26.04.2024
11:19
NAGEL Центр
Меню сайта |
Форма входа |
Поиск |
Теги |
Rehau (5) технология (3) aluplast (2) акция (2) москитные сетки (2) стеклопакет (2) стеклопакеты (2) I-стекло (1) Reynaers (1) Schuco (1) TITON (1) Werzalit (1) алюминий (1) арки (1) вентиляция (1) |
... |
Статистика |
Друзья сайта |
|
Шумоизоляция пластиковых окон.
Итак, есть звук, и есть преграда. Введем, для начала, некоторые определения, с помощью которых можно охарактеризовать проблему, вынесенную в заголовок данной статьи. Уровень интенсивности звука выражается логарифмической величиной в децибелах:
L = 10lg(l/lп)
где за величину lп принята
интенсивность звука, равная 10-12 Вт/м2 и соответствующая звуковому
давлению 2•10-5 Па на частоте 1000 Гц.
Коэффициент звукопередачи, или звукопроводности составляет:
b = l/lо
где l - интенсивность
прошедшего через конструкцию звука, а lо -
интенсивность падающего на эту конструкцию звука.
Коэффициент ослабления звука t показывает, во сколько раз
уменьшилась интенсивность звука при прохождении через преграду, и
является величиной, обратной коэффициенту звукопередачи (выражается в
децибелах):
t(дБ) = 10lg(1/b)
Приведем данные о соотношении между источниками шума и их интенсивностью , а также характеристики шумов в зданиях, полученные экспериментально (табл. 1).
Экспериментальные
значения интенсивности шумов в зданиях |
||
Источник |
Расстояние до
источника, м |
Уровень
интенсивности шума, дБ |
Громкий разговор | 5 |
70-75 |
Нормальный разговор | 5 |
60-70 |
Хлопанье дверью | 5 |
75 |
Игра на рояле | 10 |
60-80 |
Громкий разговор нескольких человек | 5 |
80 |
Здание на магистрали | - |
90-100 |
Здание на шумной улице | - |
90 |
тихой улице, во дворе | - |
70 |
у железнодорожной станции | 50-100 |
95-110 |
Еще одна таблица иллюстрирует степень ослабления звуковой энергии при прохождении через различные материалы (полоса частот 100 Гц - 3 кГц)
Степень ослабления
звука, проходящего через различные материалы |
||
Материал |
Толщина, мм |
Коэффициент
ослабления, дБ |
Оштукатуренная с одной стороны кладка в полкирпича | 140 |
53 |
Сосновая доска | 30 |
12 |
Войлок | 60 |
12 |
Ватное одеяло | 60 |
4.5 |
Тяжелый занавес | - |
13 |
Стекло 6 мм | 6 |
30 |
Стекло 12 мм | 12 |
35 |
Многослойное стекло 4.4.1 | 8,38 |
37 |
Многослойное стекло 6.4.1 | 10,38 |
38 |
Однокамерный стеклопакет 4-16-4 | 24 |
32:37 |
Стеклопакет c многослойным стеклом 3.3.1-2-6 | 24,38 |
39:45 |
Звукоизоляция металлопластиковых окон может
быть оценена с помощью т. н. акустического коэффициента отражения, или
коэффициента звукоизоляции K = L/Lo, где L и Lo - уровни интенсивности
звука, jтраженного от ограждения и падающего на него.
Кроме того, большое значение имеет коэффициент поглощения
звуковой энергии a, равный разности между единицей и коэффициентом
отражения, или звукоизоляции.
a = 1-K
За единицу коэффициента поглощения принято
поглощение 1 м2 открытого, не возвращающего энергию окна. Произведение
среднего коэффициента поглощения (металлопластикового окна, как правило,
неоднородна) на площадь поверхности A = a S определяет общее
звукопоглощение всей конструкции металлопластикового окна.
Отсюда вытекает вполне очевидная истина: чтобы защитить
строительную конструкцию, в нашем случае это жилое помещение, нужно
применять строительные материалы с максимальным коэффициентом
ослабления, уменьшить размеры ограждающей конструкции (что не
представляется возможным ввиду заданной геометрии помещения) и увеличить
звукопоглощение поверхности. Потешив читателя теорией, вернемся к
практике.
Звук излучается: музыкальными инструментами, человеческим
горлом, ударом предмета о предмет, о пол, о стену, после чего
распространяется по воздуху до других твердых предметов. Воздушная
звуковая волна генерирует колебания в следующем твердом теле, и оно
начинает излучать самостоятельно. Таким образом, получается
многоступенчатая передача звуковой энергии: источник - воздух - твердое
тело - воздух и так далее. В конце концов, энергия рассеивается,
становится соизмеримой с фоном, и звук не слышен.
Падающая на какую-либо преграду звуковая энергия делится на три
составляющих. Первая часть - отраженная энергия. Чем ее больше, тем выше
звукоизоляция. Вторая часть - энергия рассеивания внутри конструкции
при прохождении волны от одной ее поверхности к другой. Чем выше
рассеивание, тем выше звукоизоляция. И, наконец, третья часть - это
энергия, прошедшая сквозь преграду.
Проблема звукоизоляции, с математической и физической точек зрения -
проблема довольно сложная. Теоретически эта задача была решена давно.
Однако в реальной жизни мы сталкиваемся с трудностями. Тела не имеют
абсолютной упругости. Поэтому кроме теоретической акустики есть еще и
практическая. И здесь очень многое определяется знанием строительных
технологий и материалов. Поймите азы практической акустики и
экспериментируйте.
Для многих непрофессионалов, понимающих акустические проблемы на
бытовом уровне, термины звукоизоляция и звукопоглощение практически
неразличимы.
Если под поглощением понимать антоним термину отражение (то есть
поглощение звука там, где он излучен - на улице, в комнате) и не
рассматривать звук, вышедший за преграду, то следует четко понимать:
хорошая звукоизоляция не обязательно подразумевает хорошее
звукопоглощение. И наоборот.
Что ж, практика, так практика. Итак, условия задачи: человек живет в
самой обычной квартире. Находясь внутри комнаты, ему надо слушать
музыку, репетировать, играть на музыкальных инструментах, отдыхать.
Давайте рассмотрим проблему с точки зрения звукоизоляции. Как обеспечить
спокойствие соседей и перестать слышать даже шорох тапочек живущей
наверху бабули?
С точки зрения звукоизоляции, наследство, которое нам досталось
от периода массового строительства - плохое наследство. Дело в том, что
звукоизоляция, в основном, определяется массивностью конструкции. При
одной и той же силе звуковых волн, повышение массивности конструкции
снижает ее вибрацию и уменьшает силу звука, излучаемого ею. Поэтому,
увеличивая массу конструкции, вы увеличиваете звукоизоляцию. Но у нас
уже есть готовые стены и перекрытия, и увеличить их массивность - задача
достаточно сложная, тем более, что при наращивании массы конструкции в 2
раза звукоизоляция увеличивается всего лишь на 6 дБ.
Эта закономерность действует практически на всем спектре частот, за
исключением частоты волнового совпадения, где появляется резонанс и
происходит резкий провал звукоизоляции. К сожалению, провалы возникают
на средних частотах, как раз там, где мы разговариваем - в диапазоне от
250 Гц до 1-2 кГц. И увеличивая толщину преграды, мы понижаем граничные
частоты. Что же касается высоких частот, то здесь с физической точки
зрения все проще: их легче гасить и они быстрее затухают при прохождении
от источника к преграде.
Частота волнового совпадения рассчитывается по формуле:
F=c2/1,8с1h,
где c - скорость звука при 20
°С (340 м/с); с1 - скорость распространения звуковых волн в данном
материале, м/с; h - толщина материала.
Так как для данного материала величина c2/1,8*с1 будет
постоянной, тогда, обозначив ее как А = c2/1,8с1получаем
формулу для расчета резонансной частоты:
F=A/h
Значения величины A для различных материалов приводятся в
таблице
3.
Стеклопакет с многослойным стеклом 3.3.1-2-6
Значения постоянной
А для различных материалов |
||
Материал |
Плотность,кг/м2 •
мм |
А, Гц • мм |
Алюминий |
2,7 |
15,9 |
Бетон, плотный |
2,3 |
18,7 |
Древесина, сосна |
0,55 |
8,9 |
Стекло |
2,5 |
15,2 |
Сталь |
7,7 |
12,7 |
Гипсовая плита |
0,82 |
39 |
Фанера |
0,6 |
21,7 |
Но вернемся к нашему дому. Если вы живете в
здании дореволюционной постройки или первых лет советской власти, и вам
достались массивные кирпичные стены и толстые (30-40 см) деревянные либо
металлические засыпные перекрытия, то звукоизоляция вашей квартиры в
целом хорошая. Но если мы будем говорить о зданиях облегченной
конструкции тридцатых и последующих годов, то, скорее всего,
звукоизоляция квартиры будет крайне мала. С одной стороны, существовали и
существуют строительные нормы и правила, в которых жестко оговорен
минимум индекса изоляции ограждающих конструкций. Например,для
воздушного шума в жилых зданиях индекс составляет 50 дБ. Это -
санитарная норма, нижний порог более-менее комфортабельного
существования. Но эта норма рассчитана на обычный шум, а не на
музицирование, застолье и шумную улицу. Кроме того, эти 50 дБ
достигаются только при точном соблюдении технологии строительства. Таким
образом, большинство наших людей страдают от того, что слышат больше,
нежели хотелось бы. К сожалению, пути решения проблемы весьма тернисты и
без увеличения массы стен, потолков и специального остекления серьезной
звукоизоляции в большинстве диапазонов частот достичь, строго говоря,
невозможно.
Если говорить об ударном шуме, возникающем не от излучения в
воздух (разговор, игра на музыкальном инструменте, радио, телевидение и
так далее), а от непосредственного контакта предмета о предмет (ходьба,
удары в стену, метро или трамвай), то здесь ситуация самая плохая. Дома
последних серий собраны из жестких железобетонных элементов с хорошей
проводимостью звука, а монолитные и сварные стыки способствуют хорошему
прохождению звука. Поэтому удар и сверление на десятом этаже приводит к
слышимости на третьем, и с этим, скажем откровенно и прямо, в бытовых
условиях бороться практически невозможно. Фактически, чтобы убрать
ударные шумы, надо создавать комнату в комнате. Но учитывая, что такие
шумы возникают эпизодически, а борьба с ними требует неимоверных затрат,
в дальнейшем не будем обсуждать эту проблему.
Что же касается речевых шумов или звука радиоприемника и машин,
здесь бороться можно и нужно. Повторяю: нельзя обойтись без увеличения
массивности. Но рост массы в 2 раза увеличивает в 2 раза и толщину
конструкции. И если толщина межквартирной стены 16 сантиметров (в ряде
современных проектов - 2 отдельные стены по 8 сантиметров), необходимо
нарастить толщину бетонной стены до трети метра! А это невозможно, ибо
нарушает устойчивость здания, отнимает 16 сантиметров пространства с
каждой стороны комнаты и, наконец, стоит немалых денег.
Поэтому надо пытаться обхитрить природу, и один из возможных
путей - применение многослойных конструкций.
В многослойных конструкциях присутствуют твердые слои с высокой
массой и мягкие слои с высоким звукопоглощением. Для металлопластикового
окна это - стеклопакет с ламинированными стеклами, у которого
пространство между стеклами заполнено аргоном. При этом на границе слоев
происходит отражение звуковой волны в обратную сторону. А само наличие
звукопоглощающего материала приводит к общему повышению коэффициента
потерь, что снижает падение звукоизоляции на частотах волнового
совпадения. При таком подходе главным условием является обеспечение
раздельности существующей и дополнительной стен. Ведь если их соединить
жестко через деревянные или металлические стойки гвоздями или шурупами,
то в результате большой разницы масс дополнительной и существующей
конструкций достигаемый звукоизолирующий эффект вряд ли превзойдет 4 дБ.
Если же существующая и дополнительная стена отделены друг от друга, то
эффект будет значительно выше.
Звукоизоляция окон и дверей - очень важная вещь, так как защита от
воздушного уличного шума определяется не стенами, которые выходят на
улицу, а именно окнами. Эта проблема имеет два решения. Первое - замена
обычных окон на специальные звукоизолирующие стеклопакеты. Второе,
наиболее дешевое и, тем не менее, весьма эффективное решение - ремонт
стандартных некачественных деревянных окон со спаренными или раздельными
переплетами. Ремонт включает установку более толстых стекол различной
толщины ( это защитит конструкцию от резонанса), установку стеклопакетов
на герметик например, на силикон), прокладку звукопоглотителя по
периметру коробки между стеклами и устройство двойного контура
уплотнения в притворе. Комплекс этих кропотливых тонких работ приводит к
увеличению звукоизоляции на 10 дБ, а это совсем немало, так как можно
получить звукоизоляцию в 45 дБ (при стандартной звукоизоляции окна 27-35
дБ) . Что же касается замены окна, мы бы посоветовали деревянные или
алюминиевые рамы с тройным остеклением. Не хочу сказать, что пластиковые
окна плохи, просто ПВХ - материал легкий, а деревянные и алюминиевые
окна более массивны и, как следствие, имеют лучшие звукоизоляционные
свойства.
Какие советы можно дать при изготовлении <шумозащитного>
стеклопакета?
При замене монолитного стекла на многослойное стекло
(ламинированое, триплекс) одинакового веса и толщины звукоизоляция
увеличивается на 3 дБ.
Увеличивая количество слоев поливинилбутиральной пленки в
многослойном стекле, можно увеличить звукоизоляцию на 1 дБ на каждый
новый слой пленки (толщина пленки 0,38 мм).
Многослойное стекло, ламинированное смолой (с толщиной смолы до 2
мм) на 3 дБ улучшит звукоизоляцию в сравнении с многослойным стеклом
такой же толщины, ламинированным поливинилбутиральной пленкой.
Замена монолитного стекла на многослойное стекло в стеклопакете
увеличивает звукоизоляцию на 4 дБ, увеличив расстояния между стеклами в
два раза можно повысить звукоизоляцию на 3 дБ.
Увеличив вес стекла в стеклопакете с монолитным стеклом в два
раза, можно на увеличить звукоизоляцию 1 дБ.
В стеклопакете с многослойным стеклом при расстоянии между стеклами
менее 24 мм увеличение веса стекла в два раза приведет к подъему
звукоизоляции на 3 дБ, при расстоянии больше 24 мм - только на 1 дБ.
Хорошие результаты, с точки зрения звукоизоляции, достигаются
при заглублении окoн в стену здания или при расположении их под разным
углом к источнику звука (для металлопластиковых окон, находящихся в
одном помещении). Хорошо помогают дополнительные преграды в виде
защитных ролет или жалюзи.
Завершая разговор о звукоизоляции, хотелось бы предостеречь
потенциальных заказчиков от общей ошибки. Дело в том, что очень часто
неискушенный проектировщик путает теплоизоляционные и звукоизоляционные
материалы и конструкции. К сожалению, это вносит большую и вредную
путаницу. Так что рекомендую очень четко разделять понятия тепло- и
звукоизоляции. Кроме того, к звукоизоляции не имеют никакого отношения
ни обои, ни тонкослойные конструкции, ни всяческие пленки.
Перейдем от звукоизоляции к звукопоглощению.
Звукопоглощение - это отсутствие отражения
акустических колебаний от преграды назад в воздушную среду. Войдите в
пустую, бетонную комнату - и возникающая там реверберация
(послезвучание) наложится на речь, снизит разборчивость, приведет к
быстрой утомляемости. Таким образом, увеличивая звукопоглощение, мы
создаем более приятную и комфортную акустическую среду. Другими словами,
снижение шума достигается не только через усиление звукоизоляции, но и
через звукопоглощение.
Но в сильно заглушенном помещении, благодаря отсутствию
запаздывающих отраженных сигналов, звук теряет свою сочность. Поэтому
реверберация очень важна при восприятии <живого> вокала, звука
музыкальных инструментов, речи (в театрах, концертных залах и т. д.). А
вот в случае с жилыми комнатами ситуация обратная. Поэтому в жилые
помещения следует максимально заглушать, минимизируя отражения. Если не
удается усилить звукоизоляцию окна, попытайтесь усилить звукопоглощение в
помещении.
Заглушение достигается путем применения звукопоглощающих материалов -
сегодня на строительном рынке их очень много. Это мягкие пористые
материалы, конкурирующие между собой и по звукопоглощающим свойствам, и
по цене, и по дизайну. Это ковры на полу или стенах. Звукопоглотителями
являются мебель (и не только мягкая), шторы, занавеси и даже
присутствующие в комнате люди.
Правильное (не максимальное, а именно правильное) звукопоглощение
особенно важно в больших помещениях - здесь только искусство акустика
способно создавать комфортное восприятие звукового источника. К
сожалению, длина стен современных жилых комнат бычно не превышает 4-6
метров. И на низких частотах у вас будут серьезные проблемы, так как
волна может не уложиться между стенами комнаты (длина волны с частотой,
например, 100 Гц составляет 3,4 м) и при отражении будет происходить
хаотическое наложение амплитуд и возникнет эффект так называемого
<бубнежа>. Поэтому при выборе системы звукопоглощения надо
обязательно учитывать физические параметры помещения и не пытаться
добиться
невозможного.
Если же у вас есть возможность жить на даче или в загородном доме,
то лучше жить именно там, так как самый лучший способ защиты от шума -
это находится от него как можно дальше.
Н.Н.Казимиров,кандидат технических наук.