На сколько децибел в среднем увеличивает звукоизоляцию применение уплотняющих прокладок на дверях
Обновлено: 07.05.2024
Эксперимент: делаем шумоизоляцию в панельке и проводим лабораторные замеры до и после. Что получилось?
Когда-нибудь мир станет другим: появятся отдельные дома для сов и жаворонков, поклонники Лепса будут жить минимум за два квартала от фанатов Slipknot, а каждого жителя республики обяжут раз в пять лет проходить сертификацию на предмет тихого перемещения по ламинату. Когда-нибудь. Пока же девятиэтажные панельки ютят в своих хрупких стенах сборные из многодетных семей, невоспитанных собак с огромными когтями, меломанов без наушников, скандалящих семейных пар, глуховатых любителей спать под орущий телевизор и обожателей утренней уборки по выходным. Недовольны при этом остаются почти все. Правда, в последнее время люди все чаще начинают ремонт в новостройке с укладки шумоизолирующих материалов. Но насколько оправданны такие затраты в «картонной» панельке и так ли сильно шумоизоляция помогает сдерживать звук в стенах одной квартиры? Проверим. Делаем шумоизоляцию в обычном панельном доме и вместе со специалистами Технического института сертификации испытаний сверяем показатели до и после.
Есть ли разница между панельным домом и монолитно-каркасным, и как обстоят дела с нормами по звуку
— В Беларуси есть нормы проектирования жилых домов по степени шумоизоляции: категория А — высококомфортные условия проживания (54 децибела), категория Б — комфортные (52), категория В — предельно допустимые (50), — объясняет заведующая лабораторией акустики и вибрации испытательного центра ТИСИ Светлана Шныпко. — Большинство жилых домов относятся ко второй категории вне зависимости от того, панельный это дом, кирпичный или каркасно-монолитный, — норма для всех одна. Так прописано в документах. На деле же бывает совершенно по-разному. Безусловно, монолитно-каркасный дом будет иметь определенные преимущества, но многое зависит именно от застройщика.
Гипотетически самая дешевая панелька может обладать такими же шумоизолирующими свойствами, как и «элитный монолит», если застройщик не удосужится оборудовать плавающий пол, уложить минеральные плиты, сделать стяжку и акустический шов по контуру всех комнат.
Однако главная наша проблема заключается в том, что нормы есть, но при сдаче дома в эксплуатацию их не проверяют… Никто же не проводит замеры, как это делается за рубежом. К тому же все эти нормы достаточно низкие: при пропускной способности в 52 децибела мы можем слышать, как сосед берет ложку на своей кухне. Даже в соседней Латвии и Литве нормы строже: там ни один дом не может быть сдан с показателем ниже 57 децибел, что даже выше, чем в наших «элитных» новостройках. 52 децибел и 57 — огромная разница по ощущениям.
Виды шумов, шумы домов
Специалисты выделяют три вида шума: воздушный (звук телевизора, разговоры, музыка), ударный (перестановка мебели, падение тарелки, ребенок на скакалке) и структурный (передающийся по смежным конструкциям всего дома). Каждый дом в зависимости от типа постройки имеет свои недостатки и преимущества: в монолитно-каркасном работа перфоратора на девятом этаже может быть отчетливо слышна даже на первом, зато в панельном соседи по лестничной клетке могут общаться, не выходя из квартир.
Поэтому прежде чем браться за работу, следует определить, что именно беспокоит хозяина. Нужный материал выбирается в зависимости от вида шума, однако общее правило все же существует. Шумоизоляцию куда оправданнее делать со стороны источника, а не приемника звука. Если не хотите слышать соседских детей с непомерно тяжелыми шагами, купите им подложку: это куда эффективнее колдовства над своим потолком.
Проводим замеры до
В Беларуси замеры уровня шума проводит не так много организаций, хотя сам процесс достаточно прост. Определить параметры можно с помощью шумомера — прибора для объективного измерения уровня звука.
Сперва им измеряется уровень звукового фона — акустического загрязнения воздуха при отсутствии внешних звуков, или, другими словами, количество децибел в относительной тишине, к который мы привыкли. Сегодня безопасным для человека считается шум в диапазоне от 40 до 55 децибел, превышение этих норм пагубно сказывается на здоровье и самочувствии.
Включаем прибор и на минутку замолкаем. Устройство показывает уровень от 37 до 47 децибел, что по шкале шумов колеблется между приглушенным разговором и обычной речью — в таком уж шумном мире мы живем…
После замеров фона приступаем к самому эксперименту. Для начала измеряем уровень воздушного шума. Для этого специалисты устанавливают еще один нехитрый прибор — всенаправленный источник звука (по сути, обычная колонка с 12 динамиками, расположенными по разным сторонам).
Прибор издает протяжный гул громкостью около 110 децибел (такая громкость сопоставима с шумом от летящего вертолета), который чем-то напоминает звук реактивного двигателя. В соседней комнате устанавливаем микрофон и замеряем, какой уровень шума будет фиксироваться там. Такие замеры повторяются минимум в шести точках одной комнаты, чтобы затем уже в лаборатории вывести средний показатель.
На выходе получаем что-то около 50 децибел, что на треть превышает норму для жилых помещений в дневное время.
— Эти цифры нельзя считать итоговыми, окончательные значения можно будет вывести только в лаборатории, но по опыту могу сказать, что звукоизолирующие свойства межквартирной перегородки оставляют желать лучшего, — комментирует Светлана.
Второй тест — измерение ударного шума. Для этого отправляемся с шумомером этажом ниже, тем временем сверху коллеги Светланы запускают ударную машину — механизм с пятью молоточками, поочередно ударяющими в пол с определенной силой.
После нескольких секунд шумомер показывает значение в 70 децибел — примерно так же «рычал» бы мотоцикл с глушителем в вашей спальне.
Приступаем к работам
Сегодня существуют десятки вариантов улучшения звукоизолирующих свойств в квартирах — от самых бюджетных до невероятно дорогих. Владелец квартиры Никита вместе с представителями компании «Кнауф», которая помогала нам с экспериментом, остановился на достаточно бюджетном способе — так называемой сухой стяжке с использованием звукоизоляционных плит.
Шумоизоляция в цифрах (считаем дБ)
Чтобы получить максимальный эффект от шумоизоляции автомобиля и в салоне стало ощутимо тише следует выполнить комплекс работ. А вы задумывались, на сколько можно уменьшить шум в машине если конкретно заморочиться с шумоизоляцией? Вот что мне удалось найти на просторах интернета:
— шумоизоляция пола (уменьшает уровень шумов примерно на 1 дБ)
— шумоизоляция дверей (до 1 дБ)
— шумоизоляция багажника (до 1 дБ)
— шумоизоляция крышы (около 0 дБ)
По словам специалистов (цифры с сайта STP), такая шумоизоляция в среднем снижает шум в салоне на 3 дБ.
Если обработать днище автомобиля мастикой, то станет тише на целых 3,8 дБ! Это на скорости 90 км/ч с использованием мастики "Prim антишум" (источник).
Не забываем про шины! От марки покрышек зависит уровень шума в салоне. Уровень звука от шин варьируется от 72 дБ до 84 дБ. Вот этот парень поменял Yokohama на Nokian и шум в салоне на скорости 100 км/ч снизился с 82 до 78 дБ. То есть ложим в капилку еще 4 дБ. Кстати, самые тихие шины для лета считаются Hankook Kinergy Eco и Toyo Proxes CF2. Тут много тестов летних шин.
Чтобы уменьшить уровень шума от ветра устанавливают дополнительные уплотнители или дорабатывают имеющиеся. Цифры не нашел, но на своей практике знаю, что в салоне станет существенно тише. Пусть будет 1 дБ. Кстати, у рестайлинговой CX-5 на дверях теперь двойные уплотнители!
На некоторых иномарках есть двойное остекление. Пишут, что тоже для акустического комфорта. Поставить второе стекло можно самому. Это еще сколько-то дБ. Их учитывать не будем.
Итого считаем: 3 + 1,2 + 3,8 + 4 + 1 = 13 дБ!
Согласно замерам этого парня, в салоне Lada Granta на скорости 100 км/ч шумомер показывает 78 дБ. Теперь убавляем 13 дБ и получаем 65 дБ. То есть в салоне бюджетного отечественного автомобиля станет тише, чем в иномарке бизнес класса (Audi A6 или BMW 7 серии).
Шумоизоляция. Выбор по спектру поглощения
В свободном поиске в сети мне не встретилось данных с указанием на каких частотах тот или иной материал лучше. В связи с этим решил сделать измерения частотных свойств различных материалов самостоятельно
Собрал небольшой стенд
Акустический выход нубука подключен на AUX вход магнитолы, на правый выходной канал подключен динамик в ящике, микрофон подключен на микрофонный вход нубука
Методика измерения. Снял исходную АЧХ стенда (красный график), подсунул SpectraPlus только что снятую АЧХ вместо файла коррекции и снял скорректированную АЧХ системы (лиловый график)
Далее ничего не меняя в настройках укрывал источник звука (мидбасик в ящике) листом тестируемого материала, прижимал материал фанерным кольцом и снимал АЧХ
Хочу отметить что использованная методика не позволяет отделить поглощение звука от отражения звука — определяется снижение уровня громкости на микрофоне на той или иной частоте по сравнению с ранее измеренным, а откуда оно взялось (поглощение или отражение) не определяется. Сильная неравномерность снятых характеристик. а так же подъем графиков выше нуля скорее всего обусловлена отражением звука, т.к. безэховой камеры у меня нет.
Герметик бутилкаучуковый 2 мм
Рабочий диапазон от 600 Гц и выше. Среднее снижение шума в рабочем диапазоне примерно -15 Дб. Максимальное снижение -30 Дб на частоте 4,5 кГц
Вибра STP Aero 2 мм
Рабочий диапазон от 600 Гц и выше. Среднее снижение шума в рабочем диапазоне примерно -15 Дб. Максимальное снижение -31 Дб на частоте 8 кГц
Вибра Bimast bomb premium 4 мм
Рабочий диапазон от самого низа до 100 Гц и от 400 Гц и выше. Среднее снижение шума в рабочем диапазоне примерно -20 Дб. Максимальное снижение -41 Дб на частоте 4,3 кГц
Шумофф комфорт 4 мм
Рабочий диапазон от 70 Гц и выше. Среднее снижение шума в рабочем диапазоне примерно -15 Дб. Максимальное снижение -34 Дб на частоте 3,8 кГц и 4,2 кГц
Изолон 8 мм
Рабочий диапазон от 70 Гц и выше. Среднее снижение шума в рабочем диапазоне примерно -15 Дб. Максимальное снижение -34 Дб на частоте 3,8 кГц и 4,2 кГц
Войлок акустический 10 мм
Рабочий диапазон от 70 Гц и выше. Среднее снижение шума в рабочем диапазоне до 1 кГц примерно -20 Дб, свыше 1 кГц примерно -35 Дб. Максимальное снижение -45 Дб на частоте 7,5 кГц
STP Бипласт Premium 15 мм
Рабочий диапазон от 60 Гц и выше. Среднее снижение шума в рабочем диапазоне до 600 Гц примерно -20 Дб, свыше 600 Гц примерно -40 Дб. Максимальное снижение -50 Дб на частоте 4,8 кГц
Из протестированных материалов наилучшие показатели по ширине спектра поглощения и по средней и наибольшей величине поглощения показал материал STP Бипласт Premium 15 мм
А теперь неожиданности:
Теплоизоляция K-flex 10 мм
Рабочий диапазон от 60 Гц и выше. Среднее снижение шума в рабочем диапазоне до 600 Гц примерно -20 Дб, свыше 600 Гц примерно -40 Дб. Максимальное снижение -50 Дб на частоте 3,1 кГц.
Неожиданность в том что материал, позиционируемый как ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ для труб показывает результаты по шумоизоляции на уровне лучшего материала по моему тесту
Изолон на герметике 4 мм
Рабочий диапазон от 75 Гц и выше. Среднее снижение шума в рабочем диапазоне до 600 Гц примерно -20 Дб, свыше 600 Гц примерно -40 Дб. Максимальное снижение -58 Дб на частоте 4,2 кГц
Неожиданность в том что изолон на герметике при толщине материала 4 мм показал удивительно высокий результат по снижению уровня шума. К тому же он довольно дешевый
1. Из имеющихся у меня в наличии материалов наилучшими «задерживающими звук» свойствами обладают STP Бипласт Premium 15 мм и Изолон на герметике 4 мм
2. Материалы для виброизоляции помимо своих основных свойств снижать вибрации панелей на которые они наклеены, дополнительно имеют свойства поглощать / отражать звук
3. Из имеющихся материалов наиболее низкочастотный спектр имеет вибра Bimast bomb premium 4 мм
4. Снятые мной спектры поглощения виброматериалов 2 мм (герметик бутилкаучуковый, Vikar и STP Aero) очень близки друг к другу, т.е. свойства не пропускать звук у этих материалов близки. Нужно отметить что спектры я снимал при температуре +15 градусов. STP Aero при этой температуре более жесткий материал и скорее всего его свойства при более высоких температурах сохранятся, а другие материалы размягчатся.
5. Спектр материала изолон на герметике 4 мм широкий, величина снижения звука значительная, цена невелика, но есть существенный минус для автомобильного использования — это упругость материала. Т.е. хорошо оклеить этим материалом возможно только плоские поверхности. Дополнительный минус — это слабые клеящие свойства герметика. На изогнутых поверхностях материал отлипает, при наклейке на потолок материал отлипает. Кроме того, сжимаемость этого материала, как и любого изолона, слабая.
Основной вывод для которого собственно и был затеян тест
Поскольку двери я планирую обрабатывать "с фанатизмом", то для оклейки внутренней филенки двери я выберу Bimast bomb premium 4 мм, а для оклейки карты двери бутерброд STP Aero 2 мм, Шумофф комфорт 4 мм и STP Бипласт Premium 15 мм
P.S. Все проведенные тесты показывают каким образом протестированные материалы оказывают влияние на АКУСТИЧЕСКИЙ шум, влияние на СТРУКТУРНЫЙ шум показанные спектры не отражают.
Поясню на примере: Когда колесо катится по асфальту, создается шум микропрофиля покрытия. Этот шум распространяется:
— АКУСТИЧЕСКИ, т.е. "по воздуху" и частично проникает через конструкции автомобиля в салон (как правило ослабляясь при этом)
— СТРУКТУРНО, т.е. "по конструкциям автомобиля" (через шину и диск на ступицу, далее по стойке и пружине через опорный подшипник на кузов), по кузову шум проникает в салон и может "вылезти" в акустическом виде на какой-то из панелей
Проведенный тест не показывает каким образом можно противостоять распространению и / или снижению уровня шума в салоне авто, попавшего туда в виде структурного шума
Средства звукоизоляции и звукопоглощения акустического сигнала
Звукоизоляция обеспечивается с помощью архитектурных и инженерных конструкций: звукоизолирующих ограждений помещений и зданий, экранов, кабин, кожухов (рис. 23.1).
Рис. 23.1. Основные средства звукоизоляции
Звукоизолирующие огражденияпомещений и зданий — это стены, перекрытия, перегородки, окна, двери, имеющие по периметру контакты с другими ограждениями. Величина звукоизоляции однослойного ограждения характеризуется сложной нелинейной зависимостью как от частоты f колебания акустической волны, так и от большой группы характеристик ограждения. В общем случае эту зависимость можно представить в виде следующей функции:
где m — поверхностная масса (масса 1 м 2 ) ограждения; h — коэффициент потерь энергии в материале; for —собственная частота колебаний ограждения; р — удельная плотность материала ограждения; v — скорость звука в материале ограждения.
Звукоизоляция ограждающей конструкции, содержащей несколько элементов, должна оцениваться звукоизоляцией наиболее слабого элемента. Такими элементами чаще бывают однослойные плоские ограждения.Для повышения величины ослабления на плоское ограждение наносят слой звукопоглощающего материала, которое увеличивает звукоизоляцию R за счет дополнительного ослабления звука в звукопоглощающем материале и повышения общей массы составного ограждения.
Для повышения звукоизоляции применяют также многослойные ограждения,чаще двойные. Они состоят из двух однослойных поверхностей, разделенных в простейшем случае воздушным слоем. Между поверхностями, соединенными ребрами жесткости, помещают различные звукопоглощающие материалы.
Значения ослабления звука ограждениями (стенами и межэтажными перекрытиями), выполненными из некоторых часто применяемых строительных конструкций, указаны в табл. 23.1 и 23.2.
Таблица 23.1
Таблица 23.2
Одними из наиболее слабых звукоизолирующих элементов ограждающих конструкций выделенных помещений являются двери и окна.Двери имеют существенно меньшие по сравнению с основными ограждающими конструкциями поверхностные плотности, а также зазоры и щели. Стандартные двери не удовлетворяют требованиям по защите информации в помещениях от подслушивания. Повышение звукоизоляции дверей обеспечивается:
•устранением щелей между дверью и дверной коробкой путем применения уплотняющих прокладок из резины, порога или резинового фартука между дверью и полом;
•применением для дверного полотна более плотных пород дерева, увеличением толщины дверного полотна и обивки его дерматином или аналогичным материалом по слою войлока или ваты с валиком по периметру двери;
•установкой звукоизолирующей двери, выполненной в виде многослойного дверного полотна с размещением между слоями звукоизолирующего материала;
•установкой двойных дверей с тамбуром между ними шириной 20-30 см.
В табл. 23.3 приведены примеры повышения звукоизоляции дверей путем применения дополнительных уплотняющих прокладок по периметру притвора дверей.
Таблица 23.3
| Конструкция двери | Условия применения | Звукоизоляция в дБ на частотах, в Гц |
| 250 | 1000 | 4000 |
| Стандартное дверное полотно толщиной 40мм | без уплотняющих прокладок | |
| с прокладками из пористой резины | ||
| Щитовая дверь толщиной 40 мм, обшитая фанерой с двух сторон | без уплотняющих прокладок | |
| с прокладками из пористой резины | ||
| Щитовая дверь из древесноволокнистых плит толщиной 4-6 мм с воздушным зазором 50 мм | без уплотняющих прокладок | |
| с прокладками из пористой резины | ||
| Дверь звукоизолирующая облегченная, с прокладками из пористой резины |
| Дверь звукоизолирующая облегченная, двойная с тамбуром шириной 200 мм, с прокладками из пористой резины |
| Дверь звукоизолирующая тяжелая, с прокладками из пористой резины |
| Дверь звукоизолирующая тяжелая, двойная с тамбуром шириной 300 мм, с прокладками из пористой резины |
| Дверь звукоизолирующая тяжелая, двойная с тамбуром шириной 300 мм с облицовкой тамбура звукопоглощающими материалами, с прокладками из пористой резины |
Уплотнение притворов повышает звукоизоляцию дверей на 5-10 дБ. Однако необходимо учитывать, что в процессе эксплуатации в результате обжатия, износа, затвердевания резиновых прокладок звукоизоляция снижается. Дополнительные меры повышают звукоизоляцию дверей на 10-15 дБ, а применение тамбуров увеличивает ее примерно на 20 дБ.
Следовательно, для защиты информации необходимо применять либо специально разработанные звукоизолирующие двери, либо двойные двери с тамбуром. При этом целесообразно применять утяжеленные полотна дверей, обивать их материалами со слоями ваты или войлока, использовать дополнительные уплотнительные прокладки, герметизирующие наплавы, валики и т. п. При организации тамбуров дверей звукоизоляцию повышает уплотнение щелей над полом при отсутствии порогов, а также полезна облицовка внутренних поверхностей тамбура звукопоглощающими покрытиями.
Окна, занимающие для обеспечения освещенности достаточно большие площади ограждающих конструкций помещений, часто являются, так же как и двери, элементом среды распространения потенциальных каналов утечки информации. Значения звукоизоляции окон различных схем остекления приведены в табл. 23.4.
Таблица 23.4
Примечание. *) Стекло — воздушный зазор — стекло — воздушный зазор — стекло.
Из приведенных данных следует вывод о том, что звукоизоляция одинарного остекления соизмерима со звукоизоляцией одинарных дверей и недостаточна для надежной защиты информации в помещении. Повышение звукоизоляции оконных проемов достигается:
•уплотнением притворов переплетов путем подгонки частей переплета между собой, уплотнением стекол с помощью прокладок из резины;
•применением уплотняющих прокладок между переплетом и коробкой, обеспечивающих плотное закрытие окон;
•облицовкой периметра межстекольного пространства звукопоглощающим материалом;
•установкой оконных блоков с повышенной звукоизоляцией (с двойным и тройным остеклением).
Необходимо отметить, что увеличение числа стекол не всегда приводит к увеличению звукоизоляции в диапазоне частот речевого сигнала вследствие резонансных явлений в воздушных промежутках и эффекта волнового совпадения (см. табл. 23.3). Разработаны конструкции окон с повышенным звукопоглощением на основе стеклопакетов с герметизацией воздушного промежутка, с заполнением при пониженном давлении промежутка между стеклами различными газовыми смесями или созданием даже между ними вакуума. Уплотнение частей окон повышает их звукоизоляцию приблизительно на 10 дБ, при облицовке межстекольного пространства по периметру звукопоглощающим покрытием она увеличивается еще примерно на 5 дБ.
Акустические экраны могут использоваться для дополнительной защиты дверей, окон, технологических проемов, панелей кондиционеров, отверстий воздушной вентиляции и других конструкций, имеющих не удовлетворяющую действующим нормам локальную звукоизоляцию. Применение акустических экранов целесообразно также для защиты акустической информации в помещениях временного использования, когда их капитальный ремонт нецелесообразен.
Для звукоизоляции по всем направлениям в ограниченном пространстве применяют кабины(для людей) и кожуха(для излучающих звуки механизмов и машин). Основное отличие звукоизолирующего кожуха от кабины заключается в необходимости обеспечения в кабине условий для пребывания в ней человека — вентиляции воздуха, освещения, средств связи.
В конструктивном отношении звукоизолирующие кабины делятся на каркасные и бескаркасные.В первом случае на металлическом каркасе крепятся звукопоглощающие панели. Примером таких кабин являются кабины междугородной телефонной связи. Кабина с двухслойными звукоглощающими плитами обеспечивает ослабление звука до 35-40 дБ. Более высокой акустической эффективностью обладают кабины бескаркасного типа. Они собираются из готовых многослойных щитов, соединенных между собой через звукоизолирующие упругие прокладки. Такие кабины дорогие в изготовлении, но снижение уровня звука в них может достигать 50-55 дБ. Для повышения звукоизоляции минимизируют возможное число стыковочных соединений отдельных панелей между собой и с каркасом кабины, стыки тщательно герметизируют и уплотняют, применяют звукопоглощающие облицовки стен и потолка, глушат звуки средств вентиляции и кондиционирования воздуха.
Перспективными кабинами являются прозрачные переговорные кабины.Двухслойные ограждающие поверхности и стыковочные узлы этих кабин, а также мебель (столик и стулья) изготавливают из органического стекла. Прозрачность ограждений и мебели позволяет быстро обнаруживать закладные устройства и контролировать во время переговоров пространство вокруг кабины. Например, кабина Л-44 и различные модификации кабины Л-45 предназначены для 2-8 человек, имеют площадь внутри кабины 4-8 м 2 , обеспечивают звукоизоляцию в диапазоне 300-5000 Гц не менее 25 дБ. В дальнейшем предполагается нанесение на поверхность кабины прозрачных композитивных пленок на лавсановой основе, что обеспечит одностороннюю (из кабины) проводимость света, почти в 20 раз увеличит механическую прочность прозрачных ограждающих конструкций, вдвое повысит устойчивость поверхности огню, исключит возможность лазерного подслушивания.
Звукоизолирующие кабины в зависимости от требований к изоляции звука подразделяются на 4 класса. Кабины 1-го класса должны обеспечивать ослабление звука в диапазоне 63-8000 Гц на 25-50 дБ, 2-го класса на 15-49 дБ в том же диапазоне, 3-го и 4-го классов — до 39 и 29 дБ соответственно. Наименьшие значения соответствуют низким частотам, наибольшее ослабление происходит на частотах 2000-4000 Гц.
Звукоизолирующие кожухапроще по конструкции и изготовляются из листовых материалов (стали, дюралюминия и др.). Поверхность стенок кожухов облицовываются звукопоглощающими материалами толщиной 30-50 мм в виде матов из минеральной ваты, супертонкого стекла или базальтового волокна.
Кожух для блокирования передачи структурного звука устанавливается на виброизолирующих прокладках. Внутри кожуха помещаются источники звука. Кожуха бывают съемными, раздвижными и капотного типа, сплошной герметичной или неоднородной конструкции— со смотровыми окнами, открывающими дверцами, проемами для ввода коммуникаций, циркуляции воздуха. Кожуха снижают уровень звука на 20-40 дБ.
В зависимости от способа глушения звука глушители подразделяются на абсорбционные, реактивные и комбинированные.
В абсорбционных глушителях происходит звукопоглощение в материалах и конструкции, в реактивных — в результате отражения звука обратно к источнику. Комбинированные глушители объединяют оба этих способа.
Звукопоглощение обеспечивается путем преобразования в звукопоглощающем материале кинетической энергии в тепловую. Звукопоглощающие материалы имеют волокнистое, зернистое или ячеистое строение с различной степенью жесткости. Поглощающая способность звукопоглощающих материалов обусловлена их пористой структурой, содержащей большое количество (не менее 75%) открытых сообщающихся между собой пор диаметром не более 2 мм. Стенками пор создается большая удельная поверхность звукопоглощающих материалов, при взаимодействии с которой звуковые колебания преобразуются в тепловую энергию вследствие потерь на трение между частицами материала.
Пористые материалы представляют звукопоглощающие облицовки в виде акустических плит мелкой зернистой или ячеечной структуры (плиты минераловатные «Акмигран», «Акмант», «Силакпор», «Винипор», ПА/С, ПА/О, ПП-80, ППМ, ПММ) и штучные звукопоглотители. Плоский слой звукопоглощающего материала облицовок устанавливается на жестком основании, которое крепится непосредственно или с воздушным промежутком на поверхности ограждения, к потолку или стенам. Штучные поглотители представляют собой одно- или многослойные объемные звукопоглощающие конструкции (в виде куба, параллелепипеда, конуса), подвешиваемые к потолку помещения. Размеры граней штучных звукопоглотителей составляют 40-400 см.
По степени жесткости звукопоглощающие материалы делятся на мягкие, полужесткие и жесткие.
Мягкие звукопоглощающие материалы изготавливаются на основе минеральной ваты или стекловолокна в виде матов и рулонов с объемной массой до 70 кг/м 3 , которые обычно применяются в сочетании с перфорированным листовым экраном из алюминия, асбестоцемента, жесткого поливинилхлорида и др. или покрываются пористой пленкой. Они имеют коэффициент поглощения 0,7-0,85.
Полужесткие материалы представляют собой минераловатные или стекловолокнистные плиты с объемной массой 80-130 кг/м 3 , Древесно-волокнистые плиты с объемной массой 180-300 кг/м 3 , а также плиты из пористых пластмасс из пенополиуретана, полистирольного пенопласта и др. Поверхность плит покрывается пористой краской или пленкой. Коэффициент поглощения полужестких материалов составляет 0,65-0,75.
Твердые материалы изготавливаются на основе гранулированной или суспензированной минеральной ваты и коллоидного связывающего вещества (крахмального клейстера, раствора карбок-симетилцеллюлозы), в виде плит, в состав которых входят пористые заполнители (вспученный перлит, вермукулит, пемза) и белые или цветные портланд-цементы, а также плит из фибролита. Поверхность плит окрашена и имеет различную фактуру (трещиноватую, рифленую, бороздчатую). Объемная масса твердых звукопоглощающих материалов составляет 300-400 кг/м 3 и коэффициент поглощения — 0,6-0,7.
Для повышения звукопоглощающей способности ограждений (стен, потолка, дверей) применяют пористые материалы с жестким каркасом (в виде плиток на пемзолите, оштукатуренных плит с заполнителем, плит из цементного фибролита), с полужестким каркасом в виде древесно-волокнистых и минерально-ватных плит, с упругим каркасом из полиуретанового пенопласта, пористого поливинихлорида, прошитых и обернутых в ткань маты из капронового волокна. Они укрепляются с воздушным зазором на поверхности ограждений или между ограждениями с недостаточным звукопоглощением.
Коэффициенты звукопоглощения а типовых пористых поглотителей указаны в табл. 23.5.
Таблица 23.5
| а в зависимости от частоты, Гц | |||||||
| 250 | 4000 | ||||||
| Минерально-ватные | 0,40 | 0,72 | 0,98 | 0,97 | 0,79 | 0,75 | |
| Древесно-волокнистые | 0,30 | 0,34 | 0,32 | 0,41 | 0,42 | 0,42 | |
| Маты из стекловолокна | 0,26 | 0,64 | 0,89 | 0,75 | 0,78 | 0,84 | |
| Маты из минеральной ваты | — | 0,59 | 0,99 | 0,98 | 0,96 | 0,87 | 0,84. |
| Тарная ткань в сборку | 0,28 | 0,46 | 0,60 | 0,58 | 0,60 | 0,68 |
Примечание. Ь — зазор между отражателем и поглотителем.
Из анализа данных таблицы следует, что большинство пористых поглотителей имеют резонансные свойства в речевом диапазоне частот.
Существенное повышение звукопоглощения обеспечивают многослойные панели из комбинации плотных (из гипсо-волокнистых плит) и размещаемых между ними рыхлых легких слоев из минеральной и (или) стеклянной ваты различной толщины. В зависимости от требований количество слоев таких звукоизолирующих панелей составляет от 2 до 6, а толщина панелей — 40-130 мм.
Отдельную группу образуют мембранные и резонаторные звукопоглотители.Мембранные поглотители представляют собой тонкие плотные материалы — натянутую ткань, тонкую фанеру, картон и др., образующие мембраны, за которыми укрепляется хорошо демпфирующий материал (поролон, губчатая резина, войлок, минеральная вата и др.). Поглощение осуществляется на резонансных частотах поглотителя, величины которых зависят от геометрических размеров, плотности материала мембраны и силы ее натяжения. Значения коэффициентов звукопоглощения мембранных поглотителей приведены в табл. 23.6.
Таблица 23.6
| Поглотитель | d, мм | ь, мм | а в зависимости от частоты, Гц | |||||
| 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | ||||
| Фанера | — | 0,39 | 0,18 | 0,18 | 0,13 | 0,12 ' | 0,10 | |
| Древесно-стружеч-ный | — | — | 0,09 | 0,09 | 0,08 | 0,09 | 0,14 | 0,14 |
| Бумажно-слоистый | — | 0,38 | 0,22 | 0,14 | 0,02 | — | — | |
| Дюралюминиевый | 0,34 | 0,16 | 0,08 | 0,02 | — | — | ||
| Сухая гипсовая штукатурка | — | 0,31 | 0,13 | 0,09 | 0.06 | 0.13 | 0.04 | |
| Пенопласт | — | — | 0,02 | 0,19 | 0,16 | 0.14 | 0.12 | 0,12 |
Примечание, d — толщина заполнителя, Ь — зазор между поглотителем и отражателем.
К резонаторным поглотителям относятся перфорированные акустические экраны, образующие систему воздушных резонаторов. Простейшим резонаторным поглотителем является деревянный лист с равномерно распределенными на его поверхности отверстиями (перфорациями), расположенный на определенном расстоянии от стены. Резонансная частота для такого поглотителя определяется по формуле:
где S — сечение отверстия; с — скорость структурного звука в дереве; 5 =8 + 0,5 л/я8 — эффективная толщина листа; 5 — толщина листа; h — расстояние от стены или потолка; d — расстояние между отверстиями.
Перфорированные резонаторные поглотители применяют, прежде всего, для уменьшении энергии акустической волны, падающей на нагревательные конструкции (отопительные батареи, панели, стены). Они состоят из перфорированных листов металла, древесно-волокнистых и асбестоцементных плит, фанеры и других материалов, оклеенных с обратной стороной тканью. Характеристики поглотителей выбираются такими, чтобы, с одной стороны, обеспечить требуемое поглощение речевого акустического сигнала, а с другой стороны, не затруднять движение теплого воздуха.
Значения коэффициентов звукопоглощающих резонаторных поглотителей указаны в табл. 23.7.
Таблица 23.7
| Поглотители | d, мм | ь, мм | а в зависимости от частоты, Гц | ||||
| 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 6000 | ||
| Фанера, 5 мм | 0,52 | 0,27 | 0,14 | 0,12 | 0,10 | одо | |
| Фанера 20 мм | 0,98 | 0,95 | 0,50 | 0,32 | 0,27 | 0,28 | |
| Слоистый пластик, подклеенный марлей | — | 0,32 | 0,35 | 0,12 | 0,07 | — | — |
| Дюралюминий 5 мм | 0,89 | 0,99 | 0,47 | 0,15 | 0,04 | — | |
| Акустические плиты гипсованные | — | 0,47 | 0,98 | 0,73 | 0,44 | 0,41 | 0,41 |
| Акустические плиты гипсованные, подклеенные бязью | — | 0,69 | 0,94 | 0,76 | 0,51 | 0,43 | 0,42 |
В реальных условиях применяются комбинации различных звукопоглощающих материалов. Коэффициенты поглощения некоторых широко применяемых материалов на частотах речевого диапазона приведены в табл. 23.8.
Таблица 23.8
| Материал | Коэффициент поглощения а на частотах, Гц | ||||
| 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | |
| Кирпичная стена | 0,025 | 0,032 | 0,041 | 0,049 | 0,07 |
| Деревянная обивка | 0,11 | 0,11 | 0,08 | 0,082 | 0,11 |
| Стекло одинарное ' | — | 0,027 | — | 0,02 | — |
| Штукатурка известковая | 0,04 | 0,06 | 0,085 | 0,043 | 0,058 |
| Войлок (толщина 25 мм) | 0,36 | 0,71 | 0,8 | 0,82 | 0,85 |
| Ковер с ворсом | 0,08 | 0,21 | 0,27 | 0,27 | 0,37 |
| Стеклянная вата (толщиной 9 мм) | 0,4 | 0,51 | 0,6 | 0,65 | 0,6 |
| Хлопчатобумажная ткань | 0,04 | 0,11 | 0,17 | 0,24 | 0,35 |
Для акустической обработки помещений с целью уменьшения чрезмерно большого времени реверберации к потолку подвешивают штучные объемные звукопоглощающие средства в виде щитов, конусов, призм, шаров, параллелепипедов. Их выполняют из перфорированных листов твердого картона, пластмассы, металла, алюминиевой фольги, которые оклеиваются изнутри войлочной тканью или пористым звукопоглощающим материалом.
Обеспечение рациональных значений рассмотренных условий достигается как общим количеством звукопоглощающих материалов в помещении, так и распределением звукопоглощающих материалов по ограждающим конструкциям с учетом конфигурации и геометрических размеров помещения.
Защита акустической (речевой) информации
Методы защиты акустической (речевой) информации разделяются на пассивные и активные. Пассивные методы направлены на ослабление непосредственных акустических сигналов, циркулирующих в помещении, а также продуктов электроакустических преобразований в ВТСС и ОТСС и соединяющих цепях. Активные методы предусматривают создание маскирующих помех и подавление/уничтожение технических средств акустической разведки.
Звукоизоляция
Основным пассивным методом защиты акустической (речевой) информации является звукоизоляция. Выделение акустического сигнала злоумышленником возможно, если отношение сигнал/шум лежит в определенном диапазоне. Основная цель применения пассивных средств защиты информации - снижение соотношения сигнал/шум в возможных точках перехвата информации за счет снижения информативного сигнала. Таким образом, звукоизоляция локализует источники излучения в замкнутом пространстве с целью снижения отношения сигнал/шум до предела, исключающего или значительно затрудняющего съем акустической информации. Рассмотрим упрощенную схему звукоизоляции с точки зрения физики.
При падении акустической волны на границу поверхностей с различными удельными плоскостями большая часть падающей волны отражается. Отражающая способность поверхности зависит от плотности материала, из которого она изготовлена, и скорости распространения звука в ней. Отражение акустической волны можно представить себе как результат соударения молекул воздуха m с молекулами отражающей поверхности M. При этом если M>>m, то скорость массивного шара близка к нулю после удара. В этом случае почти вся кинетическая энергия акустической волны превращается в потенциальную энергию упругой деформации неподвижных шаров. При восстановлении формы деформированные шары (поверхности) сообщают ударяющимся о них молекулам воздуха скорость, близкую к первоначальной, но обратную по направлению – так возникает отраженная волна.
Меньшая часть акустической волны проникает в звукоизолирующий материал и распространяется в нем, теряя свою энергию.
Для сплошных, однородных, строительных конструкций ослабление акустических сигналов, характеризующее качество звукоизоляции, рассчитывается следующим образом (для средних частот):
-масса ограждения, кг;
-частота звука, Гц.
На этапе проектирования выделенных помещений при выборе ограждающих конструкций необходимо придерживаться следующего:
- в качестве перекрытия использовать акустически неоднородные конструкции;
- в качестве пола использовать конструкции, установленные на виброизоляторах, или конструкции на упругом основании;
- лучше использовать подвесные потолки с высоким звукопоглощением;
- в качестве стен и перегородок предпочтительно использование многослойных акустически неоднородных конструкций с прокладками из таких материалов как резина, пробка, ДВП, МВП и т.п.
В любом помещении наиболее уязвимыми с точки зрения акустической разведки являются двери и окна.
Оконные стекла сильно вибрируют под давлением акустической волны , поэтому целесообразно отделить их от рам резиновыми прокладками. По этой же причине лучше применить тройное или хотя бы двойное остекление на двух рамах, закрепленных в отдельных коробах. При этом на внешней раме установить сближенные стекла, а между коробками – звукопоглощающий материал.
Двери обладают существенно меньшими по сравнению с другими ограждающими конструкциями поверхностными плотностями полотен и трудно уплотняемыми зазорами и щелями. Таким образом, стандартная дверь очень плохо защищена, поэтому следует применять двери с повышенной звукоизоляцией. Например, применение уплотняющих прокладок повышает звукоизоляцию дверей на 5-10 дБ. Лучше устанавливать двойные двери с тамбуром и вирбрационной развязкой друг от друга. Характеристики звукопоглощающих свойств различных конструкций приведены в таблицах 14.1, 14.2.
Применение звукопоглощающих материалов имеет некоторые особенности, связанные с необходимостью создания оптимального соотношения прямого и отраженного от преграды акустических сигналов. Чрезмерное звукопоглощение снижает уровень сигнала. Значение ослабления звука различными ограждениями приведено в таблице 14.3.
Звукопоглощающие материалы — материалы, применяемые для внутренней отделки помещений с целью улучшения их акустических свойств. Звукопоглощающие материалы могут быть простыми и пористыми. В простых материалах звук поглощается в результате вязкого трения в порах (пенобетон, газостекло и т.п.). В пористых материалах кроме трения в порах возникают релаксационные потери, связанные с деформацией нежесткого скелета (минеральная, базальтовая, хлопковая вата). Обычно два вида материала используются в сочетании друг с другом. Один из распространенных видов пористых материалов - облицовочные звукопоглощающие материалы. Их изготавливают в виде плоских плит ("Акмигран", "Акминит", "Силакпор", "Вибростек-М") или рельефных конструкций ( пирамид , клиньев и т.д.), располагаемых или вплотную, или на небольшом расстоянии от сплошной строительной конструкции (стены, перегородки, ограждения и т.п.). На рисунке 14.4 приведен пример звукопоглощающей плиты. Для производства таких плит, как "Акмигран", применяют минеральную или стеклянную гранулированную вату и связующие, состоящие из крахмала, карбоксилцеллюлозы и бентонита. Из приготовленной смеси формируют плиты толщиной 2 см, которые после сушки подвергают отделке (калибруют, шлифуют и окрашивают). Лицевая поверхность плит имеет трещиновую фактуру. Плотность звукопоглощающего материала 350-400кг/м3. Крепление звукопоглощающих плит к перекрытию, как правило, осуществляется с помощью металлических профилей.
Рис. 14.1. Звукопоглощающая плита
Пористые звукопоглощающие материалы малоэффективны на низких частотах. Отдельную группу звукопоглощающих материалов составляют резонансные поглотители. Они подразделяются на мембранные и резонаторные. Мембранные поглотители представляют собой натянутый холст (ткань), тонкий фанерный (картонный) лист, под которым располагают хорошо демпфирующий материал (материал с большой вязкостью, например, поролон, губчатую резину, строительный войлок и т.д.). В такого рода поглотителях максимум поглощения достигается на резонансных частотах. Перфорированные резонаторные поглотители представляют собой систему воздушных резонаторов (например, резонаторов Гельмгольца), в устье которых расположен демпфирующий материал[14.2].
оценивается по следующей формуле:
Рассмотрим пример звукоизоляции ограждения и пола.
В случае, когда речь идет о возведении перегородки с высокими звукоизоляционными свойствами, в качестве эффективной конструкции предлагается рассмотреть перегородку на двух независимых каркасах с обшивкой двумя слоями гипсоволокнистых листов с каждой стороны. В данном случае применяется система, состоящая из двух независимых металлических каркасов толщиной по 50, 75 или 100 мм, которые с двух сторон обшиваются листами ГВЛ в два слоя толщиной по 12,5 мм каждый. При монтаже данной конструкции все элементы металлических каркасов, а также торцы листов ГВЛ, примыкают ко всем прочим конструкциям, в том числе и несущим, через слой виброизоляционного материала толщиной 6 мм. Металлические каркасы монтируются параллельно относительно друг друга с зазором не менее 10 мм для исключения возможных связей между собой. Внутреннее пространство перегородки заполняется звукопоглощающими базальтовыми плитами на толщину, равную не менее 75 % от общей внутренней толщины перегородки. Индекс изоляции воздушного шума перегородкой на двух каркасах по 100 мм с общей толщиной 260 мм равен Rw = 58 дБ, перегородка на основе профилей толщиной по 50 мм обеспечивает величину звукоизоляции равную Rw = 54 дБ при толщине 160 мм[14.3].
Рис. 14.2. Пример построения перегородки со звукоизоляцией
Если нужно увеличить звукоизоляцию уже построенного помещения, можно воспользоваться панелями звукоизоляции толщиной 70 мм, которые непосредственно монтируются на стены.
Для увеличения звукоизоляции пола используют конструкцию "плавающего пола" ( рис. 14.3).
Читайте также: