Rak Building physical design 2 - Acoustical design Autumn 2016 Exercise 4. Solutions.

Transkriptio

1 Rak Buldng physcal desgn 2 - Acoustcal desgn Autumn 2016 Exercse 4. Solutons. 1. Laske jälkkaunta-aka Sabnen kaavalla oktaavkastottan välllä Hz seuraavssa tlossa: a) - pakkanen elokuvateatter, b) tomston neuvotteluhuone. Estä tulos myös graafsest. Tlojen koot ja pntamateraalt on annettu alla. Hyödynnä laskennassa kursskrjassa ja luentokalvossa annettuja absorptosuhteta. Kalusteden ja hmsten vakutusta e oteta huomoon. Calculate and present graphcally the reverberaton tme n octave bands 125-Hz n a) cnema wth seats, b) offce meetng room. Szes and materals gven below. Use absorpton coeffcents gven n lecture sldes and course book. Elokuvateatter (koko 30 x 45 x 5 m 3 ) latta / matto: kokolattamatto, paksuus 8 mm (30 % alasta) latta / penkt: pehmustettu stun (70 % alasta) katto: senät: mneraavllalevy 100 mm (lmattu taustaan) rekälevy, rekäala 17 %, lmaväl 200 mm, vlla 50 mm Neuvotteluhuone (koko 10 x 12 x 3 m 3 ) latta: maalattu beton katto: kkunasenä: kkunasenä: muut senät: rekälevy, rekäala 24 %, lmaväl 200 mm paljas las (70 % alasta) beton (30 % alasta) kpslevysenä Soluton. Elokuvateatter V = 6750 m 3 Kaavat: A S T 0, 16 V A α [-] latta / matto: kokolattamatto, paksuus 8 mm (30 % alasta) 3 5 0,10 0,20 0,35 0,45 latta / penkt: pehmustettu stun (70 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,75 % alasta) katto: mneraavllalevy 100 mm (lmattu 0,55 0,90 0,95 0,95 0,95 0,95 senät: taustaan) rekälevy, rekäala 17 %, lmaväl 200 mm, jossa vlla 50 mm 0,36 0,70 0,90 0,79 0,67 0,50

2 Jälkkaunta-aka, T [s] Pntojen pnta-alat S ja absorptoalat A Indeks Pnta S [m 2 ] A [m2] 1 Latta / matto 405,0 12,2 20,3 40,5 81,0 141,8 182,3 2 Latta / penkt 945,0 330,8 425,3 519,8 614,3 708,8 708,8 3 Katto ,5 1215,0 1282,5 1282,5 1282,5 1282,5 4 Senät ,0 675,0 592,5 502,5 375,0 Kokonasabsorptoala 1355,4 2185,5 2517,8 2570,3 2635,5 2548,5 Jälkkaunta-aka, T [s] 0,8 0,5 0,4 0,4 0,4 0,4 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Jälkkaunta-aka Neuvotteluhuone V = 360 m 3 α [-] latta: maalattu beton katto: rekälevy, rekäala 24 %, lmaväl 200 0,35 0,70 0,85 0,70 0,70 0,60 kkunasenä: paljas las (70 % alasta) 0,30 0,30 0,20 0,17 0,10 0,10 kkunasenä: beton (30 % alasta) muut senät: kpslevysenä 0,30 0,12 0, Pntojen pnta-alat S ja absorptoalat A Indeks Pnta S [m 2 ] A [m2] 1 Latta 12 2,4 2,4 2,4 2,4 3,6 3,6 2 Katto 12 42,0 84,0 102,0 84,0 84,0 72,0 3 Ikkunasenä / las 25,2 7,6 7,6 5,0 4,3 2,5 2,5 5 Ikkunasenä / beton 10,8 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 4 Muut senät 96,0 28,8 11,5 9,6 7,7 7,7 7,7

3 Jälkkaunta-aka, T [s] Kokonasabsorptoala 81,0 105,7 119,3 98,6 98,1 86,1 Jälkkaunta-aka, T [s] 0,7 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Jälkkaunta-aka

4 2. Tarkastellaan puheen vamenemsta tehtävän 1 tlossa. Laske puheen äänenpanetaso oktaavkastottan välllä - Hz elokuvateatterssa etäsyydellä 20 m saln etuosasta keskellä sala ja neuvotteluhuoneessa vastaavast etäsyydellä 6 m. Ilmota äänenpanetasot sekä lneaarsena että A-panotettuna. Puhuja sesoo tlan etuosassa kaukana senäpnnosta. Standardn ANSI S3.5 mukanen puheen äänenpanetaso (lneaarnen) metrn etäsyydellä puhujasta on annettu alla. Calculate the SPL of speech n the spaces n Ex. 1 n -Hz octave bands at a 20 m dstance from the speaker n the mddle of the space and n the meetng room at a dstance of 6 m. Present the result as both lnear and A-weghted sound level. Speaker s standng n the front part of the space from away from room surfaces. The lnear SPL of speech accordng to ANSI S3.5 s gven below. Taajuus [Hz] Puheen ääntaso [db] 57,2 59,8 53,5 48,8 43,8 Soluton. Äänenpanetaso etäsyydellä r äänlähteestä: L jossa p L w k 10 log 2 r k = äänlähteen suuntakerron (pstemäselle äänlähteelle k = 1) Ω = avaruuskulma (π/2 4π) r = etäsyys äänlähteestä A = tlan absorptoala Ens ptää selvttää puheen ääntehotaso. Vapaassa kentässä (e hejastuksa) äänenpanetason ja -tehotason välllä on yhteys: L p k 10log r Lw 2 Kun avaruuskulma on 4π, suuntakerron on 1 ja etäsyys äänlähteestä on 1 m, saadaan 4 A L p L w 1 10log Lw 11 Lw Lp 11 4 Puheen ääntehotasoks saadaan ss f [Hz] L w [db] 68,2 70,8 64,5 59,8 54,8 Lasketaan seuraavaks äänenpanetaso etäsyydellä 20 m elokuvateatterssa. Lähtötedot: k = 1 Ω = 12,6 (=4π) r = 20 m A = ks. tehtävä 1

5 f [Hz] L w [db] A [m2-sab] log-term [db] L p [db] (ln.) A-panotus L pa [db] L p = 46 db (lneaarnen) L pa = 43 db (A-panotettu) 68,2 70,8 64,5 59,8 54,8 2271,9 2567,7 2896,4 2729,3 2468,9-27,1-27,6-28,0-27,8-27,4 41,1 43,2 36,5 32,0 27,4-8,6-3,2 1,2 1,0 32,5 4 36,5 33,2 28,4 Lasketaan stten äänenpanetaso etäsyydellä 6 m neuvotteluhuoneessa. Lähtötedot: k = 1 Ω = 12,6 (=4π) r = 6 m A = ks. tehtävä 1 f [Hz] L w [db] A [m2-sab] log-term [db] L p [db] (ln.) A-panotus L pa [db] L p = 59 db (lneaarnen) L pa = 57 db (A-panotettu) 68,2 70,8 64,5 59,8 54,8 115,9 108,6 87,4 77,2 67,8-14,6-14,3-13,4-12,8-12,3 53,6 56,5 51,1 47,0 42,5-8,6-3,2 1,2 1,0 45,0 53,3 51,1 48,2 43,5

6 3. Vanhaan teollsuusrakennukseen on tehty loft-asunhuonesto, jossa on kahden kerroksen korkunen olohuone. Asukas on valtellut, että olohuoneessa on vakea keskustella härtsevän kakusuuden vuoks. Suunnttele olohuoneeseen sopva huonevamennus, jolla jälkkaunta-aka saadaan lyhennettyä 0,5 sekuntn (vastaa tyypllstä kalustettua asunhuonetta). Tee laskelmat oktaavkastolla Hz. Oktaavkastalla 125 Hz salltaan 100 % yltys ja oktaavkastalla Hz 50 % yltys jälkkaunta-ajan tavotearvosta. Olohuoneen pohjamtat ovat 7 x 5 m ja huonekorkeus on 4,5 m. Huoneen kakk pnnat ovat betona. Lattamateraalna on betonn lmattu lautaparkett. Olohuoneen tosen ptkän senän pnta-alasta 80 % on kkunaa. Huoneessa e ole pehmustettuja kalusteta. A double-floor-heght lvng room has been constructed n an old ndustral buldng. The lvng room s dsturbngly reverberant. Desgn approprate room attenuaton so that reverberaton tme decreases to 0.5 s. Do the calculatons n octaves 125-Hz. An ncrease n RT of 100% s allowed at octave band 125Hz and an ncrease of 50% at Hz. Dmensons of the lvng room are 7x5x4,5m. All the surfaces are concrete, the floor materal s wooden parquett glued to concrete. The other of the long walls n the room has wndows 80% of the wall area. There are no soft furnshngs n the room. Soluton. Olohuone V = 157,5 m 3 Kaavat: A S T 0, 16 V A Lasketaan ensn olohuoneen jälkkaunta-aka tyhjänä. Absorptokertomet: Indeks Pnta Materaal α [-] 1 Latta beton Katto beton Senät beton Ikkuna las 0,30 0,30 0,20 0,17 0,10 0,10 Huom. Lattan absorptosuhteena käytetty betonn arvoa koska taustaan lmattu parkett e käytännössä juurkaan paranna absorptota. Absorptoalat: Indeks Pnta S [m 2 ] A [m2] 1 Latta (beton) 35,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,4 2 Katto (beton) 35,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,4 3 Senät (beton) 82,8 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 3,3 4 Ikkuna 25,2 7,6 7,6 5,0 4,3 2,5 2,5 Kokonasabsorptoala 12,1 12,1 9,6 8,9 7,1 8,6 Jälkkaunta-aka, T [s] 2,1 2,1 2,6 2,8 3,5 2,9 Jälkkaunta-ajan tavotearvo, T [s] 1,0 0,8 0,5 0,5 0,5 0,5

7 Jälkkaunta-aka, T [s] 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 Tyhjä huone Tavotearvo 0,5 Lsätään huokosa vamennuslevyjä kattoon ja senlle. Katto: Senät: mneraalvllalevy 20 mm, 100 % katon alasta mneraalvllalevy 20 mm, 20 % betonsenen alasta (kkunasenä jätetään vamentamatta) Indeks Pnta Materaal α [-] 1 Latta beton Katto vlla 20mm 8 0,30 0,75 0,95 0,95 0,95 3 Senät beton Senät vlla 20mm 8 0,30 0,75 0,95 0,95 0,95 5 Ikkuna las 0,30 0,30 0,20 0,17 0,10 0,10 Indeks Pnta S [m 2 ] A [m2] 1 Latta (beton) 35,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,4 2 Katto (vlla) 35,0 2,8 10,5 26,3 33,3 33,3 33,3 3 Senät (beton) 67,5 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,7 3 Senät (vlla) 15,3 1,2 4,6 11,5 14,5 14,5 14,5 4 Ikkuna 25,2 7,6 7,6 5,0 4,3 2,5 2,5 Kokonasabsorptoala 14,7 25,7 45,8 55,1 53,4 54,4 Jälkkaunta-aka, T [s] 1,7 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5

8 Jälkkaunta-aka, T [s] 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Vamennettu huone Tavotearvo Jälkkaunta-ajan tavotearvo saavutetaan oktaavkastolla - Hz, mutta matallla taajuukslla on edelleen turhan paljon kauntaa. Ratkasu: tarvtaan lsää absorptomateraala, joka absorbo matala taajuuksa (korkeden taajuuksen absorpton lsäämnen e ole tarpeen). Jätetään huokoset absorptolevyt kattoon ja korvataan senen mneraalvllalevyt rekälevytyksellä, jonka absorptosuhde matallla taajuukslla on korkeamp. Samalla kasvatetaan senen absorptomateraaln määrää. Katto: Senät: mneraalvllalevy 20 mm, 100 % katon alasta rekäkpslevy 13 mm (rekäala 24 %, lmaväl 50 mm), 40 % senäpnnosta (e kkunasenälle) Indeks Pnta Materaal α [-] 1 Latta beton Katto mn.vlla 8 0,30 0,75 0,95 0,95 0,95 3 Senät beton Senät rekälevy 0,43 0,60 0,63 0,50 0,43 0,37 5 Ikkuna las 0,30 0,30 0,20 0,17 0,10 0,10 Indeks Pnta S [m 2 ] A [m2] 1 Latta (beton) 35,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,4 2 Katto (vlla) 35,0 2,8 10,5 26,3 33,3 33,3 33,3 3 Senät (beton) 52,2 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 2,1 3 Senät (rekälevy) 30,6 13,2 18,4 19,3 15,3 13,2 11,3 4 Ikkuna 25,2 7,6 7,6 5,0 4,3 2,5 2,5 Kokonasabsorptoala 26,1 39,0 53,2 55,5 51,5 50,6 Jälkkaunta-aka, T [s] 1,0 0,6 0,5 0,5 0,5 0,5

9 Jälkkaunta-aka, T [s] 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Vamennettu huone Tavotearvo