ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ Факултет машиностроителен

Катедра Инженерен дизайн

Маг. Теодора Петкова Пешева

ИЗСЛЕДВАНЕ НА ВЪЗМОЖНОСТИТЕ ЗА ДИЗАЙН НА

АКУСТИЧНИ СЪОРЪЖЕНИЯ В ИНТЕРИОРА

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т на дисертация за придобиване на образователна и научна степен

"ДОКТОР"

Област: 5. Технически науки (шифър и наименование)

Професионално направление: 5.13 Общо инженерство (шифър и наименование на направлението в посочената област)

Научна специалност: „Инженерен дизайн“ (наименование на научната специалност)

Научни ръководители: Проф. д-р Борис Кирилов Сергинов

Доц. д-р инж. Красимир Иванов Неделчев

СОФИЯ, 2019 г.

2

3

Дисертационният труд е обсъден и насочен за защита от Катедрения съвет

на катедра „Инженерен дизайн“ към Факултет Машиностроителен на ТУ-

София на редовно заседание, проведено на 24.06.2019 г.

Публичната защита на дисертационния труд ще се състои на 14.10.2019 г.

oт 13.00 часа в Конферентната зала на БИЦ на Технически университет –

София на открито заседание на научното жури, определено със заповед №

ОЖ- 23.07.2019 г. на Ректора на ТУ-София в състав:

1. Проф. д-р. инж. Иван Кралов – председател

2. Проф. д-р инж. Снежана Плешкова – научен секретар

3. Проф. д-р инж. Васил Живков

4. Проф. д-р инж. Николай Минчев

5. Проф. д-р инж. Александър Бекярски

Рецензенти:

1. Проф. д-р инж. Николай Минчев

2. Проф. д-р инж. Снежана Плешкова – научен секретар

Материалите по защитата са на разположение на интересуващите се в

канцеларията на Факултет МФ на ТУ-София, блок №4, кабинет № 3242.

Дисертантът е свободна форма докторант към катедра „инженерен

дизайн“ на факултет машиностроителен. Изследванията по дисертационната

разработка са направени от автора, като някои от тях са подкрепени от

научноизследователски проекти.

Автор: маг. Теодора Пешева Заглавие: Изследване на възможностите за дизайн на акустични

съоръжения в интериора

Тираж: 30 броя

Отпечатано в ИПК на Технически университет – София

4

I. ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУД

Актуалност на проблема

Редица фактори влияят върху потенциалните рискове от шума на

работното място. Най-очевиден е може би неговият интензитет (силата на

звука, измерена в децибели (dB), но продължителността на експозицията

също е важна заедно с фактори като импулсивността на шума, нейната

честота, измерена в херци, и разпределението по време на нейното

възникване. В дисертационния труд се разглеждат свойствата и изискванията

към сгради, предполагащи по-специфична акустична обработка поради

факта, че съществуват различни като локация, вид и употреба акустични

съоръжения. Съществуват и често се прилагат панели за ограничаване на

шума при големи пътища и автомобилен трафик. Те ограждат магистрали и

натоварени пътни артерии и съответно са екстериорни съоръжения.

На фокус са акустични подобрители за интериорната среда. Те се

характеризират с въздействието си върху две акустични явления. Едното

явление се нарича реверберация. То има отношение към разпространяването

на звука и неговите отражения. Другото явление е абсорбация, или

шумопоглъщане. При него звуковите вълни се усвояват от повърхността, с

която имат съприкосновение. При двата типа явления се проектират

различни тела, които се поставят на определените маста спрямо търсения

акустичен ефект. Те имат различна форма, материал, позициониране и

дизайн. Освен това голяма роля за акустичните характеристики на едно

пространство има и неговата архитектура, специфичните архитектурни

елементи, като арки, сводове, куполи и т.н. Поради тази причина освен

акустични съоръжения са засегнати и тези специфики на интериорното

пространство. Разгледани са църковните сгради, както и концертните зали. И

двете имат своя специфика на изграждане и звучене. При храмовете (най-

вече са разглеждани църкви) се цели разпръскване и ехтене на определени

места. Това се постига чрез определени архитектурни похвати, като

например шепнещи сводове. Концертните зали изискват различна акустична

обработка. Това се постига освен чрез определен тип планировка на залата и

чрез обработка на повърхностите, които отразяват и насочват звука, за да се

увеличи времето за реверберация.

Ергономията спомага за повишаването на качеството на труда и трудовата

хигиена. Тя е от изключително значение за качеството на трудовия процес.

Като комплексна наука тя съчетава в себе си физиология, социология,

инженерни науки, трудова хигиена, професионална патология.

Шумът е сред множеството фактори, които влияят на работната среда

независимо дали става въпрос за работници от индустрията или за среда,

5

свързана с образование, или офис пространства. Шумът е навсякъде около

човека и прекалено дългото престояване в шумна среда и стоенето на шум с

високи децибели води до здравословни проблеми. От момента, в който се

изследват влиянията на звуците върху човека и неговата работа, започва да се

работи за намаляването на вредните нива на шум и се изследват и предлагат

различни решения в тази област. Създават се различни акустични тела, с

разнообразно предназначение.

Различни лаборатории се занимават с изследването на материали,

подходящи за конструирането на такива съоръжения. Използват се

разнообразни и иновативни материали. Употребата на естествени и

рециклируеми материали ще доведе до нова вълна на екологичната им

адаптация.

Естетическите качества на акустичните съоръжения също са от голяма

значение. Въпреки множеството форми, размери, цвят и изображения в тази

област все още има много големи възможности за иновация в сферата на

дизайна. Много помещения, които имат една основна функция, понякога се

налага да сменят предназначението си временно. Точно при такива

обстоятелства може да се наложи намесата на акустични подобрители. При

това положение те трябва да отговарят на немалък брой изисквания.

Цел на дисертационния труд, основни задачи и методи за изследване

Настоящото научно изследване е посветено на акустиката и дизайна на

акустични продукти. Изследването има отношение към класификация на

акустичните интериорни съоръжения и експериментално проучване на

възможностите на различни материали и техните звукопоглъщащи свойства.

Обект на изследването се явяват дизайнът и акустичните свойства, а предмет

са самите акустични съоръжения. Класификацията и изследването на нови

материали и техники при производството на този тип продукти имат

отношение към подобряването на работната среда. От голямо значение е и

визията на тези продукти, тяхната функционалност и мястото на употреба.

Изследването има връзка с подобряване на акустичната обработка на

помещения с лоши акустични показатели на територията на ТУ – София и

други обществени зони с влошен шумов фон. Въз основа на изследването се

разработва продукт с много добри звукоабсорбиращи и естетически качества

.

Научна новост

Класификацията на акустичните съоръжения за интериор дава

възможност да се представят качествата на продуктите, да се сравнят по

критерии. Това дава възможност да се открият възможности за нови

разработки върху неизследвани и посоки. Изследването на нови материали,

които да бъдат екологично адаптирани, е принос към създаването на

иновативни и подобрени продукти, както и насока към устойчив дизайн.

Търсенето на иновация във визията и дизайна на продуктите също е от

6

значение. Разработката на функционални, мобилни и адаптирани към

функционалността на средата. Предложените естествени материали с цел

рециклиране дават отлични звукопоглъщащи свойства. Иновативната визия е

подходяща за употреба в определените типове среди. Според авторът на

дисертационния труд , при разработването му са постигнати 4 научно-

приложни , 5 приложни проноса общо 9.

Практическа приложимост

Представеният продукт е с високо ниво на абсорбация поради употребата

на изпитани при лабораторни условия материали. Според материалите, които

са от естествен произход, паната могат да се разделят на изработени от

тъкана и от плъстена вълна, от памучни платове и комбинация от двата

материала. Предложеният вариант от пана 30/30 см предлагат лесен пренос и

съхранение. Посредством пластмасови или друг вид фиксатори се залавят

един за друг по хоризонтала и/или вертикала спрямо желаното направление.

Вълнените и текстилните материали са препоръчани и изследвани поради

факта, че един от най-големите битови замърсители е текстилът.

Изследването има връзка с подобряване на акустичната обработка на

помещения с лоши акустични показатели на територията на ТУ – София и

други обществени зони с влошен шумов фон. Този тип акустични

подобрители щеп одобрят шумовия фон и в офиси, колцентрове, детски

фрадини, учебни заведения, конферентни зали, фоайета друг вид обществени

места с високи нива на фонов шум.

Апробация

Доклади от разработката са докладвани в пет научни конференции.

Части от работата са докладвани и обсъждани в: International Scientific

Conference „Musical Cultural Heritage in Europe. Interactions and research

neстрtworks“ Creative house of BAS – Varna, първа младежка научна

конференция “МИТ”, четвърта международна научна конференция по

проблемите на цвета и цветознанието “Цвят във всички направления“ в Русе,

научна конференция с международно участие “Съвременни технологии в

културно-историческото наследство“ София.

Публикации

По дисертацията са направени общо 5 самостоятелни публикации, от

които 4 са на български, а петата е на английски език докладвана във Варна.

Структура и обем на дисертационния труд

Дисертационният труд е в обем от 121 страници, шрифт Calibri (Body) , 12

pt. Основния текст включва увод, три глави за решаване на формулираните

основни задачи, списък на основните приноси, списък на публикациите по

дисертацията и използвана литература и три приложения. Цитирани са общо

92 литературни и електронни източници, като девет са на латиница и

7

четиринайсет на кирилица, а останалите са интернет адреси. Работата

включва общо над сто фигури и седем таблици.

II. СЪДЪРЖАНИЕ НА ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУД

ГЛАВА 1. ОБЗОР ПО ПРОБЛЕМА

В първа глава се разглеждат акустиката и нейните прояви. Представена е

информация за сила на звука, ниво и гръмкост, височина и тембър на звука,

звук, гръмкост, шум и мерните единици децибел и измерването на звуково

налягане.

Двете най-често наблюдавани явления са реверберацията и

звукоабсорбацията (звукопоглъщане). Те и останалата част от акустичните

явления се разглеждат в настоящата работа, за да се изясни природата им и

как те въздействат на възприятията и човешкия слух; как техните

положителни въздействия да бъдат засилени и контролирани, как биха били

от помощ в съвремието ни. Същото се отнася за негативните влияния на

шума върху човека, неговото физическо и психическо здраве до голяма

степен се влияят от нивата на шум в околната среда и в работния процес.

Множество изследвания показват колко е важно ограничаването на вредните

честоти на шумовите вълни върху човека.

Представено е проучване на развитието на акустиката като явление

наблюдавано и използвано от хората от древността. Естествената акустика

наблюдавани в пещери и други природни обекти, Примери за съвременно

състояние и провеждани събития в този тип обекти. Описано е развитието на

архитектурната акустика. Появата на първите амфитеатри изградени в

древността. Развитието и характерните особености на църковната акустика.

По какъв начин с ползват определени архитектурни елементи за постигането

на специфичен акустичен ефект. Появата на първите акустични съоръжения

под формата на акустични гърнета , които са използвани за постигането на

специфичното звучене в църковната сграда, като са били вграждани при

нейния строеж. Проучването продължава с усложняването на критериите за

отлична акустика именно при концертните зали.(фиг. 1) Там е нужна отлична

акустична среда за насочването на музиката и достигането до слушателите, в

най-добра форма. Това е свързано със специфичната обработка на

помещението със изпитани материали, които имат положителен ефект върху

разпространението и насочването на звуковите вълни.

Обсъжда се акустичната обработка на помещенията и начините и

материалите, които се използват за търсения ефект.

Първа глава продължава с проучване на различни по вид и въздействие

на околната среда акустични съоръжения а интериора. Коментират се

характеристиките и възможностите на разглежданите продукти, както и се

стига до идеята за тяхната класификация, която да представи пазарни ниши

не покрити от произведените до момента изделия.(фиг. 2 и 3)

8

Фиг.1

Фиг. 2 Фиг.3

Изложена е информация за въздействието на всяко от акустичните

съоръжение и по какъв начин тяхната визия или материал спомага за

това. Споменати са и няколко фирми произвеждащи различни по вид

акустични подобрители.

Изводи от първа глава:

Акустичните интериорни съоръжения се ползват във все по-широко

направление в интериорите на:

• Студиа

• Офиси

• Учебни заведения

• Конферентни зали

• Домашни кина

• Ресторанти

9

• Домове и др.

По-голямата част от тях имат следните конструктивни характеристики:

• Минерална вата с висока плътност и текстилно покритие, с прав

или скосен ръб

• Акустични носещи конструкции с минерална вата с различна

плътност и текстилно покритие

• Резонаторни акустични конструкции (Хелмхолцов резонатор)

• Дифузионни акустични конструкции (акустична пяна)

• Перфорирани акустични конструкции (гипсокартон)

❖ Част от производителите избягват употребата на акустична пяна

(акустичен дунапрен) поради намалената ѝ абсорбационна

характеристика на ниските честоти.

❖ Липсват акустични продукти от предимно естествени материали с

изключение на дърво.

❖ Няма на разположение данни за звукоабсорбиращите качества на

сурова вълна, плъстена чрез иглонабиване вълна, тъкани с памучен

състав, като например чаршафи и дънков плат.

❖ Отсъстват от пазара на акустични панели с високи художествени

качества, близки до произведения на изкуството, от сорта на

текстилни пана.

❖ Не се изследват отпадъчни материали, които да бъдат рециклирани

Цели:

❖ Да бъдат представени допирни точки межди ергономия и акустика.

❖ Да бъдат изследвани звукоабсорбационните качества на материали

като вълна и памук.

❖ Да се класифицират видовете акустични съоръжения според общи

признаци като форма, дизайн, ситуиране, функционалност и др.

❖ Да се изведат резултати на базата на естетическите показатели на

избрани акустични панели.

❖ Да се представят иновативни предложения за дизайн.

❖ Да се разработи и предложи на базата на всички изследвания

иновативен продукт.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ НА ОБЗОРА И ИЗГОТВЯНЕ НА

КЛАСИФИКАЦИЯ

Като начало трябва да се разгледа акустиката като част от ергономията –

защо тя има място в ергономията и с какво спомага за човешката дейност и

добрата работна среда. Преди да се аргументира тази връзка обаче, е добре да

се изясни понятието ергономия. Тя е наука, която изучава човека и неговия

10

труд, като изследва техническите аспекти на връзката между работниците,

работната среда и взаимоотношението между тях (на информационно и

физическо ниво). Тя е пресечна точка на няколко други научни дисциплини:

физиология, социология, инженерни науки, трудова хигиена, професионална

патология. Ергономията е теоретична основа на организацията на труда

Задача на ергономията е оптимизирането на системата “човек – машина –

работна среда”. В това число приспособяване към физиологичните и

психични (когнитивни) възможности на човека по отношение на:

• работните машини, съоръжения и инструментариум

• факторите на трудовия процес

• условията на труд и работната среда: микроклимат и пространство,

работна поза, мебели.

Понятието анализатор в областта на физиологията и психологията се е

наложило като израз на способността на мозъка да възприема и анализира

постъпващата в него информация. Анализаторите на човека са първичните

входни канали, приемащи и обработващи постъпващата от външната среда

информация в мозъка.(фиг.4)

Фиг.4

11

Поради изложените факти се изяснява връзката, че шумът в работната среда

и ергономията имат непосредствена връзка и се припокриват като влияние с

положителен или негативен ефект върху човека, неговата среда и намесата в

работния процес, но и във всички останали аспекти на живота му. Ако

живеем в постоянна шумна среда, ще бъдем перманентно уморени и

нетрудоспособни. Поради тази причина трябва да се обръща внимание на

шумовия фон не само в работната среда, но и в останалата част от

ежедневието. Шумът е нежелан или вредоносен звук. Всеки ден милиони

служители в Европа са изложени на шум по време на работа и рисковете,

които това може да доведе; 7% страдат от трудности със слуха, свързани с

работата. Проблемът със слуха, причинен от шума, е една от най-често

съобщаваните професионални заболявания в ЕС. Въпреки че шумът се

възприема най-вече като проблем в отрасли като производство и

строителство, той може да бъде проблем и в широк кръг от други работни

среди, от колцентрове до училищата, от филхармонични оркестри до

баровете.

От 1986 г. насам по силата на Директива 86/188 / ЕИО, всички държави,

членки на Европейската общност, прилагат единни минимални изисквания за

здравето и безопасността по отношение на рисковете, свързани с

експозицията на шум по време на работа. До приемането му слуховите

увреждания, причинени от шума на работното място, вече са едно от най-

честите условия, записани в годишната статистика за новопоявилите се

професионални болести.

Високите нива на шум затрудняват слушането и общуването на персонала,

което може да повиши вероятността от злополуки. Стресът, свързан с

работата (в който шумът може да бъде фактор), може да доведе до

компромис с този проблем. Високи нива на шум има не само в

промишлеността, но и в други сфери на дейност. В учебните заведения

особено в училища и детски градини нивата на шум са изключително високи.

Шумът в центровете за детски грижи е много често срещана тема на

дискусиите и е много често срещана от гледна точка на интензивното

шумово излагане на персонала. Лекарите коментират мащаба на рисковете от

увреждане на слуха в резултат на шума, създаван от многото деца.

Независимо от тези рискове икономическите съображения, заедно с

промяната в семейните модели, създават институции, в които се грижат за

нашите деца, често ежедневно, за дълги периоди от време, докато родителите

са на работа. Друг момент, които дизайнът е подминал, са учебните

заведения и местата, посещавани от деца. Както знаем, подрастващите са

генератор на много шум. Колкото и да е приятен детският смях и глъчката,

тези места са работно място за много хора. Точно тази радостна, но доста

шумна обстановка води до стрес, психическа преумора и ред заболявания.

Шумът вреди и на децата, подсилва прекалената активност, уморява други,

води да липса на концентрация и невъзможност да се усвояват нови знания.

12

В офис пространствата фоновият шум също е със завишени нива.

Работните места в офиса, в които се събира, обработва, съхранява и съобщава

информация, могат да бъдат намерени в много области, например

административни офиси, база данни, дизайнерски офиси и офиси за покупко-

продажби.

Работата се подпомага от модерна комуникационна технология, превръщаща

повечето работни места в работни станции. За разлика от фабриките, където

избягването на увреждания на слуха е от първостепенно значение, в офисите

намаляването на нивото на звуковото налягане не е единствен приоритет.

Въпросът е да се разгледа структурата на шума (звука), ако искаме да

намалим неблагоприятните ефекти от него върху способността ни да се

концентрираме и стреса, който причинява. Трябва да отбележим, че:

■избягването на слушане причинява стрес

■нискочестотният звук (инфрачервен звук) от климатичните системи влияе

върху благосъстоянието

■шумът, генериран от твърдите дискове и вентилаторите за компютри, е

дразнещ.

Резултатът е, че планирането превръща основно тихата служба в шумна. По-

късно мерките за подобряване на ситуацията често влошават условията.

И така, какви са характеристиките на по-тихия офис?

■Настоящото ниво на звуково налягане не трябва да бъде причинено от един

и същ източник, като например копирна машина, вентилатор за компютър

или принтер.

■ Речта от съседните работни места не трябва да бъде достатъчно силна, за да

бъде разбрана.

■ Нивото на звуково налягане от всички източници, с изключение на лицето

на работното място, трябва да бъде възможно най-ниско.

Един тих офис с нивото на звуковото налягане в средата между 20 и 30 dB е

идеалната работна среда за много взискателни умствени задачи. EN IS011690

препоръчва следните нива на качество на работните места в офис, приемайки

че въпросните лица са готови да работят и не произвеждат звук със задачи

или разговори.

Освен в работна среда има и други случаи, в които се налага временно

акустична подготовка на помещения временно ползвани за други цели.

Например в изложбена зала или фоайе се организира събитие, изискващо

озвучаване. Такива места обичайно са изградени или облицовани с твърди

завукоотразяващи материали. При говор или звукова уредба се получава

ефект на кънтене и ехтене, което затруднява усвояването от слуха на чистия

говор и речта става неразбираема. В такива случай се налага инсталирането

на акустични съоръжения, които абсорбират звука. Това е редно да се случи,

като се поставят определен брой панели или площ с абсорбиращи звука

материи. Добре е това да се случва с лесно монтиране, без да пречи на

постоянната функция на обекта. Поставени на стойка звукоабсорбиращи

13

панели на модулен принцип ще бъде най-добрият вариант. Защото ще бъдат

лесно преносими и функционални заради различната площ, която да

покриват спрямо площта на помещението, и лесни за съхранение. Ако тези

панели са и с добър естетически вид, това ще бъде безспорно добър продукт,

който да бъде ползван за акустична обработка.

Характеристики и свойства на материалите. Множество фирми предлагат

различни материали с акустични качества. При най наблюдаваните е

характерна добра абсорбация на звука. Това според досегашните

експерименти и последвалите резултати се дължи на няколко фактора, които

ще бъдат разгледани. Първият от тях е структурата на материала. Когато

имаме камък или друга структура, която отблъсква звуковите вълни, имаме

явлението реверберация. Съответно този тип материал няма текстура, която

да абсорбира звуковите вълни, и не е подходящ за изработката на

звукопоглъщащи елементи. Материали с шуплести и влакнести структури и

повърхнини имат по-голяма възможност за пропускане и задържане на

звуковите вълни.

Когато едно помещение търпи акустична обработка, специално внимание

трябва да се обърне на коефициента на абсорбация. Минералните вати –

каменни и стъклени, имат най-висок коефициент на абсорбация, като

характеристиките им в ниските честоти са над 2-3 пъти по-добри от тези на

пенообразните акустични материали, известни като акустичен дунапрен или

акустична пяна, за съпоставими дебелини.

Направлението на влакната при материали от текстил също е от значение.

Дали влакната ще са в едно направление, успоредни, или ще бъдат в

включени в определена плетка в различни направления, или в безразборно

положение, също дава различни звукопоглъщащи качества. При успоредна

направление на влакната колкото по-подредени са те, толкова по-лесно е

преминаването на звуковите вълни между влакната на материята (фиг. 53).

Съответно абсорбцията на звука е изключително ниска или няма такава,

естествено важно е и какъв в материалът и неговата дебелина. По подобен

начин стоят нещата и когато влакната са вкарани в плетка, естествено има

значение каква е плетката, колко разстояние има между отделните възли,

колко гъсти са те, както вече споменахме, от значение са и материалът,

дебелината и съставът му (фиг.5 и 6). В дупките, получени при оплитането на

влакната, има по-голяма възможност звуковите вълни да бъдат пропуснати

през тези малки отвори.

14

Фиг.5 Фиг.6

При безразборното направление на влакната пропускането на звукови вълни

става доста по-трудно. Причината е, че това се случва при тъкани, които са с

влакнеста структура, не са събрани под формата на конец и те нямат

възможността да бъдат направлявани в определена посока. Това са тъкани от

рода на кечетата, те се изработват по метод, който кара влакната да се сбиват

едно в друго (плъстене или степване). Така между отделните влакна и

безразборното им подреждане се получава гъста мрежа, която няма дупки и

шупли, пропускащи звуковите вълни през тъканта, нито възможността да

реверберира. Поради тази причина голяма част от материалите за акустични

панели и всякакъв вид звукопоглъщащи повърхности се базират на този тип

безразборно подредени влакна с изключителна гъстота.

Дебелината на материалите и гъстотата на влакната също са от съществено

значение за звуковата абсорбация. По-дебелият слой е нормално да задържи

повече звукови вълни, отколкото тънък пласт от същата материя. Естествено,

както споменахме по-горе, освен дебелината на слоя голяма роля играе и

структурата и плътността на материала.

Трябва да се отбележи, че някои производители дават стойности на

коефициента на абсорбация, по-високи от единица, което се дължи на

дифузионни аномалии при извършване на измерванията. Не може да се

очаква повече от 100% звукова абсорбация.

В зависимост от произхода си материалите могат да бъдат естествени и

синтетични. Това обаче не е определящо за техните акустични свойства.

Например от проведени опити е установено, че обикновеният дунапрен няма

добри акустични качества, но за сметка на това има акустичен дунапрен,

който има добри звукопоглъщаши свойства. Друг често употребяван

материал, който добре абсорбира звукови вълни, е каменната вата, тя има

влакнеста структура и голяма плътност. Често употребяван материал в

акустично обработени помещения е дървото. То е естествен материал с

отлични изолационни качества. Неслучайно е най-често използваният

материал при оформянето на акустиката в концертни зали. Дървените

плоскости, подредени в определена конфигурация и посока, спомагат за

реверберацията и доброто разпределяне и канализиране на звуковите вълни в

правилна посока.

15

При различните материали, както споменахме, е необходимо да се знае

начинът, по който те влияят на акустичната среда. Често се използва

комбинация от материали поради факта, че се налага тяхната употреба при

оборудването за нормалното приложение и функциониране на помещенията

спрямо предназначението им. За качествено озвучаване е нужна добра

реверберация. За предпочитане са твърдите повърхности, за да се получи

дълго отзвучаване. Местата за сядане също се правят с твърда външна

повърхност и тапицерия, за да се гарантира равномерното отзвучаване при

различен брой слушатели. Представени са акустичните качества на различни

елементи в концертна зала. При проектирането на акустиката от

изключително значение са отражателните свойства на разлените материали.

Текстилът като цяло се ползва за абсорбиране на звука. Поставен в

помещения с ечене, той абсорбира звъковите вълни. Поради тази причина

често се ползват тежки, плътни завеси, килими и мокети в помещения без

много обзавеждане или в такива, които са с каменна облицовка или са от

бетон и др. строителни материали без вътрешна обработка.

От древността до днес сред акустичните съоръжения се срещат и тела,

изработени от керамика и стъкло. Те естествено имат ролята на

разпръскващи звука и създаващи кънтене и ехо. Често срещани в църквите,

където в някои случаи са вграждани в стените резонансни гърнета. Със

същата цел се изработват и тела от стъкло и метал, които разнасят звуковите

вълни на места с лоша реверберация .

Основният проблем е правилният избор на материал, който да създава

и/или прикрива акустичната обработка на помещението. Често използвани са

текстилни и материали от дървесен произход, но е възможно при разработка

от експерти и употребата на метал, камък, тухла, гипсови и стъклоподобни

елементи, пластмаси и др. Всичко обаче трябва да се постави на правилното

място в правилната форма и количество.

Разглежданите акустични съоръжения са от гледна точка на естетическите и

дизайнерските им характеристики, а не от технологичните. Коментира се

структурата, модулността и други критерии, свързани със структурата и

формата им. Те играят важна роля за акустиката на помещения, които

променят функцията си и произтичащата от нея акустична среда. Панелите се

различават и с влиянието си над звуковите вълни, като едните влияят на

звукопоглъщането, а другите – на реверберацията в помещението. Те често се

различават като структура на повърхностите спрямо желания акустичен

ефект. Имат разнообразни форми – стенни пана, спускащи се от тавана

прегради, изолиращи отделни зони в помещенията, или пък други, които се

поставят на определени места в ъглите или по тавана на помещенията. Много

фирми разработват различен дизайн в зависимост от материалите, които

използват.

Класификация на акустичните съоръжение

16

Разглежданите акустични съоръжения са от гледна точка на естетическите

и дизайнерските им характеристики, а не от технологичните. Коментира се

структурата, модулността и други критерии, свързани със структурата и

формата им. Те играят важна роля за акустиката на помещения, които

променят функцията си и произтичащата от нея акустична среда. Панелите се

различават и с влиянието си над звуковите вълни, като едните влияят на

звукопоглъщането, а другите – на реверберацията в помещението. Те често се

различават като структура на повърхностите спрямо желания акустичен

ефект. Имат разнообразни форми – стенни пана, спускащи се от тавана

прегради, изолиращи отделни зони в помещенията, или пък други, които се

поставят на определени места в ъглите или по тавана на помещенията. Много

фирми разработват различен дизайн в зависимост от материалите, които

използват. Две са явленията, на които влияят тези акустични обекти, а

именно реверберацията и шумопоглъщането. Те правят обстановката

комфортна или натоварваща за човешкия слух. Съпоставка на продуктите по

отношение на естетическите критерии.

Разглеждаме и систематизираме тези продукти по външния им вид, според

наличието или липсата на дизайн. Наличието на модулност също има

отношение по темата, както и триизмерността на обектите.

Модулност: Често акустичните панели са във вид на модули, без значение от

материала, поради факта, че при различните квадратури на помещенията се

налага пропорционално, спрямо измерванията да има определено количество

абсорбираща или реверберационна повърхност. Модулите се залавят с

различни системи за стените или тавана на помещението. Някои от модулите

са със сложни, други – с прости геометрични форми, в зависимост от мястото

на поставяне и от материала. Модулните акустични панели са често срещани

поради удобството за пренасяне, монтаж и улесненото коригиране на броя

модули спрямо площта и характеристиките на звуковия фон на обекта.

Материал: Материалите за изработката на акустичните системи са

разнообразни, те са лабораторно тествани спрямо това дали ще абсорбират

или реверберират, като съответно всеки има различни показатели.

Форма: Тя е от значение, звуковите вълни се отразяват по различен начин от

повърхността на плоскостите и това дали има вдлъбнати и изпъкнали части

има огромно значение, особено когато звуковите вълни се отразяват.

Естествено формата има водеща роля и в дизайна на продукта. В случая на

(фиг.63) са представени разнообразни форми, но всеки от обектите носи

своята функция. Характерни за част от акустичните интериорни съоръжения

и главно за акустичните панели са структури на повърхността.

Местоположение: Съществуват различни разработки по въпроса за локацията

на различните материали. Тези материали се използват при големи

помещения с дълги времена между отраженията, както и по-малки

пространства с нужда от малка корекция на шума.

17

Функционалност: Освен акустичните си качества част от акустичните

продукти имат и друга функция. Например паравани, обособяващи работни

места .

Последните тенденции са за разработка на все повече възможности в

мебелния и акустичния дизайн. Повече фирми предлагат и работни места за

офиса, но и често се срещат мебели, проектирани за фоайета и обществени

места, които да спомагат за спокойствието и релаксацията на човек.(фиг.7)Те

имат модерен и разнообразен дизайн. Освен столове и паравани към дивани

се проектират подобни на беседки пространства за по-голям брой хора в

различна от работната среда.

Фиг.7

Дизайн: По отношение на дизайна има голямо разнообразие на акустични

продукти. Едни са конструирани само по акустичните изисквания. Други са с

концептуални форми, които наподобяват модерна инсталация. В повечето

фирми за вида на продуктите отговарят дизайнери, които разработват цели

колекции.

На фиг.8 може да се забележи разликата между дизайнерски и обикновен

акустичен продукт.

Локация: За акустичните подобрители има място както в домове, офиси,

заведения, конферентни зали, големи площи като производствени халета и

всякакъв друг вид пространства, изискващи подобряване на звуковата среда

или поглъщане на шума. Падащите като завеси елементи на модулен

принцип, повечето с флорални мотиви, се спускат от таваните и улавят

шумовия фон. В други случай панелите се поставят върху самия таван във

вид на облицовка или като окачени тавани. Най-често акустични

подобрители се срещат по стените. Често се налага приложението им и в

ъгловите части на помещенията поради задържащите се там отразени вълни.

18

Заключение: Разнообразието на форми и иновативни материали залива

пазара. Подобрителите на акустичната среда са все по-оригинални в търсене

на многофункционалност. Огромният избор на цветове също прави силно

впечатление, вероятно за да бъдат задоволени и изискванията на

интериорните дизайнери.

Таблица 1 представя класификация на акустичните материали спрямо

мястото на поставяне в интериора.

Фиг.8

Извеждане на естетически критерии, които да породят създаването на

концепция за дизайн на иновативна визия. Основано на заключенията от

първа глава се установи, че въпреки множеството предлагани продукти

тяхната визия не е обвързана с художествено-естетически стойности. Често

се налага зали или фоайета да играят ролята на място за обществени събития,

форуми, семинари и др. В такива случаи въпреки опитите за добро

озвучаване чрез аудиосистема отново фоновият шум е в твърде високи нива

поради факта, че тези места са недостатъчно обзаведени. Естествено е на тези

места да не е съобразена акустичната среда поради базовата й

функционалност. Там няма наличие на абсорбиращи звуковите вълни

материали и еченето е постоянно, което води да затрудняване при

възприемането на говор. След разглеждането и класификацията на

представените от много фирми и производители акустични панели се открива

ниша, която все още е празна.

За избор на цветове и цветови решения може да потърсим вдъхновение от

съпоставката на звук и цвят. Дали е възможно да бъде създаден продукт,

чийто цвят да подсказва абсорбацията на определени тонове или по-скоро

честоти. Така потребителят ще може много по-лесно да се ориентира към кой

продукт да се насочи спрямо търсения акустичен ефект.

Представената таблица представя акустични продукти представени по

критерии като: дизайн, форма , функционалност, естетически качества, място

на монтаж (таван, стена) модулност и форма. Подбраните примери по

критериите са представени образци от произволно подбрани продукти на

различни производители след обстойно проучване на предлаганите продукти.

19

С „Х“ са отбелязани областите, в които има липса на този тип продукти.

Наличие на продукти с приблизителни качества може да се открие вероятно,

но в настоящото проучване не са открити, одобрени и нанесени продукти по

отбелязаните критерии.

Таблица с класификация на акустични съоръжения

Това е още един момент, който съвременният дизайн е подминал.

Разработката на концепция в две части ще премине през няколко

експериментални етапа. Свързаната с дизайна на приятна, неутрална визия за

обществени места и дизайн, обвързан с интериора на детски заведения и

училища. Тя е базирана на анкета, в която са представени различни по вид

акустични панели. Насоката е свързана главно към звукоабсорбиращи

акустични панели за стенно окачване. Анкетата е структурирана в два

раздела. В първия раздел са представени различни стенни акустични панели,

20

които се различават по форма, структура и цвят. По този начин ще бъде

изяснена концепцията, която ще е най-подходяща като подход при

изграждане на базата на панелния модул. Втората е свързана с няколко

варианта с различна възрастова насоченост и таргет група, от гледна точка

на локация. Едната част от предложенията са абстрактни с геометрични

елементи, други са флорално-декоративни, трети са насочени към детската

аудитория, четвърти са свързани с реални обекти. Представените там

предложения са само насока за проверка на предпочитанията на

анкетираните, На базата на тези резултати ще бъдат разработени по-

конкретни дизайнерски визии на паната.(фиг10.) На фиг.9 е представено

текстилно пано. Има много и различни като естетика, тематика, вид текстил

и композиция пана. Цел на разработката е то да бъде от декоративни

стилизирани или геометрични растителни елементи и да може при ротация да

бъде комбинирано със същото от вида си.

Фиг.9

Акустичните пана, които ще са следствие от резултатите на изследванията,

ще бъдат звукопоглъщащи поради нуждата от функционалност точно по този

критерии. Те са на модулен принцип с големина на модула 300/300 мм. Това

позволява панелите да са лесно преносими. Ще се фиксират един за друг, по

този начин ще покриват различна площ и направление по хоризонтала или

вертикала. При нужда от повече панели за по-голямо пространство ще могат

да се добавят. След изпълнението на акустичните пана ще се предложи начин

за фиксиране между тях и стойка, на която да се окачват.Стойката може да

бъде сгъваема и да покрива различна площ. Може да се вади и ползва заедно

с паната за съответното събитие и после отново да бъде прибирана.

В лабораторията на MTФ към ТУ – София бяха проведени експерименти на

възможностите, за комбинацията от различни материали с цел оптимално

звукопоглъщане. Материалите са подбрани с разлика в качествата им.

Материалите са с различна плътност, с естествен и изкуствен произход. Ще

бъдат тествани предимно текстилни тъкани от памук и вълна. Тяхното

изследване е с цел не само да се получат резултати от експеримент, показващ

възможностите на звуковата им абсорбация, но и идеята да се използват

материали за рециклиране чрез приложението им в акустични панели. Те се

изследват в различна комбинация, за да получим данни, които да дадат

21

възможност да бъде избрана най-добрата комбинация от изследваните. Тя ще

бъде използвана за база на акустичния панел.

Експериментът ще представи акустичните възможности на материалите:

каменна вата, текстил, дърво и вълна. Особено внимание ще бъде обърнато

на дебелината на слоя вълна, който ще бъде обработен чрез иглонабиване.

Суровата вълна е неизследван до момента материал, или поне не са открити

данни за аналогично изследване. Тя като естествен материал е подходяща за

всякакъв вид интериори и няма вредно въздействие върху човешкото здраве.

В съвремието има достатъчно много професионални машини за поддръжка

на този материал, а и това не е цел на настоящото изследване. Интересно в

случая е, че естествени материали като вълната са останали встрани от

фокуса на внимание при тези разработки. Интересно е и експериментирането

с материали като памучен текстил. Негови разновидности дават различни

възможности на звукопоглъщане. Това е полезно от гледна точка на факта, че

голяма част от отпадъците с такъв произход са значителен замърсител.

Представянето на устойчив дизайни и адаптиране на подобен тип

рециклиране би било иновация при изграждането на акустичните интериорни

панели. При изграждане на акустични изделия рядко се ползват естествени

материали като вълна и памук. Изследването на тези материали ще даде нова

насока в производството на акустични панели и ще бъде добра предпоставка

за ефективно рециклиране на този тип материали.

Една от важните части от експеримента е обработката на вълната. Тя ще

бъде обработвана чрез иглонабиване. В случая експериментът не разполага с

подобна машина и това ще се случва на ръка. Посредством плоска игла за

плъстене влакната на вълната намаляват обема си за сметка на плътността.

Иглата за плъстене е дълга 7,5 см. Плоска е, с малки джобове от двете страни,

които успяват при въздействие да закачат влакното и да го вплетат в другите

под него. (фиг.10)По този начин се получава сгъстяване на влакната. Колкото

повече набождания произведем, толкова по-тънък и плътен ще бъде слоят,

който обработваме.

Фиг.10

Анкета

22

23

24

25

Изводи от втора глава:

❖ На базата на направения разбор и представените характеристики и

качества на материалите се избира комбинация от материали, чиито

акустични качества ще бъдат изследвани в акустична лаборатория. Главен

материал на експериментите ще бъде вълната в естествен вид и след

обработка чрез плъстене. Ще бъдат изработени опитни полета от тюл и

вълна, които да бъдат комбинирани с други материали. След обработка на

резултатите ще бъдат представени най-добрите и въз основа на тях ще

бъде базирана разработката на акустичния модул.

❖ Втори извод. След класификация на акустичните съоръжения достигаме

до извода какъв вид съоръжение би било подходящо да бъде

конструирано. Кои са най-често употребяваните и при какви условия и

отговарящи на нуждите на определени интериорни обекти.

❖ Предложените варианти на видове акустични панели с близки

характеристики се оценяват в първата част на разработена анкета. Въз

основа на тях се предлага подходяща форма и конфигурация. Във втората

част на анкетата се предлагат различни по стил, цвят и тематика варианти

за дизайн. Също така анкетираните освен оценяване по шестобална

система ще предложат и място на приложение, като учебни заведения,

детски градини, фоайета, конферентни зали, офиси и търговски площи,

домове. Поставете оценка и коментар под изображенията. На базата на

резултатите ще се доразвие концепция за визия на двата главни обекта,

свързани с детска среда и обществени пространства.

❖ Избор на размер на акустичните модули.

ГЛАВА 3.

Поставени задачи и цели в настоящата глава са:

Първа задача обработване на резултатите от анкетата на базата, на които ще

бъдат изяснени посоката и характерът на разработвания дизайн за акустични

панели на модулен принцип.

Поставени задачи и цели в настоящата глава са:

Първа задача е съставянето на анкета, вследствие на резултатите ще бъдат

изяснени посоката и характерът на разработвания дизайн за акустични

панели на модулен принцип.

Втора задача е провеждането на експеримент в акустична лаборатория към

МТФ (машинно-технологичен факултет) при ТУ-СОФИЯ. В него ще бъдат

изследвани материали и представени резултати от техните акустични

характеристики, свързани със звукопоглъщането на звукови вълни под

формата на фонов шум.

Трета задача ще бъде разработването на дизайнерски продукт с добри

естетически и акустични качества и ще бъдат представени негови прототипи.

26

Оценка на дизайн на

акустичен

панел от 2 до 6

Средн

а

оценк

а

Оценка на

авторски

дизайн на

акустичен

панел от 2 до 6

Средн

а

оценк

а

Място на

употреба

5,35

4,54

Домове,

фоайета,

учебни

заведения

и детски

градини

3,58

4,81

Домове,

фоайета

и

конферен

тни зали

4,58

5,09

Фоайета

и домове

5,08

5,70

Офиси и

фоайета

4,66

5,00

Магазини

и офиси

27

Втората част на анкетата представя резултатите от авторски дизайн, или по-

точно насоки за развитието в определена стилистика и място на приложение

на визиите. Те също са представени със средна оценка, а във втората графа са

представени първите три предложения за употреба, предложени в заданието

на анкетата като място, подходящо за приложение на представените дизайни.

Най-харесвани са геометричните абстрактни решения на модулите.

Вариантът с правоъгълни застъпващи се взаимно обекти в студена гама с

ярки и топли акценти е събрала най-висок резултат. Този вариант е

предложен за поставяне в помещения като офиси, фоайета и търговски

обекти.

3,66

4,81

Магазини

и офиси

5,00

Магазини

и офиси

4,27

Детски

градини и

учебни

заведения

3,90

Фоайета

и офиси

5,09

Детски

градини и

училища

28

Разработване и представяне на анкета относно естетическите показатели на

вида акустични панели, които разглеждаме и предложените насоки за дизайн

на акустичните модулни панели.

Втора задача е провеждането на експеримент в акустична лаборатория към

МТФ (машинно-технологичен факултет) при ТУ-СОФИЯ. В него ще бъдат

изследвани материали и представени резултати от техните акустични

характеристики, свързани със звукопоглъщането на звукови вълни под

формата на фонов шум.

Цел на експеримента:

Експериментът има за цел да покаже акустичните възможности на вълната

като абсорбиращ звука материал. Тя е прикрепена чрез иглонабиване или

памучни конци към основи, които се закрепват за рамка, поставена на отвора

на акустична камера. Освен опитните полета в кухината на рамката се

поставят материали с различни акустични свойства. Тяхната роля е на носещ

елемент при бъдещата разработка на акустичен панел. Важни са и изходните

данни относно комбинацията от различните материали и опитни полета.

Освен тях са подготвени под формата на пълнеж дебел слой необработена

вълна, тъкана вълна, дънков плат, памучен текстил, каменна вата.

Описание на експеримента :

Върху дървена рамка с размери: външна страна 625/535 мм, дебелина и

височина на летвите на рамката 4 см.

На тази конструкция е опънато платно от негрундиран лен. Той е основа за

полаганите във и върху него изследвани материали. Големината му е

съобразена с отвора на акустичната камера. Самата рамка също е изследвана,

за да може да се имат предвид нейните самостоятелни данни.

В кухината на рамката се поставят материали с неизвестни акустични

характеристики спрямо процеса на звукопоглъщане. Върху тях се поставят

четири броя опитни полета в различна комбинация спрямо пълнежа на

рамката. Опитните полета са с големина съответна на рамката и акустичната

камера. Те са от възможно най-неутрална тъкан, избран е тюл, върху който са

изработени различните възможни варианти на вълна, прикрепена чрез

иглонабиване. От значение са дебелината на материалите, плътността на слоя

на интегрираната към тюла вълна, подредбата на влакната, дебелината на

поставения слой, както и равна или влакнеста е повърхността на слоя вълна.

Началото на експеримента започва със замерване на фонов шум заедно с

поставената на отвора на камерата рамка. Нулев експеримент е със следните

матирали:

Изследвани материали:

Сурова вълна

Плъстена вълна

Обикновен дунапрен

Тъкана вълна

Каменна вата

29

Памучен текстил (чаршафи)

Дънков плат

Резултати от експеримент с изследвани материали.

Дата на провеждане на измерването: 28.05 и19.06.2019 г.

Място на провеждане на измерването: полубезехова камера в зала 3114

Използвана апаратура: преносим шумомер:

Модел: XL2, SN:

Микрофон: M2230

Калибровъчен сертификат:

Източник на шум:

Високоговорител

Усилвател

Генератор

Други инструменти

Малка ревербационна камера

Стойка за микрофон

Изпитвани материали

Вариант 1: Пано/рамка за монтаж на изпитваните материали/;

16 Каменна вата

20 Сурова вълна

21 Тъкана вълна

22 Дънков плат

23 Памучен текстил

Трета задача ще бъде разработването на дизайнерски продукт с добри

естетически и акустични качества и ще бъдат представени негови

30

прототипи.Представеният продукт е с високо ниво на абсорбация поради

употребата на изпитани при лабораторни условия материали. Според

материалите, които са от естествен произход, паната могат да се разделят на

изработени от тъкана и от плъстена вълна, от памучни платове и комбинация

от двата материала. Предложеният вариант от пана 30/30 см предлагат лесен

пренос и съхранение. Посредством пластмасови или друг вид фиксатори се

залавят един за друг по хоризонтала и/или вертикала спрямо желаното

направление. Вълнените и текстилните материали са препоръчани и

изследвани поради факта, че един от най-големите битови замърсители е

текстилът. На все повече места се поставят контейнери за дрехи, голяма част

от тях са от дънков плат и памук.

Могат да бъдат изработени от вълна и комбинация от вълна и памучен

текстил. От изложените в трета глава данни е ясно, че чрез обработка с

препарати вълната може да остане защитена от вредители. Памукът няма

този проблем с поддръжката. На пазара има достатъчно много машини, които

перат на място и така панелите могат да бъдат поддържани в добър вид.

Себестойността им също ще бъде ниска поради произхода на съставните

материали като вид отпадък.

Предложените дизайнерски концепции са базирани на резултатите от

проведената анкета. Едните са на базата на геометрични абстрактни решения,

комбинирайки се безкрайно като постигнат резултат на изображение.

Дефакто от тях могат да се изградят неограничени пространства. Могат да

бъдат изработени от вълна и комбинация от вълна и памучен текстил.

Представените изображения показват четири модула, построяващи фигура.

Планира се проучване за фиксиращи шини или тяхната разработка и

конструиране, както и стойка, която да може да се събира и разтяга

съобразно дължината на нужната за окачването им площ.

Предложения за дизайн на акустичния панел от двата предложени

материала- памук и вълна.

31

НАУЧНО-ПРИЛОЖНИ И ПРИЛОЖНИ ПРИНОСИ

Изследване на развитието на приложната акустика в интериора.

Създаване на класификация на различни видове акустични съоръжения

за интериора.

Създаване на нова естетическа концепция за употребата на панели

спрямо функционалността на обекта.

Съпоставка на звукопоглъщащите качества на разнородни материали.

Приложни приноси:

Създаване на концепция за употреба в текстилни материали от

естествен произход акустични панели.

Изследване и внедряване на материали от текстил с цел рециклиране.

Предоставяне на иновативна комбинация на акустичен панел с дизайн

на текстилно арт пано.

Предоставяне на резултатите за решаване на акустичен проблем в

ремонта на читалище „Братя Миладинови“, кв. Княжево, София (1)

Разработеното като концепция арт пано е одобрено за внедряване в

детска градина „Пламъче“, кв. Суходол, София (2).

СПИСЪК НА ПУБЛИКАЦИИТЕ ПО ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУД

1. 2016 г.12-14.10 - IV НАУЧНА КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНО УЧАСТИЕ

„СЪВРЕМЕННИ ТЕХНОЛОГИИ В КУЛТУРНО-ИСТОРИЧЕСКОТО НАСЛЕДСТВО“,

гр. София „АКУСТИЧНИ НОРМИ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ В ЦЪРКОВНАТА

АРХИТЕКТУРА“ ISSN:2367-6523 стр.119-124, ТУ-София

2. 2016 г. 12-14.10 - IV НАУЧНА КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНО УЧАСТИЕ

„СЪВРЕМЕННИ ТЕХНОЛОГИИ В КУЛТУРНО-ИСТОРИЧЕСКОТО НАСЛЕДСТВО“,

гр. София „СПЕЦИФИКА И ОСОБЕНОСТИ В АКУСТИКАТА НА

32

КОНЦЕРТНИТЕ ЗАЛИ В БЪЛГАРИЯ И СВЕТА“ ISSN:2367-6523 стр. 125-131, ТУ-

София

3. 2017 г. 8 – 10 september г. International Scientific Conference „Musical Cultural

Heritage in Europe. Interactions and research neстрtworks“ Creative house of BAS – Varna.

Nature objects used for concert halls

4. 2017 г. октомври - ЧЕТВЪРТА МЕЖДУНАРОДНА НАУЧНА КОНФЕРЕНЦИЯ

ПО ПРОБЛЕМИТЕ НА ЦВЕТА И ЦВЕТОЗНАНИЕТО „ЦВЯТ ВЪВ ВСИЧКИ

НАПРАВЛЕНИЯ”, ГРУПА ЦВЯТ – БЪЛГАРИЯ, гр. Русе, „ИЗСЛЕДВАНЕ НА

ВЗАИМОВРЪЗКАТА МЕЖДУ ЦВЯТ И ЗВУК“

ISSN:1313-4884 стр.

5.2017 г. 9 – 10 ноември ПЪРВА МЛАДЕЖКА НАУЧНА КОНФЕРЕНЦИЯ „МАШИНИ,

ИНОВАЦИИ, ТЕХНОЛОГИИ” 2017, ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ

„КЛАСИФИЦИРАНЕ НА ВИДОВЕТЕ АКУСТИЧНИ ПАНЕЛИ СПРЯМО ФОРМАТА И

ЕСТЕТИЧЕСКИТЕ ИМ ПОКАЗАТЕЛИ“ ISSN:1313-7530 стр. 45-48

STUDY OF THE OPTIONS FOR THE DESIGN OF ACOUSTIC

FACILITIES IN INTERIOR

SUMMARY

TEODORA PETKOVA PESHEVA

Аcoustic equipment is increasingly used in the interior and exterior environment

due to the increased noise reduction requirements. More and more directives call

for the reduction of noise due to its particularly negative impact on human

physiology. Apart from materials, these acoustic devices can also be classified

according to their aesthetics. Many companies offer different acoustic enhancers.

Most materials and vision are similar. On the basis of the dissertation research,

results of laboratory tests related to the combination of different materials are

presented. The materials studied are predominantly of natural origin, such as cotton

and wool, which give excellent sound-absorbing results. The implementation of

this type of material aims at the recycling of textile wastes, which are among the

main household pollutants. It is on the basis of these results that a design product is

developed on a modular basis. It has aesthetic characteristics close to those of a

textile decorative panel. This will facilitate the installation of the acoustic enhancer

as well as the easy adjustment of its area.

TECHNICAL UNIVERSITY OF SOFIA Faculty of Mechanical Engineering

Department of Engineering Design

Mag. Theodora Petkova Pesheva

EXPLORING THE POSSIBILITIES OF DESIGNING ACOUSTIC

EQUIPMENT IN THE INTERIOR

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т a dissertation for an educational and scientific degree

"DOCTOR"

Area: 5. Engineering

Career area: 5.13 General Engineering

Specialty: Engineering Design

Scientific advisers: Prof. Dr. Boris Kirilov Serginov

Assoc. Prof. Dr. Krasimir Ivanov Nedelchev

SOFIA, 2019

2

The dissertation work was discussed and directed for defense by the

Departmental Council of the Department of Engineering Design at the Faculty

of Mechanical Engineering at TU-Sofia at a regular meeting held on

24.06.2019.

The public defense of the dissertation work will be held on October 14, 2019

from 1:00 pm in the Conference Hall of the BIC of the Technical University -

Sofia at an open meeting of the scientific jury, determined by order No. ОЖ

23.07.2019 of the Rector of TU-Sofia, consisting of:

1. Prof. Dr. Eng. Ivan Kralov - Chairman

2. Prof. Dr. Eng. Snejana Pleshkova - Scientific Secretary

3. Prof. Dr. Eng. Vasil Zhivkov

4. Prof. Dr. Eng. Nikolai Minchev

5. Prof. Dr. Eng. Alexander Bekyarski

Reviewers:

1. Prof. Dr. Eng.Nikolai Minchev

2. Prof. Dr. Eng. Snejana Pleshkova - Scientific Secretary

The protection materials are available to the interested in the office of the Faculty

of MF of TU-Sofia, block №4, office № 3242.

The dissertation is a freelance doctoral student in the Department of Engineering

Design of the Faculty of Mechanical Engineering. The dissertation research is done

by the author, some of which is supported by research projects.

Author: mag. Theodora Pesheva

Title: Exploring the possibilities of designing acoustic equipment in the interior

Circulation: 30 pieces

Printed at IPC of Technical University - Sofia

3

I. GENERAL CHARACTERISTICS OF THE DISSERTATION WORK

The urgency of the problem

A number of factors influence the potential risks of workplace noise. The most

obvious is perhaps its intensity (volume measured in decibels (dB), but exposure

duration is also important along with factors such as noise impulse, its frequency

measured in hertz, and distribution during its occurrence. The dissertation deals

with the properties and requirements for buildings, which require more specific

acoustic treatment due to the fact that there are different acoustic facilities, such as

location, type and use. There are, and often are, panels used to limit highway noise

and road traffic. They surround highways and congested roads and are exterior

facilities, respectively.

The focus is on acoustic enhancers for the interior environment. They are

characterized by their effect on two acoustic phenomena. One phenomenon is

called reverb. It has to do with the propagation of sound and its reflections.

Another phenomenon is absorption or noise absorption. In it, sound waves are

absorbed from the surface they are in contact with. For both types of phenomena,

different bodies are projected, which are placed on the specified bridges according

to the acoustic effect sought. They have different shape, material, positioning and

design. In addition, its architecture, specific architectural elements, such as arches,

arches, domes, etc., play an important role in the acoustic characteristics of a

space. For this reason, besides the acoustic equipment, these specifics of the

interior space are also affected. The church buildings and the concert halls were

examined. Both have their own specific build and sound. Temples (mostly

churches considered) aim to scatter and echo in certain places. This is achieved

through certain architectural techniques, such as whispering vaults. Concert halls

require different acoustic treatment. This is achieved not only by a certain type of

room layout and by processing surfaces that reflect and direct the sound to increase

reverberation time.

Ergonomics help to improve the quality of work and occupational hygiene. It is

crucial for the quality of the work process. As a complex science, it combines

physiology, sociology, engineering, occupational hygiene, occupational pathology.

Noise is among the many factors that affect the work environment, whether it is

industry workers or education-related environments or office spaces. Noise is all

around the person and staying too long in noisy environments and standing in high

decibel noise leads to health problems. From the moment the effects of the sounds

on the person and his work are studied, work is started to reduce the harmful noise

levels and various solutions in this field are investigated and proposed. Various

acoustic bodies are created, with various purposes.

4

Various laboratories are involved in the study of materials suitable for the

construction of such facilities. Various and innovative materials are used. The use

of natural and recyclable materials will lead to a new wave of environmental

adaptation.

The aesthetic qualities of the acoustic equipment are also very important.

Despite the many shapes, sizes, colors and images in this field, there are still many

opportunities for innovation in the field of design. Many premises that have one

basic function may sometimes have to change their designation temporarily. In

such circumstances, acoustic enhancers may be required. In this case, they must

meet a considerable number of requirements.

Aim of the dissertation, basic tasks and methods of research

This research is dedicated to the acoustics and design of acoustic products. The

study is related to the classification of acoustic interior facilities and experimental

study of the capabilities of different materials and their sound-absorbing properties.

The object of the study is the design and acoustic properties, and the subject is the

acoustic equipment itself. The classification and study of new materials and

techniques in the production of this type of product are relevant to improving the

working environment. Of great importance is the vision of these products, their

functionality and place of use. The study has to do with improving the acoustic

treatment of rooms with poor acoustic performance on the territory of TU - Sofia

and other public areas with poor noise background. Based on the research, a

product with very good sound-absorbing and aesthetic qualities is being developed.

Scientific news

The classification of acoustic interior equipment gives the opportunity to

represent the qualities of the products, to compare by criteria. This makes it

possible to open up opportunities for new developments in unexplored directions.

Exploring new materials to be eco-friendly is a contribution to the creation of

innovative and improved products, as well as a focus on sustainable design.

Looking for innovation in product vision and design is also important.

Development of functional, mobile and adaptable to the functionality of the

environment. The natural materials offered for recycling have excellent sound

absorption properties. The innovative vision is suitable for use in certain types of

environments. According to the author of the dissertation, 4 scientific-applied, 5

applied pronouns in total 9 were achieved in its development.

Practical applicability

The product presented has a high level of absorption due to the use of

laboratory tested materials. According to materials of natural origin, the panels can

be divided into fabric and wool fabric, cotton fabrics and a combination of both.

The proposed 30/30 cm pan option offers easy transport and storage. Using plastic

or other types of retainers, they are caught horizontally and / or vertically relative

5

to the desired direction. Wool and textile materials have been recommended and

researched due to the fact that one of the biggest household pollutants is textiles.

The study has to do with improving the acoustic treatment of rooms with poor

acoustic performance on the territory of TU - Sofia and other public areas with

poor noise background. This type of acoustic plug enhancers endorse the noise

background in offices, counters, nurseries, schools, conference rooms, foyer other

types of public places with high levels of background noise.

Approbation

Development reports have been reported in five scientific conferences. Parts of

the work have been reported and discussed in: International Scientific Conference

Musical Cultural Heritage in Europe. Interactions and Research Nestworks

Creative House of BAS - Varna, First Youth Scientific Conference "MIT", Fourth

International Scientific Conference on Color and Color Studies "Color in All

Directions" in Rousse, Scientific Conference with International Participation

"Modern Technologies in Cultural- the historical heritage of Sofia.

Publications

A total of 5 independent publications were made in the dissertation, 4 of which

were in Bulgarian and the fifth in English was reported in Varna.

Structure and volume of the dissertation

The dissertation is in volume of 121 pages, font Calibri (Body), 12 pt. The main

text includes an introduction, three chapters for solving the formulated basic tasks,

a list of major contributions, a list of dissertation publications and used literature

and three annexes. A total of 92 literary and electronic sources were cited, nine in

Latin and fourteen in Cyrillic, the rest being Internet addresses. The work includes

a total of over one hundred figures and seven tables.

II. CONTENTS OF THE DISSERTATION WORK

CHAPTER 1. OVERVIEW OF THE PROBLEM

The first chapter deals with the acoustics and its manifestations. Information is

provided on volume, volume and volume, pitch and pitch, sound, volume, noise

and decibel units and sound pressure measurement.

The two most commonly observed phenomena are reverberation and sound

absorption (sound absorption). They and the rest of the acoustic phenomena are

examined in the present work to clarify their nature and how they affect

perceptions and human hearing; how their positive effects can be amplified and

controlled, how they would be of help in our time. The same applies to the

negative effects of noise on humans, their physical and mental health is largely

influenced by noise levels in the environment and in the work process. Numerous

studies have shown the importance of limiting harmful frequencies of noise waves

to humans.

6

A study of the development of acoustics as a phenomenon observed and used by

people of antiquity is presented. Natural acoustics observed in caves and other

natural sites, examples of current state and events in this type of sites. The

development of architectural acoustics is described. The appearance of the first

amphitheater built in antiquity. The development and characteristics of church

acoustics. How they use certain architectural elements to achieve a specific

acoustic effect. The emergence of the first acoustic facilities in the form of acoustic

pots, which were used to achieve the specific sound of the church building, and

were built in its construction. The study continues to complicate the criteria for

excellent acoustics at the concert halls (Fig. 1). There is a need for an excellent

acoustic environment for directing the music and reaching the listeners in the best

shape. This is due to the specific treatment of the room with tested materials that

have a positive effect on the propagation and direction of the sound waves.

The acoustic treatment of the premises and the methods and materials used for

the desired effect are discussed.

Chapter one goes on to explore the different types and effects of

environmental acoustic facilities and interiors. The characteristics and capabilities

of the products in question are discussed, as well as the idea of their classification

to represent niches not covered by the products manufactured so far (Figs. 2 and

3).

Fig.1

7

Fig. 2 Fig.3

❖ Conclusions from the first chapter:

❖ Acoustic interior facilities are increasingly used in the interiors of:

❖ • Studios

❖ • Offices

❖ • School institutions

❖ • Conference rooms

❖ • Home cinemas

❖ • Restaurants

❖ • Homes and more.

❖ Most of them have the following design features:

❖ • High density mineral wool and textile cover with straight or beveled edge

❖ • Mineral wool acoustic support structures with different densities and textile

coverage

❖ • Resonator acoustic structures (Helmholtz resonator)

❖ • Diffusion acoustic structures (acoustic foam)

❖ • Perforated acoustic structures (drywall)

❖

• Some manufacturers avoid the use of acoustic foam (acoustic foam)

due to its reduced absorption characteristics at low frequencies.

• Аку Acoustic products made of mostly natural materials, except

wood, are missing.

• No data are available on the sound-absorbing properties of raw wool

dyed with needle-wool, cotton fabrics, such as sheets and denim.

• There are no textile panels of the highest artistic quality, close to

works of art, of the type of textile panels.

• Waste materials that cannot be recycled are not examined

Objectives:

❖ Touch points between ergonomics and acoustics should be presented.

❖ To study the sound absorption properties of materials such as wool

and cotton.

8

❖ Classify acoustic equipment types according to common attributes

such as shape, design, location, functionality, etc.

❖ Display results based on aesthetic performance of selected acoustic

panels.

❖ Present innovative design proposals.

❖ Develop and offer an innovative product based on all research.

CHAPTER 2. ANALYSIS OF THE REVIEW AND THE PREPARATION

OF

CLASSIFICATION

To begin with, acoustics should be considered as part of ergonomics - why it has a

place in ergonomics and how it contributes to human activity and a good working

environment. However, before arguing this connection, it is better to clarify the

concept of ergonomics. It is a science that studies a person and his work by

examining the technical aspects of the relationship between workers, the work

environment and the relationship between them (at the information and physical

levels). It is the intersection of several other scientific disciplines: physiology,

sociology, engineering, occupational hygiene, occupational pathology. Ergonomics

is the theoretical foundation of work organization

The task of ergonomics is to optimize the "man - machine - work environment"

system. Including adaptation to the physiological and mental (cognitive)

capabilities of the person with respect to:

• Working machines, equipment and tools

• factors of the work process

• working conditions and working environment: microclimate and space, working

posture, furniture.

The concept of an analyst in the field of physiology and psychology has become

established as an expression of the brain's ability to perceive and analyze the

information it enters. Human analyzers are the primary input channels that receive

and process information from the external environment into the brain. (Figure 4)

The idea of the intensity and power of the sound provide indicators for some known sources of

noise:

- hearing threshold - 0 dB, 10 17 W / m7;

- wall mechanical clock - 20 dB, 10'10 W / m7;

- whisper at a distance of 1 m - 30 dB, 10 9 W / m2;

- quiet conversation - 40 dB. 10 8 W / m2;

- telephone conversation - 55 dB, 10 7 W / m2;

normal conversation between two - three people - 60 dB, 10¡7 W / m2; Vic - 70-80 dB, 10 * 4 W

/ m2;

- orchestra - 80-110 dB, 10'5 W / m2; motorcycle - 100 dB, 10 2 W / m2; jet aircraft - 120 dB, 10

° W / m2;

audience for football matches - 126 dB, 101 W / m7 (using vuvuzelas, in South Africa), 132 dB,

101 W / my (Besiktas supporters at Inyonju Stadium);

9

0 31.5 63 125 250 500 1kHz 2 4 8 16

Frequency in octave bands, Hz

Curves of equal loudness of pure tones; A, B, C - evaluation curves; * - hearing threshold

- painful threshold - 130 dB, 10l W / m2.

Fig.4

Due to the above facts, the connection is clarified that noise in the work

environment and ergonomics have a direct connection and overlap as influences

with a positive or negative effect on a person, his environment and interference in

the work process, but also in all other aspects of his life. If we live in a constant

noisy environment, we will be permanently tired and disabled. For this reason,

attention must be paid to the noise background not only in the work environment

but also in the rest of everyday life. Noise is an unwanted or harmful sound. Every

day, millions of Europe's employees are exposed to work-related noise and the

risks it can cause; 7% suffer from work-related hearing difficulties. Noise-related

hearing problems is one of the most commonly reported occupational diseases in

the EU. Although noise is mostly perceived as a problem in industries such as

manufacturing and construction, it can also be a problem in a wide range of other

work environments, from centers to schools, from philharmonic orchestras to bars.

Since 1986, under Directive 86/188 / EEC, all Member States of the European

Community have applied uniform minimum health and safety requirements for the

risks related to exposure to occupational noise. Until its adoption, hearing

impairments from workplace noise are already one of the most common conditions

recorded in the annual statistics on emerging occupational diseases.

High noise levels make it difficult for staff to listen and communicate, which can

increase the likelihood of accidents. Work-related stress (where noise can be a

factor) can compromise this problem. High levels of noise are present not only in

industry but also in other fields of activity. Noise levels are extremely high in

10

schools, especially in schools and kindergartens. Noise in childcare centers is a

very common topic of discussion and is very common in terms of intense noise

exposure of staff. Doctors comment on the magnitude of the risks of hearing

damage as a result of the noise created by many children. Despite these risks,

economic considerations, together with changes in family patterns, create

institutions that provide care for our children, often daily, for long periods of time

while parents are at work. Another highlight of the design is the schools and places

visited by children. As we know, teens are a generator of a lot of noise. No matter

how enjoyable the children's laughter and silence, these places are a workplace for

many. It is this joyous, but rather noisy environment that leads to stress, mental

fatigue and a host of illnesses. Noise is also harmful to children, exacerbates

excessive activity, fatigues others, leads to a lack of concentration and an inability

to absorb new knowledge.

In office spaces, background noise is also high. Office jobs where information is

collected, processed, stored and reported can be found in many areas, such as

administrative offices, databases, design offices, and sales offices.

The work is supported by modern communication technology that turns most jobs

into workstations. Unlike factories where the avoidance of hearing impairment is

paramount, reducing the sound pressure level in offices is not the only priority. The

point is to consider the structure of noise (sound) if we want to reduce the adverse

effects of noise on our ability to concentrate and the stress it causes. It should be

noted that:

▪ ■ avoiding listening causes stress

■ low-frequency sound (infrared) from climate systems affects well-

being

■ The noise generated by hard drives and computer fans is annoying.

The result is that planning basically turns quiet service into noisy. Later

measures to improve the situation often worsen the conditions.

So what are the features of a quieter office?

■ The current sound pressure level must not be caused by the same

source, such as a copier, computer fan, or printer.

■ Speech from neighboring jobs does not have to be strong enough to be

understood.

■ The sound pressure level from all sources, with the exception of the

workplace person, should be as low as possible.

A quiet office with a sound pressure level of between 20 and 30 dB is the

ideal working environment for many demanding mental tasks. EN

IS011690 recommends the following levels of quality in office

workplaces, assuming that the persons concerned are willing to work and

do not produce sound with tasks or conversations.

In addition to the work environment, there are other cases where acoustic

preparation of premises temporarily used for other purposes is required. For

example, an event requiring a sound system is organized in an exhibition hall or

foyer. Such sites are usually constructed or lined with solid reflective materials.

11

Speech or sound system gives the effect of echoing and echoing, which hinders the

acquisition of pure speech by speech and renders speech unintelligible. In such

cases, the installation of acoustic equipment that absorbs sound is required. This

should happen by placing a certain number of panels or surface with sound

absorbing materials. It is good that this is easy to install without interfering with

the permanent function of the site. Modular-mounted sound-absorbing panels will

be the best option. Because they will be easily portable and functional because of

the different area they cover relative to the area of the room, and easy to store. If

these panels are also of good aesthetic appearance, this would be an undeniably

good product to use for acoustic treatment.

Characteristics and properties of materials. Many companies offer different

materials with acoustic qualities. The most observed are characterized by good

sound absorption. This is due to several factors that will be considered in the

experiments and the results that follow so far. The first is the structure of the

material. When we have a rock or other structure that repels the sound waves, we

have the phenomenon of reverberation. Accordingly, this type of material has no

texture to absorb sound waves and is not suitable for the production of sound-

absorbing elements. Materials with porous and fibrous structures and surfaces have

a greater ability to transmit and retain sound waves.

When a room undergoes acoustic treatment, special consideration must be given to

the absorption coefficient. Mineral wools - stone and glass - have the highest

absorption coefficient and their characteristics at low frequencies are more than 2-3

times better than foamy acoustic materials, known as acoustic foam or acoustic

foam, for comparable thicknesses.

The direction of fibers in textile materials is also important. Whether the fibers will

be in one direction, parallel, or be included in a particular knit in different

directions, or indiscriminately, it also gives different sound-absorbing qualities. In

the parallel direction of the fibers, the more ordered they are, the easier the passage

of sound waves between the fibers of matter (Fig. 53). Accordingly, the absorption

of sound is extremely low or absent, it is of course also important what is the

material and its thickness. This is the same way when fibers are knitted, it naturally

matters what the knitting is, how much distance there is between the different

nodes, how dense they are, as already mentioned, material, thickness and

composition are important (Fig. 5 and 6). The holes obtained from the

entanglement of the fibers have a greater possibility of sound waves being passed

through these small openings.

12

Fig.5 Fig.6

With indiscriminate fiber direction, transmitting sound waves becomes much more

difficult. The reason is that this occurs in tissues that have a fibrous structure, are

not collected in the form of a thread, and cannot be directed in a particular

direction. These are woven-type fabrics, they are made by a method that causes the

fibers to fuse into each other (flattening or tightening). Thus, between the

individual fibers and their indiscriminate arrangement, a dense network is

obtained, which has no holes or pores, which transmit sound waves through the

tissue, nor the ability to reverberate. For this reason, most of the materials for

acoustic panels and any kind of sound absorbing surfaces are based on this type of

indiscriminately arranged fibers of exceptional density.

The thickness of the materials and the density of the fibers are also essential for

sound absorption. It is normal for a thicker layer to hold more sound waves than a

thin layer of the same fabric. Of course, as mentioned above, in addition to the

thickness of the layer, the structure and density of the material play a big role.

It should be noted that some manufacturers give values of absorption coefficient

higher than one due to diffusion anomalies in the measurements. No more than

100% sound absorption can be expected.

Depending on their origin, the materials can be natural and synthetic. However,

this is not decisive for their acoustic properties. For example, experiments have

shown that ordinary foam does not have good acoustic properties, but on the other

hand it has acoustic foam, which has good sound-absorbing properties. Another

commonly used material that absorbs sound waves well is stone wool, it has a

fibrous structure and a high density. A commonly used material in acoustically

treated rooms is wood. It is a natural material with excellent insulating properties.

It is no coincidence that the most commonly used material in the design of

acoustics in concert halls. Wooden boards arranged in a specific configuration and

direction help to reverberate and distribute and channel sound waves in the right

direction.

For different materials, as mentioned, it is necessary to know how they affect the

acoustic environment. A combination of materials is often used due to the fact that

they need to be used in equipment for the normal use and functioning of the

premises for their intended purpose. Good sounding requires good reverb. Hard

13

surfaces are preferred to give a long resonance. The seating areas are also made

with a rigid outer surface and upholstery to ensure a uniform response to different

listeners. Acoustic qualities of various elements in a concert hall are presented. In

the design of acoustics, the reflective properties of spilled materials are of

paramount importance.

Textiles are generally used for sound absorption. Placed on the premises of the

learning area, it absorbs the sound waves. For this reason, heavy, dense curtains,

carpets and carpets are often used in rooms without much furnishing or in stone or

concrete floors. construction materials without internal treatment.

From antiquity to the present, acoustic devices include bodies made of ceramics

and glass. They naturally have the role of sound-transmitting and echoing.

Common in churches, where in some cases resonant pots are built into the walls.

For the same purpose, glass and metal fixtures are also made, which transmit sound

waves in places with poor reverberation.

The main problem is the right choice of material to create and / or conceal

the acoustic treatment of the room. Often used are textiles and materials of wood

origin, but it is possible for development by experts and the use of metal, stone,

brick, gypsum and glass-like elements, plastics and more. However, everything

must be put in the right place in the right shape and quantity.

The acoustic devices under consideration are in terms of aesthetic and design

characteristics, not technological ones. The structure, modularity and other criteria

related to their structure and form are commented on. They play an important role

in the acoustics of rooms that alter their function and the resulting acoustic

environment. The panels also differ in their influence over the sound waves, some

of which influence the sound absorption and the other the reverberation of the

room. They often differ in the structure of the surfaces according to the desired

acoustic effect. They have a variety of shapes - wall panels descending from the

ceiling partitions, insulating separate areas in the rooms, or others, which are

placed at certain places in the corners or ceiling of the rooms. Many companies

develop different designs depending on the materials they use.

Classification of acoustic equipment

The acoustic devices under consideration are in terms of aesthetic and design

characteristics, not technological ones. The structure, modularity and other criteria

related to their structure and form are commented on. They play an important role

in the acoustics of rooms that alter their function and the resulting acoustic

environment. The panels also differ in their influence over the sound waves, some

of which influence the sound absorption and the other the reverberation of the

room. They often differ in the structure of the surfaces according to the desired

acoustic effect. They have a variety of shapes - wall panels descending from the

ceiling partitions, insulating separate areas in the rooms, or others, which are

placed at certain places in the corners or ceiling of the rooms. Many companies

develop different designs depending on the materials they use. There are two

14

phenomena affected by these acoustic objects, namely reverberation and noise

absorption. They make the environment comfortable or burdensome for human

hearing. Comparison of products with regard to aesthetic criteria.

We look at and organize these products by their appearance, according to the

presence or absence of design. The presence of modularity is also relevant in the

subject, as well as the three-dimensionality of the objects.

Modularity: Often the acoustic panels are in the form of modules, irrespective of

the material, due to the fact that in the different square surfaces of the rooms it is

necessary to have a certain amount of absorbent or reverberating surface in relation

to the measurements. The modules are captured with different systems for the

walls or ceiling of the room. Some of the modules are complex, others with simple

geometric shapes, depending on the location and material. Modular acoustic panels

are common because of the ease of portability, installation, and easy adjustment of

the number of modules to the area and characteristics of the object's sound

background.

Material: The materials used to make the speakers are diverse, they are laboratory

tested against whether they will absorb or reverberate, each with different

indicators.

Shape: It matters, the sound waves are reflected differently from the surface of the

panels and whether there are concave and convex parts is of great importance,

especially when the sound waves are reflected. Naturally, shape also plays a

leading role in product design. In the case of (Fig.6) various shapes are

represented, but each object has its function. Characteristic of some of the acoustic

interiors and mainly the acoustic panels are surface structures.

Location: There are different developments regarding the location of different

materials. These materials are used for large spaces with long reflections, as well

as smaller spaces with little noise correction.

Functionality: In addition to their acoustic qualities, some of the acoustic products

have a different function. For example, screens that separate jobs.

The latest trends are the development of more opportunities in furniture and

acoustic design. Many companies also offer office space, but there are also often

furniture designed for lobbies and public spaces that help to calm and relax a

person. (Figure 7) They have a modern and varied design. In addition to chairs and

screens for sofas, gazebo-like spaces are designed for more people in a different

work environment.

15

Fig.7

Design: There is a wide variety of acoustic products in terms of design. Some are

designed for acoustic requirements only. Others have conceptual forms that

resemble a modern installation. In most companies, designers who design entire

collections are responsible for the type of product.

In Fig. 8 a difference between a design and a simple acoustic product can be

noticed.

Location: There is room for acoustic enhancers in homes, offices, pubs, conference

rooms, large areas such as production halls and any other type of space requiring

improvement in the sound environment or noise absorption. Modular-like elements

that fall like curtains, most of them with floral motifs, descend from the ceilings

and capture the noise background. In other cases, the panels are placed on the

ceiling itself in the form of cladding or suspended ceilings. Acoustic enhancers are

most commonly found on walls. It is often necessary to apply them in the corners

of the premises because of the waves reflected there.

Conclusion: The variety of shapes and innovative materials flood the market.

Acoustic enhancers are increasingly original in their search for versatility. The

huge selection of colors also makes a strong impression, probably to satisfy the

requirements of interior designers.

Table 1 presents the classification of acoustic materials according to the place of

placement in the interior.

16

Fig.8

Outline of aesthetic criteria that can give rise to the creation of an innovative vision

design concept. Based on the conclusions of Chapter One, it was found that despite

the many products offered, their vision is not bound by artistic and aesthetic

values. Often, halls or lounges have the role of a venue for social events, forums,

seminars, and more. In such cases, despite attempts at sound quality through the

audio system, the background noise is still too high due to the fact that these places

are not well equipped. It is natural that in these places the acoustic environment is

not adjusted due to its basic functionality. There is no sound wave absorbing

material there, and the learning is constant, which makes it difficult to perceive

speech. After examining and classifying the acoustic panels presented by many

companies and manufacturers, a niche is being found that is still empty.

For color choices and color choices, we can seek inspiration from the

juxtaposition of sound and color. Is it possible to create a product whose color

indicates the absorption of certain tones or rather frequencies. This will make it

much easier for the user to navigate which product to target with the desired

acoustic effect.

The presented table presents acoustic products presented by criteria such as:

design, shape, functionality, aesthetic qualities, place of installation (ceiling, wall)

modularity and shape. Selected examples by criteria are samples of randomly

selected products from different manufacturers after a thorough examination of the

products offered. The X indicates the areas where this type of product is missing.

The availability of products of approximate quality may be probable, but in this

study no products were found, approved and applied according to the criteria

specified.

17

Acoustic equipment classification table

#NAME?

CRITERIA DESIGN MODULITY 2D 3D BASES

WALLS

Hanging

x

CEILING

VERY FUNCTIONAL

X

ART

X

This is another moment that contemporary design has passed. The development of

the concept in two parts will go through several experimental stages. Connected to

the design of a pleasant, neutral vision for public places and design, bound to the

interiors of kindergartens and schools. It is based on a survey that presents

different types of acoustic panels. The guideline is mainly related to sound-

absorbing acoustic panels for wall mounting. The survey is structured in two

sections. The first section presents different wall acoustic panels that differ in

shape, structure and color. This will clarify the concept that will be most

appropriate as an approach when building on the basis of the panel module. The

second is related to several variants with different age and target group, in terms of

location. Some of the proposals are abstract with geometric elements, others are

floral-decorative, others are aimed at the children's audience, others are related to

real objects. The proposals presented there are only a guideline for checking the

preferences of the respondents. On the basis of these results, more specific design

visions of the panel will be developed. There are many different types of

aesthetics, subjects, types of textiles and composition of panels. The purpose of the

development is to be of decorative stylized or geometric plant elements and can be

combined with the same of its kind during rotation.

18

Fig.9

The acoustic panels that will result from the research results will be sound

absorbing because of the need for functionality on these criteria. They are modular

in principle with a module size of 300/300 mm. This allows the panels to be easily

portable. They will be fixed to each other, thus covering a different area and

direction horizontally or vertically. If more panels are needed, more space can be

added. After performing the acoustic panels, a way of fixing between them and a

stand to hang them in will be offered. The stand can be foldable and cover a

different area. It can be removed and used together with the pan for the event and

then re-harvested.

The experiment will present the acoustic capabilities of the materials: stone wool,

textiles, wood and wool. Particular attention will be paid to the thickness of the

wave layer to be treated by needle punching.

The raw wave has not been investigated material to date, or at least no data has

been found for similar research. As a natural material, it is suitable for all types of

interiors and has no harmful effect on human health. Today, there are enough

professional machines to support this material, and this is not the purpose of this

study. It is interesting to note that natural materials such as wool have remained out

of focus in these developments. It is also interesting to experiment with materials

such as cotton textiles. Its variants give different possibilities of sound absorption.

This is useful in view of the fact that a large part of the waste of this origin is a

significant pollutant. Presenting sustainable designs and adapting to this type of

recycling would be an innovation in the construction of acoustic interior panels.

When building acoustic products, natural materials such as wool and cotton are

rarely used. The study of these materials will give new direction in the production

of acoustic panels and will be a good prerequisite for the effective recycling of this

type of materials.

One of the important parts of the experiment is the processing of the wave. It

will be processed by needle punching. In this case, the experiment does not have

such a machine and this will happen by hand. By means of a flat needle for wool,

the fibers of the wool reduce their volume at the expense of the density. The needle

is 7.5 cm long. It is flat, with small pockets on both sides that, when exposed, can

attach the fiber to the other under it. (Figure 10) This produces a thickening of the

19

fibers. The more stabs we produce, the thinner and denser the layer we process will

be.

Fig.10

Questionnaire

20

21

22

23

Conclusions from Chapter Two:

❖ Based on the analysis and the presented characteristics and qualities of the

materials, a combination of materials is selected, the acoustic qualities of

which will be tested in an acoustic laboratory. The main material of the

experiments will be the natural-looking wool after the treatment by

flattening. Experimental tulle and wool fields will be made and combined

with other materials. After processing the results will be presented the best

and based on them the development of the acoustic module will be based.

❖ Тори Second conclusion. After the classification of the acoustic equipment,

we come to the conclusion what kind of equipment would be suitable to be

constructed. Which are the most commonly used and under what conditions

and which meet the needs of certain interior objects.

❖ Proposed variants of types of acoustic panels with similar characteristics are

evaluated in the first part of the developed survey. Based on these, suitable

form and configuration are offered. The second part of the survey offers

different design, color and theme options. In addition to the six-point

evaluation system, the respondents will also offer a place of application,

such as schools, kindergartens, lounges, conference rooms, offices and retail

space, homes. Rate and comment below the images. Based on the results, a

concept will be developed for the vision of the two main sites related to the

children's environment and public spaces.

❖ Select the size of the speakers.

CHAPTER 3.

The tasks and objectives set out in this chapter are:

The first task is to process the results of the survey on the basis of which the

direction and nature of the developed design for acoustic panels on a modular basis

will be clarified.

The tasks and objectives set out in this chapter are:

The first task is to create a survey, as a result of the results will clarify the direction

and nature of the developed design for acoustic panels on a modular basis.

The second task is to conduct an experiment in an acoustic laboratory at the

Faculty of Mechanical Engineering at the Technical University of Sofia. It will

examine materials and present the results of their acoustic characteristics related to

the sound absorption of sound waves in the form of background noise.

The third task will be the development of a design product with good aesthetic and

acoustic qualities and its prototypes will be presented.

24

Acoustic panel design

evaluation from 2 to 6

Avera

ge

grade

Evaluation of

the author's

design of the

acoustic panel

from 2 to 6

Averag

e

grade

Place of

use

5,35

4,54

Homes,

Lobby,

Schools

and

Kindergart

ens

3,58

4,81

Homes,

lobbies and

conference

rooms

4,58

5,09

Lodges &

Homes

5,08

5,70

Shops and

offices

4,66

5,00

Shops and

offices

25

The second part of the survey presents the results of the author's design, or more

precisely, guidelines for the development of a particular style and place of

application of the visions. They are also presented with an average score, and the

second column presents the first three suggestions for use suggested in the survey

assignment as a place suitable for the application of the designs presented. Most

liked are the geometric abstract solutions of the modules. The variant with

rectangular overlapping objects in a cold range with bright and warm accents has

achieved the highest result. This option is proposed for placement in premises such

as offices, lounges and retail outlets.

3,66

4,81

Shops and

offices

5,00

Shops and

offices

4,27

Kindergart

ens and

schools

3,90

Lobby and

offices

5,09

Kindergart

ens and

schools

26

Development and presentation of a survey on the aesthetic characteristics of the

type of acoustic panels, which we consider and the proposed guidelines for the

design of acoustic modular panels.

The second task is to conduct an experiment in an acoustic laboratory at the

Faculty of Mechanical Engineering at the Technical University of Sofia. It will

examine materials and present the results of their acoustic characteristics related to

the sound absorption of sound waves in the form of background noise.

Purpose of the experiment:

The experiment aims to show the acoustic capabilities of the wave as sound

absorbing material. It is attached by needle punching or cotton thread to bases that

attach to a frame mounted on the opening of an acoustic chamber. In addition to

the experimental fields, materials with different acoustic properties are placed in

the cavity of the frame. Their role is a supporting element in the future

development of the acoustic panel. Baseline data on the combination of different

materials and experimental fields are also important. They are also prepared in the

form of a thick layer of raw wool, wool, denim, cotton, cotton wool.

Experiment Description:

On a wooden frame with dimensions: outside 625/535 mm, thickness and height of

the frames of the frame 4 cm.

On this construction a canvas of uncoated linen is stretched. It is the basis for the

materials tested in and on it. Its size is adapted to the opening of the acoustic

chamber. The framework itself has also been examined to take account of its stand-

alone data.

Materials with unknown acoustic characteristics are placed in the cavity of the

frame relative to the sound absorption process. Four experimental fields are placed

on them in a different combination to fill the frame. The test fields are the size of

the frame and the acoustic chamber. They are made of the most neutral fabric

possible, a tulle is selected, on which the various possible variants of needle-

attached wool are made. The thickness of the materials, the density of the layer of

the wave integrated into the tulle, the arrangement of the fibers, the thickness of

the deposited layer, and the flat or fibrous surface of the layer of wave are

important.

The beginning of the experiment begins with the measurement of background

noise together with the frame placed on the aperture of the camera. Zero

experiment with the following mats:

Materials studied:

• Raw wave

27

• Flat wool

• Plain foam

• Woven wool

• Stone wool

• Cotton textiles (sheets)

• Denim fabricResults of an experiment with the materials tested.

• Results of an experiment with the materials tested.

• Date of measurement: 28.05 and 19.06.2019.

• Location of measurement: semi-anechoic chamber in room 3114

• Used Equipment: Portable Sound Meter:

• Model: XL2, SN:

• Microphone: M2230

• Calibration certificate:

• Noise source:

• Speaker

• Amplifier

• Generator

• Other tools

• Small reverb camera

• Microphone stand

• Testing materials

• Option 1: Panel / frame for mounting the tested materials

28

Results of sound absorption in different materials

16 Stone wool

20 Raw wool

21 Wool

22 Denim fabric

23 Cotton textiles

The third task will be the development of a design product with good aesthetic and

acoustic qualities and its prototypes will be presented. According to materials of

natural origin, the panels can be divided into fabric and wool fabric, cotton fabrics

and a combination of both. The proposed 30/30 cm pan option offers easy transport

and storage. Using plastic or other types of retainers, they are caught horizontally

and / or vertically relative to the desired direction. Wool and textile materials have

been recommended and researched due to the fact that one of the biggest

household pollutants is textiles. Clothes containers are being placed in more and

more places, most of them are made of denim and cotton.

They can be made of wool and a combination of wool and cotton textiles. From the

data presented in chapter three, it is clear that by treatment with preparations, the

wool can remain protected from pests. Cotton does not have this maintenance

problem. There are enough machines on the market to wash in place and the panels

can be maintained in good condition. Their cost will also be low due to the origin

of the constituent materials as a type of waste.

The proposed design concepts are based on the results of the survey. One is based

on geometric abstract solutions, combining infinitely to produce an image result. In

fact, unlimited spaces can be created. They can be made of wool and a

combination of wool and cotton textiles.

29

The images shown here show four modules building a figure.

A study is planned for fixing rails or their design and construction, as well as a

stand that can be assembled and stretched according to the length of space required

for their suspension.

Design proposals for the acoustic panel of the two materials offered - cotton and

wool.

SCIENTIFIC AND APPLIED CONTRIBUTIONS

Investigation of the development of applied acoustics in the interior.

Create a classification of different types of acoustic equipment for the

interior.

functionality of the site.

Comparison of the sound absorption properties of heterogeneous materials.

Applied contributions:

Creating a concept for use in natural textiles of acoustic panels.

30

Research and implementation of textile materials for recycling purposes.

Providing an innovative combination of acoustic panel with textile art panel

design.

Providing the results for the solution of an acoustic problem in the repair of

"Bratya Miladinovi" Community Center, Knyazhevo Quarter, Sofia (1)

А The art-panel developed as a concept has been approved for implementation in

the Flame Kindergarten, Suhodol quarter, Sofia.

LIST OF DISSERTATION LABOR PUBLICATIONS

1. 016-12-14.10 - IV SCIENTIFIC CONFERENCE WITH INTERNATIONAL

PARTICIPATION "MODERN TECHNOLOGIES IN CULTURAL AND HISTORICAL

HERITAGE", Sofia "ACOUSTIC NORMS AND RULES 2365 AREA 23"

2. 2. 2. 2016 12-14.10 - IV SCIENTIFIC CONFERENCE WITH INTERNATIONAL

PARTICIPATION “MODERN TECHNOLOGIES IN CULTURAL-HISTORICAL

HERITAGE”, Sofia “SPECIFIC AND SPECIALISTS -131, TU-Sofia

3. 2017 8 - 10 September International Scientific Conference Musical Cultural Heritage in

Europe. Interactions and Research Nestworks Creative House of BAS - Varna. Nature objects

used for concert halls

4. 2017 October - THE FOURTH INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE ON

COLORS AND FLOWERING "FLOWERS IN ALL DIRECTIONS", COLOR GROUP -

BULGARIA, Ruse, Ruse

ISSN: 1313-4884 p.

5/05/2015 5 - 5 November FIRST YOUTH SCIENTIFIC CONFERENCE "MACHINES,

INNOVATIONS, TECHNOLOGIES", TECHNICAL UNIVERSITY – SOFIA

STUDY OF THE OPTIONS FOR THE DESIGN OF ACOUSTIC

FACILITIES IN INTERIOR

SUMMARY TEODORA PETKOVA PESHEVA

Аcoustic equipment is increasingly used in the interior and exterior environment

due to the increased noise reduction requirements. More and more directives call

for the reduction of noise due to its particularly negative impact on human

physiology. Apart from materials, these acoustic devices can also be classified

according to their aesthetics. Many companies offer different acoustic enhancers.

Most materials and vision are similar. On the basis of the dissertation research,

results of laboratory tests related to the combination of different materials are

presented. The materials studied are predominantly of natural origin, such as cotton

and wool, which give excellent sound-absorbing results. The implementation of

this type of material aims at the recycling of textile wastes, which are among the

main household pollutants. It is on the basis of these results that a design product is

developed on a modular basis. It has aesthetic characteristics close to those of a

31

textile decorative panel. This will facilitate the installation of the acoustic enhancer

as well as the easy adjustment of its area.