Устранение мешающих акустических факторов

Наиболее крупным мешающим акустическим фактором является эхо, порхающее эхо и высокий уровень проникающих шумов. Эти факторы способны ухудшить или даже сделать невозможным восприятие полезного звукового сигнала. Кроме того, эхо является основной причиной нарушения правильной локализации источника звука, а порхающее эхо может привести к искажению тембра звука. Меры по предотвращению перечисленных дефектов необходимо принять на стадии проектирования, так как в готовом зале их устранение является трудной, а порой и невыполнимой задачей.

Наибольшую опасность с точки зрения образования эха представляют вогнутые поверхности, концентрирующие отраженный звук в небольшой области зала (рис. 3.23). Если центр кривизны этой поверхности находится вблизи расположения источника звука, то концентрация получается особенно сильной, а область концентрации перемещается с перемещением источника звука. Концентрация отраженного звука при его большом запаздывании приводит к сильному эху, но и при меньшем запаздывании получается неприятная местная неравномерность звукового поля. При проектировании зала лучше всего избегать вогнутых поверхностей. Если вогнутые поверхности всё-таки заложены в проект, то необходимо принять меры по ликвидации или, по крайней мере, ослаблению их вредного действия. Средствами борьбы с концентрацией отраженного звука является изменение геометрии вогнутой поверхности, её звукопоглощающая отделка или членение. Возможны различные варианты этих средств. Проектирование помещений с вогнутыми поверхностями следует вести с привлечением специалистов-акустиков. Весьма полезным, а порой и необходимым, является здесь применение здесь техники масштабного моделирования.

Изменение геометрии вогнутой поверхности означает в основном изменение расположения центра её кривизны по отношению к положению источника звука. Обычно рекомендуют располагать центр кривизны вогнутой поверхности на расстоянии от неё, превышающем не менее чем в 2 раза расстояние от поверхности до источника звука (рис. 3.24). Однако двухкратное превышение в ряде случаев может оказаться недостаточным, особенно при слабости промежуточных отражений, приходящих в рассматриваемую зону помещения. Так, например, если вогнутой поверхностью является задняя стена или барьер балкона (см. рис. 24), то интенсивность отраженной волны при r = 2 a будет убывать значительно медленнее, чем при сферическом распространении. Такое отражение, имея значительное запаздывание, может вызвать эхо на сцене и в первых рядах партера, так как эти зоны помещения бывают обычно лишены интенсивных промежуточных отражений. Достаточно простым способом ослабления эха в данном случае является наклон задней стены к поверхности слушательских мест. Угол наклона подбирается таким образом, чтобы отраженный от стены звук попал к слушателям последних рядов с возможно меньшим запаздыванием.

Это на сцене и в первых рядах может быть также вызвано отражением от угла между вогнутой задней стеной и потолком зала (рис. 3.25). В этом случае для ослабления эха можно использовать различные типы примыкания потолка к задней стене, показанные на рис. 3.26. Изображённые варианты, разумеется, применимы и при решении примыкания потолка к задней стене на балконе и под балконом. Следует отметить, что эхо на сцене и передней зоне зала возможно и при плоской задней стене. Однако такое эхо обычно не является ощутимой помехой и легко устраняется с помощью показанных приёмов (см. рис. 3.26).

Ослабления концентрации отраженного звука можно добиться путём звукопоглощающей отделки вогнутой поверхности. Однако применение звукопоглотителя может оказаться нежелательным, если оно приводит к уменьшению времени реверберации помещения по сравнению с оптимальным. Для эффективного ослабления концентрации часто требуется звукопоглотитель с такими высокими коэффициентами звукопоглощения, обеспечить которые бывает трудно. Это можно продемонстрировать на примере купола (см. рис. 3.16). Расчётный относительный уровень отражения L от этого купола в зоне наибольшей концентрации составляет — - 1, 5 дБ, а запаздывание t = 115 мс. При таких значениях L и t отражение от купола будет восприниматься как сильное эхо, близкое по громкости к прямому звуку (рис. 3.27).Для ослабления эха до порога заметности необходимо снизить его уровень примерно на 20 дБ. Такое снижение только за счёт звукопоглощающей отделки купола потребовало бы обеспечить коэффициент звукопоглощения a = 0, 99 в широком диапозоне частот. Практически это осуществить чрезвычайно сложно. Если в рассмотренном примере, не меняя высоты помещения, увеличить радиус купола и расположить центр его кривизны вблизи расчетной поверхности, то L возрастёт до 20 дБ. Бороться с таким сильным эхом без изменения геометрии купола уже невозможно.

Третьим, причём достаточно эффективным средством ослабления концентрации является членение вогнутой поверхности. Выбирая членение, необходимо учитывать, что хорошо рассеиваются звуковые волны, длина которых близка к размерам элемента членения. Особенно выгодны для этой цели элементы, имеющие криволинейное выпуклое сечение, которое рассеивают также и более короткие волны. При периодически расположенных элементах рассеивание звука зависит не только от формы и размеров их сечений, но и от их шага (рис. 3.28).

Рис. 3.28. Ориентировочные размеры периодических членений, обеспечивающие рассеяние отражённого звука разных частот

Заштрихованная область на рисунке показывает примерные пределы, в которых лежат размеры пилястр и их шаг, дающие существенное рассеивание отраженного звука в указанных на этом рисунке областях частот. Пилястры выпуклого и треугольного сечения рассеивают также и более высокие частоты по сравнению с получающимися из рисунка. Мелкие элементы размером 10−20 см рассеивают лишь частоты выше 1000 Гц. Эффективное рассеивание в области частот 200−600 Гц дают пилястры с размерами 1−2 м по ширине и 0, 5−1 по глубине при шаге членения 2−4м. Если их очертание подвергнуть дальнейшему членению, т. е. придать крупным элементам дополнительную мелкую деталировку или сделать их выпуклой формы, то будет достигнуто рассеивание в широком диапазоне звуковых частот. Пилообразные членения глубиной 12−15 см и с шагом 1, 2−1, 5 м. являются эффективными, начиная с 600 Гц. Рассеивающий эффект членений улучшается, если их шаг нерегулярен, т. е. расстояния между смежными членениями неодинаковы по всей поверхности. Членения с мелким регулярным шагом 5−20 см вызывает периодические отражения коротких импульсов (например, ударов, хлопков и т. п.), в результате чего возникает неприятное посвистывание, искажающее звук, поэтому отделок с таким членением следует избегать.

Концентрация звука является также причиной возникновения интенсивного порхающего эха. Этот фактор, возникающий при многократном отражении звука между параллельными гладкими стенами помещения), усиливается, если напротив плоскости размещается вогнутая поверхность. Ещё более интенсивным бывает порхающее эхо при расположении двух вогнутых поверхностей друг против друга. Увеличение радиуса кривизны вогнутых поверхностей или небольшое отклонение противоположных стен от параллельности (в пределах 5^о) не даёт существенного ослабления порхающего эха. Большого успеха здесь можно добиться путём звукопоглощающей отделки (если она требуется также и для снижения времени реверберации) или путём расчленения, по крайней мере, одной из противоположных поверхностей.

Особенно важное значение с точки зрения шумозащиты, имеет расположение здания и его внутренняя планировка. Крайне нежелательно располагать здание, в котором имеется зал, на шумной магистрали. Если такое расположение всё же неизбежно, то здание должно отступать от красной линии. Внутренняя планировка здания должна быть такова, чтобы зал находился как можно дальше от шумных проездов и других сильных источников шума, а между залом и улицами размещались вспомогательные помещения (фойе, вестибюли и т. п.), защищающие зал от непосредственного проникания уличного шума. Если зал имеет окна, то они не должны быть обращены в сторону шумных проездов и их следует устанавливать с двойными плотными переплётами. При разработке внутренней планировки здания необходимо строго следить за тем, чтобы помещения с шумным оборудованием (например, вентиляционные камеры с вентиляторами, насосные, холодильные установки, шахты лифтов и т. д.) не примыкали к залу и другим помещениям, требующим защиты от шума. Если окружающие зал помещения нуждаются по своему характеру в защите от шумов, то должна быть обеспечена изоляция этих помещений от проникающего из зала звука. Для повышения звукоизоляции между залом и фойе входы в зал должны иметь плотно закрывающиеся двери. Лучшая звукоизоляция достигается путём устройства тамбуров с двумя дверями. Устройство тамбуров или коридоров, отделяющих зал от фойе, особенно рекомендуется, если предполагается использование фойе (например, для оркестра) одновременно с залом.

Современные залы, как правило, оборудуются установками вентиляции и кондиционирования, которые являются наиболее распространёнными источниками проникающих шумов. При проектировании установок вентиляции или кондиционирования воздуха для изоляции зала от их шума должны быть соблюдены следующие основные мероприятия.

• а) монтаж вентиляторов, насосов и компрессоров совместно с их двигателями на амортизаторах для изоляции колебаний, передающихся строительным конструкциям здания;
• б) устройство вставок из прорезиненной ткани в местах присоединения воздуховодов к вентиляторам и вставок из резинового шланга в местах присоединения трубопроводов к насосам;
• в) устройство глушителей для заглушения аэродинамических шумов, распространяющихся по воздуховодам;
• г) ограничение скорости воздуха для снижения шумообразования в воздуховодах и решётках;
• д) надлежащая звукоизоляция ограждающих конструкций помещений, в которых расположены вентиляторы и насосы.

В залах, оборудованных киноустановками, при демонстрации фильмов шум кинопроекторов может мешать зрителям, для изоляции зала от этого шума проекционные окна должны иметь стёкла толщиной не менее 6 м, герметически закрывающие оконный проём при помощи резинового уплотнения по контуру. Смотровые окна должны иметь два таких стекла. В оконном проёме торцы стены между этими стёклами рекомендуется отделывать звукопоглощающим материалом. Проекты следует устанавливать на резиновых амортизаторах, ослабляющих звуковые колебания, передающиеся полу. Потолок кинопроекционной для снижения шума рекомендуется отделывать звукопоглощающим материалом.