Załącznik nr 11. PW akustyki wnętrz

OBIEKT
BUDYNEK DYDAKTYCZNY WYDZIAŁU
LEŚNEGO
UNIWERSYTETU ROLNICZEGO
IM. HUGONA KOŁŁĄTAJA W KRAKOWIE
ADRES
INWESTOR
KRAKÓW, ul.29-go Listopada 46
UNIWERSYTET ROLNICZY im. H. Kołłątaja w Krakowie
30 –120 KRAKÓW, Al. Mickiewicza 21
ZLECENIODAWCA
AUTORSKA PRACOWNIA ARCHITEKTURY ’91
arch. Wacław Stefański
30-039 KRAKÓW, UL. JÓZEFITÓW 1/1
mgr inż. arch. WACŁAW STEFAŃSKI
upr. nr 59-Km/73, MP-0554
mgr inż. arch. AGNIESZKA WIŚNIOWSKA
PROJEKTANT
OPRACOWANIE
FAZA
BRANŻA
TEMAT
OPRACOWANIE:
PBW - PROJEKT WNĘTRZ
AKUSTYKA WNĘTRZ
PROJEKT AKUSTYKI WNĘTRZ
SAL WYKŁADOWYCH I - II
MGR INŻ. ARCH. JAN RĄCZY
UPR. NR 302/83, MP-0915 ....................................................
KRAKÓW, SIERPIEŃ 2008 R.
2
SPIS ZAWARTOŚCI
OPIS TECHNICZNY
1. Zasady opracowania
1.1. Przedmiot opracowania
1.2. Sposób opracowania.
1.3. Podstawa opracowania.
2. Adaptacja akustyczna
2.1. Zakres
2.2. Analiza przestrzenna
2.3. Kształtowanie czasu pogłosu - przeznaczenie sali
2.4. Analiza rozłożenia pola dźwiękowego.
2.5. Dobór głównych materiałów i ustrojów akustycznych i obliczenie czasu
pogłosu
2.6. Elementy i ustroje akustyczne
3. Obliczenia
3.1. Sala pusta
3.2. Sala zapełniona w 50%
3.3. Sala zapełniona w 100%
4. RYSUNKI
AK-1 Rzut widowni – analiza propagacji dźwięku w poziomie odsłuchu 1 : 50
AK-2 Przekrój A-A – analiza propagacji dźwięku bezpośredniego i z pierwszych
odbić 1 : 50
AK-3 Rzut sufitu – wytyczne rozłożenia materiałów akustycznych 1 : 50
AK-4 Ściana lewa – wytyczne rozłożenia materiałów akustycznych 1 : 50
AK-5 Ściana prawa – wytyczne rozłożenia materiałów akustycznych 1 : 50
AK-6 Ściana frontowa – wytyczne rozłożenia materiałów akustycznych 1 : 50
AK-7 Ściana tylna – wytyczne rozłożenia materiałów akustycznych 1 : 50
3
⊕ OPIS TECHNICZNY
1.ZASADY OPRACOWANIA
1.1. Przedmiot opracowania
Projekt obejmuje rozwiązania adaptacji akustycznej wnętrz 2 bliźniaczych sal
wykładowych WYDZIAŁU LEŚNEGO AKADEMII ROLNICZEJ w Krakowie, jako
wymagających opracowania całkowitego, z wytycznymi akustycznymi dla
projektu wnętrz. Opracowaniem objęto:
a. - sprawdzenie proporcji pomieszczenia
b. - wykonanie analizy propagacji dźwięku
c. - przyjęcie zalecanych czasów pogłosu
d. - określenie zakresu adaptacji akustycznej ścian, sufitów i podłóg
e. - dobór i zaprojektowanie ustrojów akustycznych
f. - sprawdzenie obliczeniowe średniego pogłosowego współczynnika
pochłaniania oraz czasu pogłosu w funkcji częstotliwości.
1.2. Sposób opracowania.
Projekt wykonano w oparciu o koncepcję architektoniczno-wnętrzową w dwu
fazach roboczych:
- analitycznej, dającej ogólne wytyczne przestrzenne i materiałowe
- technicznej, obejmującej dobór materiałów i ustrojów akustycznych i
szczegółowe obliczenia czasu pogłosu w funkcji częstotliwości.
1.3. Podstawa opracowania.
- Zlecenie
- robocze uzgodnienia z Zespołem Projektowym
- zalecenia, wytyczne i normy
4
2. ADAPTACJA AKUSTYCZNA.
2.1. Zakres
Projekt obejmuje:
A. Koncepcję rozwiązania akustyki wnętrza sali, a to:
- przyjęcie charakterystyki czasu pogłosu
- roboczą analizę geometryczną rozłożenia pola dźwiękowego
- analizę ukształtowania sufitu, ścian i innych elementów przestrzennych z punktu
widzenia stopnia rozproszenia i właściwej propagacji dźwięku
-wstępne określenie rozmieszczenia materiałów i ustrojów akustycznych
kształtujących właściwe warunki pogłosowe, jako wytycznych dla projektu
wnętrz
-obliczenie wstępne chłonności akustycznej, średniego pogłosowego
współczynnika
pochłaniania i czasu pogłosu w funkcji częstotliwości dla
założonego układu
B. Obliczenie chłonności akustycznej, średniego pogłosowego współczynnika
pochłaniania i czasu pogłosu w funkcji częstotliwości dla rozwiązania
wykonawczego projektu wnętrz.
2.2. Analiza przestrzenna
Uwaga: Projekt obejmuje modernizację wnętrza 2 bliźniaczych sal wykładowych i
uwzględnia wynikające stąd uwarunkowania. Ponieważ sale są symetrycznie
prawie identyczne, projekt akustyczny dotyczy oczywiście jednej z nich (s. II).
Sala ma wyjściowy kształt rzutu prostokątny - szer. ok. 10,9m, dł. ok. 15,0m, z
równoległymi płaszczyznami bocznych ścian przeciwległych, płaszczyznę sufitu
poziomą, podłogę ustopniowaną zgodnie z przyjętą przy budowie obiektu krzywą
widoczności, co daje zmienne wysokości sali - ok. 6,40m w części przedniej do
ok. 2,65m w części tylnej sali.
W tej przestrzeni znajduje się lada katedry i 132 fotele ze składanymi siedzeniami
i pulpitami.
W projekcie przewiduje się dobór materiałów wykończeniowych, elementów i
ustrojów akustycznych, a także ich rozmieszczenie i kształtowanie na
powierzchni ścian i sufitu, pozwalające na uzyskanie właściwych warunków
pogłosowych i korzystnego stopnia rozproszenia i wymieszania dźwięku.
2.3. Kształtowanie czasu pogłosu - przeznaczenie sali
Sala jest przeznaczona dla wykładów akademickich z użyciem środków
audiowizualnych dla max.132 osób i ma kubaturę wnętrza ok. 740 m3.
Źródłem dźwięku będzie:
- głos ludzki bezpośredni (mowa), szczególnie dla mniejszych grup słuchaczy,
- nagłośnienie elektroakustyczne (głośniki naścienne), przekazujące głos
wykładowcy, odtwarzające dźwięk nagrany przy pokazach i filmach.
Należy też brać pod uwagę możliwość roboczego nagrywania dźwięku dla celów
dokumentacyjnych.
Wskaźnik kubaturowy wnętrza wynosi ok. 5,6 m3/osobę. Wg. wskazań dla sal do
słuchania mowy wskaźnik ten powinien wynosić 4 - 7m3/sł., dla kin - 3-4m3/sł.
5
Dla sali o kubaturze ok. 700m3, zaliczanej do audytoriów małych, zaleca się
czasy pogłosu w średnich przedziałach częstotliwości (500-1000Hz):
- dla mowy, odczytów i prelekcji 0,8 - 0,9s, wg charakterystyki: 0,9s/125Hz 0,55s/500Hz – 0,55s/2000Hz,
- dla kina 0,5s, wg charakterystyki: 0,6s/125Hz - 0,5s/500Hz – 0,45s/2000Hz.
Ponieważ równorzędnym wymaganiem będzie tu funkcja wykładów zarówno z
użyciem głosu bezpośredniego, jak i nagłośnienia elektroakustycznego
(ewentualnie z odtwarzaniem dźwięku z zapisu), przyjęto, że czas pogłosu dla
średnich pasm częstotliwości dla sali zapełnionej słuchaczami w 1/2 powinien
wynosić:
Tśr = 0,55 s. ± 15%
wg charakterystyki:
0,75s(±
± 25%)/125Hz - 0,55s(±
± 15%)/500Hz – 0,75s(±
± 10%)/2000Hz
Najistotniejszą wytyczną w projektowaniu takiego wnętrza jest zapewnienie –
dzięki ukształtowaniu i warunkom pogłosowym – dobrej i wystarczającej
zrozumiałości sylabowej mowy, spełnienie przy elektroakustycznym nagłośnieniu
wskaźnika RASTI o wartości co najmniej 0,6.
Wytyczne dotyczące rozmieszczenia materiałów i ustrojów akustycznych,
wpływających na tak specyficzne kształtowanie czasów pogłosu, przekazano
Głównemu Projektantowi do zastosowania w projekcie całościowym wnętrz.
2.4. Analiza rozłożenia pola dźwiękowego.
Analizę przeprowadzono dla źródła dźwięku w rejonie centrum katedry (pozycja
wykładowcy) we frontowej części sali, co mniej więcej odpowiada też punktowi
pozornego źródła przestrzennego dla zestawów kolumn głośnikowych
umieszczonych symetrycznie po obu stronach w płaszczyźnie ekranu oraz
naściennych na przedłużeniu frontowej płaszczyzny katedry. Analizę
przeprowadzono dla pierwszych i drugich odbić.
Metodami geometrii przestrzennej doprowadzono do sprawdzenia kierunków
nachylenia wszystkich płaszczyzn reflektujących.
Założono, że ze względu na specyfikę wykładów i seminariów akademickich głos
ludzki bez wspomagania elektroakustycznego będzie istotnym źródłem dźwięku –
strefa obudowy przedniej części sali powinna wspomagać wypromieniowanie
dźwięku do słuchaczy. Celowi temu służą przede wszystkim zaproponowane nad
strefą wykładowcy łukowe płaszczyzny reflektująco-rozpraszające, centralne
fragmenty sufitu, a także fragmenty ścian bocznych obok podium wykładowcy
oraz w paśmie nad grzejnikami.
Dla uniknięcia niekorzystnych zjawisk rezonansowych i interferencyjnych,
powodowanych przez równoległość ścian bocznych sali, wprowadzono w ich
najaktywniejszych fragmentach na przeciwległych polach płaszczyzny o dużym
współczynniku pochłaniania dźwięku, zmniejszające energię pierwszych odbić.
Przy zaprojektowanym ukształtowaniu uzyskano podstawowe rozproszenie
dźwięku w całej przestrzeni sali z równomiernym rozłożeniem pola dźwiękowego.
W żadnej z relacji między falą bezpośrednią i odbitą nie występuje różnica
przekraczająca 12m. (odpowiadałoby to opóźnieniu czasowemu ok. 28
milisekund), co mogłoby doprowadzić do niekorzystnych zjawisk rezonansowych
i pogłosowych.
Kierunkowe i rozproszone odbicia z sufitu dobrze pokrywają dźwiękiem
wymaganą powierzchnię odsłuchu na poziomie głów słuchaczy.
Przy rozmieszczeniu głośników na bocznych ścianach (wspomaganych także ze
ściany czołowej i ewentualnie z sufitu), odległości odsłuchowe z tych źródeł
dźwięku nie będą przekraczać wielkości 6 - 7 m, a spełnienie założeń
6
pogłosowych dla zakresu częstotliwości mowy ludzkiej (pasma średnie – czas
pogłosu ok. 0,55 s) pozwoli na dobór nagłośnienia dającego dobrą sylabową
zrozumiałość mowy.
2.5. Dobór głównych materiałów i ustrojów
czasu pogłosu.
akustycznych i obliczenie
Dla założonego czasu pogłosu (Tśr) obliczono poszukiwany średni pogłosowy
współczynnik pochłaniania przegród dla sali a następnie dokonano doboru
materiałów i ustrojów akustycznych wnętrza sali. Materiały i ustroje oraz miejsca
ich rozmieszczenia, oparte o analizę przestrzennego rozłożenia pola
dźwiękowego, po uwzględnieniu możliwości i uwarunkowań przestrzennych,
wynikających z istniejącej struktury budowlanej a także ekonomiczności
rozwiązania i mało czasochłonnego, montażowego systemu realizacji. - zostały
przedstawione na rysunkach widoków przegród.
Proponowane rozwiązanie wykonawcze zostało sprawdzone obliczeniowo, a
wyniki obliczeń czasu pogłosu Tp w funkcji częstotliwości wg. formuły Fitzroy’a
dla wariantów: sala pusta, sala zapełniona w 1/2, sala zapełniona całkowicie przedstawiono w tym opracowaniu.
Wyliczone czasy pogłosu (w sekundach) dla oktawowych pasm częstotliwości
125 Hz - 250 Hz - 500 Hz - 1000 Hz - 2000 Hz - 4000Hz wynoszą odpowiednio:
sala pusta
T1 = 0.81 0.60 0.67 0.85 1.24 1.79 s
sala zapełniona w 1/2
T3 = 0.76 0.54 0.54 0.63 0.78 0.97 s
sala zapełniona całkowicie
T2 = 0.72 0.50 0.45 0.51 0.59 0.69 s
Są one zbliżone do zakładanego przy takim zapełnieniu sali.
2.6. Elementy i ustroje akustyczne
1. Posadzka: wykładzina PCV heterogeniczna Optic Compact firmy Tarkett (w
obliczeniach akustycznych uwzględniono powierzchnię p.obl.≈203 m2). W
ustopniowaniu widowni – kratki wentylacyjne (p.obl.≈ 3,6 m2)
2. Fotele audytoryjne sklejkowe z podnoszonymi siedzeniami i pulpitami (ilość
132 szt. - pogłosowy współczynnik pochłaniania α przyjęto porównawczo)
3. Sufit reflektująco-rozpraszający nad podium: podwójne płyty gięte RIFLEX
(p.obl.≈ 48 m2) na ruszcie i krążynach ze sklejki (krzywizny i nachylenie jak na
rysunkach), z kanałami rozpraszającymi (p.obl.≈ 4,4 m2). Obudowy boków
elementu – jak powierzchnie główne (p.obl.≈ 5,2 m2).
4. Sufit reflektujący płaski: płyty Rigips RIGIMETR na ruszcie systemowym
odległość zawieszenia > 200 mm (p.obl.≈ 33 m2), z warstwą wełny mineralnej
gr.5 cm
5. Sufit tłumiący płaski: płyty perforowane Rigips RIGITON RL 8/15/20,
laminowane od spodu włókniną akustyczną, na ruszcie systemowym, odległość
zawieszenia > 200 mm (p.obl.≈ 74 m2), z warstwą wełny mineralnej gr.5 cm
6. Sufitowe kratki wentylacyjne (p.obl.=4,3 m2)
7. Obudowa reflektująca ściany przedniej – płyty GUSTAFS (lub ATOS PP-w60)
pełne, z okleiną naturalną, montaż ścienny > 40mm, między płytami i podłożem
wełna mineralna grubości ok. 30mm i gęstości 40-50 kg/m3 (p.obl.≈ 28,4 m2)
7
8. Obudowa tłumiąca ściany przedniej – płyty GUSTAFS perforowane BF SH8
(lub ATOS-PP8-40-1 albo ATOS-PP8-1), z okleiną naturalną, montaż ścienny >
40mm, między płytami i podłożem wełna mineralna grubości ok. 30mm i gęstości
40-50 kg/m3 (p.obl.≈ 11,6 m2)
9. Tablice akrylowe (p.obl.≈ 8,6 m2)
10. Drzwi płytowe (p.obl.≈ 3,2 m2)
11. Obudowa ściany tylnej (duże tłumienie) - płyty GUSTAFS perforowane BF SH8 (lub ATOS-PP8-40-1 albo ATOS-PP8-1), z okleiną naturalną, montaż
ścienny ok. 100 mm, między płytami i podło żem wełna mineralna grubości ok.
30mm i gęstości 40-50 kg/m3 (p.obl.≈ 19,6 m2)
12. Obudowa ściany tylnej - płyty GUSTAFS (lub ATOS PP-w60) pełne, z okleiną
naturalną, montaż ścienny ok.100 mm, między płytami i podłożem wełna
mineralna grubości ok. 30mm i gęstości 40-50 kg/m3 (p.obl.=14,4 m2). (p.obl.≈
9,5 m2)
13. Obudowa reflektująca ścian bocznych (elementy odchylone obok podium) płyty GUSTAFS (lub ATOS PP-w60) pełne, płaskie i gięte, z okleiną naturalną,
montaż dystansowy >180 mm, za płytami wełna mineralna grubości ok. 40mm i
gęstości 40-50 kg/m3 (p.obl.≈ 35,0 m2). Pozioma obudowa dolna elementów –
jak powierzchnia główna (p.obl.≈ 3,5 m2).
14. Obudowa reflektująca ścian bocznych (elementy płaskie) - płyty GUSTAFS
(lub ATOS PP-w60) pełne, z okleiną naturalną, montaż dystansowy ok.180 mm,
za płytami wełna mineralna grubości ok. 40mm i gęstości 40-50 kg/m3 (p.obl.≈
18,2 m2)
15. Obudowa ścian bocznych (duże tłumienie) - płyty GUSTAFS perforowane BF
- SH8 (lub ATOS-PP8-40-1 albo ATOS-PP8-1), z okleiną naturalną, montaż
dystansowy ok. 180 mm, między płytami i podłożem wełna mineralna grubości
ok. 40mm i gęstości 40-50 kg/m3 (p.obl.≈ 56,6 m2)
16. Obudowa grzejników – blacha perforowana (p.obl.≈ 19,2 m2)
17. Katedra z materiałów drewnopochodnych okleinowanych.
UWAGI:
1. Podane powierzchnie wyliczono dla celów obliczeń akustycznych i nie mają
one wartości przedmiarowych
2. Wszystkie połączenia i styki metalu i elementów suchego montażu – inne niż
systemowe - zabezpieczać przed przekazywaniem drgań podkładkami
elastycznymi z gumy lub folii FD-1.
3. Wszystkie wieszaki elementów sufitowych zabezpieczać podkładkami
elastycznymi przed przekazywaniem drgań.
4. Wszystkie materiały powinny mieć wymagane prawem atesty dopuszczające
do stosowania w budynkach użyteczności publicznej na terenie RP
5. Wszelkie zmiany materiałowe bądź połączeń technicznych winny być
uzgodnione z projektantami.
6. Realizacja powinna przebiegać pod nadzorem autorskim.
8
3. Obliczenia
W tabelach zastosowano oznaczenia:
T - czas pogłosu pomieszczenia [s]
T = Tx + Ty + Tz
gdzie odpowiednio:
Tx = Sx/S * 0.161 * V/(S*alfa'x)
Ty = Sy/S * 0.161 * V/(S*alfa'y)
Tz = Sz/S * 0.161 * V/(S*alfa'z)
V - kubatura pomieszczenia [m3]
Si - powierzchnia materiału pochłaniającego
alfa - pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku (powierzchniowy lub
jednostkowy)
alfa' - współczynnik pochłaniania skorygowany np. alfa'x = -ln(1 - alfax)
alfax, alfay, alfaz - średnie współczynniki chłonności akustycznej pomieszczenia
przy założeniu, że jego chłonność całkowita jest rozłożona na
przeciwległych powierzchniach ścian, sufitu i podłogi w kierunku osi x, y, z
Sx, Sy, Sz - powierzchnie obu przeciwległych ścian sufitu i podłogi w kierunku
osi x, y, z [m2]
S - sumaryczna powierzchnia ograniczająca pomieszczenie [m2]
S = Sx + Sy + Sz
3.1. Obliczenie czasu pogłosu w funkcji częstotliwości
Wersja (V= 736.00 m3) W1 - SALA PUSTA
Pomieszczenie: SALE WYKŁADOWE TABELA II/1
Obiekt: AKADEMIA ROLNICZA – WYDZIAŁ LEŚNY - KRAKÓW
------------------------------------------------------------------------Lp.
Si
125
250
500
1000
2000
4000
------------------------------------------------------------------------Sx
147.60
41.742 64.202 65.260 59.674 50.398 43.518
1
Sy
119.40
22.245 33.661 38.751 36.908 28.944 23.456
Sz
464.90
75.066 92.791 79.035 62.217 42.638 29.423
------------------------------------------------------------------------2a
alfax
0.283
0.435
0.442
0.404
0.341
0.295
2b
alfa'x
0.332
0.571
0.584
0.518
0.418
0.349
------------------------------------------------------------------------3a
alfay
0.186
0.282
0.325
0.309
0.242
0.196
3b
alfa'y
0.206
0.331
0.392
0.370
0.278
0.219
------------------------------------------------------------------------4a
alfaz
0.161
0.200
0.170
0.134
0.092
0.063
4b
alfa'z
0.176
0.223
0.186
0.144
0.096
0.065
------------------------------------------------------------------------5
S
731.90
------------------------------------------------------------------------6
Tx
0.098
0.057
0.056
0.063
0.078
0.093
7
Ty
0.128
0.080
0.067
0.071
0.095
0.121
8
Tz
0.584
0.462
0.552
0.716
1.069
1.573
------------------------------------------------------------------------9
T
0.810
0.599
0.675
0.850
1.242
1.787
-------------------------------------------------------------------------
9
3.2. Obliczenie czasu pogłosu w funkcji częstotliwości
Wersja (V= 736.00 m3) W2 - 50% ZAPEŁNIENIA
Pomieszczenie: SALE WYKŁADOWE TABELA II/3
Obiekt: AKADEMIA ROLNICZA – WYDZIAŁ LEŚNY - KRAKÓW
------------------------------------------------------------------------Lp.
Si
125
250
500
1000
2000
4000
------------------------------------------------------------------------Sx
147.60
41.742 64.202 65.260 59.674 50.398 43.518
1
Sy
119.40
22.245 33.661 38.751 36.908 28.944 23.456
Sz
464.90
81.566 103.841 101.785 86.592 72.018 59.453
------------------------------------------------------------------------2a
alfax
0.283
0.435
0.442
0.404
0.341
0.295
2b
alfa'x
0.332
0.571
0.584
0.518
0.418
0.349
------------------------------------------------------------------------3a
alfay
0.186
0.282
0.325
0.309
0.242
0.196
3b
alfa'y
0.206
0.331
0.392
0.370
0.278
0.219
------------------------------------------------------------------------4a
alfaz
0.175
0.223
0.219
0.186
0.155
0.128
4b
alfa'z
0.193
0.253
0.247
0.206
0.168
0.137
------------------------------------------------------------------------5
S
731.90
------------------------------------------------------------------------6
Tx
0.098
0.057
0.056
0.063
0.078
0.093
7
Ty
0.128
0.080
0.067
0.071
0.095
0.121
8
Tz
0.533
0.407
0.416
0.499
0.611
0.752
------------------------------------------------------------------------9
T
0.759
0.544
0.539
0.633
0.784
0.966
-------------------------------------------------------------------------
3.3. Obliczenie czasu pogłosu w funkcji częstotliwości
Wersja (V= 736.00 m3) W3 - 100% ZAPEŁNIENIA
Pomieszczenie: SALE WYKŁADOWE TABELA II/2
Obiekt: AKADEMIA ROLNICZA – WYDZIAŁ LEŚNY - KRAKÓW
------------------------------------------------------------------------Lp.
Si
125
250
500
1000
2000
4000
------------------------------------------------------------------------Sx
147.60
41.742 64.202 65.260 59.674 50.398 43.518
1
Sy
119.40
22.245 33.661 38.751 36.908 28.944 23.456
Sz
464.90
88.066 114.891 124.535 110.967 101.398 89.483
------------------------------------------------------------------------2a
alfax
0.283
0.435
0.442
0.404
0.341
0.295
2b
alfa'x
0.332
0.571
0.584
0.518
0.418
0.349
------------------------------------------------------------------------3a
alfay
0.186
0.282
0.325
0.309
0.242
0.196
3b
alfa'y
0.206
0.331
0.392
0.370
0.278
0.219
------------------------------------------------------------------------4a
alfaz
0.189
0.247
0.268
0.239
0.218
0.192
4b
alfa'z
0.210
0.284
0.312
0.273
0.246
0.214
------------------------------------------------------------------------5
S
731.90
------------------------------------------------------------------------6
Tx
0.098
0.057
0.056
0.063
0.078
0.093
7
Ty
0.128
0.080
0.067
0.071
0.095
0.121
8
Tz
0.490
0.362
0.330
0.377
0.418
0.481
------------------------------------------------------------------------9
T
0.716
0.499
0.453
0.512
0.591
0.695
-------------------------------------------------------------------------