在厅堂扩声系统设计过程中,为了使厅堂具有一个良好的听声环境,以满足房间混响时间曲线总体要求的设计目标,对厅堂内表面吸声处理要遵循如下设置原则[2]: (1)优先处理最容易受到声波作用的表面,使这些面充分吸收声波,以达到降低混响时间的作用。最适宜作吸声处理的面是顶棚,其次是观众厅后墙和侧墙。布置吸声材料时还要考虑,不宜仅对少数几个面采用强吸声材料,而其他面不作吸声处理。 (2)侧墙布置吸声材料时还要与采光(窗户)等因素一起考虑。某些情况下,厅堂屋顶用玻璃幕墙采光要与采用空间吸声体吸声结合起来考虑,以便使吸声效果尽量与装饰效果协调一致。
(3)要考虑对舞台后墙的吸声处理,以降低声反馈,提高传声增益。
(4)选用吸声材料时,必须考虑材料吸声频率特性的均衡性,以保持听众良好的听声感觉。
(5)对吸声材料本身也要提出如下要求:在宽的频率范围内具有高的吸声系数,且容重要小,防潮性好,无损害人体健康的气味,不腐蚀吸声结构的骨架,不易燃烧,施工简便,吸声性能长期稳定,兼顾装饰效果与价格。
2吸声材料的设置步骤
在完成房间模型建立之后,吸声材料大致的设置
步骤如下[3]:
①确定采用某种材料最多的面
为了集中精力完成房间模型的建立,模型各面都采用默认的ABSORBER(理想全吸声材料),然后再对这些面逐一设置吸声材料,以便完成模型各内表面吸声材料的设置。为加快这一设置进程,可以采用对一批面一起设置吸声材料的快捷方法。对房间模型图各个吸声面吸声材料进行设置时,首先考虑在建模中采用某种材料最多的面是哪些面,例如墙面。先选择一个面,呈黄然后用[F3]键命令把全部采用同样材料的面作为一个选择面并以红边线显示,再按Ctrl+F3打开材料选择选单,选择MASONRY PT(抹灰的砖墙),按OK键,全部红面就都从原来的“理想全吸声材料”改成为“抹灰的砖墙”。
②再确定采用某些特定材料的面
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在完成上述设置的基础上,再根据一般设置原则确定采用的吸声材料。例如地板和舞台台面采用PARQUET FL(镶木拼花木地板),舞台后墙采用DRAPETHK(厚幕帘),舞台前沿采用PLAST LTHS(光滑的成品木板条),观众座位区采用PUBLIC TNC(坐在薄软垫座椅的听众),门采用DOOR SOLID(实木门),观众厅顶棚采用石膏穿孔板等。设置时只须把该面原来的“抹灰的砖墙”改成要设的吸声材料存盘就可以了。
③最后确定顶棚材料
为了降低房间低频混响时间,可以选择低频吸声系数较大的吸声材料。可以参见参考文献[3]附录1～3吸声系数列表,这些列表都有其对应的吸声材料数据库,调用方便。
④材料的调整
拆除工具这样,就完成了吸声材料的初步设置。此时再回过头来查看厅堂混响时间频率特性曲线,与笔者期望的设计目标值是否相近(此值根据厅堂用途不同而不同,也与厅堂容积有关,见参考文献[4],[5])。如果在允许的容差范围内,就完成了吸声材料的设置。如果超标,则根据超标段的频率范围,再查与这段的频率范围相对应的吸声系数更高的吸声材料替换一部分面的材料,
使厅堂混响时间频率特性曲线中的这段符合允许的容差范围。这一调整过程的长短取决于对吸声材料的熟悉程度、设置经验等。
3吸声材料选用参考
下面笔者对一般厅堂各部位可能采用的吸声材料给出一种建议,供在EASE建模中选用参考。见表1。
目前建筑吸声材料工业的快速发展,产品规格不断更新,产品质量不断提高,吸声系数高、性能优异及装饰效果好的新型吸声材料不断投放市场,与此相对应的新型吸声材料测试数据资料也更加详实。这方面的资料请参见参考文献[6],该文献提供一批新型吸声材料的1/3倍频程(从100~5 000 Hz共18个频率段)吸声系数测试数据表格和材料安装使用等资料。根据这些资料就可以自己建立新型吸声材料数据库,供设置厅堂吸声材料时选用。这样使EASE进行声学模拟也就更加贴近当今厅堂扩声工程的实际情况。
表1厅堂吸声材料选用参考表
序号厅堂建筑部位可能采用的吸声材料
气钉1
观众厅
墙壁
水泥墙面、抹灰的砖墙、炉渣砖、混凝土扩散块、实木门、窗玻璃、窗帘、镀膜玻璃、阻燃植物丝状吸声板、矿棉板、玻璃纤维板、石膏板、胶合板、木板条、各类穿孔板、各类木格栅等。
2地面
水泥地面、木地板、大理石、瓷砖地面、各类地毯等。
3观众座位区(空场)空座椅、空皮椅、空金属或木椅。
4观众座位区(满场)坐在木靠背椅的听众、坐在厚软垫座椅的听众、坐在薄软垫座椅的听众、坐在木椅的听众。
5顶棚
阻燃植物丝状吸声板、矿棉板、玻璃纤维板、石膏板、胶合板、木板条、各类穿孔板、各类木格栅、镀膜玻璃以及喷涂阻燃植物纤维素等。
6舞台
新型助听器台面水泥面、木地板、各类地毯等。
7台沿水泥面、木地板、木板条等。
晶闸管调压器8侧墙
水泥墙面、抹灰的砖墙、阻燃植物丝状吸声板、玻璃纤维板、石膏板、胶合板、各类穿孔板、各类木格栅、厚幕帘等。
9顶棚
阻燃植物丝状吸声板、矿棉板、玻璃纤维板、石膏板、浮云天花板等。
10台阶水泥面、木地板面、大理石面等。
11其他
厅中圆柱、棱柱金属面、钢板面、大理石面等。
12厅堂空间吸声体阻燃植物丝状吸声板、玻璃棉板等。
5吸声材料设置的一种误区
混响时间是说明一座厅堂建筑声学特性的一个客观参量。它取决于厅堂建筑的容积和内表面材料在不同频率下的吸声量。换言之,当一座厅堂建筑容积确定(与之对应的建筑模型也就确定),此时内表面放置不同吸声材料就会得出不同的混响时间-频率特性曲线。
采用理想吸声材料得出“理想混响时间”是一部分设计者进行EASE设计存在的一种误区。所谓“理想混响时间”如图3曲线所示。
“理想混响时间”是经过房间建模和吸声材料设置,通过Eyring或Sabine公式按EASE规定的程序计算出来的。一些(采用声学设计软件EASE进行设计的)厅堂扩声系统工程项目介绍性文章,大多展示一幅与图3相类似的混响时间曲线图,以表明房间的混响特性。
紫铜电极众所周知,EASE3.0软件吸声材料数据库Full中包括189种不同的吸声材料,厅堂建筑中常用的吸声材料大多包含在其中。这里也包括几种特殊的吸声材料,即理想吸声材料。所谓理想吸声材料,就是这种材料的吸声系数不随频率的改变而改变。例如吸声材料的吸声系数为10%,在任率下都保持吸声系数10%不变,此外还有20%,…,90%等,因此这种材料也称为百分比材料。
把房间的“面”设置为百分比材料,经过程序计算就会得出“理想混响时间”曲线。该曲线不能作为反映该实际厅堂声学特性的客观技术参数,而是通过用“虚拟材料”构建的房间导出的假想混响时间。用这样的混响时间所进行的一切声学特性模拟和运算的结果(包括各种效果图),也都不反映和代表现实厅堂声学特性的真实情况,因此不能完全用于指导厅堂施工和说明此工程设计厅堂预计达到的声学效果。因为这种吸声材料是虚拟的。既然不能用于指导厅堂施工,何苦作此设计呢,看来只是用来应付投标。随着EASE软件知识的普及,评标人员水平的不断提高,这种做法今后恐怕会越来越难于过关了。
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