Расчет звукопоглощения, вносимого специальными материалами и конструкциями

На основании данных, полученных в п. 4.2, рассчитаем звукопоглощение, вносимое специальными материалами.

Для облицовки нижней части стен применим фанерную панель высотой 1 м. При составлении табл. 12 взято помещение, длина которого l = 15 м, ширина b = 10 м. Периметр студии 2× (l + b) = 50 м. Считая, что ширина двери 1, 5 м, получаем длину панели равной 48, 5 м и площадью 48, 5 м².

Составим табл. 16 подбора абсорбентов.

В верхней строке табл. 16 указаны расчетные частоты. В следующей строке – средние ве­личины единиц звукопоглощения (А – А ₀), которые необходимо добавить (по данным табл. 15).

Сведения о панелях были приведены в табл. 9. Панель №43 имеет малый коэффициент звукопоглощения на низких частотах, а в вышеуказанном примере на этих частотах необходимо получить наибольшее число единиц звукопоглощения. Панели №58, 60 и 62 имеют большие коэффициенты звукопоглощения на частотах 125, 250 и 500 Гц, и могут быть успешно применены в тех случаях, когда требуемое количество единиц звукопоглощения на низких частотах значительно превышает требуемое число единиц звукопоглощения на верхних частотах. В рассматриваемом случае это соотношение невелико, поэтому выбираем панель №68, имеющую меньшее значение коэффициента звукопоглощения на низких частотах, чем панель №58, 60, 62. Соответствующие величины α заносим в табл. 16.

Если бы требовалось подобрать один вид специального поглотителя, то это можно было бы сделать, используя данные табл. 8. Для этого достаточно подсчитать относительное число единиц звукопоглощения, которое осталось добавить на каждой расчетной частоте (после установки панели).

Максимальное число единиц звукопоглощения (211 – 9, 2 = 208, 1) соответствует частоте 125 Гц; на частоте 250 Гц следует добавить соответственно 191, 5 – 6, 8 = 184, 7 и т.д.

Таким образом, легко подсчитать, что на расчетных частотах относительное число единиц звукопоглощения соответственно составит: 1; 0, 92; 0, 89; 0, 85; 0, 78; 0, 71. По табл. 8 легко найти материал, которому соответствует 1, 0 при 125 Гц и приблизительно 0, 71 при 4000 Гц с монотонным изменением указанных величин. Такими свойствами обладает материал №793. Однако установив величины α этого материала из табл. 6 очевидно, что этот материал является слабым поглотителем, так как его коэффициенты звукопоглощения малы. Для размещения этого материала понадобится площадь, равная 208, 1/0, 37 = 562 м² (по данным для частоты 125 Гц). Однако при составлении табл. 15 было установлено, что площадь для размещения специальных абсорбентов S – S ₀ = 441м². Поэтому следует идти по другому пути. Из этой площади 48, 5 м² занимает панель, следовательно, свободной осталась площадь в 392, 5 м².

Попробуем применить хотя бы два разных поглотителя: низкочастотный и высокочастотный. Разделим приблизительно поровну оставшуюся площадь. Как уже упоминалось, ассортимент высокочастотных абсорбентов меньше. Начнем подбор с них. Если считать, что площадь высокочастотного поглотителя порядка 190...200 м², а из требуемых на частоте 4000 Гц 144-х единиц звукопоглощения высокочастотный абсорбент должен внести около 120..130 единиц, то α _mаx 125/195 = 0, 64. По табл. 7 находим, что близкими данными обладают поглотители №705, 706, 707, 722, 727 и 807 (α _mаx = 0, 60..0, 66 при F = 4000 Гц), однако, поглотители №705, 706 и 727 имеют слишком значительные коэффициенты звукопоглощения на низких частотах, №707 – не достаточно высокий коэффициент звукопоглощения на частоте 1000 Гц, а №807 равномерно поглощает на всех расчетных частотах. Таким образом, оптимальным является использование поглотителя №722. Найдя в табл. 6 все коэффициенты звукопоглощения и считая занимаемую им площадь S = 195 м², заносим все данные в табл. 16.

Таблица 16

Пример расчета специальных звукопоглощающих материалов

S, м2	F	125 Гц	250 Гц	500 Гц	1000 Гц	2000 Гц	4000 Гц
А доб.ср.
№ погл.		A		A		A		A		A		A
48.5		0, 19	9, 22	0, 14	6, 79	0, 09	4, 37	0, 06	2, 91	0, 06	2, 91	0, 05	2, 43
197.5		0, 98	193, 55	0, 88	173, 80	0, 52	102, 70	0, 21	41, 48	0, 16	31, 60	0, 14	27, 65
		0, 10	19, 50	0, 15	29, 25	0, 45	87, 75	0, 55	107, 25	0, 60	117, 00	0, 60	117, 00
1-й итог:	222, 27	209, 84	194, 82	151, 64	151, 51	147, 08
411 м2	А с
А доб.ср. – А с	-11, 24	-18, 33	-10, 38	23, 42	8, 46	-0, 96
-17.5		0, 98	-17, 15	0, 88	-15, 40	0, 52	-9, 10	0, 21	-3, 68	0, 16	-2, 80	0, 14	-2, 45
17.5		0, 10	1, 75	0, 15	2, 63	0, 45	7, 88	0, 55	9, 63	0, 60	10, 50	0, 60	10, 50
2-й итог:	206, 87	197, 07	193, 59	157, 59	159, 21	155, 13
411 м2	А с
А доб.ср. – А с	4, 16	-5, 56	-9, 16	17, 47	0, 76	-9, 01
		0, 03	0, 90	0, 20	6, 00	0, 56	16, 80	0, 78	23, 40	0, 66	19, 80	0, 39	11, 70
-30		0, 10	-3, 00	0, 15	-4, 50	0, 45	-13, 50	0, 55	-16, 50	0, 60	-18, 00	0, 60	-18, 00
3-й итог:	204, 77	198, 57	196, 89	164, 49	161, 01	148.83
411 м2	А с
А доб.ср. – А с	6, 26	-7, 06	-12, 46	10, 57	-1, 04	-2, 71
Допуск:	255, 6..166, 5	233, 5..149, 5	226, 5..142, 3	217, 3..132, 9	202, 5..117, 4	189, 9..102, 3
A общ.= A 0+ A c	218, 92	214, 43	219, 28	195, 17	202, 94	193, 47

Теперь подберем низкочастотный поглотитель.

На частоте 125 Гц число единиц звукопоглощения, внесенных панелью и поглотителем №722, равно 9, 2 + 19, 5 = 28, 7. Осталось добавить приблизительно 211 – 28, 7 = 182, 3 единицы. Считая, что площадь низкочастотного абсорбента тоже порядка 195 м², найдем, что коэффициент звукопоглощения на частоте 125 Гц должен иметь значение α _mаx ≅ 182, 5/197, 5 = 0, 92. Наиболее близкими данными (табл. 7) обладает поглотитель №762 (α _mаx = 0, 98). Найдя по табл. 6 все значения α, заносим соответствующие данные в табл. 16.

Далее подсчитаем суммарное число единиц звукопоглощения, вносимое поглотителями №68, №722, №762 (строка «1-й итог» в табл. 16). Сравнивая полученные результаты с допустимыми пределами (табл. 15), замечаем, что на частоте 4000 Гц требования удовлетворе­ны. Однако наблюдается значительный перебор единиц звукопоглощения на частотах 125, 250 и 500 Гц и их значительный недобор на частотах 1000 и 2000 Гц. Т.к. поглотитель №722 обладает большими значениями коэффициентов звукопоглощения на частотах 1000 и 2000 Гц, чем поглотитель №762, и малыми значениями – на частотах 125 и 250 Гц, целесообразно уменьшить площадь, занимаемую поглотителем №762 (S ₇₆₂ = 180 м²) в пользу поглотителя №722 (S ₇₂₂ = 212, 5 м²) (строка «2-й итог» в табл. 16). При этом удастся привести полученное количество единиц звукопоглощения на частотах 125, 250 и 500 Гц к значениям, близких к требуемому, однако, недобор на частоте 1000 Гц будет по прежнему иметь существенное значение, а также появится перебор единиц звукопоглощения на частоте 4000 Гц. Следовательно, необходимо подобрать материал, имеющий α _mаx на частоте 1000 Гц, при ничтожно малых значениях α на частотах 125, 250, 500, 2000 и 4000 Гц.

Из табл. 8 видно, что материала, удовлетворяющего этим требованиям, нет. Материалы, имеющие α _mаx на частоте 1000 Гц, как правило, имеют высокие коэффициенты звукопоглощения также на частотах 500 и 2000 Гц, поэтому для использования подобного поглотителя понадобиться заменить часть площади, занимаемой поглотителем №722. При этом необходимо подобрать такой материал, абсолютное значение коэффициента звукопоглощения которого на частоте 1000 Гц будет больше, а на частоте 4000 Гц – меньше, чем у поглотителя №722 (для того, чтобы дополнительно скорректировать небольшой перебор единиц звукопоглощения на этой частоте), при малых значениях α на частотах 125, 150 и 500 Гц.

Наиболее близкими свойствами обладают абсорбенты №738 и 811. Недостатком материала №738 является то, что коэффициент звукопоглощения на частоте 250 Гц в два раза больше, чем у поглотителя №722 (это приведет к большому перебору единиц звукопоглощения на этой частоте), поэтому выбираем материал №811. Из табл. 6 следует, что при частоте 1000 Гц коэффициент звукопоглощения этого материала α = 0, 78. Так как на этой частоте нам надо доба­вить минимум 175 – 158 = 17 единиц (табл. 15 и 16), то легко подсчитать площадь ∆ S, занимаемую поглотителем №811, учитывая что коэффициент звукопоглощения при замене на частоте F = 1000 Гц увеличится на величину 0, 78 – 0, 55 = 0, 23. Тогда ∆ S = 17/0, 23 = 73 м². Однако, коэффициент звукопоглощения на частоте 500 Гц у поглотителя №811 больше, чем у №722, на величину 0, 56 – 0, 45 = 0, 11, поэтому замена площади 73 м² материалом №811 приведет к возрастанию перебора единиц звукопоглощения на величину ∆ A ₅₀₀= 0.11× 73 = 8. Для того, чтобы обеспечить наиболее равномерное отклонение полученных значений А от среднего требуемого значения А _доб.ср., достаточно заменить поглотителем №811 площадь, равную ∆ S = 30 м². Соответствующие изменения отражены в табл. 16. Полученное в результате расчета число единиц звукопоглощения представлены в строке «Всего» табл. 16.

В предпоследней строке табл. 16 приведены допустимые пределы, в которых должно находиться фактически полученное А _с число единиц звукопоглощения (по данным табл. 15) специальных абсорбентов. Как видно из последней строки табл. 16, эти требования выполнены (рис. 13).

Методика подбора изложена подробно, так как она может служить основой для расчета студий и других помещений на реверберацию.