Захист від шуму та вібрацій

Звукоізоляція.  Типові помилки

Акустичні принципи часто не зовсім правильно трактуються, і як наслідок, некоректно застосовуються на практиці. Багато чого з того, що слід було б віднести до знань та досвіду в цій галузі, насправді часто виявляється некомпетентністю. Традиційний підхід більшості будівельників до вирішення проблем звукоізоляції і корекції акустики приміщень заснований на практиці і досвіді, які часто обмежують або навіть зменшують сумарний акустичний ефект. Успішні акустичні проекти, як правило, позбавлені помилок і псевдонаукових висновків та їх зміст спрямований на забезпечення того, щоб вкладені гроші і зусилля принесли користь і передбачувані результати.

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

Міф № 1: Звукоізоляція і звукопоглинання це одне і те ж.

Факти: Звукопоглинання - зниження енергії відбитої звукової хвилі при взаємодії з перешкодою, наприклад, стіною перегородкою, підлогою, стелею. Здійснюється шляхом розсіювання енергії, її переходу в тепло, збудження вібрацій. Звукопоглинання оцінюють з допомогою безрозмірного коефіцієнта звукопоглинання αw в діапазоні частот 125-4000 Гц. Цей коефіцієнт може приймати значення від 0 до 1 (чим ближче до 1, тим відповідно вище звукопоглинання). Звукоізоляція - зниження рівня звукового тиску при проходженні хвилі крізь перешкоду. Ефективність огороджувальної конструкції оцінюють індексом ізоляції повітряного шуму Rw (усередненим в діапазоні найбільш характерних для житла частот - від 100 до 3000 Гц), а перекриттів - індексом приведеного ударного шуму під перекриттям Lnw. Чим більше Rw і менше Lnw, тим краще звукоізоляція. Обидві величини вимірюються в дБ (децибел).

Порада: Для збільшення рівня звукоізоляції рекомендується спільне використання спеціальних звукопоглинальних матеріалів, збільшення масивності огороджувальних конструкцій і їх акустична розв'язка в місцях примикань. Обробка приміщення одними лише звукопоглинаючими матеріалами є малоефективним і призводить до незначного збільшення рівня звукоізоляції між приміщеннями.

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

 Факти: Індекс звукоізоляції повітряного шуму Rw це інтегральна характеристика, яка застосовується тільки для діапазону частот 100-3000 Гц і розрахована на оцінку шумів побутового походження (розмовна мова, радіо, телевізор). Чим більше значення Rw, тим вище ізоляція для звуків саме цього типу.

У процесі розробки методики розрахунку індексу Rw не була врахована поява в сучасних житлових будинках домашніх кінотеатрів і галасливого інженерного обладнання (вентилятори, кондиціонери, насоси тощо). Можлива ситуація, коли легка каркасна перегородка з ГКЛ має індекс Rw вище, ніж у цегляної стіни аналогічної товщини. У цьому випадку каркасна перегородка значно краще ізолює звуки голосу, працюючого телевізора, дзвінок телефону або будильника, але звук сабвуфера домашнього кінотеатру цегляна стіна знизить більш ефективно.

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

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

 Факти: Правильне розташування шумного інженерного обладнання є завданням першочергової важливості при розробці архітектурно-планувального рішення будівлі та заходів щодо створення акустично комфортного середовища. Звукоізолюючі конструкції і віброізоляційні матеріали можуть мати дуже високу вартість. Незважаючи на це, застосування неякісних звукоізоляційних матеріалів не завжди може знизити акустичний вплив інженерного обладнання до нормативних значень у всьому звуковому діапазоні частот.

Порада: Гучне інженерне обладнання необхідно розташовувати на відстані від приміщень. Багато віброізоляційних матеріалів і технології мають обмеження по ефективності в залежності від поєднання масогабаритних характеристик обладнання та будівельних конструкцій. Багато типів інженерного обладнання володіють яскраво вираженими низькочастотними характеристиками, які досить важко ізолювати. Тому якщо немає можливості розмістити шумні прилади подалі, необхідне застосування найкращих звукоізоляторів, наприклад, відкрито-комірчастого пінополіуретану, що володіє хорошими звукопоглинаючими властивостями, за досить прийнятними цінами.

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

Факти: Через акустичний зв'язок між склом і виникнення резонансних явищ в тонких повітряних прошарках (зазвичай вони складають 8-10 мм) двокамерні склопакети, як правило, не забезпечують значною звукоізоляцією від зовнішнього шуму порівняно з однокамерними склопакетами аналогічної ширини і сумарною товщиною скла. При однаковій товщині склопакетів і сумарнії товщині скла у них однокамерний склопакет завжди буде володіти більш високим значенням індексу ізоляції повітряного шуму Rw в порівнянні з двокамерним.

Порада: Для збільшення звукоізоляції вікна рекомендується застосовувати склопакети максимально можливої товщини (не менше 36 мм), що складаються з двох масивних шиб, бажано різної товщини (наприклад, 6 і 8 мм) і максимально широкої дистанційної планки. Якщо застосовується все ж склопакет двокамерний, то рекомендується застосовувати і скло різної товщини і повітряні проміжки різної ширини. Профільна система повинна забезпечувати трьохконтурне ущільнення по периметру стулки вікна. В реальних умовах якість притвору впливає на звукоізоляцію вікна навіть більше, ніж формула склопакета. Необхідно врахувати, що звукоізоляція це частотно-залежна характеристика. Іноді склопакет з великим значенням індексу Rw може бути менш ефективним у порівнянні з склопакетом з меншим значенням індексу Rw в деяких частотних діапазонах.

Міф № 5: Застосування в каркасних перегородках матів з 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 звукопоглинальні плити з акустичної мінеральної вати можуть збільшити звукоізоляцію гіпсокартонних перегородок, в залежності від їх конструкції, на величину 5-8 дБ. З іншого боку, облицювання одношарової каркасної перегородки другим шаром гіпсокартону може збільшити її звукоізоляцію на 5-6 дБ. Тим не менше, необхідно пам'ятати, що застосування звукоізоляційних конструкціях довільних утеплювачів призводить до набагато меншого меншого ефекту або зовсім не впливає на звукоізоляцію ніякого ефекту.

Порада: Для збільшення звукоізоляції огороджувальних конструкцій рекомендується застосовувати, відкрито-комірчатий пінополіуретан або спеціальні плити з акустичної мінеральної вати через їх високі показники звукопоглинання. Але акустичну мінеральну вату необхідно застосовувати у поєднанні зі звукоізоляційними методами, такими як застосування масивних огороджувальних конструкцій, використання спеціальних звукоізолюючих кріплень і т. п., пінополіуретан же наноситься безшовно на будь-яку поверхню, комбіновано, можливо у декілька шарів.

Міф № 6: Звукоізоляцію між двома приміщеннями завжди можна збільшити зведенням перегородки з високим значенням індексу звукоізоляції

Факти: Звук поширюється з одного приміщення в інше, не тільки через перегородку, але і через всі прилеглі будівельні конструкціі та інженерні комунікації (перегородки, стеля, підлога, вікна, двері, повітроводи, трубопроводи водопостачання, опалення і каналізації). Це явище має назву непрямої передачі звуку. Всі будівельні елементи потребують заходів щодо звукоізоляції. Наприклад, якщо побудувати перегородку з індексом звукоізоляції Rw=60 дБ, а потім замонтувати в ній двері без порогу, то сумарна звукоізоляція практично визначатиметься звукоізоляцією дверей та становитиме не більше Rw=20-25 дб. Теж саме відбудеться, якщо з'єднати обидва ізольованих приміщення загальним вентиляційним каналом, прокладеним через звукоізоляційну перегородку.

Порада: При зведенні будівельних конструкцій необхідно забезпечувати баланс між їх 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 більш високі звукоізоляційні характеристики в порівнянні зі звичайними, 2-шаровими

Факти: Інтуїтивно здається, що чим більше чергується шарів гіпсокартону та звукоізолятора, тим вище звукоізоляція огороджувальних конструкцій. Насправді звукоізоляція каркасних перегородок залежить не тільки від маси облицювання і від товщини повітряного проміжку між ними. Різні конструкції перегородок на основі каркасу з дерев'яного брусу 50х100 мм зображені на рис.1 і розташовані в порядку зростання звукоізолюючої здатності. В якості вихідної конструкції звукоізоляційної перегородки, змонтованої на двох незалежних каркасах.

Якщо у вихідній перегородці з подвійним облицюванням ГКЛ перерозподілити шари гіпсокартону, зробивши їх пошарово, ми розділимо існуючий повітряний проміжок на декілька більш тонких 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, застосування правильного технічного рішення при конструюванні звукоізоляційних перегородок і оптимальне поєднання звукопоглинальних і загальнобудівельних матеріалів має набагато більший вплив на кінцевий звукоізоляційний результат, ніж простий вибір спеціальних акустичних матеріалів.

 Порада: Для збільшення звукоізоляції каркасних перегородок рекомендується застосовувати конструкції на незалежних каркасах, подвійні або навіть потрійні облицювання листами, заповнювати внутрішній простір каркасів спеціальним звукопоглинаючим матеріалом, застосовувати пружні прокладки між направляючими профілями і будівельними конструкціями, ретельно герметизувати стики.

Міф № 8: Пінопласт є ефективним звукоізолюючим і звукопоглинальним матеріалом

Факт А: Пінопласт випускається в листах різної товщини і об'ємної щільності. Різні виробники по-різному називають свою продукцію, але суть від цього не змінюється – це пінополістирол. Це теплоізолюючий матеріал, але до звукоізоляції повітряного шуму він не має ніякого відношення. Єдина конструкція, в якій застосування пінопласт може позитивно вплинути на зниження шуму, це його укладання під стяжку в конструкції плаваючої підлоги. Та й то це стосується тільки зниження ударного шуму. При цьому, ефективність шару пінопласту товщиною 40-50 мм під стяжкою не перевищує ефективності більшості прокладкових звукоізоляційних матеріалів товщиною 3-5 мм. Переважна кількість 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 стін. 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 в області середніх частот. Наприклад, якщо таке облицювання змонтувати з двох сторін важкої стіни (рис. 3), то 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 при монтажі 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, дана конструкція має резонансну частоту Fo. В залежності від товщини пінопласту і штукатурки, резонансна частота даної конструкції буде перебувати в діапазоні частот 200÷500 Гц, тобто потрапить у середину діапазону. Поблизу резонансної частоти і буде спостерігатися провал звукоізоляції (рис.4), який може досягати величини 10-15 дБ! Необхідно відзначити, що до такого плачевного результату може призвести застосування в подібній конструкції замість пінопласту таких матеріалів, як пінополіетилен, пінополіпропілен, листової пробки і м'якого ДВП, а замість штукатурки гіпсокартонних плит на клею, листів фанери, ДСП, ОСБ.

Факт Б: Для того, щоб матеріал добре поглинав звукову енергію необхідно, щоб він був пористим або волокнистим, паропроникним. Пінополістирол це паронепроникний матеріал із закритою комірчастою структурою (з бульбашками повітря всередині). Шар пінопласту, змонтованого на жорсткій поверхні стіни або перекриття, має зникаюче з малим коефіцієнтом звукопоглинання.

Порада: При влаштуванні додаткових звукоізоляційних облицювань як демпфуючого шару рекомендується застосовувати акустично м'які звукопоглинальні матеріали, наприклад, ППУ  відкрито-пористий або спеціальні матеріали на основі тонкого базальтового волокна.

Міф № 9: Звукоізолювати приміщення від повітряного шуму можна, наклеївши або закріпивши на поверхні стін і стелі тонкі, але "ефективні" звукоізолюючі матеріали

Факти: Основним чинником, що 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 і споруд і зводилася б лише до вибору зовнішнього вигляду і ціни подібних матеріалів.

Вище говорилося про те, що для ізоляції повітряного шуму необхідно застосування звукоізолюючих конструкцій типу "маса-пружність-маса", у яких між звуковідбивальними шарами розташовувався б шар акустично м'якого матеріалу, досить товстого що має високі значення коефіцієнта звукопоглинання. Виконати всі ці вимоги в межах загальної товщини конструкції 10-20 мм неможливо. Мінімальна товщина звукоізоляційної конструкції, ефект від якої був би очевидним і відчутним, становить приблизно 40-50 мм.

 Іноді "фахівці" наводять приклад технології шумоізоляції кузовів автомобілів тонкими матеріали. В цьому випадку працює зовсім інший механізм шумоізоляції - вібродемпфуючий, ефективний тільки для тонких пластин (у випадку з автомобілем – металевих). Вібродемпфуючий матеріал повинен бути вязкоэластичным, володіти високими внутрішніми втратами і мати товщину більше, ніж у ізоляційної пластини. Адже насправді, хоча автомобільна шумоізоляція має товщину всього 5-10 мм, це в 5-10 разів товстіше самого металу, з якого зроблений кузов автомобіля. Якщо в якості ізолюючої пластини уявити міжквартирну стіну, то стає очевидним, що "автомобільним" методом вібродемпферування, звукоізолювати масивну і товсту цегляну стіну не вдасться.

Порада: Виконання ізоляційних робіт у будь-якому випадку вимагає певних втрат корисної площі і висоти приміщення. Рекомендується ще на етапі проектування звернутися до фахівця з акустики, щоб звести до мінімуму ці втрати і вибрати найдешевший і найбільш ефективний варіант звукоізоляції вашого приміщення.

На даний момент оптимальним вирішенням з кращим співвідношенням якість-ціна є: Сучасний утеплювач еластичний пінополіуретан, завдяки своїм характеристикам і відкритокомірчастій структурі є найбільш ефективним звукоізоляційним матеріалом на сьогоднішній день. Наноситься ППУ на будь-яку поверхню: дерев'яну, металеву, цегляну і ін. Вона також може бути нерівною і нецілісною. Твердне Пінополіуретан відразу після проведення робіт, створюючи рівний і безшовний захисний шумоізоляційний шар. Наша компанія здійснює звукоізоляцію будь-яких приміщень: офісів, барів, ресторанів, студій, квартир і т.д. методом напилення ППУ.

 Самий оптимальний звукоізолюючий та вібропоглинаючий матеріал це еластичний комірчатий Пінополіуретан, який успішно використовують для звукоізоляції студій звукозапису, нічних клубів, дискотек та ресторанів, що знаходяться у безпосередній близькості до жилових приміщень.

Висновок : У практиці будівельної акустики набагато більше помилок, ніж описано вище. Наведені приклади допоможуть Вам уникнути деяких серйозних помилок під час виробництва будівельних або ремонтних робіт у вашій квартирі, будинку, студії звукозапису або домашньому кінотеатрі. Ці приклади служать ілюстрацією того, що не варто беззастережно вірити статтям по ремонту з глянцевих журналів або словами "досвідченого" будівельника – "...А ми завжди так робимо...", які не завжди ґрунтуються на наукових акустичних принципах. Надійною гарантією правильного виконання комплексу звукоізоляційних заходів, що забезпечують максимальний акустичний ефект можуть служити грамотно складені інженером-акустиком рекомендації по звукоізоляції стін, підлоги і стелі.