5.4. Защита от шума

Выбор СКЗ производится на основе акустического расчета. Цель расчета: определить фактический уровень шума Lф и потребное снижение уровня шума ΔL до допустимой величины Lн, т.е. ΔL = Lф – Lн.

В зависимости от места расположения источника проводится акустический расчет: при размещении источника на открытом пространстве или в помещении.

Интенсивность шума на открытом пространстве определяется зависимостью

,

где W – звуковая мощность источника; S – площадь поверхности, на которую распределяется звуковая энергия; К – коэффициент ослабления шума на пути распространения; Ф – фактор направленности.

Путем деления левой и правой части приведенной формулы на I0 и последующего логарифмирования получена формула для расчета уровня звукового давления:

,

где LW – уровень звуковой мощности источника; Ф – фактор направленности источника; S, S0 – соответственно площади поверхностей, на которые распределяется звуковая энергия S = 2πr2 и S0 = 1 м2, r – расстояние от источника до контрольной точки; ΔLW = 10lgK – снижение уровня шума на пути распространения.

При распространении звука в ограниченном звуковом поле, например в жилой застройке или внутри помещений, в формулу для определения L вводятся поправки, учитывающие отражение и поглощение звуковых волн ограждающими поверхностями.

Интенсивность шума в помещении определяется зависимостью

,

где Iпp, Ioтp – интенсивность прямого звука от источника и интенсивность отраженного от стен звука. B = A/(1 – αср) – постоянная помещения, A = αсрSпов – эквивалентная площадь звукопоглощения, а αср – средний коэффициент звукопоглощения поверхностей ограждений помещения площадью Sпов.

Путем аналогичных преобразований, приведенных выше, получается зависимость для определения уровня звукового давления источника:

.

Из закономерностей распространения шума и акустического расчета следуют меры защиты от шума: уменьшение звуковой мощности источника; звукопоглощение; звукоизоляция; рациональное размещение источника шума.

Уменьшение звуковой мощности источника

Мероприятия уменьшения шума источника зависят от природы шума.

Механические шумы снижаются за счет уменьшения перехода механической энергии в акустическую путем:

• повышения точности изготовления машин;

• уменьшения передаваемых нагрузок и частоты вращающихся частей;

• замены ударных процессов на безударные;

• улучшения балансировки вращающихся частей;

• замены в механизмах возвратно-поступательного движения на вращательное;

• использования незвучных материалов (пластмассы, незвучные металлы с большим внутренним трением);

• совершенствования смазки трущихся поверхностей;

• применения клиноременных и зубчатоременных передач вместо зубчатых.

Аэродинамические шумы от перехода энергии газовой струи в аэродинамическую энергию. Снижение аэродинамических шумов достигается:

• уменьшением скорости обтекания тел;

• совершенствованием аэродинамических характеристик тел;

• улучшением аэродинамических характеристик машин (вентиляторов, турбин);

• трансформацией спектра шума в высокочастотную, ультразвуковую область;

• снижением градиента скорости струи за счет совершенствования конструкции.

Гидродинамические шумы при переходе энергии жидкости в акустическую снижаются за счет:

• улучшения гидродинамических характеристик насосов;

• уменьшения турбулентности потока жидкости;

• использования оптимальных режимов работы насосов;

• исключения гидравлических ударов рациональной конструкцией гидросистемы;

• недопущения резких закрытий трубопроводов.

Электромагнитные шумы при переходе энергии электромагнитного поля в акустическую. Методами защиты служат:

• использование в конструкции электрических машин скошенных пазов якоря двигателя;

• применение плотной прессовки пакетов в трансформаторах;

• учет влияния на ферромагнитные массы переменных магнитных полей.

Звукопоглощение

Характеристикой звукопоглощающих свойств материала служит коэффициент звукопоглощения α:

,

где Wпoгл, Wпад – звуковая энергия, соответственно поглощенная и падающая на поверхность материала.

Звукопоглощающими материалами считаются материалы с коэффициентом звукопоглощения более 0,2. У материалов с развитой пористой структурой (незамкнутые поры) величина коэффициента достигает α= 0,6–0,9. К таким материалам относятся минеральная вата, стекловолокно, древесноволокнистые плиты и т.п.

Использование звукопоглощения для снижения шума в помещении именуется акустической обработкой помещения.

Акустическая обработка осуществляется различными методами:

• облицовка внутренних поверхностей помещений звукопоглощающими материалами;

• подвеска на потолочные перекрытия звукопоглотителей, выполненных из звукопоглощающего материала.

При выборе звукопоглощающего материала учитывается частота шума, а также условия эксплуатации облицовки (запыленность, влажность и др.). Снижение уровня шума методом звукопоглощения определяется зависимостью

,

где В1 и В2 – постоянные помещения до и после акустической обработки, В1,2 = А1,2(1–α1,2): А1,2 – эквивалентные площади звукопоглощения до и после обработки помещения, α1,2 – средние коэффициенты звукопоглощения до и после обработки.

Величина

,

где V – объем помещения в м3; Т – время реверберации, т.е. время, в течение которого уровень звукового давления уменьшается на 60 дБ после прекращения действия источника шума.

,

где Ашт – эквивалентная площадь звукопоглотителя; n – количество поглотителей.

Звукоизоляция

Звуковая энергия отражается от ограждений и только часть ее проходит через ограждение.

Характеристикой звукоизоляции служит коэффициент звукопроницаемости τ, равный отношению звуковой мощности, прошедшей через ограждение (Wпр), к звуковой мощности (Wпад), падающей на ограждение:

.

Другой характеристикой звукоизоляции является коэффициент звукоизоляции:

.

(дБ).

Для оценки звукоизоляции однородной перегородки используется зависимость

,

(дБ),

где m0 – масса 1 м2 ограждения (кг); f – частота (Гц).

Звук через ограждения проходит (рис. 76) через отверстия в ограждении, через излучение шума ограждением под действием на него переменного давления падающего звука, а также от вибрации ограждения, возбуждаемой механическим воздействием на ограждение. В последнем случае звуковые волны распространяются не по воздуху, а по конструкции. Из зависимости для оценки звукоизоляции однородной перегородки следует, что звукоизоляция повышается с ростом массы ограждения и частоты звука. На звукоизоляцию влияют жесткость ограждения, резонансные явления.

Эффективным, простым и дешевым методом снижения шума на рабочих местах является применение звукоизолирующих кожухов.

Для получения максимальной эффективности кожухи должны полностью закрывать оборудование, механизм и т.д. Конструктивно кожухи выполняются съемными, раздвижными или капотного типа, сплошными герметичными или неоднородной конструкции – со смотровыми окнами, открывающимися дверцами, проемами для ввода коммуникаций и циркуляции воздуха (рис. 77).

Кожухи изготавливают обычно из листовых несгораемых или трудносгораемых материалов (сталь, дюралюминий). Внутренние поверхности стенок кожухов обязательно облицовывают звукопоглощающим материалом, а сам кожух изолирован от вибрации основания. С наружной стороны на кожух наносят слой вибродемпфирующего материала для уменьшения передачи вибрации от машины на кожух. Если защищаемое оборудование выделяет теплоту, то кожухи снабжают вентиляционными устройствами с глушителями.

Рис. 77. Схемы звукоизолирующих кожухов: а – съемного; б – раздвижного; в – капотного типа; г – неоднородной конструкции; 1 – стенка кожуха; 2 – звукопоглощающая облицовка; 3 – оборудование; 4 – виброизолирующие опоры оборудования; 5 – виброизолирующие прокладки; 6 – глушители в отверстиях для циркуляции воздуха; 7 – глушитель в отверстии для провода; 8 – перфорированный лист или сетка

Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. При низких частотах (менее 300 Гц) экраны малоэффективны, так как за счет дифракции звук их легко огибает. Важно также, чтобы расстояние от источника шума до приемника было как можно меньше. Наиболее часто применяются экраны плоской и П-образной формы. Изготавливают экраны из сплошных твердых листов (металлических и т.п.) толщиной 1,5–2 мм с обязательной облицовкой звукопоглощающими материалами поверхности, обращенной к источнику шума, а в ряде случаев и с противоположной стороны.

По принципу действия глушители подразделяют на активные (абсорбционные), реактивные и комбинированные (рис. 80).

а) б) в)

Рис. 80. Глушители: а – активный; б – камерный; в – резонансный

Они снижают шум в узких частотных пределах и подразделяются на камерные и резонансные. Камерные глушители выполняются в виде расширительных камер, отражающих звуковую волну обратно к источнику. В резонансном глушителе снижение шума достигается за счет потерь звуковой энергии на колебательный процесс в резонаторе, который рассчитывается на определенную длину звуковой волны.

Снижение шума в широком диапазоне частот достигается в комбинированных глушителях, в которых используют набор различных шумопонижающих активных и реактивных устройств.

ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ

Рис 35. Принципиальная конструкция пирамидальных поглотителей

Рис 3.3. Схема расположения звукопоглощающего материала

Таблица 3.1. Зависимость звукопоглощения некоторых материалов от частоты

ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЕ

Звукопоглощением называется процесс перехода части энергии звуковой волны в тепловую энергию среды, в которой распрост­раняется звук.

Как отмечалось выше, звукопоглощение в непрерывных средах характеризуется уменьшением амплитуды распространяющихся звуковых волн в зависимости от расстояния.

Дисперсия звукопоглощения.Звукопоглощение обладает диспер­сией, т. е. достаточно сильно зависит от частоты. При ее увеличении звукопоглощение увеличивается. Величина звукопоглощения для некоторых материалов, из которых видна зависимость коэффициен­та поглощения от частоты звука, представлена в табл. 3.1.

Зависимость линейного коэффициента экстинкции от частоты для некоторых звукопоглощающих материалов представлена в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Зависимость х от частоты

Наряду с непосредственным переходом части звуковой энергии в тепловую, звуковая волна ослабляется за счет ее частичного проникновения через ограждения щели, окна и т. д.

Диффузный коэффициент звукопоглощения. Кроме частотной ха­рактеристики звукопоглощение зависит от угла падения плоских звуковых волн на границу раздела. На практике используется диф­фузный коэффициент звукопоглощения, который является усреднен­ной величиной коэффициентов поглощения для разных направлений падения на поверхность материала. Применение звукопоглощения позволяет уменьшить уровень шума от источников, расположенных в этом или другом помещении. Звукопоглощающие материалы применяются как в объеме, где находится источник шума, так и в изолируемых помещениях. Полное звукопоглощение измеряется в реверберационных камерах по времени реверберации до и после внесения исследуемого звукопоглощающего материала.

Виды звукопоглощающих материалов. К звукопоглощающим ма­териалам относятся такие материалы, у которых А^>0,3- В зависимости от механизма звукопоглоще­ния материалы делятся на несколько видов. К первому виду относятся материалы, в которых поглощение осуществляется за счет вязкого тре­ния воздуха в порах (волокнистые пористые материалы типа ультра­тонкого стеклянного и базальтового волокна), в результате чего кинети­ческая энергия падающей звуковой волны переходит в тепловую энер­гию материала. Это типичный при­мер диссипативной структуры. Ко второму виду звукопоглощающих материалов относятся материалы, в которых помимо вязкого трения в порах происходят релаксационные потери, связанные с деформацией нежесткого скелета (войлок, древесноволокнистые матери­алы, минеральная вата и т. п.). К третьему виду относятся панель­ные материалы, звукопоглощение которых обусловлено деформа­цией всей поверхности или некоторых ее участков (фанерные щиты, плотные шторы и т. п.). Этот вид звукопоглощающих материалов имеет максимальное затухание на низких частотах.

Для увеличения поглощения пористых материалов на низких частотах либо увеличивают их толщину, либо используют воздуш­ный промежуток между материалом и ограждением (рис. 3.3). Мак­симум поглощения наблюдается тогда, когда воздушный зазор 2 между поверхностями конструкции 1 и материала 3 равен полови­не длины волны падающего звукового колебания 4. При этом будет максимальное увеличение потерь по трению, так как звукопоглоща­ющий материал располагается в области 5 наибольшего колеба­тельного движения.

Относительные поглощающие материалы не дают необходимо­го поглощения на всех частотах звукового диапазона. С этой целью применяются звукопоглощающие конструкции. Конструктивно зву­копоглощающие материалы выполняются нескольких типов: резо-нансныеГ слоистые, пирамидальные.

Резонансные конструкции.Конструкции этого типа используют резонансные свойства отдельных резонаторов интенсивно погло­щать энергию звуковой волны на определенных частотах. Принци­пиальная схема конструкции резонансных поглотителей представ­лена на рис. 3.4. На перфорированный лист 5 наклеивается вместе с защитным слоем 4 пористый поглощающий материал 5. Данная конструкция располагается на некотором расстоянии (воздушный зазор 2) от стены (ограждения) 1. Каждое отверстие представляет собой отдельный резонатор, в котором происходит взаимодействие между воздушным зазором и массой воздуха в резонаторах.

Рис. 3.4. Резонансная конструкция звукопоглотителя

Располагая один за другим не сколько таких листов на различных расстояниях и варьируя диаметром и числом отверстий, можно получать значительное звукопоглощение в определенных диапазонах частот, в том числе и широком диапазоне.

Слоистые поглотители.Этот тип конструкции вьшолняется в виде определенного числа слоев из звукопроницаемых материалов (тканей, металлических сеток, пер­форированных листов, фанеры и т. п.), разделенных друг от друга воздушными промежутками. Различные комбинации проклеенных воздухонепроницаемых тканей и металлических сеток позволяют получать звукопоглощение по энергии падающей звуковой волны до 99%. Толщина таких поглотителей должна составлять примерно половину наибольшей длины волны звукового поля.

Пирамидальные конструкции.Этот тип звукопоглотителей пред­ставляет собой пирамидальные каркасы с вершинами, направлен­ными внутрь помещений (рис. 3.5).

Решетчатые каркасы 3 заполняются пористым поглощающим материалом 1 (например, минеральной ватой), обернутым защит­ной стеклотканью 2, предохраняющей поглощающий материал от выдувания. Пирамидальные конструкции крепятся на стене 5. Коэф­фициент отражения звуковой волны 4 в данном случае ничтожно мал (£3%), а общее поглощение таких конструкций может быть большим в широком частотном диапазоне. Применение звукопо­глощающих материалов и пирамидальных конструкций особенно полезно при разработке звукомерных камер, в которых коэффициент отраже­ния звуковой волны от стен должен быть ничтожно мал.

Комплексные акустические (механические) сопротивления и электрические аналогии.При рассмотрении акустичес­ких свойств различных материалов в зависимости от частоты звукового поля необходимо учитывать, что в об­щем случае переменное звуковое давле­ние и переменная объемная скорость по фазе могут не совпадать друг с дру­гом (см. приложение VIII). Поэтому вводят понятие комплексного акусти­ческого сопротивления (акустического импеданса), комплексного механичес­кого сопротивления..

Расчет коэффициента звукопоглощения в этом случае связан с величиной комплексного механического сопротивления.

Комплексное сопротивление состоит из активной и реактивной составляющих. При этом очень полезно воспользоваться аналоги­ями из теории электрических цепей.

В формуле (2.10) звуковое давление по аналогии можно рассмат­ривать как переменное напряжение, а Аа — сопротивление перемен­ному току.

В слоистых поглотителях каждый слой можно рассматривать как эквивалент электрического двухполюсника и характеризовать его сквозным механическим сопротивлением. В качестве реактивной составляющей можно рассматривать воздухонепроницаемую ткань, а в качестве активного сопротивления рассматривать металличес­кую сетку.

Величину комплексного сопротивления звукопоглощающих (звукоотражающих) материалов следует находить на основе изме­рений. В ряде случаев эта величина у пористых материалов может быть рассчитана по физико-техническим характеристикам, учиты­вая коэффициент вязкого трения в порах (газодинамическое со­противление); массу слоя; пористость (отношение объема пор к об­щему объему); форму пор (структурный фактор) и т. д.

Панельные поглотители обладают определенной жесткостью от­носительно длин упругих звуковых волн, распространяющихся в них, а, следовательно, определенной величиной импеданса со­противлений.

В теории четырехполюсников электрических цепей часто приме­няется передаточная функция K(jco) (рис. 3.6). Рассматривая по аналогии вместо напряжений — звуковые давления, а передаточ­ную функцию как комплексный коэффициент проницаемости рас­сматриваемого поглощающего (звукоотражающего) материала и используя аппарат теории цепей, можно с успехом определять частотные зависимости Ки, Кпр, а, следовательно, и К^.

Рис. 3.6.-Схема четырехполюсника: U1, U2 - компласные напряжения соответственно на входе и выходе четырехполюсника

По аналогии можно также рассматривать емкостный и индуктивный харак­тер реактивных составляющих акустического импеданса, учитывая, что при высоких частотах акустическое сопротивление

уменьшается в случае емкостного характера реактивной составляющей, а в слу­чае уменьшения реактивной составля­ющей акустического импеданса на низких частотах — индуктивного характера.

В приложении VIII представлены качественные характеристики коэффициента передачи KQ'ai) для некоторых типов четырехполюсников. По ним можно синте-зировать звукопоглощающие материалы с заранее задаваемыми частотными свойствами звукопоглощения и звукопроницаемости, используя различные комбинации реактивных составляю­щих.

Можно получать частотную зависимость коэффициента прони-, цаемости возрастающего или спадающего характера, можно полу­чить резонансную зависимость К^ в определенной частотной по­лосе.

Средства и методы звукопоглощения.Средства и методы звуко­поглощения выбирают для каждого конкретного случая.

Звукопоглощающие материалы и конструкции применяют как в помещении самого источника шума, так и в смежных или изо­лированных помещениях.

Основной целью акустической обработки помещений является снижение уровня шумов отраженных звуковых волн. Акустическая обработка позволяет снизить уровень шумов как в производствен­ном помещении и тем самым улучшить условия труда, так и в жи­лых застройках, расположенных рядом с производственными поме­щениями.

При акустической обработке с целью звукопоглощения применя­ют облицовки стен, потолков и т. п. как по всей поверхности, так и частично. Наряду с применением облицовочных материалов ис­пользуют также штучные звукопоглотители.

Выбор звукопоглощающих материалов производится не только с целью получения максимального эффекта поглощения в требу­емом частотном диапазоне, но и с учетом опасных и вредных производственных факторов конкретного производства. Таким об­разом, не каждый звукопоглощающий материал будет обладать необходимыми эффективностью и сроком службы в определенных производственных условиях. При выборе средств звукопоглощения учитывается так же и геометрия помещения.

При небольших высотах помещения (3 — 5 м) наиболее эффек­тивна облицовка потолка, так как в данном случае эта поверхность вносит основной вклад в эффект отражения. При наличии высокого потолка (высота больше ширины помещения) и в вытянутых поме­щениях наиболее целесообразна облицовка стен звукопоглоща­ющим материалом. В помещениях, размеры которого по трем измерениям примерно одинаковые, эффективна облицовка и стен, и потолка.

Нормативные параметры, справочные данные и методики рас­четов по звукопоглощению для большого числа практических слу­чаев представлены в [1, 2, 5 — 11].

Под звукоизоляцией понимается процесс снижения уровня шума, проникающего через ограждение в помещение (рис. 3.7). Как по­казано на рисунке помещение А изолировано ограждением 2 от помещения Б, в котором на­ходится

Рис 3.7. Принципиальная схема звукоизоля­ции и звукопоглощения:

К средствам звукоизоляции относятся ограждения, звукоизоли­рующие кожухи и акустические экраны.

Звукоизоляционные ограждения. В звукоизолированном помеще­нии звуковая энергия зависит не только от коэффициента проница­емости Кпр, но и звукопоглощения SKпSi). Звукоизолирующая спо­собность Sи ограждения с учетом звукопоглощения может быть записана для изолируемого помещения в виде:

где S — площадь ограждения, м2; остальные обозначения соответ­ствуют ранее принятым [см. формулы (3.3); (3.11)].

Звукоизоляцию характеризуют средними величинами по всему частотному диапазону, либо величиной звукоизоляции на некото­рых средних частотах. Ограждающие конструкции должны обла­дать такой звукоизоляцией, при которой уровень громкости прони­кающего через них шума не превышал допускаемого (нормирован­ного) шума. Расчеты звукоизолирующих ограждений, справочные и нормированные данные представлены в [1, 2, 5 — 11].

Звукоизоляция ограждающей конструкции не зависит от физи­ческой структуры материала, если составляющие элементы облада­ют примерно одинаковой плотностью и модулем упругости. В этом случае звукоизоляция определяется, в основном, массой на единицу площади. На собственных частотах звукоизоляция массивных огра­ждений резко уменьшается. Для увеличения звукоизоляции приме­няются слоистые ограждающие конструкции. В них жесткие элемен­ты, имеющие большую массу, чередуются с гибкими слоями (воз­душные зазоры, упругие прокладки и т. п.).

Для увеличения звукоизолирующих свойств сплошного заграж­дения от импульсного шума, возникающего от непосредственных ударов по ограждению, последние выполняют из чередующихся модулей, резко отличающимися по объемному весу и модулю упругости. При этом используются также звукопоглощающие слои.

Для увеличения звукоизоляции в области низких частот следует применять прокладки из материалов с меньшим модулем упругости i и большой толщиной. Для звукового диапазона наиболее исполь­зуемыми прокладками являются древесноволокнистые, минерало-ватные плиты толщиной 2 — 4 см с плотностью 200 — 400 кг/м3, а также резиновые прокладки.

При разработке звукоизолирующих ограждений, имеющих окна, двери и другие неплотности, через которые легко проникает шум, учитывают среднюю звукоизоляцию такого ограждения и считают ее больше требуемой величины.

Звукоизолирующие кожухи.Для эффективной борьбы с шумом машин, различных устройств и оборудования применяются звуко­изолирующие кожухи, которые полностью закрывают источники шума, не давая распространяться звуковым колебаниям в свобод­ном пространстве или в производственных помещениях. Конструк­ция кожухов отличается большим многообразием в соответствии с типом механизма и может быть стационарной, разборной, съем­ной, иметь смотровые окна, двери и т. п.

Звукоизолирующие кожухи применяются совместно с поглоща­ющими материалами и глушителями шума.

Требуемая эффективность DLхтр звукоизолирующего кожуха рас­считывается по приближенной формуле:

где L — уровень звукового давления в зоне измерения или в расчет­ной точке; Lдоп — нормированный (допустимый) уровень.

Принято считать, что фактическое снижение шума в результате применения кожуха АЬ*^АЦр. В качестве примера в табл. 3.3 представлены значения AL* для кожухов с плоскими стенками.

Таблица 3.3. Значения Lкдля кожуховс плоскими стенками

Суммарное снижение шума с помощью звукоизолирующего кожуха с учетом звукопоглощения, его размеров, особенностей источника шума и других факторов можно выразить приближенным соотношением с учетом (3.15):

(3.17)

где AS — дополнительная звукоизоляция облицовки (табл. 3.4).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Звукоизоляция

Звукоизоляция - это способность материала препятствовать распространению звуковой энергии в воздушном пространстве. Для реализации звукоизоляции применяются жесткие материалы.

Характеристики звукоизоляции:

1. коэффициент звукопроницаемости τ

τ = Pпр/Pпад = Iпр/Iпад

2. звукоизолирующая способность

R = ΔL = L2 - L1,

где L1 и L2- уровни звукового давления до и после применения средств звукоизоляции.

Звукоизолирующая способность и коэффициент звукопроницаемости связаны следующей зависимостью:

R = 10 ∙lg (1/τ)

Факторы, влияющие на звукоизоляцию:

1. Поверхностная масса Q, кг/м2.

При удвоении поверхностной массы звукоизолирующая способность увеличивается на 6 дБ.

2. Однородность материала.

Если в перегородке есть отверстия, то через них будет проходить побочная передача шума, что значительно снижает звукоизоляцию.

3. Жесткость.

Чем выше жесткость материала, тем выше звукоизолирующая способность, поскольку материал меньше поддается деформации.

4. Побочная передача шума.

Побочный шум - проникающий в помещение не через звукоизолирующий материал.

5. Воздушная прослойка изоляции.

Если 2 стены примыкают вплотную с общей толщиной 230мм, то общая звукоизолирующая способность = 50дБ.

При передаче шума последовательно через 2 кирпичные стены толщиной 115мм, отстоящие друг от друга на расстоянии, то суммарная звукоизолирующая способность двух стен = 45+45=90 дБ.

6. Частота. Чем выше частота, тем выше звукоизолирующая способность.

На всем диапазоне слышимых частот звукоизолирующая способность делится на четыре области.

1 область: звукоизоляция определяется жесткостью материала и резонансом. На низких частотах перегородка способна искривляться, действуя как мембрана и имея собственные частоты колебаний f1 и f2. Чем выше сопротивление мембраны, тем выше звукоизоляция. В первой области звукоизоляция не определяется.

2 область: звукоизоляция определяется законом масс.

R = 20 ∙lgQ + 20 ∙lgf - 47,5,

где: Q - поверхностная масса, кг/м2,

f - частота, Гц,

47,5 - эмпирический коэффициент, определяемый для каждого помещения.

При увеличении частоты в 2 раза звукоизоляция увеличивается на 6 дБ на октаву. 2 область длится до частоты fгр = с2/(1,8∙c1∙h),где с - скорость распространения звука, м/с, c1 - скорость распространения изгибных колебаний в пластине, м/с, h - толщина пластины, м.

3 область: Область волнового совпадения.

Эффект совпадения волн.

а - длина падающий звуковой волны.

б - изгибной волны в пластине.

1 -пластина.

Волновое совпадение происходит в случае падения плоской волны на пластину под косым углом, что вызывает вынужденные колебания пластины, длина волны, которая больше длины падающей звуковой волны. Если частота падающих волн совпадает с частотой колебания пластины, то возникает эффект волнового совпадения и звуковая энергия полностью проходит в соседнее помещение. В данной области звукоизоляция на частоте 2fгр на 8 дБ выше, чем на частоте fгр.

4 область: звукоизоляция увеличивается на 8-10 дБ на октаву.

Величина звукоизоляции окна RАтран.о, дБА, определяется на основании частотной характеристики изоляции воздушного шума окном с помощью эталонного спектра шума потока городского транспорта. Для определения величины звукоизоляции окна RАтран по известной частотной характеристике изоляции воздушного шума необходимо в каждой третьоктавной полосе частот из уровня эталонного спектра Li вычесть величину изоляции воздушного шума Riданной конструкцией окна. Полученные величины уровней следует сложить энергетически и результат сложения вычесть из уровня эталонного шума, равного 75 дБА.

Величину звукоизоляции окна RАтран, дБА, определяют по формуле

где Li -скорректированные по кривой частотной коррекции «А» уровни звукового давления эталонного спектра в i-й третьоктавной полосе частот, дБ.

Ri - изоляция воздушного шума данной конструкцией окна в i-й третьоктавной полосе частот, дБ.

Требуемая звукоизоляция воздушного шума Rтр, дБ, в октавных полосах частот ограждающей конструкции, через которую проникает шум, определяется при распространении шума в помещение, защищаемое от шума, из смежного помещения с источниками шума, а также с прилегающей территории по формуле

(16)

Требуемую звукоизоляцию наружных ограждающих конструкций (в том числе окон, витрин и других видов остекления) помещений площадью более 25 м2, в зданиях, расположенных вблизи транспортных магистралей, следует определять по формуле

где LA2м, Sо, Ви, k - то же, что и в формуле (16);

LAдоп - допустимый эквивалентный (максимальный) уровень звука в помещении, дБА.

Требуемую звукоизоляцию следует определять из расчета обеспечения допустимых значений проникающего шума как по эквивалентному, так и по максимальному уровню, т.е. из двух величин принимают большую.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 2

Инфразвук– это колебания упругой среды с частотой до 20 Гц. Параметры те же, что и у слышимого звука.

Воздействует на ЦНС, вестибулярный аппарат, оказывает психологическое воздействие, вызывает головные боли.

При уровне инфразвука около 150 дБ возникает летальный исход.

Нормирование

Происходит в соответствие с СН-22-74-80. Нормируется допустимый уровень Lр на fer: 2, 4, 8, 16.

Методы защиты

Для инфразвука стандартные метода и средства защиты от шума не применяются. Применяется только снижение в источнике.

Ультразвук – это колебания упругой среды с частотой свыше 20 кГц. Параметры те же, что и у слышимого звука.

Воздействие: на сердечнососудистую систему, вестибулярный аппарат, терморегуляцию и переферическую нервную систему.

Нормирование

Ультразвуковой диапазон частот делится на: низко- и высокочастотные колебания. Низкочастотные колебания распространяются воздушным и контактным путем, высокочастотные – только контактным. Нормирование происходит в соответствии с ГОСТ 12.1.001-89.

Нормируется допустимый уровень звукового давления низкочастотных звуковых колебаний, распространяющихся воздушным путем на fer в треть-октавных полосах

Методы защиты

Можно применять все методы защиты от слышимого шума.

Глушители аэродинамического шума

Глушители шума – это устройства для снижения аэродинамического шума на пути его распространения. Глушители бывают:

- активные

- реактивные

- комбинированные

Глушители активного типа представляют собой диссипативные устройства, принцип действия которых состоит в преобразовании звуковой энергии в тепловую. Содержат звукопоглощающий материал, закрепленный на внутренней поверхности.

Реактивные – отражают шумы обратных источников и принцип их действия основан на том, что в них используются настроенные на определенные частоты специальные элементы (камерные глушители, резонансные глушители)

Комбинированные – достигается снижение шума в широком диапазоне частот, в них используются наборы активных и реактивных шумопонижающих устройств.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Звукоизоляционные материалы: типы, характеристики и отличия

Сегодня все более актуальной проблемой является звукоизоляция помещений. Особенно остро данный вопрос возникает в больших городах, где существует огромное количество различных источников шума, при чем, оно растет с каждым днем. Вместе с этим и возрастает спрос на качественные звукоизоляционные материалы.

В современном суетливом мире возможность побыть в тишине и спокойствии – роскошь, доступная не каждому. От звуков с улицы практически всегда смогут защитить качественные окна (как их выбрать, мы писали в предыдущих статьях), а вот избавиться от незримого «присутствия» соседей – задача не из легких. Ночные плачи детей, громкое празднование Дня рождения, пение в душе и многое другое могут стать не просто источниками раздражения. При невозможности качественно отдохнуть в собственном доме могут возникать даже проблемы со здоровьем – хроническая усталость и неврозы. Кроме того, невозможно в полной мере насладиться красивой громкой музыкой или фильмом в домашнем кинотеатре, не боясь никого потревожить.

Выход один – провести качественную звукоизоляцию, при чем, своими руками это сделать вполне возможно. Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент данной продукции, поэтому современному потребителю может быть очень сложно самостоятельно разобраться во всех нюансах и технико-эксплуатационных характеристиках этой категории товаров. Как выбрать звукоизоляционные материалы, какие лучше и эффективнее в конкретной ситуации, а также какими сравнительными характеристиками обладают, поможет разобраться данный материал.

Выбирают их для решения конкретных технологических задач – в зависимости от типа шумов, функционального назначения зданий и эксплуатационных требований. В условиях многоквартирных домов перегородки и несущие стены – это всего лишь условная преграда для распространения звуковых волн. Однако, чтобы получить полную независимость от шума, не беспокоить соседей, проблему можно очень легко решить – нужно провести качественную звукоизоляцию.

Для начала необходимо определиться с типом шумов, которые воздействуют. Их выделяют три общие группы:

• Воздушные шумы – они распространяются по воздуху. Если на пути звуковой волны встречается преграда в виде стен, перегородок или перекрытий, то она не гаснет, а вызывает в них колебания. Они передаются частицам воздуха в соседних помещениях, поэтому мы слышим звуки. Примерами такого шума могут быть работающий громко приемник, разговоры соседей, плач ребенка и так далее. Качественный звукоизоляционный материал способен погасить колебания, помогая устранить проблему;
• Ударные шумы – возникают при механических воздействиях на конструкции. Это может быть перестановка мебели, падение предметов на пол, удары и многое другое. Тогда шумоизоляции нужно подвергать полы и потолки;
• Структурные шумы – в данном случае звуки распространяются по конструкциям здания. От таких шумов труднее всего избавиться, тут поможет только полная звукоизоляция всей квартиры.

Существует также полная и локальная звукоизоляция. Последний способ предполагает изоляцию от шумов особенно слабых мест.

Обзор материалов для звукоизоляции

Звуковые волны, которые производятся как источниками внутри дома, так и за его пределами, распространяются на все зафиксированные между собой конструкции. В результате звук, который возникает в одном месте, часто бывает слышен в другом, переносясь по всему зданию. От него можно защититься не только в закрытом, обеспеченном качественной шумоизоляцией помещении, но также правильно спроектированном открытом пространстве.

Основными параметрами, которые определяют звукоизоляционные свойства материалов, являются Iв – индекс изоляции от воздушных шумов, а также Iу – индекс приведенного уровня ударных шумов под перекрытием. В европейских странах принято другое обозначение параметров Iв и Iу – соответственно Rw и Ln, w. Индексы Iв и Iу можно пересчитать в Rw и Ln, w по формулам: Rw - Iв + 2 (дБ), Ln, w - Iу – 7 (дБ).

В современной строительной сфере наиболее популярными и распространенными являются такие виды звукоизоляционных материалов, согласно общепринятой классификации:

• Минеральная вата;
• Пенополистирол;
• Вязкоэластичные мембраны;
• Вспененные полимеры;
• Сэндвич-панели;
• Натуральная пробка;
• Целлюлозные материалы (эковата);
• Пеностекло;
• Резиновые звукоизоляторы;
• Шумоизолирующие подложки.

Каждый из них стоит детального рассмотрения, так как обладает целым рядом преимуществ и ограничений.

Минвата Одним из наиболее распространенных на сегодняшний день материалов является минеральная вата. Она отлично поглощает звуки – при чем, как ударного, так и воздушного происхождения. Эти характеристики позволяют ей оставаться самым востребованным материалом для данных целей. Для работ применяются специальные плиты или маты, изготовленные на основе акустической минеральной ваты.

Такие изделия отличаются высокими показателями звукоизоляции, которые достигаются благодаря особому расположению волокон. Структура создает открытые полости воздуха, которые отлично гасят колебания звука. Благодаря этому минеральная вата отличается отличной способностью звукоизоляции, отличаясь при этом низкой динамической жесткостью. Очень важным показателем эффективности шумоизоляции является коэффициент звукопоглощения ap, который зависит от того, приклеена ли вата к поверхности или отделена от нее воздушным пространством, есть ли сверху облицовочные материалы. Кроме того коэффициент звукопоглощения ap зависит от толщины материала. Как правило, он находится в пределах от 0,75 до 1.

Пенополисторол – второй по популярности материал для данных целей. Однако он способен поглощать исключительно звуки ударного происхождения, при чем, чтобы он получил оптимальные свойства шумоизоляции, его необходимо незначительно придавить, чтобы была сжата структура. Но, несмотря на это, материал чрезвычайно распространен. В связи с такими специфическими параметрами, пенополистирол используется, в основном, для обеспечения изоляции перекрытий – полов и потолков. Если укладывать на пол, то его возможно отлично сжать посредством заливки бетонной стяжки толщиной 3-6 см.

Армирование стяжки дает возможность предохранить ее от растрескиваний в результате движений на деформированном основании – под воздействием такой нагрузки высота материала уменьшается на 2-4 мм, гранулы сжимаются, обеспечивая отличное подавление ударных шумов в диапазоне 25–33 дБ.

Укладывать материал необходимо на ровном основании, вплотную друг к другу. Швы смещаются на половину длины плиты, а швы на кромке выполняются обычно из этого же материала. Перед заливкой стяжки, на пенополистироловое основание укладывается разделительный слой из пленочного материала или рубероида. Для звукоизоляции отлично подойдут плиты небольшой толщины – до 4 см.

Мембраны. Что касается вязкоэластичных мембран, то они также представляются очень удобным материалом для звукоизоляции. Они используются, как правило, для увеличения защиты каркасных стен от посторонних звуков. Однако, вязкоэластичные мембраны также изготавливаются для:

• стен;
• потолков;
• полов;
• кровли;
• инженерных коммуникаций.

Они представляют собой высокоплотные синтетические звукоизоляционные материалы, изготовленные из полимеров, без применения битумных смол и каучука. Отличаются высокими показателями эластичности, гибкости, прочности, долговечности и огнестойкости. Используются также в качестве вибродемпфирующих средних слоев для увеличения звукоизоляции каркасных стен и предотвращения появления резонансных воздействий. Наклеивается вязкоэластичная мембрана на гипсокартоновые листы с внутренней стороны несущего каркаса. Использование подобных материалов дает возможность увеличить защиту от посторонних звуков на 25-32 дБ.

Полиуретан. Для звукоизоляции отдельных частей квартиры – ванной, туалета, кухни, гостиной и других также часто используется полиуретан. Как правило, вспененные полимеры применяются в студийных помещениях, как самый простой способ обеспечения звукоизоляции стен, потолков и перегородок между соседними квартирами или помещениями.

Панели. В последнее время большую популярность на рынке звукоизоляционных материалов начали приобретать сендвич-панели. Они могут быть совершенно разными по длине и составу, применяются, как правило, для звукоизоляции однослойных перегородок. Сегодня все чаще для создания дополнительной защиты однослойных перегородок (например, кирпичных стен) от звуковых волн начали использовать системы звукоизоляции готового типа. Это сэндвич-панели разной толщины, которые состоят из комбинации материалов различной плотности и структурных характеристик. К преимуществам их использования можно отнести отсутствие необходимости монтажа металлического каркаса – они крепятся прямо к стенам.

Одним из наиболее популярных вариантов является сочетание плотного слоя (гипсоволокнистого листа) и легкого (минеральной ваты) – толщина и структура материалов может варьироваться. Монтируются они при помощи виброизолирующих материалов сквозь специальные узлы, изготовленные производителем. Толщина таких панелей может быть от 40 до 150 мм, и подбирается, исходя из толщины несущей перегородки. Повышение индекса звукоизоляции зависит от плотности и может составлять от 10 до 20 дБ.

Также возможно применение триплексовых панелей в виде прочных многослойных целлюлозных каркасов с минеральными наполнителями, в которых используются специально подобранные минералогические составы. Они монтируются к стенам при помощи дюбелей (возможно и к обрешетке), а также укладываются на пол, заменяя плавающие системы полов и цементные стяжки. Каждый из слоев каркаса обладает своими показателями многократного отражения и рассеивания звуковых волн, что позволяет достигать снижения воздушных шумов до 37 дБ при толщине материала 10 мм.

Пробка. Натуральные пробковые материалы очень давно применяются для создания качественной звукоизоляции помещений, однако, благодаря развитию современных технологий, звукопоглощающие качества покрытий из пробки постоянно улучшаются. И, если ранее использовалась техническая пробка с размером зерен 5-8 мм, то сегодня она изготавливается с лучшими показателями звукоизоляции, которые обеспечены меньшими размерами – 1-3 мм, зато воздушные пустоты тут в 3 раза больше.

Эковата. Целлюлозные утеплители на основе эковаты также отлично используются в качестве звукоизоляционного материала – при этом они могут применяться для разных типов шумов и разных помещений. Материал получают в процессе переработки вторичного сырья – макулатуры. Он состоит на 80% из вторичной целлюлозы, 15% - антисептиков, и 5%-антипирена. Применяется не только для утепления, но и подавления воздушного шума:

• на перекрытиях, которые разделяют неэксплуатируемые чердаки;
• заполнения каркасных стен и перегородок.

Звукоизоляционные характеристики эковаты обусловлены структурными особенностями материала – тут большое количество волокон, разделенных воздушным пространством. Задувается она при помощи специального оборудования и, в зависимости от места применения, укладывается слоями разной плотности.

Пеностекло. Материал отличается высокими техническими и эксплуатационными характеристиками – высокая прочность, стойкость к воздействиям агрессивных химических соединений, пожарная безопасность, простота обработки, благодаря чему материал завоевал огромную популярность в европейских странах. Плиты из пеностекла очень легко режутся – их можно монтировать как снаружи (укладывать в качестве среднего слоя изоляционного «пирога»), так и внутри помещений. Кроме того, они могут служить для возведения легких внутренних перегородок. Плита толщиной 10 см. обеспечивает защиту от звукоизоляции до 30 дБ.

Резина. Материалы для звукоизоляции, изготовленные на основе резины, отлично служат для поглощения ударных типов шумов. Очень часто используются для промышленных помещений, однако жилые дома также могут изолироваться с их помощью. Изготавливаются из переработанной резины (иногда – с добавлением пробки).

Очень часто используются в качестве звукоизоляции под приборами бытовой техники, работа которых сопровождается появлением вибрационных волн (стиральные и посудомоечные машины). Они также могут применяться непосредственно под напольными покрытиями, под плавающей стяжкой или бетонными плитами, а также под жесткими элементами полов на деревянном основании.

Производители предлагают материалы для различного вида напольных покрытий: паркетов, паркетных досок, ламинатов, ковролинов, линолеумов и даже керамической плитки. При монтаже необходимо контролировать, чтобы не оставалось щелей – все слои должны быть плотно зафиксированы друг к другу, иначе на швах возникнут акустические мостики, ухудшающие параметры конструкции. Позволяет снижать ударные шумы до 15–33 дБ.

Подложки. Особенность подложек под напольное покрытие состоит в том, что они подавляют ударный , но не воздушный шум. Однако, они будут незаменимыми для укладки под ламинат и паркет, особенно, если в конструкции этих напольных покрытий не предусмотрен слой звукопоглотителя. Позволяет предотвращать появление глухих шумов, которые сопровождаются в процессе хождения по полу, и которые слышны в расположенных ниже помещениях. Подложки для звукоизоляции могут быть представлены в виде:

• Эластичных матов из пенополиэтилена толщиной 4 мм, которые нивелируют неровности оснований, препятствуют распространению ударных шумов и возникновению звуковых мостиков;
• Древесноволокнистых плит, изготовленных из спрессованных древесных волокон. Они легкие и пористые, представляют собой ровную и эластичную основу для напольных покрытий;
• Пробковых матов, обладающих сжимаемостью и эластичностью, не впитывающих воду и не стареющих;
• Гофрокартона, который отлично подавляет шумы и не пропускает водяные пары, при этом не сжимаясь;
• Матов Tuplex, толщина которых составляет около 3 мм – они представляют собой двуслойную полиэтиленовую пленку разнородного состава, разделенную слоем пенополистирольных гранул, которые утоплены в клее. Отлично подходят для укладки под деревянными напольными покрытиями или полами из панелей. Отличаются высокими способностями подавления шумов – 17 дБ. Этот материал обладает влагозащитными свойствами, поэтому при его укладке не требуется использование пароизоляции.
• Пенополиуретановых матов, в зависимости от вида которых можно использовать для укладки под эластичные покрытия на клею, линолеумы, а также под приклеиваемые и свободно монтируемые каучуковые или ковровые материалы. Также они могут быть уложены на несущих конструкциях перекрытий, на бесшовных, шпаклеванных дощатых полах, ПВХ-покрытиях, на полах из каменной и керамической плитки, покрытых лаком паркетах. Толщина матов составляет 2,5 мм, а способности к подавлению шумов – 17–19 дБ. Маты из пенополиуретана улучшают шумоизоляцию на 23 дБ.

Особого внимания заслуживают крепления, на которые осуществляется монтаж звукоизоляции. Как правило, для этих целей необходимо монтировать каркасные гипсокартонные конструкции на стены и потолок. Однако, наличие жесткой фиксации между защищаемыми поверхностями и металлическим каркасом в виде стандартных металлических подвесок и кронштейнов приводит к тому, что даже с учетом использования прокладок, шум передается на облицовку и далее – в помещения.

Звукоизоляционные материалы: таблица

Чтобы решить эту проблему, необходимо применять специальные звукоизолирующие крепления, которые достаточно прочны, но при этом пластичны, а также обладают звукоизолирующими характеристиками в широком диапазоне частот. Крепления имеют большое количество разновидностей, они отличаются областью применения, конструкционными особенностями и типом используемого упругого элемента.

Однако, звукоизоляция может быть не только сплошной – существует также локальная изоляция. Кроме того, очень часто бывает защита не от внешних звуковых волн, а наоборот – необходимо оградить соседние помещения от звуков, в таких случаях производится акустическая изоляция.

Локальная звукоизоляция

Все с детства знают «шпионские» способы прослушивания соседей через розетки. Как правило, эти элементы между разными квартирами делают сквозными, а строители не то что не оснащают их звукоизоляцией, а даже не ставят перегородки. В таких случаях можно просто вызвать электрика или устранить проблему самостоятельно, соблюдая правила и технику безопасности при работе с электричеством.

Для этого необходимо обесточить розетку, вынуть ее и после этого достать монтажную коробку. Отверстие нужно заделать цементом или монтажной шпаклевкой, после высыхания которых можно монтировать розетку на место. Данный способ позволяет устранять еще один источник локального проникновения шумов – распределительные коробки. Как правило, они расположены в стенах или под потолком, спрятаны под обоями или другим отделочным материалом. Их очень легко найти, просто простучав стену, хотя в данном случае лучше всего воспользоваться услугами профессионалов, так как там находится большое количество электрических кабелей.

Еще одними источником локального шума могут служить стояки водопровода, отопления и канализации. Их звукоизоляция должна осуществляться на этапе строительства – в перекрытия вставляются гильзы большего, чем требуется размера, а пространство между ними заполняется негорючим звукоизоляционным материалом. Сверху его герметизируют специальным пластичным герметиком (как его выбрать, читайте в материале про герметики). Однако, на практике, ситуация совершенно противоположная – трубы просто проводятся через перекрытия, а зазоры заделывают при помощи простого цемента, который не просто отлично проводит звуковые волны, а со временем трескается и разрушается.

Чтобы устранить данный недостаток, необходимо произвести как можно более глубокую расчистку старого цемента, обернуть трубу звукоизоляционным материалом, зацементировать демонтированный участок перекрытия, а сами стыки загерметизировать.

Последний пункт локальной шумоизоляции – устранение глубоких трещин между перегородками и стенами. Чтобы создать препятствия для звуковых волн, можно заполнить швы гипсовой штукатуркой, цементом или пластичным герметиком.

Акустическая изоляция

В большинстве современных помещений обеспечение комфортной акустической среды – это одно из основных функциональных требований (например, для кинотеатров, концертных, многопрофильных и конференц-залов, офисных помещений и других).

Акустические характеристики помещений значительно влияют на характер звуковоспроизведения в них. Именно поэтому сооружения, которые предназначены, например, для лекций и концертов, должны иметь различные акустические параметры.

Одним из главных критериев, которые характеризуют акустические качества помещений, – это показатели реверберации (RT60). При больших их значениях искажается восприятие звуков, уменьшаются показатели разборчивости речи, при очень малых – появляются эффекты «безжизненности» помещений, «сухости» воспроизводимых звуковых эффектов. Обеспечить оптимальные показатели реверберации (или отрегулировать их) в большинстве случаев дают возможность современные акустические материалы и конструкции, при помощи которых обеспечиваются высокие показатели звукопоглощения в помещениях.

Для обеспечения оптимального поглощения звуков, наибольшее внимание следует уделить потолочному пространству. Потому уже довольно давно изготавливаются «акустические» потолки, которые поглощают звуки. В больших зданиях, где для улучшения акустики не обойтись одним только потолочным пространством, рекомендовано также применять специальные звукопоглощающие панели для стен.

К технико-эксплуатационным характеристикам потолочных и стеновых звукопоглощающих панелей можно отнести: акустические и гигиенические параметры, влагоустойчивость, пожарно-технические параметры, ударопрочность, светотехнические характеристики и длительность эксплуатации. На сегодняшний день существует большое количество материалов, которые подходят для решений не одной технологической задачи, а целого комплекса требований, например, для обеспечения необходимых акустических параметров в помещениях с высокой влажностью - в бассейнах. При том, данные системы также выполняют еще и художественные функции по оформлению интерьеров.

Выбор материалов для потолков или стен зависит от различных параметров: функциональности помещений, их объемов, стоимости материалов, особенностей дизайна и других, а также от того, какой именно частотный диапазон нужно откорректировать. По поглощающим характеристикам их можно разделить на: средне- и высокочастотные поглотители, а также низкочастотные поглотители;

К первому типа можно отнести:

• пористые плиты;
• волокнистые материалы, которые могут быть изготовлены в виде плит из минеральной или стеклянной ваты, искусственных или древесных волокон. Лицевая часть может быть обработана специальными пористыми красящими составами и покрыта тканью;

Низкочастотные поглощающие материалы могут быть представлены в виде тонких панелей с различными показателями перфорации, которые могут быть произведены из гипсовых плит, МДФ, древесины и других материалов. К низкочастотным поглотителям можно отнести, кроме этого, резонансные конструкции из пористо-волокнистых материалов, с перфорировано-тканевыми экранами и воздушными зазорами.

Современный рынок звукоизоляционных материалов представлен большим ассортиментом продукции, среди которой каждый может выбрать необходимый – в полном соответствии с технико-эксплуатационными требованиями, которые предъявляют особенности монтажа. В данном материале были подробно описаны все материалы, а также особенности их применения.