Звукоизоляция остекления и акустический комфорт в помещении
Источники шумов и показатели звукоизоляции
При решении задачи снижения шума в помещении необходимо принимать во внимание помимо внешних шумов, также и внутренние, то есть порождаемые внутри самого помещения. В промышленных зданиях основным источником шума служит производственное оборудование. Источниками шума внутри помещений жилых зданий являются, в основном, лифты, системы вентиляции, тепловодоснабжения и канализации. Степень звукоизоляции помещения от внешних шумов следует выбирать так, чтобы снизить внешний шум до уровня внутреннего. Дальнейшее усиление звукоизоляции не приводит к повышению акустического комфорта в помещении.
Воздушный шум хорошо поглощается массивными преградами. В практике строительства, конструкции наружных стен жилых зданий достаточно массивны и обладают, как правило, высокой звукоизоляцией, поэтому проблема шумозащиты в домах сводится к необходимости повышения звукоизоляции окон.
Шумозащитные свойства ограждающих конструкций оцениваются по индексу звукоизоляции, который равен разности уровней звука до и после прохождения им конструкции: R = L1–L2. Следует отметить, что индекс звукоизоляции любой конструкции зависит от частоты звука. Ниже, на рисунке 3, в качестве примера представлена зависимость индекса звукоизоляции одинарного остекления от частоты. Как видно из графика (рис. 3), высокочастотные звуки лучше поглощаются ограждающими конструкциями. При этом в области частот, близких резонансной частоте колебаний конструкции, наблюдается резкий спад индекса звукоизоляции.
Шум от различных источников имеет различный спектральный состав, поэтому взвешенный (суммарный) индекс звукоизоляции у одной и той же конструкции будет различаться для различных видов шума. Наиболее часто используются следующие индексы звукоизоляции:
- RW — взвешенный индекс звукоизоляции воздушного шума, измеряемый по отношению к эталонному спектру белого шума (шум с постоянной спектральной плотностью);
- RW+C — индекс звукоизоляции типового среднечастотного шума;
- RW+Ctr — индекс звукоизоляции типового транспортного шума, измеряемый по отношению к типичному спектру шума автотранспорта (низкочастотный шум).
В российской технической литературе используется аналогичный индекс, обозначаемый RАтран.
На рис. 4 приведены спектры двух типовых видов шума (нормализованные к 0 дБ).
В соответствии со стандартом ISO 717-1 [6] акустические свойства строительных элементов принято указывать в виде унифицированного индекса, который объединяет три этих показателя и записывается следующим образом: RW(C; Ctr). Здесь C и Ctr представляют собой два поправочных коэффициента, прибавляя которые к значению RW, получают соответственно RW+C или RW+Ctr.
В таблице 2 показано, какие индексы следует использовать для оценки эффективности звукоизоляции в зависимости от источника шума.
Транспортный шум имеет более низкочастотный состав по сравнению с белым. Поскольку низкочастотные составляющие шума хуже поглощаются конструкциями, значение индекса RW+Ctr всегда ниже, чем RW (поправка Ctr отрицательна). Методы определения индексов звукоизоляции установлены в международных и российских нормативных документах, в частности: ISO 717-1 [6], ISO 140 [7],
СП 23-103-2003 [4] и СНиП 23-03-2003 [5].
Влияние конструкции остекления на его шумозащитные характеристики
Прежде всего следует отметить, что индекс звукоизоляции открытого окна практически равен нулю. Если окно открыто, уровень шума в помещении резко возрастает. Если даже окно чуть приоткрыто или в оконной конструкции имеются неплотности, звукоизоляционные показатели резко падают. Индекс звукоизоляции окна, открытого всего на 10%, не превышает 10 дБ [4]. Для обеспечения естественной вентиляции помещений в условиях повышенного шума используются специальные конструкции оконных рам, снабженные вентиляционными клапанами с глушителями шума.
Светопрозрачная часть занимает от 70 до 90% площади окна. Соответственно, при закрытом окне, плотном притворе и герметичности стыков рамы окна с проемом звукоизоляция окна зависит в основном от конструкции остекления: количества, толщин и типов стекол, зазоров между стеклами, газозаполнения. Выше приведены данные по влиянию на индекс звукоизоляции транспортного шума следующих факторов: толщина стекол, размера воздушного зазора стеклопакета, несимметричность стеклопакета, использование многослойного стекла (триплекса), а также использование многослойного стекла со специальной шумозащитной пленкой ПВБ. Такая пленка имеет повышенное звукопоглощение в области низких частот, поэтому хорошо подходит для защиты именно от транспортного шума. В настоящее время на российском рынке представлена одна марка такого стекла — Stratophone✳✳✳ производства Asahi Glass Company с пленкой компании Sekisui.
Как видно из приведенных данных, увеличение толщины стекла приводит к повышению индекса шумоизоляции. Многослойное стекло с обычной ПВБ пленкой обладает несколько лучшей шумоизоляцией по сравнению с листовым стеклом. Намного лучшей шумоизоляцией обладает шумозащитное стекло со специальной пленкой ПВБ. Хотя реклама и убедила среднего потребителя в том, что ЛЮБОЙ стеклопакет является волшебным средством защиты от внешнего шума, «стандартный» однокамерный стеклопакет со стеклами одинаковой толщины в плане шумоизоляции ничем не лучше даже одинарного остекления. Объясняется это тем, что повышение массы и количества слоев звуковой преграды в стеклопакете по сравнению с обычным стеклом компенсируется появлением дополнительной резонансной частоты, соответствующей собственным колебаниям стеклопакета и совпадениям резонансных частот колебаний обоих стекол (рис. 5).
Впрочем, сложившееся под влиянием рекламы мнение потребителей имеет под собой определенные основания. Дело в том, что любая неплотность или щель существенно снижает шумозащитные характеристики остекления. Окна со стеклопакетами за счет своей герметичности, как правило, обладают лучшей шумозащитой, чем традиционное оконное остекление. И это несмотря на то, что симметричные стеклопакеты (наиболее представленные на российском рынке) сами по себе служат даже худшей шумозащитой, чем одинарное остекление.
Применение несимметричного стеклопакета (со стеклами различной толщины) обеспечивает значительное улучшение шумо-изоляции. Увеличение воздушного зазора в стеклопакете также дает определенный эффект увеличения шумоизоляции.
Наилучшими же показателями шумоизоляции обладают несимметричные стеклопакеты с двумя шумозащитными стеклами.
Зависимость уровня шума от индекса шумоизоляции остекления
Уровень шума, создаваемого в помещении внешними источниками, зависит от следующих факторов: уровня шума у фасада здания, индекса звукоизоляции остекления и его площади, а также от площади помещения, его формы и поглощения звуковых волн материалами пола, стен и потолка помещения.
Уровень шума, проникающего в помещение извне (внешнего шума), рассчитывается с помощью специализированного программного обеспечения. Однако приближенно его можно оценить, например, по методике, установленной EN 12354-3:2000 [8].
В качестве примера рассчитаем уровень шума, проникающего с оживленной городской магистрали в помещение объемом 50 куб. м, с двустворчатым окном, выходящим на фасад кирпичного здания. Акустические характеристики элементов ограждающей конструкции приведены в таблице 4.
Расчет проводится по следующим формулам:
(4)
где: L2 — уровень шума в помещении, создаваемого внешними источниками; L1,2m — уровень шума снаружи (в 2 метрах от фасада здания); D2m,nT — индекс звукоизоляции ограждающей конструкции (нормализованный по T).
(5)
где: R’ — кажущийся индекс звукоизоляции ограждающей конструкции; ΔLfs — коэффициент учета формы фасада (в отсутствие выступающих элементов фасада, балконов и т. д. принимается равным нулю); V — объем помещения; S — площадь ограждающей конструкции; T0 — опорное значение времени реверберации, принимаемое 0,5 с.
(6)
где: τe,i — коэффициент передачи звука элементом фасада.
(7)
где: Ri — индекс звукоизоляции элемента ограждающей конструкции; Si — площадь элемента ограждающей конструкции.
В первом варианте примем, что в окне установлены «стандартные» стеклопакеты 4 мм/12/4 мм с индексом звукоизоляции RW+Ctr =26 дБ. Во втором варианте расчет будет выполнен для шумозащитных стеклопакетов с использованием стекла Stratophone: 8 мм/15/Stratophone 66.2, RW+Ctr = 39 дБ.
Уровень шума у фасада здания примем (по таблице 1): L = 70 фон.
Уровень транспортного шума в помещении составит:
для «стандартных» стеклопакетов — (RW+Ctr = 26 дБ):
или ;
для шумозащитных стеклопакетов — (RW+Ctr = 39 дБ):
или
Во втором случае субъективная громкость шума в помещении ниже в два раза.
Основные принципы проектирования шумозащитного
остекления.
Кратко подведем основные принципы проектирования остекления с учетом требований к шумозащите.
1. Любая неплотность или щель существенно снижает шумозащитные характеристики остекления. Качество монтажа окна является, таким образом, весьма существенным фактором.
2. В наиболее шумных местах для обеспечения воздухообмена в помещениях желательно применять окна с шумозащитными клапанами.
3. Несимметричные стеклопакеты поглощают шум значительно лучше, чем симметричные.
4. Чем выше зазор камеры стеклопакета — тем лучше его шумоизоляция.
5. Толстые стекла поглощают шум лучше, чем тонкие, многослойное стекло — лучше, чем простое, а шумозащитное стекло со специальной ПВБ пленкой — значительно лучше, чем обычное многослойное.
Литература
1. Радзишевский А. Ю. «Основы аналогового и цифрового звука». — М.: Издательский дом «Вильямс», 2006 г.
2. Иофе В. К., Янпольский А. А. «Расчетные графики и таблицы по электроакустике». — Л., 1954 г.
3. Осипов Л. Г., Бобылев В. Н., Борисов Л. А. и др. «Звукоизоляция и звукопоглощение». — М.: «Издательство АСТ», «Издательство Астрель», 2004 г.
4. СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий».
5. СНиП 23-03-2003 «Защита от шума».
6. ISO 717-1 «Acoustics — Rating of sound insulation in buildings and of building elements. Part 1: Airborne sound insulation».
7. ISO 140 Acoustics — Measurement of sound insulation in buildings and of building elements.
8. EN 12354-3:2000 Building acoustics — Estimation of acoustic performance of buildings from the performance of elements — Part 3: Airborne sound insulation against outdoor sound.
| Автор: М. И. Смирнов, Д. А. Минаев Дата: 27.01.2009 Журнал Стройпрофиль 1-09 Рубрика: светопрозрачные конструкции Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |  |