Поиск

Пользовательский поиск

Опубликовано песнопений

10231

Акустическое проектирование православных храмов

Акустической особенностью храмов является необходимость обеспечения хорошей слышимости как пения хора, который находится чаще всего на хорах или на солее, так и голосов священнослужителей из алтаря, с солеи и пространства храма. Акустическое проектирование церковных зданий следует вести с самого начала архитектурного проектирования. Для достижения хорошей акустики храма важно правильно выбрать его объём и геометрическую форму внутренних поверхностей. Этим достигаются надлежащее отражение звука от внутренних поверхностей храма и его диффузность, то есть равномерное распределение.
 
Воздушный объём храма
Общий воздушный объём храма должен назначаться в соответствии с данными СП 31­103­99 «Здания, сооружения и комплексы православных храмов», исходя из объёма 4 – 6 м3 (желательно не более 5 м3) на одного молящегося. В храмах  с  воздушным  объёмом  на человека менее 4 м3 время реверберации (затухания звука) слишком мало, кроме того, возникает необходимость механической вентиляции. В храмах с воздушным объёмом на человека более 6 м3 для снижения времени реверберации приходится вводить большое количество звукопоглощающих элементов. При наличии пристроенного алтаря, отделённого высоким иконостасом, общий объём храма считается без учёта объёма алтаря.
 
Общие  пропорции  и длина храма
Основные размеры храма должны удовлетворять требованиям СП 31­103­99 и канонической традиции. При этом по акустическим соображениям могут быть рекомендованы следующие правила:
а) Отношение длины храма к его средней ширине  следует  принимать в диапазоне от 1 до 2. При отношении более двух диффузность звука в храме значительно ухудшается. При отношении, меньшем 1 (широкий храм малой длины), получается нежелательное запаздывание отражений от боковых стен и ухудшается слышимость в боковых приделах. Отношение, близкое к 1, также неблагоприятно.
б) Отношение средней ширины храма к его средней высоте рекомендуется принимать в тех же пределах (от 1 до 2);
в) Длину храмов со встроенным алтарём и низкой алтарной преградой рекомендуется брать не более 28 м (от западной стены до алтарной апсиды), а храмов с высоким иконостасом – не более 26 м (от западной стены до иконостаса).
 
Допустимое запаздывание ранних звуковых отражений
Достаточно ранние, интенсивные звуковые отражения (в основном это первые, т.е. однократные отражения от внутренних поверхностей храма на пути звука от источника к точке приёма) дополняют прямой звук источника, улучшая слышимость и разборчивость. Интенсивными звуковыми отражениями (при достаточно малом их запаздывании) являются те, которые удовлетворяют условиям применимости геометрических отражений.
Если расстояние от источника звука до точки приёма превышает 8 м, следует обеспечить, кроме прямого звука, приход в эту точку мало запаздывающего первого отражения. Для хорошей разборчивости речи желательно, чтобы геометрически определенная разность ходов отражённого и прямого звука не превышала 7–10 м.
Промежутки времени между отдельными отражениями также не должны превышать указанных значений. При расчёте разности ходов высота источника звука над полом антресоли (солеи), где находится церковный хор или алтаря (уровень рта) и высота точки приёма над полом храма (уровень уха слушателя) принимаются равными 1,5 м.
 
Правильное распределение отражённого звука
Очертания внутренних поверхностей храма, при соблюдении канонической традиции, должны способствовать хорошему распределению отражённого от них звука с направлением его большей доли на удалённые от источника звука места расположения молящихся. При проектировании храма следует при помощи геометрических (лучевых) построений контролировать распределение и запаздывание первых звуковых отражений от внутренних поверхностей храма.
Если певчие располагаются на хорах (антресоли) в западной части храма, распределение звука, отражённого от внутренних поверхностей хоров, можно улучшить, устроив над ними под потолком отражатель, направляющий звук в удаленные зоны храма. Отражателю целесообразно придать выпуклое очертание. Отражатель должен иметь вес не менее 20 кг/м2 и может быть выполнен из торкрет-бетона с поверхностью, обладающей незначительным звукопоглощением. Распределение звука, отражённого задней стеной на антресоли, улучшается, если ей придать  наклон  в  сторону  средней части храма. Полезным оказывается и наклон в сторону средней части храма боковых стен антресоли.
Часто встречающееся в практике храмостроительства расчленение верхней зоны храма арками, сводами и куполами даёт при правильном их очертании хорошее распределение отражённого звука. Здесь следует обратить внимание на то, чтобы звуковые отражения от смежных поверхностей перекрывали друг друга, иначе будут образовываться зоны, лишённые геометрических отражений.
 
Предотвращение концентрации отражённого звука
В храмах, внутренние поверхности верхней зоны которых имеют вогнутые очертания (арки, своды, купола, конхи апсид), необходимо следить за размещением центров кривизны с тем, чтобы они не концентрировали отражаемый ими звук. При большом запаздывании отражённого звука по сравнению с прямым звуком возникает сильное эхо, а при небольшом получается неприятная местная неравномерность звукового поля. Центры кривизны этих поверхностей должны находиться на расстоянии от пола не менее 3 м.
По этой же причине нежелательны храмы, имеющие в плане круглую или другую форму с криволинейными вогнутыми стенами. Храмы с такими очертаниями допустимы лишь при специальном расчленении вогнутых поверхностей колоннами, нишами и т. д., предотвращающими концентрацию отражённого звука. Их проектирование следует вести с обязательным привлечением специалистов-акустиков. Выпуклые поверхности стен, наоборот, создают рассеянное отражение звука и повышают его диффузность в храме.
 
Обеспечение равномерности распределения звукового поля
Для повышения равномерности распределения звукового поля необходимо, чтобы значительная часть внутренних поверхностей храма создавала рассеянное, ненаправленное отражение звука. Это достигается расчленением поверхностей столбами, пилястрами, нишами, элементами внутреннего убранства (иконостасы, киоты и др.) и т.п. Вместе с тем требуется и направленность ранних звуковых отражений. При акустическом проектировании следует сочетать эти несколько противоречащие друг другу требования при помощи разной степени расчленения отдельных внутренних поверхностей храма.
Гладкие большие поверхности не способствуют достижению хорошей диффузности. Особенно нежелательны гладкие параллельные друг другу плоскости (обычно это бывают боковые стены храма); они вызывают «порхающее эхо», получающееся в результате многократного отражения звука между ними. Расчленение таких стен пилястрами и нишами ослабляет этот эффект. Помогает и небольшое отклонение стен от параллельности, которое часто наблюдается в древнерусских храмах.
На поверхностях, создающих направленные, мало запаздывающие по отношению к прямому звуку отражения, членения могут совсем отсутствовать, а если они имеются, то не должны создавать сильного рассеивания. Там нежелательно устройство прямоугольных колонн или пилястр, имеющих поверхности, направленные перпендикулярно распространению звука.
Сильно рассеивающие детали целесообразно размещать на поверхностях, не дающих малозапаздывающие отражения, направленные на молящихся. Хорошо рассеиваются звуковые волны, длина которых близка к размерам детали. Особенно выгодны для этой цели такие элементы, как полуколонны, имеющие криволинейное, выпуклое сечение, которые рассеивают также и более короткие волны. Обладают этим свойством и треугольные пилястры. При периодически расположенных пилястрах рассеивание звука зависит не только от формы и размеров их сечений, но и от шага пилястр. Рассеивающий эффект членений улучшается, если их шаг нерегулярен, т.е. расстояния между смежными членениями не одинаковы по всей расчленённой поверхности. Антресоли повышают диффузность звука в храме так же и на таких низких частотах, на которых пилястры не дают достаточного рассеивания.
В храмах вместимостью более 600 человек целесообразно устройство антресолей над западным, южным и северным притворами. Этим достигаются снижение объёма храма, уменьшение его длины и расчленение стен, что способствует хорошей акустике храма.
Отношение выноса антресоли к средней высоте пазухи под ней должно быть не более 1,5. Для пазухи над антресолью это отношение может быть увеличено до 2. При соблюдении указанного условия достигаются хорошая слышимость и разборчивость в глубине этих пазух.
 
Принципы акустического расчёта в помещении храма
Одним из важных условий хорошей акустики храма является надлежащее время реверберации, характеризующее общую гулкость помещения. При этом следует помнить, что оптимальные значения времени реверберации существуют в помещениях, обладающих достаточной диффузностью звука. Оптимальное значение времени реверберации храма зависит от его воздушного объёма, общей площади внутренних поверхностей и общей эквивалентной площади звукопоглощения, зависящей от материалов ограждающих конструкций и количества элементов храмового убранства, вызывающих добавочное звукопоглощение.
В расчёте времени реверберации храма, как правило, принимается заполнение молящимися 70 % общей вместимости храма. Звукопоглощение остального пространства принимается как для материала пола. При малом заполнении храма время реверберации возрастает. В таком случае следует обращать особое внимание на то, чтобы расчётное время реверберации не было завышенным.
При расчёте времени реверберации в храмах с пристроенными алтарями, отделёнными от средней части храма порталом с низким иконостасом, объём и площади внутренних поверхностей алтарей не учитываются. В этом случае учитывается площадь проёма алтаря с соответствующим значением звукопоглощения.
Время реверберации следует рассчитывать исходя из предполагаемой отделки храма. Если оно окажется меньше рекомендуемого, то следует увеличить объём храма, если больше – убавить по возможности объём и увеличить звукопоглощение ограждающих конструкций и деталей интерьера с введением по возможности тканевых элементов. Их общее количество определяется акустическим расчётом. При значительном превалировании времени реверберации в диапазоне низких частот можно использовать «голосники», выполненные по современной строительной технологии, методы расчёта которых приведены в издании «Снижение шума в зданиях и жилых районах».
При необходимости применения сильно поглощающих материалов и конструкций их не следует размещать на участках стен, дающих первые, мало запаздывающие отражения звука к молящимся. На остальной поверхности стен могут размещаться указанные звукопоглотители. Целесообразно, если это согласуется с интерьером храма, размещать звукопоглощающие элементы убранства храма раздельными участками площадью 1–5 м2, что даёт некоторое рассеивание отражённого звука.
 
Архитектор  М.Ю. Кеслер.
Журнал «Церковный Строитель» №29, 2011 г

Композиторы и распевы