Patalpų akustika. Garso sugertis

Patalpų akustika apibūdina garso elgseną erdvėje. Tai reiškia, kad klausytojas ir garso šaltinis yra toje pačioje patalpoje. Jeigu patalpoje yra mažai garsą sugeriantys paviršiai (sienų stogo arba grindų), garsas atšokinės nuo paviršių, ir tai truks ilgai, kol garsas nuslops. Tokiose patalpose esantis klausytojas negalės gerai suprasti kalbėtojo, nes tuo pat metu girdės tiesioginio ir besikartojančio atspindėto garso bangas.

Ir atvirkščiai, kai tie patys paviršiai padengiami garsą sugeriančia medžiaga, atspindėtas garsas sumažės daug greičiau ir klausytojas girdės tik tiesioginį garsą. Patalpoje taip pat sumažės bendrasis garso lygis.

Room acoustics sound absorption

Medžiagų garso sugerties savybės išreiškiamos garso sugerties koeficientu α,(alfa), priklausomu nuo dažnio. Alfa (α) kinta nuo 0 iki 1,00 (nuo visiško atspindžio iki visiškos sugerties).

Garso sugėrikliai skirstomi į tris pagrindines kategorijas:

  • Porėtieji sugėrikliai; 
  • Rezonansiniai sugėrikliai; 
  • Vienetiniai sugėrikliai.

Porėtieji sugėrikliai

Geras porėtųjų sugėriklių pavyzdys yra akmens vata. Kai garso banga patenka į mineralinę vatą, trinities jėgų veikiama garso energija virsta šiluma.

Medžiagos garso sugerčiai labai didelę įtaką turi medžiagos storis. Aukštų dažnių ( virš 500 Hz) garsą lengviau suvaldyti naudojant 30-50 mm storio akmens vatą. Sudėtingiau suvaldyti žemesnių už 500 Hz dažnių garsą. Šiuo atveju geresnei garso sugerčiai pasiekti reikalingos storesnės akmens vatos plokštės. Slopinant žemų dažnių garsą, medžiagos storio didinimas gali būti kompensuotas paliekant oro tarpą tarp sugeriančios plokštės ir lubų arba sienų.

Naudojant šiuos garso sugėriklius, labai svarbu ant atitvarų paviršių nesudaryti orui nelaidžių sluoksnių, tokių kaip garų užtvara arba dažų sluoksnis, kurie gali ženkliai sumažinti garso sugertį. Orui neleidžių sluoksnių poveikis parodytas paveiksle (punktyrinė linija):

Garso sugerimo kreivė

Čia jūs galite rasti kai kurių medžiagų praktinius garso sugerties koeficientus:

Oktavos juosta (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000
Betonas

0.02

0.02 

0.02 

0.02 

0.03 

0.04 

Gipso kartonas su statramsčiais

0.2

0.15

0.1

0.08

0.05

0.05

Langai

0.35

0.25

0.18

0.12

0.07

0.04

50 mm storio akmens vatos plokštės*

0.2

0.65

1.0

1.0

1.0

1.0

100 mm storio akmens vatos plokštės*

0.45

0.9

1.0

1.0

1.0

1.0

* su kietu pagrindu

Rezonansiniai sugėrikliai

Rezonansiniai sugėrikliai sudaryti iš mechaninės arba akustinės virpesių sistemos. Vienas iš tokių pavyzdžių yra membraniniai sugėrikliai – kieta plokštė su šalia esančiu sandariu oro tarpu. Sugertis pasiekia didžiausią vertę esant rezonansiniam dažniui. Kai tuštuma užpildoma porėta medžiaga, tokia kaip akmens vata, garsas sugeriamas platesniame dažnių ruože.

Vienetiniai sugėrikliai

Šiai sugėriklių kategorijai priskiriami stalai, kėdės, žmonės ir kt. Šių objektų garso sugertis pateikiama ploto vienetais m2 vienam objektui pagal Sabine formulę. 

Patalpų aidėjimo laikas apibūdina akustinės energijos slopimo trukmę. Paprastai tai apibrėžiama laiku, per kurį akustinis intensyvumas sumažėja milijoną kartų (60 dB). 

Kadangi garsus plojimas sukelia 100 dB, o šnabždesys 40 dB garsą, jūs galite lengvai nustatyti patalpos aidėjimo laiką: suplojus reikia klausyti, kiek laiko jūs girdėsite plojimo sukeltą garsą. Tačiau tai taikoma tik įprastinių matmenų patalpoms ir aplinka turi būti pakankamai tyli.

Vienasluoksniai garso slopintuvai

Mažų patalpų ir salių (tūris iki 1000 m3), kuriose garso laukas išsklaidytas ir vidutinė sugertis mažesnė už 0,3, aidėjimo laikas apskaičiuojamas pagal empirinę Sabine formulę:

 

RT = 0.16 x V / A


T = aidėjimo laikas, s
V = patalpos tūris, m3
A = (Σ paviršiaus plotas (S) x α) = patalpos garso sugerties plotas, m2

APatalpos garso sugerties plotas A yra visų paviršių plotų S suma, padauginta iš sugerties koeficiento α.
Pavyzdžiui, jeigu pageidaujamas klasės aidėjimo laikas yra 0,8 sekundės, klasės matmenys 6x10x3 m, ketinama panaudoti 45 mgarsą sugeriančios lubų dangos, koks turi būti šios dangos garso sugerties koeficientas? 

Atsakymas: A = 0.16 x V/T = 0.16 x 180/0.8 = 36 m2 x α = 36/45 = 0.8


Optimalus erdvės aidėjimo laikas priklauso nuo jos dydžio, medžiagų ir patalpų rūšies. Kiekvienas patalpose esantis objektas, įskaitant žmones ir jiems priklausančius daiktus, įtakoja aidėjimo laiką.

Patalpų, kuriose kalbama, aidėjimo laikas turi būti trumpesnis nei muzikai skirtų patalpų. Esant ilgesniam aidėjimo laikui, sunkiai suprantama kalba. Kita vertus, esant per trumpam aidėjimo laikui, gali nukentėti tonų balansas ir garsumas. 

Garso slopinimas didėlėse pramonės patalpose

Pramoninių salių, kurių tūris didesnis už 1000 m3, aukštis paprastai yra daug mažesnis už jų ilgį ir plotį. Šiuo atveju didžiausią įtaką garso laukui turi aukštis ir apstatymo tankis. Tokių salių garso laukas dažniausiai neišsklaidytas, todėl jų aidėjimo laikui skaičiuoti Sabine formulė netaikoma.