Акустическое проектирование конференц-зала на 400 человек

Министерство образования Российской Федерации

Уральская Государственная Архитектурно-Художественная Академия

Кафедра Архитектурно-Строительной Экологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

По архитектурно-строительной акустике

«Акустическое проектирование

конференц-зала на 400 человек»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студентка гр.В362 ФОЗО

                   Бабкина О.Н.

Проверил: доцент

                   Городецкая Н.Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2009

Предложенная  архитектурная форма для конференц-зала на 400 человек.

 

 

1. Проверим предложенную архитектурную  форму плана и продольного  разреза конференц-зала с учетом акустических требований.

 

а) Определим  пропорции зала и сравним их с  рекомендуемыми пропорциями:

                                       

 

     ,     где Н-высота зала

                                          В-ширина зала

                                          L-длинна зала

B =

 

 

 

14, 142*12+2*12+ *(12+11, 5)*1+ *(11, 5+10)*3

169, 704+24+11, 75+32, 25

237, 704 ()

 

L=20 м

 

B= ;    В=11, 9 м

 

=;   =1,7

 

2  Вывод: Соотношение длинны к ширине зала соответствует      рекомендуемой пропорции.

 

 

 

V_общ=V₁+ V₂+ V₃+ V₄

 

V₁=S_{трапеции}*B

 

S_трап=

 

V1=             V1=840 (м2)   V2=             V2=11,5*12 (м2) V2=138 (м2)	V3=Sтрап. раз.*hср. пола   hср. пола hср. пола=11,75 (м) V3= V3=63,16 (м3)	V4=Sтрап. раз.*hср. пола   hср. пола hср. пола=10,75 (м) V4= V3=124,97 (м3)

V_общ=840+138+63,16+124,97

V_общ=1166,13 (м³)

Н=;      Н=4,91 (м)

 

=;     =2,4

 

2  Вывод: Соотношение ширины к высоте зала не соответствует      рекомендуемой пропорции. Необходимо уменьшить объем зала, не уменьшая площадь пола. Этого можно добиться устройством отражающего козырька на потолке у задней стены зала.

 

 

б) Определим  объем на одного человека и сравним  его с рекомендуемым объемом:

Рекомендуемый объем для  конференц-залов является 4-5 м³/чел.

 

V_уд - рекомендуемый акустикой объем

 

V_уд, где N-количество слушателей; N=400 человек

 

V_уд

 

 V_уд=2, 92 (м³/чел)   Вывод: Объем на одного человека меньше рекомендуемого. Необходимо его увеличить за счет величин его геометрических размеров, при этом учитывая, что max L=20 м, max Н=7,5 м (в передней части зала), max В=15 м (в передней части зала).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выполним проверку формы зала методами геометрической акустики

 

            а) Проверка обеспеченности всех  мест отраженным звуком:

 

 

 

Вывод: Все места обеспечены звуком. Диффузность звукового поля хорошая.

 

 

 

б) Расчет структуры ранних отражений и проверка зала на образование эхо:

 

    В речевых помещениях для хорошей разборчивости речи желательно, чтобы запаздывание первого отражения по сравнению с первым звуком не превышало 20 мс. С таким же запаздыванием должны приходить все последующие отражения.

    Так как скорость звука в воздухе составляет 340 м/с, то запаздыванию 20 мс соответствует разность ходов отраженного и прямого звука 6,8 м. (r=)

    Длину  векторов прямого и отраженного  звука измеряем геометрическим  способом (по линейке).

Расчет ранних отражений  для точки А:

r₀=3, 27 м

r_{потолка}=4,722+2,594=7,31 (м) –r₁

r_стен=6,255+5,51=11,765 (м) – r₂

r₁- r₀=7,31-3,27=4,04≤6,8–удовлетворяет  условию, запаздывание звука ≈12 мс

r₂- r₁=11,756-7,31=4,455≤6,8–удовлетворяет  условию, запаздывание звука ≈13 мс

 

Расчет ранних отражений  для точки В:

r₀=10,258 м

r_{козырька}=8,592+3,927=12,519 (м) –r₁

r_{потолка}=6,671+5,975=12,646 (м) –r₂

r_стен=7,891+7,891=15,782 (м) – r₃

r₁- r₀=12,519-10,258=2,261≤6,8–удовлетворяет  условию, запаздывание звука  ≈7 мс

r₂- r₁=12,646-12,519=0,127≤6,8–удовлетворяет  условию, запаздывание звука  ≈0,4 мс

r₃- r₂=15,782-12,646=3,136≤6,8–удовлетворяет  условию, запаздывание звука ≈9 мс

 

Расчет ранних отражений  для точки С:

r₀=17,511 м

r_{потолка}=8,394+10,23=18,624 (м) –r₁

r_стен=10,610+10,610=21,22 (м) – r₂

r₁- r₀=18,624-17,511=1,113≤6,8–удовлетворяет  условию, запаздывание звука ≈3 мс

r₂- r₁=21,22-18,624=2,596≤6,8–удовлетворяет  условию, запаздывание звука ≈8 мс

 

 

 

Проверка зала на образование  эхо:

Запаздывание  последнего отраженного звука по отношению к прямому не должно превышать 50 мс, т.е. 17 м

(^.) А: 11,765-3,27=8,495<17 – эхо не будет

(^.) В: 15,782-10,258=5,524<17 – эхо не будет

(^.) С: 21,22-17,511=3,709<17 – эхо не будет

 

 

 

3. Выполним расчет времени реверберации на трех частотах 125, 500 и 2000 Гц при 70% заполнении зала слушателями

 

_Т=   где

 

V – объем зала

  S_общ – общая площадь внутренних поверхностей зала

  – функция среднего коэффициента звукопоглощения (табличное данное)

 

V_общ=1166, 13 м³

 

S_общ= S_пола+ S_{потолка} +S_стен

 

S_пола=237,704 м²

 

S_{потолка}=14*12+2,062*12+*(12+10)*4

S_{потолка}=168+24,744+44

S_{потолка}=236,744 (м²)

 

S_стен= S₁+ S₂+ S₃+ S₄+ S₅+ S₆+ S₇

S₁=*(4+6)*14*2=140

S₂=*(6+5,5)*2*2=23

S₃=*(5,5+5,25)*1,031*2=11,08

S₄=*(4,25+3,5)*3,092*2=23,96

S₅=10*3,5=35

S₆=12*4=48

S₇=1*11,5=11,5

S_стен=140+23+11,08+23,96+35+48+11,5

S_стен=292,54

 

S_общ=237,704+236,744+292,54

S_общ=767 (м²)

 

 

• По объему и назначению зала находим  оптимальное время реверберации (по таблице). V_общ=1166, 13 м³, конференц-зал

 

≈0,93 с

 

≈1,2*≈1,2*0,93с ≈1,116 с

≈1,116 с

 

=

 ≈0,93 с

• Определяем средний коэффициент звукопоглощения, исходя из оптимального времени реверберации.

 

₌

 

_{;           →}

 

_{;           →}

 

_{;                            →}

 

 

• Подсчитываем требуемую общую  эквивалентную площадь звукопоглощения 

ЭПЗ - .

 

 

 

0,2*767=153,4 (м²)

0,24*767=184,08 (м²)

184,08 (м²)

 

• Намечаем  предварительно материалы для отделки  зала и тип кресел. Вычисляем общую  ЭПЗ зала - . Расчет производим в табличной форме.

 

 

№п/п	Поверхность и материал	Площадь ,	125 Гц		500 Гц		2000 Гц
1.     2.   3.   4.       5.     6.     7.	Потолок – штукатурка по металлической сетке   Стены –  сухая штукатурка   Пол зала – паркет   Пол сцены – дощатый  на лагах   Слушатель на полумягком кресле   Кресло полумягкое обитое искусственной кожей   Добавочное звукопоглощение	236,744     292,54   205,45   32,25     (0,7∙400) 280   (0,3∙400) 120   767	0,04     0,3   0,04   0,10     0,25     0,08     0,06	9,47     87,76   8,22   3,23     70     9,6     46,02	0,06     0,1   0,07   0,10     0,40     0,12     0,04	14,21     29,25   14,38   3,23     112     14,4     30,68	0,04     0,05   0,06   0,08     0,45     0,10     0,04	9,47     14,63   12,33   2,58     126     12     30,68
	Итого:			234,3		218,15		207,68

 

 

 

 

 

 

• Сравним значения со значением на всех частотах.

 

=234,3 м²  > 153,4 м²

=218,15 м²  > 184,08 м²

=207,68 м²  > 184,08 м²

 

• Определим значение среднего коэффициента звукопоглощения  на частотах 125, 500 и 2000 Гц. Найдем значение функции среднего коэффициента звукопоглощения.

 

 =

 

=;  

 

=;  

 

=;  

 

• Определим время реверберации для частот 125, 500 и 2000 Гц.

 

 

_Т=

 

=

 

=

 

=

 

• Сравним расчетную величину времени реверберации с оптимальным значением.

 

Расчетное время реверберации может  отличаться от оптимального не более  чем на±10%.

 

=0,67 с     <    ≈1,116 с, разница на 60%

 

  <    ≈0,93 с, разница на 124%

 

=0,77 с   <     ≈0,93 с, разница на 121%

 

 

Вывод: Расчетные значения времени реверберации имеют отклонения от оптимальных значений более 10%, поэтому их нельзя считать удовлетворительными. Зал очень «сухой», звук в зал не идет. Нужно менять объем и планировочные размеры.

 

 

 

Вывод по проделанной работе:

 

 

   Из проверки предложенной архитектурной формы плана и продольного размера конференц-зала на 400 человек следует:

• Удельный объем на одного человека меньше требуемого-его нужно увеличить;
• Соотношение ширины к высоте зала не соответствует рекомендуемой пропорции, но соотношение длинны к ширине соответствует. При увеличении геометрических размеров зала это необходимо учесть, предусмотрев отражающий козырек на потолке у задней стены зала. Увеличивая величины геометрических размеров зала нужно помнить, что max L=20м, max H=7,5 м и max B=15 м в передней части зала для речевых залов.
• Из проверки зала методами геометрической акустики следует, что зал обеспечен отраженным звуком, «мертвых» зон нет, т.е. диффузность звукового поля хорошая;
• Структура ранних отражений отвечает требованиям, эхо нет. Учитывая это геометрические размеры формы плана и продольного разреза, можно с небольшими вышеуказанными изменениями пропорционально увеличить.
• Расчет времени реверберации еще раз доказывает, что нужно менять объем и размеры зала в сторону увеличения, т.к. расчетное время реверберации на много меньше оптимального: зал «сухой», звук в зал не идет.

 

    Откорректировав  данный конференц-зал, выше указанными  способами, следует рассчитать  коэффициент разборчивости речи, который является очень важным  критерием оценки качества акустики  в помещении, предназначенном  для передачи речи.