Часть 7. Размещение громкоговорителей: сетки, краевой эффект, потолок и стены

2.11. Квадратная и треугольная решётка

Классическая задача о покрытии плоскости кругами равного радиуса решается в пользу гексагональной сетки: она требует почти на четверть меньше кругов, чем квадратная. Отсюда естественное предположение, что размещение оповещателей в шахматном порядке эффективнее. Мы сами долго считали это само собой разумеющимся — пока не проверили.

Возьмём зал 24 × 18 метров, потолок 4,0 метра, шум 60 дБА, потолочные громкоговорители в режиме 10 Вт, угол раскрыва 120 градусов.

Преимущества треугольная решётка не даёт: при равном шаге минимальный уровень на 0,6–3,1 дБ ниже, чем у квадратной, а при равном числе оповещателей проигрыш доходит до 3,4 дБ.

(Внимательный читатель заметит, что минимумы квадратной решётки здесь на 0,1 дБ расходятся с таблицей раздела 2.10 — расчёт выполнен на другой густоте сетки контрольных точек: минимум поля лежит в углу, и чем гуще точки, тем ближе к нему подбирается ближайшая. На сравнение решёток, посчитанных между собой одинаково, это не влияет.)

Причина расхождения с классическим результатом в том, что задачи разные. Классическая задача — покрытие непересекающимися кругами, где важно не оставить непокрытых участков. Здесь же работает энергетическое суммирование: каждая точка получает вклад от всех оповещателей сразу, и выигрывает та решётка, которая даёт более равномерное перекрытие зон, а не более плотную упаковку. Квадратная решётка обеспечивает каждой точке четырёх близких соседей на равном удалении; треугольная — трёх, зато шестерых на следующем радиусе, и суммарный вклад в наихудшей точке оказывается меньше.

Практический вывод: усложнять монтаж шахматной расстановкой смысла нет. Квадратная сетка проще в разметке, привязывается к модулю подвесного потолка 600 × 600 мм и даёт лучший результат. Оговоримся о границах проверки: сравнение выполнено для потолочных громкоговорителей с широкой диаграммой, где энергетическое суммирование работает в полную силу, — а это подавляющее большинство реальных сеток. Для узконаправленных излучателей и нестандартных геометрий сравнение стоит повторить под свою задачу.

2.12. Краевой эффект

Минимум уровня достигается не в геометрическом центре ячейки, как можно было бы ожидать из соображений симметрии, а в углу помещения. Причина проста: внутренняя точка получает вклад от оповещателей со всех сторон, угловая — только с одной четверти телесного угла.

Сопоставим минимум в углу с уровнем в середине помещения. Вторая колонка — отношение периметра к площади, грубая мера того, какая доля помещения «краевая»: чем оно больше, тем заметнее эффект. Все четыре строки посчитаны при одинаковых модели, режиме и шаге, поэтому сравнивать следует колонки между собой — важна разница, а не абсолютные уровни.

Для помещений практического размера краевой эффект составляет 4–6 дБ. В малом помещении, обслуживаемом единственным оповещателем, он достигает одиннадцати децибел — там суммирование не работает вовсе.

Отсюда два правила, которые мы рекомендуем повесить над рабочим столом. Первое: в потолочных сетках расчётной точкой служит угол помещения, а не центр ячейки и не наиболее удалённая от оповещателя точка на оси (у коридоров с настенными оповещателями геометрия своя — раздел 2.14). Второе: при предварительной прикидке по средней плотности размещения следует закладывать запас порядка пяти децибел на краевой эффект, иначе решение не пройдёт проверку в углах. К каким последствиям приводит забытый краевой эффект, мы покажем на сквозном примере в приложении 8 — там сетка, формально выдержавшая шаг, провалила углы стоянки на 0,6 децибела.

2.13. Потолочное размещение

Основной инструмент для помещений с потолком до 4–5 метров и умеренным шумом.

Геометрия. Превышение оповещателя над расчётной плоскостью h = H − 1,5, где H — высота установки. Для точки, удалённой на d по горизонтали: r = √(d² + h²), θ = arctg(d / h).

Влияние высоты потолка. Чем ниже потолок, тем больше угол отклонения для той же горизонтальной дальности, и тем сильнее работает спад по направленности. При потолке 3 метра и шаге 6 метров точка посередине между двумя оповещателями отстоит на 3 метра по горизонтали при h = 1,5 метра, что даёт угол 63 градуса. Для громкоговорителя с углом раскрыва 120 градусов это уже за границей сектора, и по параболической аппроксимации спад составит около 6,7 дБ — с оговоркой, что за границей угла раскрыва выражение является экстраполяцией.

Практическое правило: при низких потолках шаг определяется направленностью, а не уровнем. Формально допустимые 6 метров при потолке 3 метра дают заметную неравномерность поля, и для ответственных помещений сетку уплотняют до 4–4,5 метра.

Выбор мощности ограничен с двух сторон: снизу — требуемым уровнем в углу помещения, сверху — пределом 110 дБА непосредственно под оповещателем (95 дБА для зданий класса Ф1.1). Для потолочных моделей верхняя граница обычно не лимитирует, но в помещениях класса Ф1.1 проверять её обязательно.

2.14. Настенное размещение и коридоры

Применяется там, где потолок высок, недоступен или отсутствует, а также в коридорах, где направленное излучение вдоль оси помещения эффективнее.

Коридоры. Оповещатели на одной стене с шагом, не превышающим нормативного для их типа. Ось направлена вдоль коридора или под небольшим углом к нему. Расчётная точка — на оси коридора на высоте 1,5 метра.

Соблазн поставить оповещатели реже, направив их строго вдоль коридора, велик: уровень на оси держится долго. Но ограничение п. 6.11.3 задано по расстоянию между оповещателями, а не по уровню, и разрежённая расстановка его нарушает — со всеми последствиями для способа подтверждения разборчивости.

Высокие помещения. При высоте свыше 6–8 метров потолочное размещение нерационально: велико расстояние до расчётной плоскости, требуется большая мощность, растёт риск превысить верхний предел у людей на антресолях и галереях. Решение — настенные громкоговорители или звуковые колонны на высоте 3–4 метра, направленные вдоль зоны обслуживания. Вытянутая вертикально линейка излучателей даёт узкую диаграмму в вертикальной плоскости и широкую в горизонтальной, что позволяет распределять звук вдоль помещения, не переоблучая ближнюю зону.

Проверка ближней зоны обязательна. При установке на высоте 2,5–3 метра расстояние до головы человека составляет 1–1,5 метра, и для мощных моделей предел 110 дБА может быть превышен.

← Часть 6. Слышимость и разборчивость: какое условие определяет решение · Оглавление руководства · Часть 8. Особые помещения: спальные, здания Ф1.1 и шум свыше 85 дБА →