№3(59)
Сентябрь 2017
ISSN
1990-4126

English

«Архитектон: известия вузов» № 22 - Приложение 2008

Архитектура


 Гордюшева Анна Александровна

 

студент УралГАХА Научные руководители: кандидат архитектуры, доцент Городецкая Н.Н. кандидат технических наук профессор Слукин В.М.

 Орешко Александр Николаевич

магистрант  УралГАХА
Научный руководитель:
доктор архитектуры,
профессор Ю.С.Янковская,
Уральская государственная архитектурно-художественная академия
г. Екатеринбург, Россия

АКУСТИЧЕСКИЙ И СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАКСИМИЛИАНОВСКОГО ХРАМА-КОЛОКОЛЬНИ «БОЛЬШОЙ ЗЛАТОУСТ»


В последнее время храмовое строительство во многих городах России, в том числе и в Екатеринбурге, значительно активизировалось. Одним из важнейших критериев качества храмового здания является хорошая акустика. Исправление акустических недостатков уже построенного здания сложно и не всегда выполнимо, поэтому так важно на этапе проектирования проанализировать акустические характеристики будущего храма и, если необходимо, скорректировать проектное решение.

Нами был сделан акустический анализ восстанавливаемого сейчас в Екатеринбурге храма-колокольни «Большой Златоуст», предложен вариант исправления замеченных недостатков, а также запроектирована система искусственного освещения храма (рис.1).


 

Историческая справка

Церковь Во имя святого великомученика Максимилиана была выстроена в качестве колокольни для Свято-Духовской церкви, утратившей свою колокольню после пожара 1839 года. Храм был заложен 21 сентября 1847 г. и освящен 24 июля 1876 г. Он был самым высоким зданием города, имея высоту 33 саж. (77,2 м.). Самый крупный колокол – 1015 пудов (16.2 т) уступал лишь трем колоколам в России. Храм отличался очень хорошей акустикой. 17 февраля 1930 года церковь была закрыта и весной того же года взорвана. Осенью 2006 г. начались работы по восстановлению храма.

 

Общая характеристика объекта

Максимилиановский храм «Большой Златоуст» в г. Екатеринбурге представляет собой симметричный в плане пятиглавый храм-колокольню с кубической трёхнефной нижней частью и трёхъярусным (включая барабан) восьмигранным столпом колокольни. Акустически активными помещениями являются: средний неф, боковые нефы, кроме пространства под хорами, алтарная часть.

 

I. Расчет акустических свойств пространства храма

Важнейшими критериями акустического качества являются время реверберации и диффузность звукового поля, исключающая фокусирование звука, эхообразование и т. д. в зоне нахождения прихожан и священнослужителей. Общий акустически активный объём: V = 6935 м3

 

Площади пола храма

1. Площадь для прихожан – 228,4 м2.

2. Площадь участка солеи с амвонами (включая ступени) – 44,9 м2.

3. Площадь алтарной части – 104,8 м2.

4. Площадка хоров с лестницей – 121,8 м2. Общая площадь внутренних поверхностей составляет Sобщ = 3549 м2.

 

Расчет времени реверберации

Одним из основных критериев акустического качества помещений является время реверберации, которое определяет степень гулкости храмовых помещений, качество звучания речи, пространственность, стереофоничность, полноту звучания музыки и хорового пения.

Время реверберации зависит от общего объёма помещения, отделки внутренних поверхностей и степени заполнения храма прихожанами. Расчётное время реверберации в диапазоне частот 125-4000 Гц сопоставляется с оптимальным. Время реверберации было рассчитано для пяти вариантов возможного заполнения храма, в зависимости от плотности расстановки прихожан – 38, 76, 228, 457 и 914 человек.

 

Оценка величины удельного объёма

Одним из предварительных критериев акустической целесообразности является величина удельного объёма, которая зависит от размеров помещения и даёт первоначальную оценку возможного акустического качества. Рекомендуемый удельный объём в приходском храме составляет 4 - 6 м3/чел.

В проектируемом храме при вместимости N = 914 чел. удельный объём равен 7,59 м3/чел. Таким образом, даже при максимальном заполнении храма прихожанами удельный объём заметно превышает норму. При вместимости N = 38 чел. Vуд = 182,5 м3/чел. Следовательно, при любой вместимости время реверберации будет больше оптимального, что потребует применения звукопоглощающих материалов.

 

Определение оптимального времени реверберации

Допустимые значения T в секундах: 1,75 - 3,51 ; 1,75 – 2,7 ; 1,4 – 2,7 (на разных частотах).

 

Определение расчетного времени реверберации

При расчёте приняты следующие материалы внутренней отделки:

  • поверхности стен, колонн, цилиндрических сводов – штукатурка по кирпичу (2252 м2);
  • пол храма, включая солею, алтарь и перекрытие хоров – бетон (500 м2);
  • сводчатые покрытия, потолок трапезной – штукатурка по металлической сетке с воздушной полостью позади (432 м2);
  • перегородка под иконостас – деревянная конструкция с поверхностной плотностью m ≥ 10 кг/м2 (206 м2).

Результаты расчетов

При низкой вместимости храма наблюдается превышение максимального времени реверберации на частотах 1000 и особенно 500 Гц. Частота 500 Гц особенно важна для восприятия речи. Помещение храма гулкое, речь неразборчива. На остальных частотах время реверберации соответствует норме. При числе прихожан 228 человек на всех частотах время реверберации соответствует норме. При числе прихожан 457 человек наблюдается некоторое уменьшение времени реверберации по сравнению с оптимальным (с учётом 10% - поправки) на высоких частотах. На частотах 2000, 4000 Гц помещение несколько «сухое», звучание музыки и хорового пения недостаточно объёмное и глубокое. При максимальной вместимости храма на низких частотах время реверберации соответствует допустимым параметрам, звучание низкочастотной музыки и хорового пения качественное и глубокое. Но на частотах 1000, 2000, 4000 Гц время реверберации значительно меньше допустимого, помещение храма «сухое», высокочастотные звуки чересчур отчётливы, не чувствуется пространственность и глубина звучания пения.

 

Вывод

В данном храмовом помещении при среднем уровне заполнения прихожанами время реверберации в целом соответствует допустимым значениям на всех частотах. Но при малом числе прихожан наблюдается превышение расчётного времени реверберации над допустимым на частотах 500 и 1000 Гц на 18 %, а при большом числе прихожан – слишком малое (на 24 – 34 % меньше допустимого) время реверберации на частотах 1000, 2000 и 4000 Гц.

 

Выбор звукопоглощающих материалов и определение их количества

Целесообразным мы считаем для уменьшения времени реверберации на средних частотах хотя бы на 8 % применить среднечастотные и высокочастотные звукопоглотители – тканевые элементы. Мы рассмотрели два варианта звукопоглощающих тканевых материалов: портьеры хлопчатобумажные на подкладке и портьеры плюшевые, использующиеся обычно в оформлении икон и т.д. Из этих двух вариантов предпочтительнее плюшевые портьеры, так как, во-первых, их требуется меньше по площади (38 м2), а во-вторых, они при равном звукопоглощении на частоте 500 Гц меньше «навредят» акустике максимально заполненного прихожанами храма на частотах 1000 и 2000 Гц.

Вследствие увеличения общего фонда звукопоглощения превышение времени реверберации над оптимальными значениями при малом числе прихожан окажется в пределах допустимых 10 %, но одновременно при большом числе прихожан помещение храма станет ещё более «сухим».

 

Общий вывод по акустике помещения

В целом после этой поправки время реверберации в храме становится достаточно хорошим, очень близким к оптимальному, что совсем неожиданно при громадном удельном объёме храма. Правда, анализ акустики методом лучевых картин показывает нам большие «мёртвые зоны», образующиеся за столбами и под хорами, а также то, что звук, преодолевая при отражении от купола больше 30 м, будет запаздывать по сравнению с прямым на 100 – 130 м/сек (т. е. на полслога речи, и слоги будут сливаться, хотя для большого православного храма это нормально). Анализ показывает весьма неравномерное звуковое поле, хоть и без фокусных точек, но со значительным эхом. При этом надо учесть, что, по свидетельству современников, храм отличался очень хорошей акустикой. Это противоречие можно объяснить несовершенством данного расчёта, не могущего принять во внимание такие усовершенствования, как голосники, а также проникновение звука через Царские врата и рассеивание его лепниной. Кроме того, после анализа стало ясно, что граница иконостаса в храме проходила, скорее всего, по линии столбов, хотя при этом площадь пола для прихожан значительно уменьшалась.

 

II. Проектирование искусственного освещения в храмовом помещении Храмовый интерьер – это интерьер уникального здания, где свет выполняет архитектурно-художественную роль.

Расчет искусственного освещения по методу коэффициента использования

1. Центральная часть храма. Количество ламп БК 220-60 N = 30 ламп Поскольку внутренние столбы отбрасывают тени, целесообразно в этих тенях поставить дополнительно 4 лампы – итого 34 - 22 в паникадиле (символ –12+7+3) и 12 по периферии.

2. Трапезная – 4 лампы.

3. Хоры. Поскольку часть света попадает сюда из центрального пространства храма, будет достаточно 10 ламп.

4. Алтарная часть храма. Использованы лампы БК 220-100 Количество ламп N = 33 лампы.

В храме целесообразно применить комбинированную систему освещения. Традиционно в православных храмах устраивают паникадила с большим числом светильников под главным куполом и в алтаре над престолом. В удаленных от паникадила участках устраивают местные светильники. Высота подвеса паникадила 6 м.

С точки зрения соответствия традиционному свечному освещению, необходимо принять лампы накаливания с матированной компактной удлиненной колбой (тип миньон гладкий), больше напоминающие свечи. Оптимальной мощностью лампы принимаем 60 Вт.

 


ISSN 1990-4126  Регистрация СМИ эл. № ФС 77-70832 от 30.08.2017 © УрГАХУ, 2004-2017  © Архитектон, 2004-2017