рус
Защита от шума.
Защита от шума в последние десятилетия является одной из актуальнейших проблем во всех странах мира.

Под слышимым звуком понимают механическое возмущение, колебания или волны, которые распространяются в упругой среде и воспринимаются слухом – так нам объясняет сущность звука физическая энциклопедия.

Итак, есть звук, и есть преграда. Уровень интенсивности звука - это логарифмическая величина L = 10Lg(l / ln0), где ln0 - интенсивность принятого нулевого уровня 10-12 Вт/м2.

Коэффициент звукопроводности b = l/l0, где l - интенсивность прошедшего через конструкцию звука, а l0 - интенсивность падающего на конструкцию звука.

Коэффициент ослабления звука является величиной, обратной коэффициенту звукопроводности и выражается в децибелах: t (дБ) = 10Lg(1/b).

Соотношение между источниками шума и их интенсивностью:

Источник шума

Уровень децибелов, дБ

Единицы интенсивности

Реактивный самолет

140

100 000 000 000 000

Болевой порог

130

10 000 000 000 000

 

120

1 000 000 000 000

 

110

100 000 000 000

Тяжелое производство

100

10 000 000 000

Среднее производство

90

1 000 000 000

Тихое производство

80

100 000 000

Склад

70

10 000 000

Нормальная речь

60

1 000 000

Тихий офис

50

100 000

Квартира

40

10 000

 

30

1 000

Пустое помещение

20

100

 

10

10

Порог слышимости

1

1


Приведем экспериментальную таблицу шумов в зданиях:

Источник шума

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


Для оценки сложности проблем звукоизоляции от внешнего шума приведем ориентировочные данные уличного шума:

Расположение

Расстояние до источника шума, м

Уровень интенсивности шума, дБ

Здание на магистрали

-

90-100

Здание на шумной улице

-

90

Здание на тихой улице, во дворе, в парке

-

70

Здание у железнодорожной станции

50-100

95-110


И еще одна таблица, показывающая степень ослабления звуковой энергии при прохождении через различные материалы (полоса частот 100 Гц – 3 кГц):

Материал

Толщина, мм

Коэффициент ослабления, дБ


Оштукатуренная с одной стороны кладка в полкирпича

140

53


Сосновая доска

30

12


Войлок

50

12


Ватное одеяло
(0,1 g/cм)

30

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 с многослойным стеклом 

3.3.1 – 12 – 6

4,38

39…45

 
Звукоизоляция может быть оценена с помощью коэффициента звукоизоляции K (дБ) = L - L0, где L и L0 - уровни шума соответственно за ограждением и до ограждения. Кроме коэффициента звукоизоляции важное значение играет и коэффициент поглощения энергии a = I/I0, где I - это поглощенная поверхностью энергия, а I0 - падающая энергия (за единицу коэффициента поглощения принято поглощение 1 м2 открытого, не возвращающего энергию окна). Произведение среднего коэффициента поглощения (конструкция окна, как правило, неоднородна) на площадь поверхности A = a x S определяет общее звукопоглощение конструкции.

Связь между коэффициентом звукоизоляции, коэффициентом ослабления, общим звукопоглощением и общей площадью конструкции следующая:

K (дБ) = t (дБ) + 10lgA - 10lgS.

Таким образом, для повышения звукоизоляции требуется применить
  • конструкцию с максимальным коэффициентом ослабления;
  • уменьшить размеры ограждающей конструкции (что не представляется возможным ввиду заданной геометрии помещения);
  • увеличить звукопоглощение поверхности.
Потешив себя 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 мы ее не слышим.

Падающая на какую-либо преграду звуковая энергия делится на три части.
 
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. Сумма этих трех составляющих и будет равна падающей на преграду звуковой энергии.

С математической и физической точек зрения проблема звукоизоляции - проблема довольно сложная. Теоретически эта задача была решена давно. Однако в реальной жизни мы сталкиваемся с трудностями. Тела не имеют абсолютной упругости. Крепления не поддаются простой классификации. Поэтому кроме теоретической акустики есть еще и практическая. И здесь очень многое определяется знанием строительных приемов, 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, чем выше массивность конструкции, тем меньше ее вибрация и меньше сила звука, ею излучаемая. 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.

Закон массы 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 совпадения (Fc ) определяется по формуле:

Fc = A / t,


где А – постоянная для материала, t – толщина материала.

Ниже приведены значения (А) для различных материалов:

Материал

Плотность,

кг/м² · мм

А

Гц · мм

Алюминий

2,7

12,9

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

39,0

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 достигнуть, 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 и имеют монолитные и сварные стыки, способствующие хорошему прохождению звука. Поэтому удар и сверление на 10 этаже приводит к слышимости на 3-ем, 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 эпизодические, 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. Повторяем: 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 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 работы 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 обеспечить раздельную работу существующей и дополнительной стен, 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 в себя установку более толстых стекол различной толщины - это защитит конструкцию от резонанса, установку стеклопакетов на герметик (например, на силикон), прокладку по периметру коробки между стеклами звукопоглотителя 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 при стандартной звукоизоляции окна 27-35 дБ можно получить звукоизоляцию в 45 дБ.

Что же касается замены окна, мы бы посоветовали деревянные или алюминиевые рамы с тройным остеклением. Не хочу сказать, что пластиковые окна плохи, просто пластик - 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.

Увеличив вес стекла в стеклопакете с монолитным стеклом в два раза можно на 1 дБ увеличить звукоизоляцию.

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 окна в стену здания или при расположении их под разным углом к источнику звука (для 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 не отражение акустических колебаний от преграды назад в воздушную среду. Войдите в пустую, бетонную комнату - и присутствующая там реверберация 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 звук благодаря отсутствию запаздывающих отраженных сигналов теряет свою сочность. Поэтому реверберация очень важна при восприятии живых вокала, звука музыкальных инструментов, речи. А вот в случае с жилыми комнатами ситуация обратная. Поэтому в данной ситуации следует максимально заглушать помещение, уменьшая отражения и слушая только прямой звук. Поэтому, если не удается усилить звукоизоляцию окна, то попытайтесь усилить звукопоглощение в помещении.

Звукопоглощение достигается путем применения звукопоглощающих материалов - сегодня на строительном рынке их очень много. Это мягкие пористые материалы, конкурирующие между собой как по звукопоглотительным свойствам, так и по цене, 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 обычно 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 не будет гармонической, 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 находиться от него как можно дальше.


Статьи в тему:
525-45-34
© 1993—2016 «Технолуч». Все права защищены. При использовании материалов сайта ссылка обязательна.