Защита от шума и вибраций

Звукоізоляція. Типові помилки

Акустичні принципи часто не зовсім правильно трактуються і, як наслідок, некоректно використовуються на практиці.

Багато чого з того, що слід віднести до знань і досвіду в цій галузі, насправді часто виявляється некомпетентністю. Традиційний підхід більшості будівельників до вирішення проблем звукоізоляції заснований на власному досвіді, який часто неправильно інтерпретується.

Нижче наведено деякі найбільш поширені акустичні міфи, з якими ми постійно стикаємося під час спілкування з нашими клієнтами.

 

   Міф № 1: Звукоізоляція та звукопоглинання це одне й те саме

Факти: Звукопоглинання - зниження енергії відбитої звукової хвилі при взаємодії з перешкодою, наприклад, зі стіною, перегородкою, підлогою, стелею. Здійснюється шляхом розсіювання енергії, її трансформації у тепло. Звукопоглинання оцінюють за допомогою безрозмірного коефіцієнта звукопоглинання в діапазоні частот 125-4000 Гц. Цей коефіцієнт може приймати значення від 0 до 1 (чим ближче до 1, тим вище звукопоглинання). Застосування звукопоглинаючих матеріалів покращують умови чутності всередині приміщення.

Звукоізоляція - ослаблення рівня звуку, що проникає через огородження з одного приміщення в інше. У більш широкому розумінні - сукупність заходів щодо зниження рівня проникаючих шумів. Звукоізоляція це властивість конструкції, а не матеріалу. Чим масивніше і товще огороджувальна конструкція, тим вище її звукоізоляційні властивості. Розрізняють звукоізоляцію повітряного та ударного шуму. Кількісна міра звукоізоляції виявляється у децибелах (дБ).

Порада: Для збільшення звукоізоляції рекомендується застосовувати найбільш масивні та товсті огороджувальні конструкції. Оздоблення приміщення одними тільки звукопоглинаючими матеріалами є малоефективним і не призводить до помітного збільшення звукоізоляції.

   Міф № 2: Чим більше значення індексу ізоляції повітряного шуму Rw, тим вище звукоізоляція огорожі

Факти: Індекс звукоізоляції повітряного шуму Rw це інтегральна характеристика, що застосовується для діапазону частот 100-3150 Гц і розрахована на оцінку шумів побутового походження (розмовна мова, радіо, телевізор). Чим більше значення Rw, тим вища ізоляція для звуків цього типу.
У процесі розробки методики розрахунку індексу Rw не було враховано наявність у сучасних житлових будинках потужних джерел низькочастотного шуму (домашніх кінотеатрів, шумного інженерного обладнання тощо).
Можлива ситуація, коли легка каркасна перегородка із ГКЛ має індекс Rw вище, ніж у цегляної стіни аналогічної товщини. В цьому випадку каркасна перегородка значно краще ізолює звуки голосу, працюючого телевізора, дзвінок телефону або будильника, але звук сабвуфера домашнього кінотеатру більш ефективно знизить цегляну стіну.

Порада: Перед зведенням перегородок у приміщенні проаналізуйте частотні характеристики наявних чи потенційних джерел шуму. При виборі варіантів конструкцій перегородок рекомендуємо порівнювати їхню звукоізоляцію в третинно-октавних смугах частот, а не індекси Rw. Для звукоізоляції низькочастотних джерел шуму (домашній кінотеатр, механічне обладнання) рекомендується застосовувати огороджувальні конструкції із щільних масивних матеріалів.

   Міф №3: Шумне інженерне обладнання може бути розташоване в будь-якій частині будівлі, тому що його завжди можна звукоізолювати спеціальними матеріалами

Факти: Ефективність віброізоляційних матеріалів та технологій обмежується поєднанням характеристик обладнання та будівельних конструкцій. Багато типів інженерного обладнання мають яскраво виражені низькочастотні характеристики, які досить важко ізолювати.

Порада: При розробці архітектурно-планувального рішення будівлі, шумне інженерне обладнання необхідно розташовувати якнайдалі від приміщень, що захищаються від шуму.

   Міф № 4: Вікна з двокамерним склопакетом (3 скла) мають більш високі звукоізоляційні характеристики порівняно з вікнами з однокамерним склопакетом (2 скла)

Факти: Якщо розглядати два склопакети (однокамерний і двокамерний) однакової товщини і з однаковою сумарною товщиною скла, виявиться, що однокамерний склопакет матиме більш високе значення індексу ізоляції повітряного шуму Rw порівняно з двокамерним. Причина у виникненні небажаних резонансних явищ у більш тонких повітряних проміжках між склом у двокамерних склопакетах.

Порада: Для збільшення звукоізоляції вікна рекомендується застосовувати склопакети максимально можливої ​​ширини, що складаються з двох масивних стекол, бажано різної товщини (наприклад, 6 та 8 мм) та максимально широкої дистанційної планки. Якщо застосовується все ж таки двокамерний склопакет, то рекомендується застосовувати скло різної товщини і повітряні проміжки різної ширини. Профільна система повинна забезпечувати триконтурне ущільнення стулки на периметрі вікна. В реальних умовах якість притвору впливає на звукоізоляцію вікна навіть більше ніж формула склопакету.
Найбільш ефективною конструкцією, з точки зору звукоізоляції, є роздільно-спарене вікно з двома стулками, в одну з яких встановлюється однокамерний склопакет з двома склами по 6-8 міліметрів, а в іншу ставиться одинарне скло завтовшки 8-10 мм.

   Міф № 5: Застосування в каркасних перегородках мінеральної вати достатньо для забезпечення високої звукоізоляції між приміщеннями

Факти: Мінеральна вата не є звукоізолюючим матеріалом, вона може бути лише одним з елементів звукоізоляційної конструкції. Наприклад, спеціальні звукопоглинаючі плити з акустичної мінеральної вати можуть збільшити звукоізоляцію гіпсокартонних перегородок, залежно від їх конструкції, на величину 5-8 дБ. З іншого боку, лише додаткове облицювання одношарової каркасної перегородки другим шаром гіпсокартону може збільшити її звукоізоляцію на 5-6 дБ.

Порада: Звукоізоляція гіпсокартонних перегородок збільшується при:
-заповненні каркасу спеціальною акустичною мінеральною ватою;
-використання незалежних подвійних каркасів замість одинарних;
-збільшення ширини каркасу;
-збільшувати відстані між стійковими профілями;
-збільшення кількості шарів гіпсокартону;
-застосування більш щільних та гнучких типів гіпсокартону;
-застосування у складі облицювання мембран з в'язкоеластичних матеріалів;
-закріпленні перегородок до підлоги та стелі за допомогою звукоізолюючих профілів.

   Міф № 6: Звукоізоляцію між приміщеннями можна завжди забезпечити стіною з високим значенням індексу звукоізоляції.

Факти: Звук поширюється з одного приміщення в інше не тільки через стіну, що розділяє, але і по всіх сусідніх будівельних конструкціях та інженерних комунікаціях (перегородки, стеля, підлога, вікна, двері, повітроводи, трубопроводи водопостачання, опалення та каналізації). Це називається непрямою передачею звуку. Усі будівельні елементи вимагають заходів щодо звукоізоляції.
Приклад, якщо побудувати стіну з індексом звукоізоляції Rw = 60 дБ, а потім прокласти через неї вентиляційний канал, то сумарна звукоізоляція огородження практично визначатиметься звукоізоляцією отвору вентканалу і вентиляційних решіток і складатиме не більше Rw = 20-25 дБ.

Порада: При зведенні будівельних конструкцій необхідно забезпечувати "баланс" між звукоізоляційними властивостями таким чином, щоб кожен з каналів поширення звуку мав приблизно однаковий вплив на сумарну звукоізоляцію. Особливу увагу слід приділити системі вентиляції, вікнам та дверям.

   Міф № 7: Багатошарові каркасні перегородки мають вищі звукоізоляційні характеристики порівняно із звичайними, 2-шаровими.

Факти: Інтуїтивно здається, що чим більше шарів гіпсокартону і мінеральної вати, що чергуються, тим вище звукоізоляція огороджувальної конструкції. Насправді звукоізоляція каркасних перегородок істотно залежить від їх конструкції.

Різні типи каркасних перегородок зображені на рис.1 і розташовані в порядку зменшення їхньої звукоізолюючої здатності. Як вихідна конструкція розглянемо перегородку з подвійним облицюванням ГКЛ з обох боків.

 

Якщо у вихідній перегородці перерозподілити шари гіпсокартону, так щоб вони чергувались, ми розділимо існуючий повітряний проміжок на кілька тонших сегментів. Зменшення повітряних проміжків призводить до зростання резонансної частоти конструкції, що істотно знижує звукоізоляцію, особливо на низьких частотах.
При однаковій кількості листів ГКЛ найбільшу звукоізоляцію має перегородка з одним повітряним проміжком.

Таким чином, правильне технічне рішення має набагато більший вплив на звукоізоляцію, ніж простий вибір звукоізоляційних матеріалів.

Порада: Для збільшення звукоізоляції каркасних перегородок рекомендується застосовувати конструкції двома облицюваннями, використовувати подвійні каркаси замість одинарних, застосовувати не менше 2-3 шарів ГКЛ, заповнювати каркаси спеціальним звукопоглинаючим матеріалом, застосовувати пружні прокладки між направляючими прокладками.

   Міф № 8: Пінопласт є ефективним звукоізолюючим та звукопоглинальним матеріалом

Факт А: Пінопласт випускається в листах різної товщини та об'ємної щільності. Виробники по-різному називають свою продукцію, але суть цього не змінюється – це пінополістирол. Це чудовий теплоізолюючий матеріал, але до звукоізоляції повітряного шуму він не має жодного стосунку. Єдина конструкція, в якій застосування пінопласту може позитивно вплинути на зниження шуму, це його укладання під стяжку конструкції плаваючої підлоги. Та й то це стосується зниження ударного шуму. При цьому ефективність шару пінопласту товщиною 40-50 мм під стяжкою не перевищує ефективності більшості прокладочних звукоізоляційних матеріалів товщиною всього 3-5 мм. Багато будівельників рекомендує для збільшення звукоізоляції наклеювати листи пінопласту на стіни або стелі і потім штукатурити. Насправді така «звукоізоляційна конструкція» не збільшить, а в більшості випадків навіть зменшить (!!!) звукоізоляцію огороджувальної конструкції.
Справа в тому, що облицювання масивної стіни або перекриття шаром гіпсокартону або штукатурки з використанням акустично жорсткого матеріалу, яким є пінополістирол, призводить до погіршення звукоізоляції такої двошарової конструкції. Це пов'язано з резонансними явищами у сфері середніх частот. Наприклад, якщо таке облицювання змонтувати з двох сторін важкої бетонної стіни (мал. 3), зниження звукоізоляції може бути катастрофічним! В даному випадку виходить проста коливальна система (рис.2) "маса m1-пружина-маса m2-пружина-маса m1", де: маса m1 - шар штукатурки, маса m2 - бетонна стіна, пружина - шар пінопласту.

Рис. 2 ÷ 4 Погіршення ізоляції повітряного шуму стіною під час монтажу додаткового облицювання (штукатурка) на пружному шарі (пінопласт).
а - без додаткового облицювання (R'w = 53 дБ);
б - з додатковим облицюванням (R'w = 42 дБ).

Як і будь-яка коливальна система, ця конструкція має резонансну частоту Fo. Залежно від товщини пінопласту та штукатурки, резонансна частота даної конструкції перебуватиме у діапазоні частот 200÷500 Гц, тобто потрапить у середину мовного діапазону. Поблизу резонансної частоти спостерігатиметься провал звукоізоляції (рис.4), який може досягати величини 10-15 дБ!

Необхідно відзначити, що до такого ж плачевного результату може привести застосування в подібній конструкції замість пінопласту таких матеріалів, як пінополіетилен, пінополіпропілен, деяких типів жорстких поліуретанів, листової пробки та м'якого ДВП, а замість штукатурки гіпсокартонних плит на клею, листів фанери, ДСП, ОЗБ.

Факт Б: Для того щоб матеріал добре поглинав звукову енергію необхідно, що він був пористим чи волокнистим, тобто продуваним. Пінополістирол це непродувний матеріал із закритою комірчастою структурою (з бульбашками повітря всередині). Шар пінопласту, змонтований на жорсткій поверхні стіни або перекриття, має зникаючий малий коефіцієнт звукопоглинання.

Порада: При влаштуванні додаткових звукоізоляційних облицювань як ізоляційний шар рекомендується застосовувати акустично м'які звукопоглинаючі матеріали, наприклад, плити з акустичної мінеральної вати. Важливо використовувати спеціальні звукопоглинаючі матеріали, а не довільні утеплювачі.

 

І нарешті, напевно, найголовніша помилка, викриття якої випливає з усіх, наведених вище, фактів:

   Міф № 9: Ізоляція повітряного шуму за допомогою тонких звукоізолюючих матеріалів

Факти: Основним фактором, який викриває цей міф, є наявність самої проблеми звукоізоляції. Якби в природі існували такі тонкі звукоізолюючі матеріали, то проблема захисту від шуму вирішувалася б ще на стадії проектування будівель та споруд та зводилася б лише до вибору зовнішнього вигляду та ціни подібних матеріалів.

Вище говорилося про те, що для ізоляції повітряного шуму необхідно застосування звукоізолюючих конструкцій типу "маса-пружність-маса", в яких між звуковідбивними шарами розташовувався б шар акустично "м'якого" матеріалу, досить товстого і який має високі значення коефіцієнту звукопоглинання. Виконати ці вимоги в межах загальної товщини конструкції 10-20 мм неможливо. Мінімальна товщина звукоізоляційного облицювання, ефект від якого був би очевидним та відчутним, становить не менше 40-50 мм. На практиці застосовують облицювання завтовшки 75 мм і більше. Звукоізоляція тим вища, чим більша товщина облицювання.

Іноді "фахівці" наводять як приклад технології шумоізоляції кузовів автомобілів тонкими матеріалами. В цьому випадку працює зовсім інший механізм шумоізоляції - вібродемпфуючий, ефективний тільки для ізоляції тонких пластин (у випадку з автомобілем – металевого кузова).
Вібродемпфуючий матеріал повинен бути в'язкоеластичним, мати високі внутрішні втрати і мати товщину більше, ніж у ізольованої пластини. Адже насправді, хоча автомобільна шумоізоляція має товщину всього 5-10 мм, це в 5-10 разів товще за сам метал, з якого зроблено кузов автомобіль. Якщо в якості ізольованої пластини представити міжквартирну стіну, то стає очевидним, що "автомобільним" методом вібродемпфування звукоізолювати масивну та товсту цегляну стіну не вдасться.

Порада: Виконання звукоізоляційних робіт у будь-якому випадку потребує певних втрат корисної площі та висоти приміщення. Рекомендується ще на етапі проектування звернутися до фахівця-акустика, щоб звести до мінімуму ці втрати та вибрати найдешевший та найефективніший варіант звукоізоляції вашого приміщення.

   Заключення

У практиці будівельної акустики набагато більше помилок, ніж описано вище. Наведені приклади допоможуть Вам уникнути деяких серйозних помилок у процесі проектування або під час виконання будівельних робіт. Ці приклади є ілюстрацією того, що не варто беззастережно вірити статтям з ремонту з глянцевих журналів або словами "досвідченого будівельника…", "А ми завжди так робимо…", які не завжди ґрунтуються на принципах будівельної фізики.

Надійною гарантією правильного виконання комплексу звукоізоляційних заходів, що забезпечують максимальний акустичний ефект, можуть бути грамотно складені інженером-акустиком рекомендації щодо звукоізоляції стін, підлоги та стелі.

.

 

Андрій Смирнов, 2008

Список літератури

ДБН В.1.1-31:2013 «Защита территорий, зданий и сооружений от шума», 2014.
«Пособие к МГСН 2.04-97. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий»/– М.: ГУП «НИАЦ», 1998.
«Справочник по защите от шума и вибраций жилых и общественных зданий» / под ред. В.И. Заборова. – Киев: изд. «Будівельник», 1989.
«Справочник проектировщика. Защита от шума» / под ред. Юдина Е.Я.– М.: «Стройиздат», 1974.
«Руководство по расчету и проектированию звукоизоляции ограждающих конструкций зданий» / НИИСФ Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 1983.
«Снижение шума в зданиях и жилых районах»/ под ред. Г.Л. Осипова/ М.: Стройиздат, 1987.