Symulacje akustyczne i obliczenia akustyczne – modelowanie akustyki pomieszczeń, ustrojów akustycznych i hałasu środowiskowego

W jakim celu wykonujemy symulacje akustyczne?

Symulacje komputerowe możemy przeprowadzać w przypadku istniejących już budynków, pomieszczeń ustrojów i źródeł hałasu, ale także na etapie projektowania ich. Wykonanie modelu istniejących obiektów pozwala nam na dokładniejsze poznanie warunków akustycznych panujących na analizowanym obszarze oraz sprawdzenie, w jaki sposób mogą się one zmienić po wprowadzeniu lub usunięciu z otoczenia danych elementów. W przypadku nowych obiektów czy elementów otoczenia, przeprowadzenie symulacji daje możliwość oszacowania w jaki sposób na badanym terenie będzie rozchodziła się fala akustyczna, jak wpłynie to na akustykę pomieszczenia, hałas w środowisku czy jaka będzie izolacyjność akustyczna lub współczynnik pochłaniania projektowanego ustroju.

Specjalne oprogramowania znacznie ułatwiają i usprawniają pracę, wykonują dokładne obliczenia wg zadanych parametrów i umożliwiają przedstawienie wyników w formie graficznej, a nie tylko w postaci surowych danych liczbowych. Stanowi to dużo wygodniejszą i łatwiejszą do późniejszej analizy formę prezentacji projektu. W wielu programach możliwe jest również generowanie animacji, które obrazują m.in. rozchodzenie się fali akustycznej wewnątrz analizowanego pomieszczenia czy też na danym obszarze w środowisku. Wykonujemy również usługi auralizacji, dzięki której klient może usłyszeć, jakie będzie brzmienie wewnątrz pomieszczenia, które jeszcze nie powstało.

Jakie symulacje akustyczne wykonujemy?

Oprogramowania komputerowe, z jakich korzystamy, mają ogromny wpływ na to, jak wygląda nasza praca i dają ogromne możliwości w kwestii pomocy klientom. Zajmujemy się głównie akustyką budowlaną oraz środowiskową, w związku z tym potrzebujemy narzędzi, które umożliwiają nam modelowanie akustyki pomieszczeń, projektowanie izolacyjności czy różnego rodzaju ustrojów akustycznych, a także modelowanie hałasu środowiskowego i przemysłowego.

Modelowanie akustyki pomieszczeń

Dzięki oprogramowaniu CATT-Acoustic mamy możliwość wykonania dokładnego modelu pomieszczenia, które już istnieje lub jest na etapie projektowania. Program ten umożliwia stworzenie zamkniętego pomieszczenia o dowolnym kształcie, którego powierzchniom nadaje się współczynniki pochłaniania i odbijania dźwięku, odpowiadające konkretnym materiałom. Model w CATT Acoustic odpowiada wykończeniu pomieszczenia, jego umeblowaniu, adaptacji akustycznej.

Tak wykonany model obliczeniowy pozwala na dodanie w jego wnętrzu źródła dźwięku i stworzenie symulacji rozchodzenia się fali akustycznej emitowanej przez nie. Dzięki kalkulacjom, jakie wykonuje program, mamy możliwość poznania takich parametrów akustycznych pomieszczenia jak czas pogłosu, poziom ciśnienia akustycznego czy wskaźnik transmisji mowy STI.

Rys. 1 Symulacja zanikania fali akustycznej w pomieszczeniu wykonana w programie CATT-Acoustic

W przypadku istniejących pomieszczeń, dla których tworzymy model w celu zaplanowania odpowiedniej adaptacji akustycznej, istnieje możliwość dostrojenia modelu na podstawie wyników pomiarowych. Wówczas, akustyka danego wnętrza powinna zostać zmierzona, a w projekcie uwzględniony obecny stan wykończenia i umeblowania. Na tej podstawie tak dopasowujemy dane materiałowe konkretnych elementów, aby wyniki uzyskane z symulacji jak najlepiej odzwierciedlały realne wyniki pomiarowe. Dla tak dostrojonego modelu planujemy i wprowadzamy elementy ustrojów czy paneli akustycznych, a wartości obliczone na bazie kolejnych kalkulacji są jak najbardziej rzetelne.

Rys. 2 Wartości czasu pogłosu otrzymane na podstawie pomiarów, wykorzystane do dostrojenia modelu wykonanego w CATT-Acoustic

Wykonujemy także modele obiektów, w których wymagane jest wprowadzenie dźwiękowego systemu ostrzegawczego DSO. Są to takie obiekty jak dworce, galerie handlowe, szpitale i wiele innych. Wykonanie modelu i przeprowadzenie symulacji pozwala na odpowiednie dobranie systemu nagłośnienia w taki sposób, aby otrzymane wartości STI spełniały wymagania normowe dotyczące DSO.

Rys. 3 Model akustyczny centrum handlowego, wykonany w programie CATT-Acoustic, do obliczeń zrozumiałości mowy STI od DSO

Modelowanie izolacyjności akustycznej

W przypadku projektowania izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych i uderzeniowych, korzystamy z programów Insul i Acoubat. Pierwszy z nich jest programem zawierającym rozbudowaną bazę danych materiałów, który pozwala na tworzenie własnych kompozycji składających się z kilku różnych warstw i wyznaczanie ich izolacyjności akustycznej. Tak zaprojektowane ustroje kolejno możemy wprowadzić do programu Acoubat, w którym mamy możliwość zamodelowania całego budynku z podziałem na pomieszczenia. Każdej z przegród można nadać odpowiednie parametry izolacyjności akustycznej na dźwięki powietrzne lub uderzeniowe, co w efekcie pozwala na uzyskanie rzetelnych wyników wypadkowej izolacyjności dla poszczególnych wnętrz.

Rys. 4 Ustrój izolacji akustycznej zaprojektowany w programie Insul

Obliczenia akustyczne współczynnika pochłaniania dźwięku

Dzięki oprogramowaniu Zorba wykonujemy obliczenia akustyczne dotyczące współczynnika pochłaniania dźwięku. Obliczenia te mają istotne zastosowanie w przypadku wykonywania indywidualnych projektów akustycznych, np. dla studiów nagraniowych, czy sal widowiskowych. Dane otrzymane w programie Zorba mogą posłużyć następnie do wykonania obliczeń akustycznych w programie CATT Acoustic lub w obliczeniach chłonności akustycznej pomieszczenia. Program ten ma również zastosowanie w przypadku doradztwa przy prototypach ustrojów akustycznych.

Oprogramowanie pozwala na obliczenia w pasmach tercjowych i oktawowych współczynnika pochłaniania dźwięku, w dowolnej konfiguracji grubości i parametrów danego elementu ustroju, m.in. dla paneli:

1. rezonansowych pełnych,
2. perforowanych,
3. szczelinowych,
4. szerokopasmowych.

Rys. 5 Przykładowy model panelu akustycznego, wykonanego w programie Zorba

Modelowanie hałasu środowiskowego i przemysłowego

Symulowanie hałasu środowiskowego i przemysłowego umożliwia nam program SoundPlan. Daje on możliwość stworzenia przybliżonego modelu terenu na danym obszarze, zabudowań, jezdni, torów kolejowych czy tramwajowych, a także punktowych źródeł dźwięku. Z udogodnień tego oprogramowania można korzystać m.in. w przypadku budynków już istniejących, gdy w okolicy powstać ma nowe źródło hałasu lub występują przekroczenia od istniejących już źródeł i chcemy zaplanować odpowiednie zabezpieczenia w celu obniżenia poziomów hałasu. Przeprowadzane są wówczas pomiary na terenie inwestycji, a kolejno na ich podstawie, model komputerowy jest dostrajany w taki sposób, aby wyniki symulacji były jak najbardziej zbliżone do rzeczywistych.

Podobnie postępujemy w przypadku nieistniejącej jeszcze zabudowy, która ma powstać w pobliżu linii kolejowej lub ruchliwej drogi czy zakładu przemysłowego. Wykonujemy pomiary, na podstawie których kalibrujemy model, a następnie możemy sprawdzić jakie poziomy hałasu będą oddziaływać na nową inwestycję. Dzięki temu mamy możliwość, już na etapie projektowania, zaproponować odpowiednie zabezpieczenia lub wymagania dotyczące izolacyjność akustycznej przegród i okien, jakie zapewnią użytkownikom lokali komfort akustyczny.

Istnieją również projekty, przy których wykonywanie pomiaru nie jest konieczne, a nasza praca ogranicza się do wykonania wszystkiego w modelu. Tak jest między innymi w przypadku, gdy klient prosi o zbadanie oddziaływania niepowstałego jeszcze źródła hałasu na środowisko. Może to być np. ustawienie urządzeń systemu wentylacji na dachu budynku, postawienie zakładu przemysłowego czy powstanie nowej drogi. Wykonujemy wówczas analizę akustyczną w celu sprawdzenia, czy nowe źródła będą powodowały przekroczenia dopuszczalnych poziomów dźwięku w środowisku. Jeżeli taka sytuacja zaistnieje, proponujemy rozwiązania m.in. w postaci ekranów lub żaluzji akustycznych czy zmiany lub modyfikacji urządzeń w taki sposób, aby nastąpiła redukcja hałasu i nie powodował on przekroczeń ustalonych poziomów normowych na terenie pobliskiej zabudowy objętej ochroną akustyczną.

Rys. 6 Symulacja wykonana w programie SoudPlan, przedstawiająca oddziaływanie na środowisko systemu HVAC, znajdującego się na dachu budynku

Komputerowe symulacje akustyczne - podsumowanie

W artykule staraliśmy się przedstawić na czym polegają symulacje akustyczne jakie wykonujemy i dlaczego są one nieodłącznym elementem naszej pracy. Jeżeli zainteresował Cię ten temat i chcesz dowiedzieć się w jaki sposób moglibyśmy Tobie pomóc za pomocą naszych narzędzi – napisz do nas. Oferujemy darmową konsultację z naszymi specjalistami, którzy z pewnością odpowiedzą na nurtujące Cię pytania i zaproponują odpowiednią usługę, która pozwoli nam pomóc w rozwiązaniu Twoich problemów. Zapraszamy do kontaktu!