Řešení akustiky vnitřního prostředí s použitím softwaru ODEON AUDITORIUM

2018
Bc. Jan Burda

Ve společnosti DEKPROJEKT využíváme k posouzení parametrů vnitřní akustiky moderní sofistikovaný software ODEON. Díky jeho možnostem jsme schopni navrhnout vždy individuální a optimální řešení akustických úprav i pro velmi specifické prostory. To je ve fázi projektové přípravy objektů velkou výhodou, protože je minimalizováno riziko nákladných dodatečných úprav po realizaci stavby. Software ODEON umožňuje vytvořit přesný 3D model prostoru, ve kterém je zohledněna jak jeho celková geometrie, tak vlastnosti ploch jako jsou pohltivost, neprůzvučnost a rozptyl.

DOBA DOZVUKU

Stěžejním parametrem prostorové akustiky je doba dozvuku. Jedná se o dobu vyjádřenou v sekundách a značenou T, za kterou po vypnutí zdroje klesne hladina akustického tlaku v prostoru o 60 dB. Pokles je závislý na pohltivosti prostoru a bývá vyjádřený pro několik frekvenčních pásem. Dobu dozvuku je vhodné řešit nejenom v prostorách významných z hlediska kontroly a zpracování zvuku (koncertní sály, divadla, nahrávací studia atd.), ale velkou roli hraje také ve školních prostorách (auly, posluchárny, učebny) a obecně v prostorách s důrazem na srozumitelnost řeči (sportovní, nádražní a letištní haly, restaurace, atria atd.). Optimální hodnoty doby dozvuku jsou součástí ČSN 73 0527. Pro školní prostory je dle Vyhlášky č. 410/2005 Sb. závazné tyto hodnoty dodržovat. Dobou dozvuku by se však měli projektanti zabývat také v obytných místnostech rodinných domů, kde optimální doba dozvuku napomáhá k akustické pohodě a zvyšuje celkový komfort domácnosti.

Výhodou vyhodnocení doby dozvuku pomocí programu ODEON je možnost kontrolovat dobu dozvuku v jednotlivých bodech prostoru. Mimo to, máme možnost pomocí nástroje šíření zvuku v prostoru odhalit např. třepotavou ozvěnu. Grafické znázornění takové simulace je na obr. 1. Obecně souvisí doba dozvuku s mnoha dalšími parametry, jako jsou míra zřetelnosti, míra jasnosti a další.

Obr. 1 – Nástroj 3D Billiard: animace šíření zvukových vln v prostoru a odhalení třepotavé ozvěny

MÍRA ZŘETELNOSTI

Jedná se o kritérium srozumitelnosti pro řeč. Hodnoty označené C(50) jsou vyjádřené v decibelech a norma ČSN 73 0525 značí hodnoty větší než 0 dB jako přijatelnou srozumitelnost. Tento parametr je vhodné kontrolovat především v místnostech určených pro přednes řeči (kongresové a víceúčelové sály, posluchárny, nádražní haly atd.). Podrobnější stupnice pro hodnocení míry zřetelnosti je uvedena v tab. 1.

Tab. 1 – Stupnice pro hodnocení akustického parametru C(50) – Míra zřetelnosti

Software ODEON nám dává i v tomto směru určitou výhodu. Díky prostorovému rozložení nasimulovaných hodnot jsme schopni určit problematická místa a navrhnout vhodná opatření pro dosažení požadovaných výsledků. Grafické rozložení parametru míry zřetelnosti je na obr. 2.

Obr. 2 – Grafické rozložení hodnot parametru C(50) – Míra zřetelnosti

MÍRA JASNOSTI

Stejně jako míra zřetelnosti, je také míra jasnosti důležitým parametrem pro hodnocení kvality prostoru z hlediska prostorové akustiky. V tomto případě se jedná o kritérium srozumitelnosti pro hudbu. Hodnoty označené C(80) jsou vyjádřeny v decibelech a norma ČSN 73 0525 značí jako všeobecně optimální hodnoty 1 ±2 dB. Na tento parametr by se nemělo zapomínat při návrhu akustických úprav do prostor pro přednes hudby (koncertní a víceúčelové sály, hudební kluby). Podrobnější dělení se odvíjí od povahy interpretované hudby a je uvedeno v tab. 2.

Tab. 2 – Stupnice pro hodnocení akustického parametru C(80) – Míra jasnosti

Také v tomto případě máme možnost kontrolovat hodnoty míry jasnosti v předem definovaných místech a porovnat tak například kvalitu poslechu v prvních řadách hlediště s poslechem v zadní části balkonů koncertního sálu. Grafické rozložení tohoto kritéria je znázorněno na obr. 3.

Obr. 3 – Grafické rozložení hodnot parametru C(80) – Míra jasnosti

HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU

Velikost hladiny akustického tlaku souvisí, mimo výkonu zdroje hluku, také s dobou dozvuku uzavřeného prostoru. V případě kratší doby dozvuku je možné dosáhnout také snížení hladiny akustického tlaku. Vyhodnocení tohoto parametru se využívá k posouzení hluku v interiéru napříč všemi typy prostor. Typickými příklady posouzení hluku v interiéru může být hluk vyvolaný mluvícími osobami v prostoru restaurace. Na následujících obrázcích je graficky znázorněné rozložení hladiny akustického tlaku v prostoru restaurace bez výrazných akustických úprav (obr. 4) a s vhodně navrženou akustickou úpravou (obr. 5). Snížení hladiny hluku v takových prostorách vede k celkové spokojenosti nejenom návštěvníků, ale také všech zaměstnanců, kteří se v tomto prostředí pohybují několik hodin denně.

Obr. 4 – Celková hladina hluku v prostoru restaurace bez výrazných akustických úprav

Obr. 5 – Celková hladina hluku v prostoru restaurace s akustickými úpravami

Zatímco v prvním případě je maximální hodnota 73,8 dB, po provedení akustických úprav klesne na hodnotu 70,2 dB. Rozdíl více než 3 dB značí v poměrové veličině pokles na méně než polovinu síly  zdroje hluku – jakoby v restauraci byl najednou jen poloviční počet hostů. V případě poklesu o 6 dB by se jednalo o snížení síly zdroje na čtvrtinu.

Podobně jako u hluku vyvolaného lidskou řečí, se posuzuje hluk v interiéru vyvolaný hlučností stacionárních zdrojů, kterými mohou být průmyslové stroje, vzduchotechnika apod. Na hluk v jednotlivých typech vnitřního prostředí se vztahují limity hluku dle Nařízení vlády 272/2011 Sb. pro pracovní prostředí a pro vnitřní chráněné prostory staveb. Pomocí výpočtového softwaru ODEON Auditorium je možné splnění těchto limitů hodnotit.

Názorným příkladem je model šíření hluku z provozu výdechů a sání vzduchotechniky v interiéru společenského sálu na obr. 6.

Obr. 6 – Celková hladina hluku v prostoru vyvolaná hlukem VZT vyústek sání a výdechu

Dalším příkladem může být hluk pracovní linky uvnitř výrobní haly. V tomto případě je snížení hladiny akustického tlaku dosaženo akustickými kryty. Tato situace je znázorněna na obr. 7 a 8. Za pomoci výpočetního modelu jsme schopni simulovat situaci při provedení různých variant akustické úpravy a navrhnout zákazníkovi optimální řešení, které v některých případech nemusí vést pouze cestou zvyšování pohltivosti prostoru. Zapracovat do výpočtového modelu lze také protihlukové kapotáže strojů apod.

Obr. 7 – Celková hladina hluku v prostoru výrobní haly bez akustických úprav

Obr. 8 – Celková hladina hluku v prostoru výrobní haly s akustickými kryty

PŘENOS HLUKU MEZI MÍSTNOSTMI

Díky možnostem programu ODEON máme k dispozici také nástroj pro výpočtové posouzení přenosu hluku mezi místnostmi. Do 3D modelu uvažovaného objektu je možné zadávat přesné hodnoty neprůzvučnosti konstrukcí v jednotlivých frekvenčních pásmech a simulacemi se tak výrazně přiblížit reálnému stavu přenosu hluku z místnosti do místnosti. Díky tomu jsme schopni posoudit nároky na zvukovou izolaci mezi hlučným a chráněným prostorem a navrhnout takové řešení situace, které bude splňovat hygienické limity pro pracovní prostředí dané Nařízením vlády 272/2011 Sb. a povede k akustické pohodě na pracovišti.

Obr. 9 – 3D model objektu s grafickým rozložením vypočtených hladin akustického tlaku v jednotlivých místnostech

Výše uvedený souhrn výstupů z programu ODEON dokládá široké spektrum možností řešení akustických otázek a požadavků vyplývajících z legislativy nebo z požadavků investora, a to již ve fázi projektové přípravy objektu. Tímto přístupem lze při projektování předejít možným nákladným dodatečným úpravám vnitřních prostor, se kterými se v praxi běžně setkáváme, pokud po realizaci objektu dojde ke zjištění, že vnitřní akustika nedosahuje očekávané kvality, nebo nejsou splněny požadavky na limity hluku ve vnitřním prostředí.

PODKLADY

[1] ČSN 73 0525 – Akustika – Projektování v oboru prostorová akustika – Všeobecné zásady
[2] ČSN 73 0527 – Akustika – Projektování v oboru prostorová akustika – Prostory pro kulturní účely, prostory ve školách, prostory pro veřejné účely
[3] Vyhláška č. 410/2005 Sb. – Vyhláška o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých (v platném znění)
[4] Nařízení vlády č. 272/2011 Sb. – Nařízení vlády o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací