РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ РЕВЕРБЕРАЦИИ ЦЕРКВИ РОЖДЕСТВА ПРЕСВЯТОЙ БОГОРОДИЦЫ НА НИЖНЕМ ДОЛУ

В настоящее время при строительстве новых и реконструкции существующих культовых сооружений, возникает необходимость получить и проанализировать основные акустические параметры, и обеспечить в помещениях оптимальные условия слышимости речи и звучания. Для решения такой акустической задачи активно применяются методы компьютерного акустического моделирования. Это обусловлено следующим рядом причин:

1. В 2011 году [4] был актуализирован и стал Сводом Правил 51.13330.2011. В новой редакции нормативного документа в области архитектурно-строительной акустики содержится требование по контрольному расчету акустических параметров зальных помещений, которые могут быть рассчитаны только методами компьютерного акустического моделирования.

2. Стандартные методы расчета акустики помещений по формулам из нормативных документов [2,3] позволяют определить важнейшую акустическую характеристику помещений - время реверберации. Но не всегда этот расчет может быть корректным, так как изначально основан на простейшей физической модели, предполагающей равномерное размещение поглощающих и отражающих материалов в идеально-диффузном помещении. На практике помещения могут иметь совершенно различные пропорции, как и абсолютно неравномерную отделку. Компьютерное моделирование позволяет учесть все особенности помещения - его форму, распределение звукопоглощающих и звукорассеивающих материалов, расположение источников звука, расположение зрительских мест. Кроме времени реверберации, по результатам моделирования можно определить и другие важные акустические параметры, такие как время ранней реверберации, громкость, ясность звучания, индексы музыкальной и речевой разборчивости и т.д. Компьютерное моделирование позволяет внести коррективы в объемно-планировочное решение и комплекс акустической отделки, затем проверить эффективность этих изменений, и при необходимости, откорректировать еще раз.

При расчете времени реверберации храма Рождества Пресвятой Богородицы была использована методика, включающая как непосредственно акустические расчеты по [3], так и математическое моделирование акустики помещений с помощью программного обеспечения "ЕАSY-4.3". Данная методика используется [1].

Строительство каменного храма Рождества Богородицы на низком берегу реки Вологды относят к 1779 году. Храм Богородицы на Нижнем Долу состоит из небольшого четверика с размерами в плане 7,9x7,12м, трапезной, алтаря и колокольни. Общая площадь ограждающих поверхностей - 1371,68 м².  Площадь пола четверика храма - 56,56 м²; площадь пола трапезной - 131,43м²; площадь пола алтаря - 31,36 м². Общий объем помещений -  1075,02 м³.

Согласно [3] оптимальные значения времени реверберации должны укладываться в границах, верхний предел которых соответствует заполнению 6 м²/чел., а нижний - 0,25 м²/чел. На частотах 125-250 Гц допускается подъем времени реверберации на 25-30%, а на частоте 4000 Гц - снижение на 15-20%. Нижний предел соответствует заполнению - 0,25 м²/чел. Заполнение храма прихожанами без церковного оборудования - 752 человека. С церковным оборудованием - 676 человек.

Компьютерная модель храма представляет собой совокупность плоскостей, которые определяются линиями, соединяющими отдельные точки, лежащие на поверхностях ограждающих конструкции помещения, с заданными пространственными координатами (x; y; z) [1]. Изометрическое изображение каркаса 3D модели представлено на рис. 1.

Рисунок 1. Изометрическая модель храма Рождества Пресвятой Богородицы

После того, как смоделирована 3D модель помещения в виде совокупности плоских поверхностей, следует приписать каждой из них определенные акустические свойства. Отметим, что при построении модели в графическом редакторе программы эта процедура может производиться сразу, но всегда есть возможность изменить акустические свойства каждой поверхности на любой стадии работы. Необходимо задать для каждой поверхности значения коэффициента звукопоглощения (КЗП) рис. 2, 3.

Рисунок 2. Коэффициент звукопоглощения стен

Рисунок 3. Коэффициент звукопоглащения деревянных рам

Для храмов вместимостью до 1000 человек достаточно произвести расчет времени реверберации на трех частотах: 125, 500 и 2000 Гц [3]. Полученная при помощи программы частотная характеристика расчетного времени реверберации компьютерной модели храма Рождества Богородицы представлена на рис. 4 в виде некоторой кривой.

Рисунок 4. График расчетного времени реверберации

При отсутствии прихожан в храме расчетное время реверберации во всем нормируемом диапазоне частот располагается в нижнем пределе рекомендуемого времени реверберации. Поэтому следует внести некоторые изменения в конструктивное решение, с тем чтобы приблизить расчетное время реверберации к оптимальным значениям.

Список литературы:

1. Борисов Л.А, Щиржецкий Х.А. Особенности акустического проектирования театров-студий (на примере театра-мастерской П. Фоменко) / Л. А. Борисов, А. Х. Щиржецкий // Строительство и реконструкция. - 2016. - № 4. - С. 104-109.
2. Борисов Л. А., Щиржецкий Х. А., Кеслер М. Ю. Методические рекомендации предназначены для акустического проектирования православных храмов средней вместимости (от 100 до 1000 человек), с воздушным объемом, не превышающим 6000 м³, т. е. наиболее характерных для современного храмостроительства / Л. А. Борисов, Х. А. Щиржецкий, М. Ю. Кеслер. - URL: http://litceymos.ru/itbeitb/main.html (дата обращения: 05.10.2016).
3. СП 31-103-99. Здания, сооружения и комплексы православных храмов. - Введ. 27.12.1999.
4. СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003. - Введ. 20.05.2011 г.