Расчет времени реверберации

3.9 Время реверберации храма Т (в секундах) на частотах до 1000 Гц находятся по формуле Эйринга:

где:

V – объем храма, м³;

S_общ – общая площадь внутренних поверхностей храма, м²;

j (а_ср) = -ln (1 - а_ср) – функция среднего коэффициента звукопоглощения

`а_ср , значения которой приведены в табл. 2.

3.10. В расчете времени реверберации храма, как правило, принимается заполнение молящимися 70% от общей вместимости храма. ЭПЗ остального пространства принимается как для материала пола.

3.11. ЭПЗ молящихся рассчитывается исходя из коэффициента звукопоглощения площади пола, занятой молящимися, с некоторыми добавками на края этой площади, занятой полом.

3.12. В случае малого заполнения храма время реверберации сильно возрастает по сравнению с заполненным храмом. В таком случае следует обращать особое внимание на то, чтобы расчетное время реверберации не было завышенным по сравнению с верхней линией, показанной на рис. 2.

3.13. При расчете времени реверберации в храмах с пристроенными алтарями, отделенными от средней части храма порталом с низким иконостасом, объем и площади внутренних поверхностей алтарей не учитываются, в этом случае вводится площадь проема алтаря с коэффициентами звукопоглощения, приведенными в табл. 1.

3.14. Время реверберации следует рассчитывать исходя из предполагаемой отделки храма. Если оно окажется меньше рекомендуемого по рис. 2, следует увеличить объем храма, если больше – убавить по возможности объем и увеличить звукопоглощение ограждающих конструкций и деталей интерьера с введением по возможности тканевых элементов (см. раздел 4). Их общее количество определяется акустическим расчетом. При значительном превалировании времени реверберации в диапазоне низких частот можно использовать “голосники”, выполненные по современной строительной технологии, методы расчета которых приведены в издании “Снижение шума в зданиях и жилых районах”*.

Регулировку объема храма следует производить на ранних стадиях проектирования храма.

3.15. Выяснить, насколько требуется изменить общую ЭПЗ храма, можно следующим образом. Исходя из требуемого времени реверберации Т, вычисляем а_ср в соответствии с формулой (3):

Из табл. 2 по найденному значению (a_ср) определяем средний коэффициент звукопоглощения a, после чего подсчитываем требуемую общую ЭПЗ храма:

А _общ= a_ср х S_общ.

Сравнив это значение с имеющейся при намеченной отделке храма общей ЭПЗ, видим, насколько следует изменить имеющуюся ЭПЗ для достижения нужного времени реверберации.

3.16. Окончательный результат должен быть выражен в виде времени реверберации, рассчитанного по формуле (3). Полученные расчетом значения времени реверберации следует округлять с точностью до 0,05 сек.

3.17. В храмах с делением на средний и боковые нефы или трапезную часть, особенно при высоком центральном куполе, статистический метод расчета времени реверберации является неприменимым. Расчет следует вести по методике, изложенной в СП 31-103-99*.

ПРИЛОЖЕНИЕ М

РАСЧЕТ РЕВЕРБЕРАЦИИ В ПОМЕЩЕНИЯХ ХРАМОВ

Акустическое проектирование должно быть ориентировано на оптимизацию времени реверберации, определяющего гулкость звучания храмовых помещений, методика которого разработана институтом НИИСФ.

Время реверберации , с, рекомендуется рассчитывать по формуле Эйринга:

(М.1)

где - общий воздушный объем помещения, м ;

- общая площадь внутренних ограждений, м ;

, - средний коэффициент звукопоглощения (КЗП) помещения, определяемый в диапазоне 125-4000 Гц,

- коэффициент, учитывающий поглощение звука в воздухе помещения (обычно вводится в расчет только для частот 2000 и 4000 Гц). КЗП в каждом диапазоне частот определяется по формуле

, (М.2)

где , (М.3)

здесь - сумма произведений площадей отдельных поверхностей м , на их КЗП - ;

- сумма эквивалентных площадей звукопоглощения (ЭПЗ), м , штучных эвукопоглотителей, а также ЭПЗ, создаваемые священнослужителями и прихожанами;

- коэффициент добавочного звукопоглощения, учитывающий звукопоглощение деталями меблировки интерьеров, не охватываемыми данными табличных расчетов (берется по результатам статистики натурных измерений);

- общий фонд звукопоглощения храма.

КЗП строительных материалов и конструкций приведен в ряде пособий и руководств [7,8]. Данные о звукопоглощении людьми, стоящими на отражающем полу, и добавочном КЗП церковных помещений приведены в таблицах М.1 и М.2.

Таблица М.1 - Звукопоглощение стоящими людьми (без верхней одежды), м

Плотность расстановки	Частота, Гц
6 м /чел	0,15	0,23	0,61	0,97	1,1	1,1
3 "	0,13	0,21	0,48	0,81	0,96	1,0
1 "	0,11	0,2	0,32	0,66	0,81	0,89
0,5 "	0,1	0,18	0,28	0,59	0,65	0,72
0,25 "	0,07	0,16	0,26	0,45	0,54	0,6

Таблица М.2 - Средние значения добавочного звукопоглощения в храмах

Частота, Гц
	0,06	0,06	0,06	0,06	0,05	0,05
Примечание - В помещениях с обилием деревянных конструкций и гибких элементов следует увеличить на 30% в диапазоне 125-250 Гц, а при значительном количестве мелких членений, отверстий и тканевых деталей интерьера - на 30% в диапазоне свыше 500 Гц.

На графике рисунка М.1 приведена зависимость оптимумов времени реверберации от объема помещений в диапазоне 500-2000 Гц. Учитывая, что время реверберации зависит от степени заполнения храмов прихожанами, оптимальные значения времени реверберации должны укладываться в границах, верхний предел которых соответствует заполнению 6 м /чел., а нижний - 0,25 м /чел. На частотах 125-250 Гц допускается подъем времени реверберации на 25-30%, а на частоте 4000 Гц - снижение на 15-20%.

Рисунок М.1 - Рекомендуемое время реверберации на средних частотах для храмовых помещений в зависимости от их объема

- линия оптимумов

- зона допусков

В случае если расчет времени реверберации по формулам (М.1)-(М.3) покажет значения, выходящие из рекомендуемых по рисунку М.1, то следует провести корректировку объемно-планировочного решения и материалов отделки интерьеров проектируемого храма.

При избыточных значениях времени реверберации (при недостаточности общего фонда звукопоглощения) следует, во-первых, уменьшить воздушный объем помещения при неизменности площади пола основного и бокового нефов и, во-вторых, увеличить звукопоглощающие свойства материалов отделки интерьеров. Если проведенный контрольный расчет времени реверберации по-прежнему покажет избыточные значения времени реверберации, то следует принять дополнительные меры к увеличению фонда звукопоглощения храма. При значительном превалировании времени реверберации в диапазоне низких частот можно использовать "голосники", выполненные по современной строительной технологии, методы расчета которых приведены в издании [9]. В диапазоне средних и высоких частот для увеличения звукопоглощения рекомендуется использовать тканевые элементы убранства храма. Их общее количество определяется акустическим расчетом.

При недостаточности времени реверберации храма следует принять меры к увеличению его общего воздушного объема и к уменьшению фонда звукопоглощения в убранстве храма.

При выборе объемно-планировочных решений храмов кривизну куполов и сводов следует выбирать так, чтобы их центры размещались значительно выше отметки пола (не ниже уровня +3,0 м по отношению к уровню пола алтаря и солеи).

В храмах с делением на средний и боковые нефы или трапезную часть, особенно при высоком центральном куполе, статистический метод расчета времени реверберации неприменим.

Расчет процесса реверберации следует начинать с определения среднего КЗП каждого -го объема в диапазоне частот 125-4000 Гц , на основании которого рассчитывается его фонд звукопоглощения: - общая площадь ограждений каждого объема). Далее рассчитываются площади воздушных проемов между соседними объемами и их коэффициенты акустической связи, равные:

, (М.4)

где - площадь проема между соседними объемами и ;

;

.

При коэффициенте акустической связи расчеты времени реверберации связанных объемов производятся как для единого акустического объема по вышеприведенной методике. При < 1 производится детальный акустический анализ с рассмотрением соотношения площадей проемов к общей площади граничных ограждений, соотношения величин воздушных объемов и их фондов звукопоглощения.

При этом существуют следующие предельные случаи:

1. При соотношении соседних объемов их время реверберации рассчитывается по объему с введением в расчет КЗП проема , равного 0,1-0,3, в зависимости от величины .

2. При значениях и одного порядка, но при значительной разнице их фондов звукопоглощения (например, ), расчет времени реверберации в объеме производится по вышеприведенной стандартной методике с введением КЗП проема , равного 0,3 в широком диапазоне частот.

3. Стандартная методика расчета времени реверберации используется также в случае близких значений величин воздушных объемов и фондов звукопоглощения соседних помещений, но при малой величине площади проемов между ними по отношению к общей площади граничных ограждений. В этом случае расчет времени реверберации для каждого объема производится изолированно с введением в расчет КЗП проема , равного 0,2-0,3, в зависимости от величины их фондов звукопоглощения.

В остальных случаях процесс послезвучания в каждом связанном объеме рассчитывается численно, так как его огибающая не может быть объяснена одной кривой, по следующей формуле:

, (М.5)

где - уровень звука в процессе реверберации объема при коэффициенте акустической связи его с соседним объемом , равным К ;

- текущий объем реверберации;

и - постоянные затухания звука в и .

При возможности объяснения расчетного хода логарифмической кривой отдельными линейными участками уровнеграмм их следует, по возможности, проводить в диапазоне спадания уровня отзвука не менее 15-20 дБ, и тогда в акустический анализ могут быть введены соответствующие этим участкам значения времени реверберации по следующей формуле:

, (М.6)

где - время реверберации, соответствующее -му участку линейно-ломаной аппроксимации уровнеграммы ;

- величина этого участка, дБ;

- интервал времени этого участка, с.

Определяющим для процесса слухового восприятия является так называемое начальное время реверберации, рассчитываемое по ходу кривой за первые 10-20 дБ реверберации.