Акустика залов и защита от шума

Акустика залов  и защита от шума

Требования к  акустическому комфорту зданий оказывают  значительное влияние на их планировочное  объемно- пространственное и конструктивное решение. В свою очередь, на акустические качества зданий влияют как степень  шумозащиты от внешних источников, так и звукоизоляция ограждающих  конструкций.

В зависимости от требований к акустическим качествам  зрительные залы делятся на следующие  группы:

залы с естественным (натурным) звучанием музыки, пения, речи; в этих залах зритель воспринимает звуки, идущие непосредственно от исполнителей и инструментов (прямые и отраженные от внутренних поверхностей интерьера). Качество их звучания зависит в основном от архитектурно-строительного решения  залов: оперных театров, концертных, музыкалыю-драма- тических и т.п.; ■

залы, в которых  музыку, пение и речь зритель вопринимает  с помощью звуковоспроизводящей электроакустической аппаратуры (кинотеатры, конференц-залы и др.); в этих залах  особое внимание уделяется качеству воспроизведения, естественности и  отчетливости звучания; последнее зависит  не только от архитектурного решения  залов, но и от качества и условий  работы электроакустической аппаратуры;

залы универсального назначения, в которых наряду со звукоусилением предусматриваются  электроакустические средства для  обогащения, а также для воспроизведения  всякого рода звуковых эффектов (залы театров; конференц-залы для проведения съездов, конгрессов; киноконцертные залы, Дворцы культуры).

Наибольшей сложностью характеризуется аустическое проектирование оперных театров и концертных залов большой вместимости. Качество звучания в таких залах оценивается  комплексом субъективных показателей, которые определяются методом статистических оценок специалистов (акустиков и  музыкантов). К таким показателям  относятся естественность (полнота) звучания; ясность звучания; отчетливая последовательность чередования звуков, выразительность тембра; равновесие звучания всех групп инструментов в  разных зонах зрительного залд.

Удовлетворение  этих требований в большой степени  зависит от архитектурного решения  зала, его размеров, формы, отделочных материалов и конструкций и их расположения в пространстве интерьера.

Основные критерии для оценки акустического качества зала речевого назначения-время реверберации, структура первых отражений и  коэффициент разборчивости речи. Расчет этих показателей приводится в учебнике «Основы строительной физики».

В архитектурном  отношении пространство зрительного  зала делится на два акустически  связанных объема.

Первый представляет собой гигантского размера рупор-эстраду. В этом объеме формируются пластические поверхности-экраны, которые обеспечивают направление и интенсивность  первых, акустически наиболее важных отражений. Акустические раковины эстрады  способствуют созданию звучания стереофонического  характера. Профиль раковины-эстрады  выбирают в основном так, чтобы отраженный звук направлялся в зал и на сценическую площадку. Благодаря  этому каждый оркестрант ансамбля может  следить за игрой своих коллег и согласовывать с ними свое исполнение.

Второй объем  занят местами для зрителей: размеры, форма и архитектурное решение  этого объема должны способствовать формированию равномерного звукового  поля и обеспечивать оптимальное  время реверберации в диапазоне  низких, средних и высоких частот звучания.

Повышение диффузности (равномерности и изотропности) звукового  поля достигается также применением  крупноразмерной пластической отделки  стен и потолка, т.е. членением поверхности  пилястрами, складками, ложами и т.п., а также специальными акустическими  элементами. Широкое распространение  в современных залах получили наклонные плоские или криволинейного очертания панели (или падуга), расположенные по всей ширине зала и одновременно используемые для освещения.

При проектировании концертных залов большое значение имеют выбор и расположение звукопоглощающих материалов и конструкций. Их количество в зале определяется соответствующим  расчетом, приведенным в учебнике «Основы, строительной физики». Из акустических материалов наибольшее распространение  при отделке концертных залов, оперных  театров, музыкальной комедии и  др, получили резонирующие панели из дерева. Значение резонансной частоты панели зависит от ее жесткости, которая  определяется массой панели и способами  ее сопряжения со стеной (или перекрытием).

Широко применяются  резонансные поглотители кассетного типа в виде многослойной конструкции  с облицовочным слоем из перфорированных  металлических листов, обклеенных с  внутренней стороны несколькими  слоями ткани (подобная звукопоглощающая отделка применена, в частности, в зале Конгрессов Дворца культуры и науки в Варшаве). Разновидностью резонансных поглотителей являются подвесные поглотители диф- фракционного типа кубообразной, конусообразной и  других форм.

За последние  годы в отечественной и зарубежной практике получили распространение  залы универсального (многоцелевого) назначения. Как показывает опыт, такие залы целесообразно оборудовать электроакустическими системами звукоусиления.

При проектировании универсальных залов рекомендуется: располагать системы звукоусиления  в таких скрытых от зрителей местах, которые способствуют созданию в  зале диффузного (равномерного) звукового  поля; обеспечивать время реверберации, необходимое для нормальной работы системы звукоусиления.

Амбиофонические установки  включают в себя:

систему звукоусиления  в зале, в которую входят микрофоны, устанавливаемые на сцене, микрофон-ревербератор и распределительная система  громкоговорителей;

систему звуковоспроизведения, в которую входят магнитофоны, ам- биофон-ревербератор и распределительная  система громкоговорителей в  зале и на сцене.

Примером гармонического архитектурного решения современного зала универсального назначения может  служить Кремлевский Дворец съездов. Прилегающая к сцене часть  боковых стен и потолка образует гигантскую рупорообразную раковину. Основная часть боковых стен отделана щелевым поглотителем из вертикально  расположенных деревянных реек криволинейного профиля.

Для акустической настройки  зала звукопоглощающая конструкция  стен имеет выдвижной щит, который  прикрывает пористый поглотитель звука. Превращая таким образом звукопоглощающие панели в звукоотражаю- щие, можно  изменять общее звуковое поглощение, соответственно жанру представления.

Выбор тех или  иных средств защиты от шума, определение  необходимости и целесообразности их применения следует производить  на основе расчета уровней звука  на территории, окружающей общественные здания и определения требуемого их снижения. При этом рекомендуется  пользоваться «Руководством по расчету  и проектированию средств защиты застройки от транспортного шума». М., Стройиздат, 1982 г.

Наиболее эффективными строительно-акустическими средствами снижения шума на территории являются экраны, размещаемые между источниками  шума И объектами защиты от шума. Экранами могут служить придорожные  подпорные, ограждающие и специальные  защитные стенки, а также искусственные  элементы рельефа местности. Экранами могут служить также здания, в  помещениях которых допускаются  уровни звука 50 дБА (здания предприятий  бытового обслуживания населения, торговли, общественного питания, коммунальных предприятий и др).

Проблема звукоизоляции  зданий весьма сложна вследствие разнообразия как источников шума, так и путей  распространения его по зданию. В  основном эта проблема сводится к  решению вопросов звукоизоляции помещений от внешних шумов и от внутренних шумов, возникающих в здании.

Источниками внешних  шумов являются городской транспорт  и различного рода производственные предприятия. В тех случаях, когда  не удается снизить проникающий  внешний шум в помещения здания средствами шумо- защиты, следует применять  наружные ограждающие конструкции  с повышенной звукоизоляцией. Внешний  шум проникает в помещения  через оконные конструкции, звукоизоляции  которых следует уделять особое внимание.

Источниками внутренних шумов являются люди, а также бытовое  и инженерное оборудование. Изоляция помещений от внутренних шумов достигается  правильной внутренней планировкой  зданий, снижением шумности санитарно-технического и инженерного оборудования, обеспечением нормативной звукоизолирующей способности  ограждающих конструкций. Для создания в помещениях комфортных акустических условий рекомендуется пользоваться «Руководством по проектированию и  расчету звукоизоляции зданий». М., Стройиздат, 1983. 6 Глава. Инженерное оборудование общественных зданий и сооружений 6.1. Общие положения

К инженерному оборудованию общественных зданий принято относить санитарно-технические устройства (системы отопления, вентиляции, кондиционирования  воздуха, холодного и горячего водоснабжения, канализации, газоснабжения), электрооборудование, слаботочные сети телефона, радио  и телевидения, устройства по уходу  за зданиями и помещениями, внутренний вертикальный транспорт, оборудование, связанное со специализацией общественных зданий, оборудование сценических площадок, холодильное и транспортное оборудование в торговых зданиях, в театрах  и др.

Современное инженерное оборудование должно обеспечивать надежность в работе, удобство эксплуатации при  его малой стоимости, металлоемкости, трудоемкости монтажа и максимальной индустриализации строительства зданий.

Для уменьшения расхода  металла на инженерное оборудование применяются новые полимерные материалы: винипласт, полиэтилен, полипропилен и  фторопласты, а в дальнейшем будут  использоваться такие материалы, как  стеклопластики, алюминий, полистирол, асфальтопековые массы и др.

При сопоставлении  достигнутого отечественного и зарубежного  уровня и перспектив развития в СССР систем отопительно-вентиляционного  оборудования зданий следует иметь  в виду, что большая часть территории СССР имеет более холодный климат, чем многие зарубежные страны. Средняя  температура наружного воздуха  самого холодного месяца составляет для Москвы — 10,8°С, Берлина -0,3°С, Нью-Йорка +0,8°С, Парижа + 2,3°С и Лондона около + 4°С. Около- 50% территории СССР расположено  на веч- номерзлых грунтах. Во многих городах отопительный сезон продолжается 8-9 месяцев, поэтому многие решения  отопительных устройств в зарубежных странах не могут быть приемлемы  для нашей страны.

К внешнему виду инженерного  оборудования в общественных зданиях, к форме и конструкции установок  и приборов предъявляются по вы-. шенные эстетические требования.

В общественных зданиях  все виды инженерного оборудования в большинстве случаев приводятся в действие от внешних источников различных видов энергии.

6.2. Энергоснабжение

Наиболее распространенными  видами энергии в городах Являются электроэнергия, тепловая энергия, газ, холод. С ростом благоустройства  общественных зданий потребности в  тепле возрастают. Теплопотребление общественного сектора по средним  данным составляет 20-25% тепло потребления  жилого сектора.

До сих пор  для приготовления ГШ щи широко применяется  газ, но в ближайшие годы его заменит  электроэнергия. Холодоснабжение общественных зданий предусматривается для систем кондиционирования воздуха и  может быть местным (холодильные  машины для одного помещения, здания) или централизованным (для групп  помещений и зданий). Источниками  энергоснабжения, в частности теплоснабжения, общественных зданий являются большей  частью городские или промышленные ТЭЦ, а также крупные районные котельные. Индивидуальные источники тепла (местные котельные) применяются редко, требуют дополнительных подвальных помещений в здании, что ведет к перерасходу топлива, загрязняет воздушный бассейн в городах.

Большое влияние  на характер систем теплоснабжения городов  оказывает топливный и энергетический баланс страны, который изменяется в сторону роста удельного  веса природного газа, нефти и дешевого угля, добываемого открытым способом. В этих условиях уже сейчас возможен постепенный переход предприятий  общественного питания на приготовление  пищи с использованием электроэнергии. В первую очередь это касается крупных пищеблоков ресторанов, кафе, столовых. При этом отпадает необходимость  в протяженных газовых сетях, а также в местных и индивидуальных источниках теплоснабжения на газовом  топливе.

Тем не менее чисто  электрические системы централизованного  теплоснабжения (отопления) в городах  не получат широкого развития по' стране в ближайшие годы, так как для  этого потребуется существенное увеличение мощности электростанций и  увеличенный расход топлива (к. п. д. производства тепловой энергии в 2,2-2,5 раза выше к. п. д. производства электроэнергии на обычных тепловых электростанциях). В то же время в отдельных случаях  применение электроэнергии для теплоснабжения может быть экономически оправдано (в районах крупных гидроэлектростанций, отдаленных районах, куда трудно доставить  топливо).

Возможно применение двухкомпо- нентных систем отопления-водяной (базовой) системы, действующей в  течение большей части отопительного  сезона, и электрической, включающейся только при самых низких температурах наружного воздуха.

Учитывая санитарно-гигиенические  требования к чистоте воздушного бассейна, крупные источники теплоснабжения ТЭЦ располагают за чертой города, если они потребляют твердое топливо  или мазут.

Одни и те же инженерные сети снабжают теплом, водой и газом  общественные и жилые здания, а  иногда и здания промышленных предприятий, расположенные в черте города.

Для приема этих энергоносителей  устраиваются вводы к зданиям. Наиболее сложны и требуют больших площадей тепловые вводы (для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения).

Для снижения температуры  воды на тепловых вводах общественных зданий применяются смесители (водоструйные элеваторы), обеспечивающие циркуляцию воды в отопительных системах зданий и смешивание воды из тепловой сети с обратной водой (после отопительных систем). При давлении в сети, превышающем  допустимое для систем отопления, и  в ряде других случаев применяется  независимое присоединение через  во до-водяной подогреватель-бойлер. По этой схеме к тепловым сетям  подключают общественные здания повышенной этажности.

Применение указанной  схемы обусловлено необходимостью изолировать отопительные системы  этих зданий, имеющих большое статическое  давле- 

ниє, недопустимое для других абонентов тепловой сети.

Инженерное оборудование в зда

ниях повышенной этажности (высотных) зонируется, т. е! делится на части определенной высоты. Между ЗО- нами размещаются технические  этажи. Для оборудования систем отопления, вентиляции и водоснабжения высота зоны определяется величиной допустимого  давления воды в нижних нагревательных приборах или кранах. На технических  этажах размещаются воздуховоды, трубы  и другое обрудование.

В зависимости от величины гидростатического давления, допускаемого для отдельных видов  нагревательных приборов и. арматуры, высота зоны должна быть не более 55 м  при использовании чугунных и  стальных нагревательных приборов, и 90 м для нагревательных приборов только со стальными греющими трубами. -

В каждой зоне предусматривается  обособленная система отопления, присоединенная к тепловым сетям по независимой  схеме, с водоподогревате- лем на тепловом вводе. Такая система, кроме⁴ того, имеет циркуляционный, подпиточный насосы и расширительный бак. Число зон по высоте здания диктуется гидростатическим давлением не только для нагревательных приборов, но и для оборудования тепловых пунктов, расположенных обычно в подвальном этаже.

При применении в  системе отопления в качестве теплоносителя ВОДЫ для ее нагрева  используются водо-водяные подогреватели, выдерживающие предельное давление 1,6 МПа (16 кгс/см²), поэтому предельная высота здания при такой системе отопления не моэкет быть больше 150-160 м.

В таком здании в  зависимости от применяемых нагревательных приборов могут быть предусмотрены  две зоны высотой по 70-80 м или  три зоны высотой по 50-60 м.

В зданиях высотой  более 160 м предусматривают комбинированное  отопление: в нижних частях здания —  водяное, а в зоне выше 160 м-пароводяное  или электрическое. Пароводяной  подогреватель устанавливают либо в подвальном, либо в техническом  этаже под верхней зоной, где  дополнительно размещают циркуляционный насос и другое оборудование. Примером подобного решения может служить  комбинированное отопление центральной  части главного корпуса МГУ (рис. 6.1). В нижних трех зонах предусмотрено  воДяное отопление, а в верхней, четвертой зоне-пароводяное.

Тепловые абонентские  вводы оборудуются автоматическими  регуляторами поддержания температуры  и давления воды, устанавливаемыми перед местными системами внутри здания. На этих же тепловых вводах в  некоторых случаях устанавливаются  насосы, а также устройства для  защиты от коррозии трубопроводов и  подогревателей в системе горячего водоснабжения.

Для отопительных вводов предусматриваются помещения площадью от 15 до 100 м² и более, в зависимости от принятого оборудования, вида и параметров теплоносителей. Располагаются указанные помещения в подвале или первом этаже зданий в увязке с общим объемно-планировочным решением и расположением трассы тепловых сетей. Помещения вводов для установки подогревателей имеют площадь 50-100 м в зависимости от расходов горячей воды (в случае наличия ресторанов, душевых и других крупных потребителей).

В больших гостиницах и больницах в связи с повышенным расходом воды площадь помещения  для вводов отопления, вентиляции и  горячего водоснабжения часто превышает 200-300 м².

Вводы холодного  водоснабжения и газа не сложны и  не требуют больших площадей. Наличие  насосов на вводе требует увеличения площади помещения до 15-25 м .

6.3. Отопление

По своей конечной цели-созданию определенной температуры  в помещениях-системы отопления  связаны с системами вентиляции и кондиционирования воздуха. Для  отопления общественных зданий применяются  в основном два теплоносителя-вода и воздух.

Пар применяется  значительно реже и используется иногда для предприятий общественного  питания, торговых комплексов, бань и  прачечных.

Системы отопления  общественных зданий по характеру теплообмена  между отопительными устройствами и воздухом отапливаемых помещений  можно подразделить на три группы:

1. Системы отопления  конвективно- излучающего действия. К ним относятся наиболее распространенные  в СССР системы отопления с  радиаторами. Основной тенденцией  в развитии этих систем отопления  является замена тяжелых чугунных  радиаторов более легкими и  менее металлоемкими (стальными  и из других материалов).

В общественных зданиях  для улучшения интерьера помещений  трубопроводы радиаторных систем прокладываются в заделываемых бороздах (скрытая  проводка), а радиаторы устанавливаются  в нишах и закрываются декоративными  решетками. Но следует учитывать, что  любое укрытие нагревательных приборов снижает их теплоотдачу.

В помещениях с небольшим  расстоянием от пола до подоконника  применяются радиаторы малой  высоты или нагревательные приборы  из труб (регистры).

Светопрозрачные стены  создают некоторые трудности  при размещении нагревательных приборов, но практика показывает, что обычные  радиаторы в этом случае не портят эстетического восприятия здания изнутри  и снаружи. В этом случае следует  дополнительно учитывать неприятное воздействие на человека пониженных температур стеклянных поверхностей внутри помещений в холодный период года. Снижение температуры внутренней поверхности  ограждения вызывает повышенную отдачу тепла человеческим организмом за счет радиации и вместе с этим нарушение  комфортных условий (при прочих равных условиях человеку в помещении с  большими застекленными поверхностями  всегда кажется холоднее).

2. Системы отопления  излучающего действия. В настоящее  время для отдельных помещений  и зданий, к которым предъявляются  повышенные санитарно-гигиенические  требования, применяются системы  лучистого и панельного отопления.  Нагревательными приборами служат  змеевики "из труб, заделанные  в перекрытиях (лучистое отопление)  или в наружных и внутренних  стенах (панельное отопление).

Системы лучистого  отопления создают более равномерную  температуру воздуха по высоте помещения  и благодаря нагретой поверхности  пола и потолка обеспечивают большие  возможности для отдачи человеческим организмом тепла за счет конвекции. Это благоприятно сказывается на самочувствии людей.

Для создания одинаковых комфортных условий температура  воздуха помещений при лучистом отоплении может быть на 2-2,5° ниже температуры воздуха при других системах отопления. Расположение греющей  поверхности в потолке вызывает минимальные конвективные потоки воздуха  в помещении, вследствие чего его  запыленность и загрязненность .бактериями оказывается ниже, чем при других системах отопления.

Наиболее целесообразны  системы лучистого отопления  в операционных блоках больниц, в  санаториях, для теплого пола вокзалов, бассейнов, вестибюлей зрелищных предприятий  и всех общественных зданий в тех  районах страны, где в летнее время  отопительная система может использоваться в качестве охладительной (пропуск  по змеевикам холодной воды).

Радиационное охлаждение помещений в летнее время с  использованием змеевиков лучистого  отопления применяется в южных  районах страны с сухим и жарким климатом. Радиационное охлаждение помещений  в ряде случаев способно заменить- систему кондиционирования воздуха.

Возможно устройство систем лучистого отопления с  использованием в качестве теплоносителя  нагретого воздуха, пропускаемого  по пустотам железобетонных плит междуэтажных перекрытий. Индустриальность и малая  металлоемкость таких систем делают их предпочтительными в крупнопанельных  и полносборных зданиях.