Акустыка памяшканняў – гукапаглынанне

Акустычныя ўласцівасці апісваюць паводзіны гука ў замкнёнай прасторы. Гэта азначае, што чалавек, які слухае гук, і крыніца гука знаходзяцца ў адным памяшканні. Пры адсутнасці ў памяшканні гукапаглынаючых паверхняў (пакрыцці сцен, даху і падлогі) будзе адбывацца шматразовае адлюстраванне гука паміж паверхнямі, і спатрэбіцца шмат часу да поўнага знікнення гука. У такім памяшканні будзе цяжка вызначыць местапалажэнне крыніцы гука, бо будзе чуваць як прамы гук (які ідзе непасрэдна ад крыніцы), так і шматразова адлюстраваны.

У выпадку пакрыцця паверхняў гукапаглынальным матэрыялам, аслабленне адлюстраванага гука адбываецца значна хутчэй, і чалавек у такім памяшканні чуе толькі прамы гук. Акрамя таго, у гэтым выпадку таксама зніжаецца агульны ўзровень шуму ў памяшканні.


Room acoustics sound absorption

Паказчыкам гукапаглынальных уласцівасцяў матэрыяла з’яўляецца каэфіцыент гукапаглынання “α”, які залежыць ад частаты гука. Значэнні каэфіцыента альфа (α) могуць знаходзіцца ў дыяпазоне ад 0 да 1,00 (ад поўнага адлюстравання да поўнага паглынання).

Паглынальнікі гука можна ўмоўна падзяліць на тры галоўныя катэгорыі

  • Порыстыя паглынальнікі гука
  • Рэзанансныя паглынальнікі гука
  • Асобныя гукапаглынальнікі 

Порыстыя гукапаглынальныя матэрыялы

Добрым прыкладам порыстага гукапаглынальнага матэрыяла з’яўляецца базальтавая вата.

Дзякуючы эфекту трэння пры праходжанні гука праз мінеральную вату адбываецца пераўтварэнне часткі гукавых хваль у цеплавую энергію.

Таўшчыня матэрыяла аказвае значны ўплыў на гукапаглынальныя ўласцівасці матэрыяла. Для паглынання высокачастотных гукаў (звыш 500 Гц) дастаткова выкарыстоўваць пліты з базальтавай ваты таўшчынёй 30-50 мм. Больш сур’ёзную праблему ўяўляюць сабой гукі ў дыяпазоне частот ніжэй за 500 Гц.  У гэтым выпадку для забеспячэння неабходнай ступені гукапаглынання патрабуецца прымяненне больш тоўстых пліт з базальтавай ваты. Недастатковую таўшчыню матэрыяла можна таксама кампенсаваць паветраным зазорам з тыльнага боку гукапаглынальнага пакрыцця столі ці сценавой зборнай панэлі.

Для гукапаглынальнікаў гэтага тыпу выключную значнасць мае адсутнасць на паверхні паветрапранікальнага слоя, напрыклад, параізаляцыі ці фарбы, наяўнасць якога значна зніжае эфект гукапаглынання. Уплыў паветрапранікальнага слоя ілюструецца на малюнку ніжэй (пункцірная лінія).

У табліцы ніжэй прадстаўлены каэфіцыенты гукапаглынання некаторых матэрыялаў:

Актаўная паласа частот (Гц) 125 250 500 1000 2000 4000
Бетон

0.02

0.02 

0.02 

0.02 

0.03 

0.04 

Гіпсавая пліта на каркасе 

0.2

0.15

0.1

0.08

0.05

0.05

Вокны

0.35

0.25

0.18

0.12

0.07

0.04

Пліта з мінеральнай ваты 50 мм*

0.2

0.65

1.0

1.0

1.0

1.0

Пліта з мінеральнай ваты 100 мм*

0.45

0.9

1.0

1.0

1.0

1.0

*з цвёрдай падложкай

Рэзанансныя паглынальнікі гука

У якасці рэзанансных паглынальнікаў гука могуць выкарыстоўвацца механічныя ці акустычныя хістальныя сістэмы. Адным з варыянтаў такіх сістэм з’яўляюцца мембранныя гукапаглынальнікі, выкананыя, напрыклад, у выглядзе суцэльнай пласціны з герметызаваным паветраным зазорам з тыльнага боку. Максімальная ступень гукапаглынання дасягаецца пры рэзананснай частаце. У выпадку запаўнення поласці порыстым матэрыялам, напрыклад, базальтавай ватай, дыяпазон частот, у якім забяспечваецца гукапаглынанне, пашыраецца.

Асобныя гукапаглынальнікі

Да гэтай катэгорыі адносяцца розныя аб’екты, напрыклад, сталы, крэслы, людзі і г.д. пры разліках гукапаглынаючых характарыстык такіх аб’ектаў звычайна прымяняецца формула Сабіна, у якасці аднаго з паказчыкаў у якой выкарыстоўваецца плошча паверхні гукапаглынання ў м2.

Час рэверберацыі памяшкання служыць паказчыкам працягласці захавання ў ім гукавой энергіі. Звычайна яно вызначаецца як час, напрацягу якога адбываецца зніжэнне інтэнсіўнасці гука ў мільён разоў (60дБ).

Паколькі ўзровень гукавога ціску (SPL) пры дастаткова моцным плясканні ў далоні складае каля 100 дБ, а пры размове шэптам гэты паказчык складае каля 40 дБ, вы можаце лёгка вызначыць час рэверберацыі памяшкання, пляскаючы ў далоні і засякаючы час, напрацягу якога вы можаце чуць гук пасля хлапку. Пры гэтым мяркуецца, што памеры памяшкання не надта адрозніваюцца ад звычайных, і што ў памяшканні дастаткова ціха.

Для вызначэння рэверберацыі невялікага памяшкання ці залы (аб’ёмам < 1000 м3), у якім адбываецца рассейванне гукавых хваляў, і сярэдні каэфіцыент паглынання складае менш за 0,3, можа выкарыстоўвацца эмпірычная формула, якая атрымала назву формулы Сабіна: 

RT = 0.16 x V / A


T = час рэверберацыі, с
V = аб’ём памяшкання, м3
A = (Σ плошча паверхні (S) х а) = плошча паглынання памяшкання, м2

Плошча паглынання памяшкання А – гэта сумма здабыткаў значэнняў плошчаў паверхняў (S) на іх каэфіцыенты паглынання “α”.

Напрыклад, калі зададзены час рэверберацыі ў памяшканні памерамі 6х10х3 м складае 0,8 с, то які каэфіцыент паглынання павінен мець гукапаглынальны матэрыял, які плануецца выкарыстоўваць для гукаізаляцыі столі плошчай 45 м2?

Адказ: A = 0.16 x V/T = 0.16 x 180/0.8 = 36 м2 x α = 36/45 = 0.8

Аптымальны час рэверберацыі памяшкання залежыць ад яго тыпу, памераў і матэрыялаў. На час рэверберацыі можа таксама ўплываць любы аб’ект, які знаходзіцца ў памяшканні, уключаючы людзей і іх рэчы.

Неабходны час рэверберацыі памяшканняў для праслухоўвання маўлення, меншы час рэверберацыі для памяшканняў, прызначаных для праслухоўвання музыкальных твораў. Павялічэнне часу рэверберацыі можа ўскладніць разуменне маўлення. З другога боку, занадта кароткі час рэверберацыі можа адмоўна паўплываць на танальны баланс і гучнасць гука ў памяшканні.

Зніжэнне шуму ў буйных вытворчых памяшканнях

У вытворчых памяшканнях аб’ёмам каля 1000 м3, вышыня і шчыльнасць размяшчэння абсталявання і мэблі значна ўплываюць на гукавое поле. Гукавое поле ў такім памяшканні, як правіла, не можа лічыцца дыффузным (г.зн. рассеяным), і з гэтай прычыны выкарыстанне формулы Сабіна для разліку часу рэверберацыі немэтазгодна.