5, б и в не имеют этого недостатка: их геометрические отражения перекрывают друг друга. Такого рода секции выпуклого сечения (см.рис.5, в) предпочтительнее, так как они хорошо распределяют отраженный звук при разных положениях источника и повышают диффузность звукового поля в зале (см.пп.2.16-2.21).

Рис.5. Расчленение потолка секциями
а - неудовлетворительные очертания секций; б, в - удовлетворительные очертания секций

2.13. Интенсивные малозапаздывающие (см.пп.2.4-2.7) отражения от боковых стен весьма важны для достижения хорошей акустики зала. При выборе очертаний стен в плане имеют силу те же соображения, что и для потолка. Особенно важной является правильная конфигурация стен вблизи эстрады или сцены. При плоских параллельных боковых стенах отражения от их участков, прилетающих к сцене или эстраде, попадают в передние ряды слушателей, где для слышимости достаточен прямой звук источника (рис.6). Вместе с тем запаздывание этих отражений по отношению к прямому звуку превышает указанные в пп.2.4-2.6 пределы, если ширина передней части зала сравнительно велика. Положение улучшается при устройстве передней части боковых стен в виде отражателя (рис.7) типа, описанного для потолка (см.п.2.10), и уменьшении ширины зала в передней его части.

Рис.6. Распределение отражений при параллельных боковых стенах

Рис.7. Звукоотражатели в передней части боковых стен

Эффективно членение стен секциями (как и для потолка - см. п.2.12). При этом следует следить за тем, чтобы отражения от смежных секций перекрывали друг друга. Примеры таких секций даны на рис.8.

Рис.8. Формы членения стены секциями

2.14. Размеры дающих направленные отражения отражателей около сцены или эстрады и секций на потолке и стенах должны быть достаточны для выполнения условий геометрического отражения (в соответствии с п.1 прил.1). Это же требование должно выполняться и для наклонных участков потолка или задней стены, показанных на рис.4.

Предотвращение концентрации отраженного звука

2.15. В зале не должно быть вогнутых поверхностей, обладающих свойством концентрировать отражаемый ими звук. На рис.9, а показана в плане вогнутая задняя стена зала, центр кривизны которой С лежит неподалеку от источника звука Q. Как видно из рисунка, отраженный от стены звук собирается в небольшой области зала. Такая концентрация отраженного звука является крупным акустическим дефектом. При большом запаздывании отраженного звука по сравнению с прямым в этом случае возникает сильное эхо. Но и при меньшем запаздывании получаются ухудшение разборчивости речи и неприятная местная неравномерность звукового поля, причем с перемещением источника перемещается и область концентрации отраженного звука. Во избежание концентрации центр кривизны стены С должен находиться на расстоянии от нее, превышающем, по крайней мере, в два раза расстояние от стены до источника Q (рис.9, б). Это следует иметь в виду и при устройстве куполов и сводов, которых надо избегать, так как они плохо сказываются на акустике залов.