УДК 69 Маракулина С.П., Шишкова М.Н., Гращенкова Э.А.
Маракулина С.П.
канд. тех. наук, доцент кафедры строительства
Государственный университет по землеустройству (г. Москва, Россия)
Шишкова М.Н.
студентка
Государственный университет по землеустройству (г. Москва, Россия)
Гращенкова Э.А.
студентка
Государственный университет по землеустройству (г. Москва, Россия)
АРХИТЕКТУРНАЯ АКУСТИКА: ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ И ЧЕМ ОБУСЛОВЛЕНА
Аннотация: архитектурная акустика исследует взаимодействие звука и акустических пространств, учитывая физические законы, которые угадывают, как звуковые волны распространяются и воспринимаются в различных помещениях. Основываясь на принципах физики, архитектурная акустика стремится создать условия для оптимального звучания и минимизации негативного воздействия нежелательных шумов. Эта статья рассматривает основные физические принципы, которые лежат в основе архитектурной акустики, а также факторы, влияющие на создание акустически комфортных пространств.
Ключевые слова: акустика, архитектура, физика, архитектурная физика.
Основные физические принципы звука.
Звук - это механическая волна, которая возникает при колебаниях молекул в среде, такой как воздух, вода или твердые материалы. На распространение звука влияют несколько основных физических факторов, которые необходимо понимать для проектирования акустически эффективных пространств [1]:
- Частота и длина волны. Звук имеет различные частоты, которые определяют его восприятие как более высоких или низких тонов. Длина волны -это расстояние, которое звук проходит за один цикл колебания, и она обратно пропорциональна частоте. В архитектурной акустике важно учитывать, как различные частоты взаимодействуют с материалами и формами пространства [2].
Скорость звука: Скорость звука в воздухе составляет aproximadamente 343 метра в секунду при нормальных условиях. В других материалах, таких как вода или бетон, скорость звука может значительно увеличиваться, что необходимо учитывать при проектировании многофункциональных пространств.
- Отражение и поглощение. При столкновении звуковых волн с поверхностями они могут отражаться, поглощаться или преломляться. Объекты с высокой плотностью, такие как бетон или стекло, отражают звук. Когда звуковая волна встречает преграду, часть ее энергии отражается. Конструкция стен, потолков и полов может существенно повлиять на отражение звука.
Рис. 1. Отражение в зале.
Например, гладкие и твердые поверхности отражают звук более эффективно, чем пористые или неровные. Эффект отражения может быть использован, чтобы увеличить громкость звука в музыкальных залах, однако необходимо избегать излишнего эха. В то время как мягкие и пористые материалы, такие как ковры и акустические панели, поглощают его, уменьшая уровень реверберации. Поглощение звука происходит, когда его энергия усваивается материалами внутри пространства. Материалы с высокой пористостью, такие как акустические панели, текстиль, коврики и другие мягкие поверхности, могут поглощать звуковые волны, уменьшая уровень шума и создавая комфортные условия. Акустические решения часто проектируются с учетом частот, которые необходимо поглотить для достижения гармоничного звучания.
-Реверберация. Это явление возникает, когда звук отражается от поверхностей и продолжает слышаться после того, как источник звука прекратил излучение.
Долгая реверберация может ухудшить четкость звука, в то время как короткая реверберация благоприятна для речевого восприятия. социокультурной среды приведена ниже.
Звукоизоляция. Для предотвращения проникновения нежелательных звуков из внешней среды в помещение критически важен выбор материалов, которые обладают хорошими звукоизоляционными свойствами. Звукоизоляция определяется не только материалами, но и конструкцией стен, окон и дверей [3].
- Преломление. Преломление происходит, когда звуковые волны проходят через границу между двумя разными средами. Это может привести к изменению направления распространения звука. Понимание этого эффекта важно для проектирования многоуровневых пространств, где звук может изменять свое направление в зависимости от конструкции стен и потолков.
Факторы, влияющие на архитектурную акустику.
При проектировании помещений необходимо учитывать множество факторов, которые могут повлиять на акустическое восприятие:
- Форма и размеры помещений.
Геометрия пространства играет важную роль в том, как звук распространяется внутри него. Большие залы могут создавать сложные акустические условия, где объединяются эффекты отражений, поглощений и реверберации [5].
- Материалы отделки. Выбор материалов для стен, потолков и полов критически важен для акустики. Например, использование глухих и массивных материалов может увеличить эффект отражения, тогда как более легкие и пористые материалы снижает уровень реверберации.
Заполнение пространства. Наличие мебели, людей и других объектов внутри помещений может значительно изменить их акустические характеристики. Объекты могут поглощать звук и менять пути его распространения, что влияет на общую акустическую картину [2].
- Качество звука. Необходимо учитывать также качество звука внутри помещения - его ясность и насыщенность, обеспечивая комфортные условия для слушателей.
Проблемы в архитектурной акустике.
Несмотря на достижения в области архитектурной акустики, по-прежнему существует ряд проблем, требующих решения:
- Проблемы реверберации. Если время реверберации слишком велико, это может затруднить понимание речи. Это особенно важно для концертных залов и театров, где необходимо обеспечить максимальную четкость.
- Шум извне. Внешние шумы, такие как транспортные и городские звуки, могут создавать значительные проблемы акустического комфорта. Решение включает использование звукоизолирующих материалов и продуманное размещение окон и дверей.
Акустические аномалии. Некоторые пространства могут иметь нежелательные особенности, такие как резонансные частоты, которые могут иметь негативное влияние на качество звука. Это может быть связано с неправильной геометрией или материалами [3].
Причины важности архитектурной акустики.
- Создание комфортной среды.
Хорошая акустика является важным аспектом комфорта в любом помещении. В офисах плохая звукоизоляция может привести к постоянным отвлечениям, повышению стресса и потере продуктивности. В жилых помещениях она также влияет на уровень комфорта и качество жизни жителей.
- Эстетика и функциональность.
Для культурных учреждений, таких как театры, оперные и концертные залы, архитектурная акустика непосредственно связана с художественным восприятием произведений искусства. Успешное проектирование может создать уникальную атмосферу, в которой звук будет доставляться зрителям наилучшим образом.
- Законы и нормы.
Во многих странах существуют различные строительные нормы и правила, регламентирующие акустику в помещениях.
Игнорирование этих стандартов может привести к юридическим последствиям и необходимости дополнительных затрат на доработку проекта.
Заключение.
Архитектурная акустика, основывающаяся на физических принципах, играет ключевую роль в создании комфортных пространств. Понимание взаимодействия звука с архитектурными элементами позволяет создавать условия для оптимального звучания и минимизации внешних шумов. Уделяя
внимание данному аспекту проектирования, можно значительно повысить качество звучания в зданиях, будь то театры, концертные залы или обычные офисные и жилые пространства.
Архитектурная акустика — это наука, изучающая звуковые явления в закрытых и открытых пространствах, а также методы их проектирования. Качественная акустика влияет не только на восприятие звука, но и на функциональность помещений. Правильное проектирование акустических характеристик позволяет предотвратить эхо, внешние шумы и другие непредвиденные акустические эффекты, что способствует лучшему восприятию информации и повышению качества жизни.
Современные подходы к архитектурной акустике требуют интеграции знаний из различных областей: физики, психологии, инженерии и архитектуры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Кнудсен Верн О. Архитектурная акустика. Пер. с англ. Акустика и её приложения: учебное пособие. 2010. - 520 с;
2. Богатина А.Ю., Моргун В.Н., Ревякин А.А. Архитектурная и строительная акустика: учебное пособие / 2010. - 223 с;
3. Акустическое проектирование залов многоцелевого назначения. методические указания. Маракулина. С.П. Электронная публикация.М.: ГУЗ. 2015г. 3 п.л;
4. Путь и путевое хозяйство, Акустическая защита жилой среды вблизи железных дорог. Маракулина. С.П. Электронная публикация.М.: ГУЗ. 2022;
5. История развития архитектурной акустики. 2010 / Киселева Е.Г.;
6. Архитектурная акустика научная статья. 2018 / Иванова. Я.А.;
7. Елаховский Д.В. Опыт использования междисциплинарной интеграции для повышения мотивации к изучению физики с точки зрения архитектуры научная статья. 2017
Marakulina S.P., Shishkova M.N., Grashchenkova E.A.
Marakulina S.P.
State University of Land Management (Moscow, Russia)
Shishkova M.N.
State University of Land Management (Moscow, Russia)
Grashchenkova E.A.
State University of Land Management (Moscow, Russia)
ARCHITECTURAL ACOUSTICS: WHAT IT IS AND WHAT IT IS CAUSED BY
Abstract: architectural acoustics studies the interaction of sound and acoustic spaces, taking into account the physical laws that predict how sound waves propagate and are perceived in different spaces. Based on the principles of physics, architectural acoustics aims to create conditions for optimal sound and minimize the negative impact of unwanted noise. This article examines the basic physical principles that underlie architectural acoustics, as well as the factors that influence the creation of acoustically comfortable spaces.
Keywords: acoustics, architecture, physics, architectural physics.