Procena indeksa privatnosti u zgradama na osnovu ugaone raspodele incidentne energije

Abstract

Privatnost je najznačajnija komponenta zvučnog komfora u zgradama. Ona se odnosi na primetnost zvukova nastalih ljudskim aktivnostima u okruženju, od kojih je najznačajniji govor. Percepcija govora, njegova prepoznatljivost i razumljivost, zavise od odnosa signal/šum na mestu slušanja. U kontekstu privatnosti pod signalom se podrazumeva neželjeni zvuk govora iz susednih prostorija određen izolacionim svojstvima pregrada, a šum je ambijentalna buka čiji maskirajući efekat utiče na osećaj privatnosti. U urbanim sredinama izvor konstantne buke u prostorijama je zvuk saobraćaja koji prodire kroz fasadu. Energetska efikasnost u savremenoj gradnji nametnula je višeslojna, debela staklena okna, što je dovelo do značajnog poboljšanja zvučne izolovanosti unutrašnjosti zgrada. Rezultat toga je veoma nizak nivo ambijentalne buke u stanovima, što se odrazilo i na stanje privatnosti. U tradicionalnom pristupu projektovanju zgrada podešavanje zvučnog komfora vrši se isključivo kriterijumima zvučne izolacije, zanemarujući u tome značaj ambijentalne buke. To je u mnogim slučajevima dalo nezadovoljavajuće rezultate, pa se ambijentalna buka nametnula kao istraživačka tema. Ova disertacija objedinjuje skup istraživanja koja su imala za cilj razvoj metodologije za predikciju ambijentalne buke u zgradama. Ona je zasnovana na primeni mikrofonskih nizova i prostorno-vremenske obrade signala kao alata za uvid u strukturu zvučnog polja koje napada fasade zgrada, odnosno ugaonu raspodelu incidentne energije. Iz toga se mogu proceniti postignuta izolaciona svojstva fasadnih pregrada u različitim urbanim konfiguracijama. U disertaciji je sprovedena analiza mogućnosti optimizacije parametara prostorno-vremenske obrade signala, ugaone rezolucije i vremenskog intervala uzorkovanja buke, a rezultati su tumačeni sa aspekta uticaja na procenu izolacione moći fasadnih pregrada u zadatim okolnostima i predikciju ambijentalne buke. Cilj ovog istraživanja je optimizacija parametara obrade prema zadatoj situaciji na terenu. Analiza je sprovedena na četiri tipične urbane lokacije, različite po profilu terena i poziciji u odnosu na prometne gradske saobraćajnice, zbog čega imaju različite karakteristike incidentne energije na fasadama. U disertaciji je prikazana analiza globalnih karakteristika saobraćajne buke i ključnih zvučnih događaja na lokacijama, i na osnovu toga je procenjen uticaj optimizacije na nivo ambijentalne buke u prostorijama. Da bi se predložena metodologija verifikovala u kontekstu stanja u zgradama izvršeno je istraživanje u kome su objedinjeni rezultati merenja ambijentalne buke u boravišnim prostorijama različitih zgrada. Takođe, prikupljeni su podaci o karakteristikama različitih izvora buke susedstva u zgradama. Rezultati njihove analize dokazali su postojanje realnog problema narušene privatnosti i potrebe za predikcijom stanja ambijentalne buke u zgradama. Na osnovu sprovedenog istraživanja u disertaciji su predložena dva pristupa za korekciju laboratorijskih vrednosti izolacione moći fasada u realnim urbanim situacijama i komentarisan je njihov uticaj na stanje ambijentalne buke u zgradama. Razmatrana je mogućnost definisanja klasa zvučnog komfora i metodologije za izbor optimalnih građevinskih elemenata u ranoj fazi projektovanja kako bi se postigla zadata klasa zvučnog komfora

Privacy is the most important component of the acoustic comfort in buildings. Privacy refers to the noticeability of the sounds from surrounding human activities, out of which speech is the most important one. Speech perception, its noticeability and intelligibility depend on the signal to noise ratio at the place of listening. In the context of privacy, signal refers to the unwanted sound of the speech from the adjacent rooms whose level is determined by the partitioning wall, and noise refers to the ambient noise whose masking effect influences the impression of privacy. In urban environments the source of the constant noise in buildings is the sound of traffic penetrating the façade. Energy efficiency in modern civil engineering has led to standard use of multilayered, thick glass partitions, which significantly improved the sound insulation of the building interior. The result is a low level of ambient noise, which affects privacy. In the traditional approach to building design, the adjustment of the acoustic comfort is performed exclusively with sound insulation criteria, thereby neglecting the importance of ambient noise. In many cases this led to unsatisfactory results, and imposed ambient noise as an important research topic. This thesis encompasses a collection of researches with a goal of developing a methodology for the prediction of ambient noise in buildings. It is based on using microphone arrays and space- time signal processing as tools which can give insight into the structure of the sound field and the angular distribution of incident energy impeding facades. This allows for the prediction of the insulation properties of façade partitions in different urban configurations. A research is presented which analyzes the optimization of space-time processing parameters, spatial resolution and time interval of noise sampling. The results are interpreted in the context of influence on the prediction of façade insulation and ambient noise. The goal of this research is the parameter optimization according to the given field situation. The analysis is performed on four urban locations, which differ in terrain configuration, relative position to the dominant city traffic areas, resulting in significantly different characteristics of the incident energy on the façade. The analysis is conducted on global noise characteristics of the location, as well as key sound events, based on which the influence of the optimization on the ambient level is assessed. For the purpose of verification of the proposed methodology in the context of noise state in buildings, a research is conducted, in which results of ambient noise measurements in different buildings were performed. Furthermore, the data on the characteristics of different neighboring noise sources in buildings were collected. Analyses of this data has confirmed existence of a real problem of compromised privacy and the need for ambient noise prediction in buildings. Based on the conducted research, two methods for the correction of laboratory values of sound insulation of facades are proposed. Their influence on the predicted state of ambient noise is analyzed. The discussion is presented on the possibility of defining acoustic comfort classes and the methodology for selection of optimal constructive elements in building design to achieve the desired class of acoustic comfort.