Vzdelávacie centrum

Doba dozvuku v tělocvičně posouzená s použitím programu ODEON a klasickými metodami výpočtu

V článku je provedeno srovnání výstupů z programu ODEON s běžně dostupnými statistickými metodami výpočtu na modelovém příkladu výpočtu doby dozvuku v tělocvičně a s měřením.

Společnost DEKPROJEKT s.r.o. je od roku 2018 oficiálním distributorem výpočtového programu ODEON, který slouží pro simulaci prostorové akustiky budov. Program používá metodu obrazového zdroje v kombinaci se sledováním paprsků. S programem lze navrhovat a posuzovat:

• koncertní a operní sály, divadla, kostely
• otevřené kanceláře, foyery, restaurace, hudební studia
• železniční stanice, letištní terminály

V článku je provedeno srovnání výstupů z programu ODEON s běžně dostupnými statistickými metodami výpočtu na modelovém příkladu výpočtu doby dozvuku v tělocvičně a s měřením.

Doba dozvuku T [s] je závazný parametr prostorové akustiky v místnostech škol (ČSN 73 0527, Vyhláška 410/2005 Sb.) a doporučený ve stavbách pro kulturní a veřejné účely. Jedná se o časový interval, za který dojde k poklesu vyvolané hladiny akustického tlaku o 60 dB. V prostorách se stanovenou dobou dozvuku je nutné již ve fázi projektu počítat s realizací akustických obkladů. Stanovení rozsahu a vhodného typu obkladů je součástí návrhu prostorové akustiky a výpočtu doby dozvuku. Pro hodnocení doby dozvuku je možné mimo základní výpočty (např. dle Eyringova vztahu) možné použít normový postup uvedený v ČSN EN 12354-6 nebo použít specializovaný 3D software. ČSN EN 12354-6 uvádí vedle základního výpočtového vztahu i postup pro prostory s nepravidelným rozložením pohltivosti, který je uvedený v příloze D normy.

Výpočet podle ČSN EN 12354-6 přílohy D je příkladem metody, kde je doba dozvuku stanovena na základě efektivní pohltivé plochy v závislosti na kmitočtu a rozměrech prostoru. Tento výpočet je primárně určený pro prostory s nerovnoměrně rozloženou pohltivostí tzn. prostory kde je pohltivý obklad například pouze v ploše stropu. Výpočtem dle ČSN EN 12354-6 přílohy D lze zohlednit velikosti ploch, pohltivost povrchů a částečně rozmístění materiálů v prostoru, nelze však uvažovat s přesnou geometrií prostoru, pro výpočet je nutné provést zjednodušení na pravidelný tvar.

Oproti tomu výpočet v programu ODEON umožňuje přesné zadání tvaru prostoru, podrobné členění a to včetně detailů. Model prostoru lze do výpočtového programu importovat z jiného grafického programu. Podporovány jsou formáty: DXF, 3DS ze softwaru CAD (AutoCAD®, Microstation®, 3DS max, IntelliCAD®, SketchUP a Rhino). Import je výraznou výhodou hlavně při posuzování složitějších prostor – divadelní a koncertní sály, sportovní haly apod.

S použitím různých výpočtových metod a měření in situ jsme provedli posouzení klasické tělocvičny (obr. 1 a 2). Tělocvična je půdorysných rozměrů 30 m x 18 m se světlou výškou 7,5 m. Celkový objem je 4 050 m³. Pro tělocvičnu takového objektu má být dle ČSN 73 0527 doba dozvuku v rozmezí 1,23 s až 1,85 s. Stěny tělocvičny jsou zděné s omítkou bez akusticky pohltivých úprav. V horní části podélných stěn jsou prosklené plochy oken. Nášlapnou vrstvu podlahy tvoří dřevěné palubky. V celé ploše stropní konstrukce je realizován akusticky pohltivý obklad. Jedná se o minerální kazety tloušťky 35 mm svěšené 200 mm pod konstrukci stropu absorpční třídy A.

Obr. 1 - Situace

Obr. 2 - Řez jedním z objektů

V horní části podélných stěn tělocvičny jsou instalovány vzduchotechnické rozvody pro nucené větrání prostoru a na bočních stěnách jsou instalována otopná tělesa. Tato zařízení nebyla při výpočtech zohledněna.

V grafu na obr. 03 jsou výsledky měření a výsledky výpočtů s použitím programu ODEON, s použitím metodiky dle ČSN EN 12354-6 přílohy D a s použitím vztahu dle Eyringa. Jak je z grafu patrné, jsou výsledky výpočtu s programem ODEON znatelně vyšší než výsledky obou dalších postupů. Současně je patrné, že se vypočítané hodnoty z programu ODEON více blíží naměřeným hodnotám. 3D model dokáže lépe zohlednit vliv třepotavé ozvěny („flutter echo“) než jednodušší statistické modely prostoru. Výsledky výpočtů programem ODEON jako jediné varují před podhodnocením rozsahu akustických úprav a výrazným nedodržením normového rozmezí hodnot pro optimální dobu dozvuku hodnocené tělocvičny. V posuzované tělocvičně byly použity akusticky pohltivé materiály pouze v ploše podhledu. Přesným posouzením a měřením bylo prokázáno, že by měly být částečně obloženy také stěny.

Obr. 03 – Grafické znázornění výsledků měření a výsledků výpočtů s použitím různých výpočtových metod

Obr. 04 – ODEON: zadávání geometrie prostoru a specifikace materiálů

Obr. 05 – ODEON: simulace šíření zvukové vlny (každý bod zvukévé vlny má určitou barvu, kterou po odrazu změní)

[1] ČSN 73 0527 Akustika – Projektování v oboru prostorové akustiky – Prostory pro kulturní účely – Prostory ve školách – Prostory pro veřejné účely
[2] ČSN EN 12354-6 (73 0512) Stavební akustika – Výpočet akustických vlastností budov z vlastností stavebních prvků – Část 6: Zvuková pohltivost v uzavřených prostorech
[3] Vyhláška č. 410/2005 Sb. Vyhláška o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých

Autorka:
Ing. Lenka Peštová
DEKPROJEKT s.r.o.
projektantka, specialistka na akustiku
lenka.pestova@dek-cz.com, +420 733 168 452