Projekt adaptacji akustycznej oraz wytyczne izolacyjności przegród W budynku D-5 Katedry Telekomunikacji AGH w Krakowie Przy ul. Czarnowiejskiej 78

Transkrypt

1 Projekt adaptacji akustycznej oraz wytyczne izolacyjności przegród W budynku D-5 Katedry Telekomunikacji AGH w Krakowie Przy ul. Czarnowiejskiej 78 faza budowlana. Kraków, sierpień 2011 r

2 Spis treści: 1. Wstęp - Cel wykonywania opracowania Podstawy wykonywania opracowania Charakterystyka czasu pogłosu RT Charakterystyka zrozumiałości mowy - wskaźnik STI Serwerownia Oszacowanie osiągniętego czasu pogłosu Sufit Wyniki symulacji Wytyczne odnośnie drzwi Wytyczne odnośnie ścian Wentylatornia Oszacowanie osiągniętego czasu pogłosu Sufit Wyniki symulacji Wytyczne odnośnie drzwi Wytyczne odnośnie ścian Podsumowanie

3 1. Wstęp - Cel wykonywania opracowania W laboratoriach i salach wykładowych katedry telekomunikacji przeprowadzane są zajęcia dydaktyczne, prelekcje, prace badawcze oraz wykłady. Zatem niniejsze opracowanie zostało wykonane przede wszystkim w oparciu o główne założenia dobrej zrozumiałości mowy, obniżenie hałasu panującego w laboratoriach i serwerowniach oraz zapewnienie ochrony przed hałasem poprzez dobranie odpowiednich izolacyjności akustycznych przegród budowlanych. Do niniejszego opracowania przyjęto jedno źródło wszechkierunkowe i pobudzanie sali szumem różowym. Odbiornik został umieszczony na wysokości 170 cm nad poziomem posadzki. 2. Podstawy wykonywania opracowania Podstawą wykonywania opracowania adaptacji akustycznej pomieszczeń budynku dydaktycznego D-5 Katedry Telekomunikacji AGH było: - założenia funkcji pomieszczeń - dokumentacja projektowa - konsultacje z Głównym Projektantem - konsultacje z Użytkownikiem i Inwestorem. 3

4 3. Wyznaczenie parametrów akustycznych 3.1. Charakterystyka czasu pogłosu RT Czas pogłosu jest ważnym parametrem określającym jakość akustyczną wnętrz. Definiowany jest jako czas, wyrażony w sekundach, w którym poziom dźwięku maleje o 60, 30, 20, 10 db od momentu wyłączenia źródła, gdy w pomieszczeniu panował stan ustalony. Czas pogłosu wpływa na zrozumiałość mowy, brzmienie muzyki oraz poziom dźwięku. Zmiana wartości RT60, 30, 20, 10 w pomieszczeniu jest uzależniona od rodzaju i kształtu materiałów składających się na jego wystrój, stopnia wypełnienia publicznością, warunków atmosferycznych. Temperatura i wilgotność ma jednak zdecydowanie mniejszy wpływ w porównaniu do pozostałych czynników. Istnieją zalecane wartości czasu pogłosu, jakie powinny istnieć w pomieszczeniach przeznaczonych dla muzyki i form słownych w funkcji objętości. Współczynnik m pochłaniania dźwięku przez powietrze o wilgotności względnej 50% i temperaturze 20 0 C 3.2. Charakterystyka zrozumiałości mowy - wskaźnik STI Wartość tego wskaźnika określa w sposób bezpośredni stopień zrozumiałości mowy na drodze transmisji sygnału w danym pomieszczeniu. W skutek wielokrotnego nakładania się różnych warstw sygnału, która zachodzą wskutek bliższych i dalszych odbić, maleje głębokość modulacji transmitowanego sygnału. Do wyznaczenia odpowiedzi impulsowej h(t) wykorzystuje się zazwyczaj pobudzenie akustyczne w postaci sekwencji szumowych o stałej gęstości widmowej. Szczególnie przydatne do tego celu są sygnały MLS (Maximum Length Sequence). Cechą wspólną tych sekwencji jest stała amplituda sygnału przyjmująca tylko wartości Umax i Umin oraz funkcją autokorelacji w postaci delty Diraca. Z tego powodu uzyskany przebieg odpowiedzi impulsowej wykazuje dużą odporność na działanie zewnętrznych zakłóceń. Metoda RASTI opiera się na 9 pomiarach przeprowadzonych w 2 pasmach oktawowych o częstotliwościach środkowych 500 i 2000 Hz (dla f = 500 Hz częstotliwości modulacji zawierają się w zakresie 1-8 Hz z odstępem tercjowym, natomiast dla f = 2000 Hz częstotliwości modulacji zawierają się w zakresie 0,7-11,2 Hz również z odstępem tercjowym) co powoduje znaczne skrócenie czasu pomiaru. Metoda ta opiera się na wyznaczeniu modulacyjnej funkcji przejścia MTF (ang. modulation transfer function): MTF = p 2 (t) e - jωt dt 4

5 0 0 p 2 (t) dt MTF = m out m in gdzie m - głębokość modulacji. System transmisji jakim jest pomieszczenie zmniejsza stopień modulacji sygnału, natomiast nie zmniejsza kształtu sinusoidalnej fali modulacyjnej. Poniżej przedstawiono zależność między współczynnikiem RASTI a zrozumiałością mowy: RASTI Zrozumiałość mowy 0,00-0,30 zła 0,30-0,45 uboga 0,45-0,60 dostateczna 0,60-0,75 dobra 0,75-1,00 doskonała 5

6 4. Serwerownia 0.17 W serwerowni znajdują się urządzenia techniczne rozmieszczone w 4 szafach rack. Większość urządzeń generuje hałas o poziomie około 70 dba. W pomieszczeniu znajdują się tez 2 urządzenia o hałasie około 80 dba. 4.1 Oszacowanie osiągniętego czasu pogłosu Po wykonaniu modelu sali, przeprowadzono symulację komputerową rozchodzenia się dźwięku we wnętrzu sali. Na podstawie posiadanych kart katalogowych i zasugerowanych przez Zamawiającego rodzajów materiałów wyposażenia wnętrza oraz na podstawie dostarczonych przez poszczególnych Producentów tych produktów współczynników pochłaniania poszczególnych materiałów wykonanych i przeprowadzonych w komorach pogłosowych wyznaczono parametry akustyczne wnętrza sali. 6

7 4.2 Sufit Do obliczeń przyjęto następujące założenia: Sufit podwieszany: sufit akustyczny z wełny szklanej, powierzchnie pokryte welonem szklanym- gr. 50mm, 200mm wysokość konstrukcji. Sufit powinien charakteryzować się współczynnikiem pochłaniania nie gorszym niż podany poniżej. Ecophon MODUS 50mm, c.w.k 200 mm wspóczynnik pochłaniania Alfa śr 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, f [Hz] Ecophon MODUS 50mm, c.w.k 200 mm Do symulacji przyjęto 32 m2 sufitu. Ściany przyjęto jako wykonane z tynku cementowego. Podłoga z PVC. 7

8 4.3 Wyniki symulacji Po zastosowaniu się do w/w rozwiązań uzyskano bardzo dobre wyniki czasu pogłosu jak poniżej: W symulacji uwzględniono źródła hałasu występujące w pomieszczeniu. Rozkład poziomu ciśnienia akustycznego z uwzględnieniem charakterystyki korekcyjnej A przedstawiono poniżej : 8

9 4.4 Wytyczne odnośnie drzwi. Wszystkie drzwi do serwerowni należy wykonać jako drzwi akustyczne. Odpowiednie drzwi to wszelkie drzwi o współczynniku izolacyjności właściwej nie mniejszym niż Rw min = 45 db(a) (EN 717). Uwaga: Podczas osadzania drzwi należy zwrócić szczególną uwagę na dokładność przylegania wszelkich opasek, uszczelek czy dokładnego wypełnienia wszelkich szczelin otworu drzwiowego z ramą drzwi. Najlepiej powyższe powierzyć doświadczonej firmie. 4.5 Wytyczne odnośnie ścian. Wszystkie ściany w pomieszczeniu należy wykonać jako ściany masywne o wskaźniku izolacyjności akustycznej właściwej R A1 nie mniejszej niż 55 db. 9

10 5 Wentylatornia 1.28 W wentylatorni znajdują się urządzenia wentylacyjne, które generują znaczny hałas. Jest to hałas na poziomie około db. Do symulacji przyjęto ze pracują cztery urządzenia i generują największy możliwy hałas. 5.1 Oszacowanie osiągniętego czasu pogłosu Po wykonaniu modelu pomieszczenia, przeprowadzono symulację komputerową rozchodzenia się dźwięku we wnętrzu sali. Na podstawie posiadanych kart katalogowych i zasugerowanych przez Zamawiającego rodzajów materiałów wyposażenia wnętrza oraz na podstawie dostarczonych przez poszczególnych Producentów tych produktów współczynników pochłaniania poszczególnych materiałów wykonanych i przeprowadzonych w komorach pogłosowych wyznaczono parametry akustyczne wnętrza sali. 10

11 5.2 Sufit Do obliczeń przyjęto następujące założenia: Sufit podwieszany: sufit akustyczny z wełny szklanej, powierzchnie pokryte welonem szklanym- gr. 50mm, 200mm wysokość konstrukcji. Sufit powinien charakteryzować się współczynnikiem pochłaniania nie gorszym niż podany poniżej. Ecophon MODUS 50mm, c.w.k 200 mm wspóczynnik pochłaniania Alfa śr 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, f [Hz] Ecophon MODUS 50mm, c.w.k 200 mm Do symulacji przyjęto 84 m2 sufitu. Ściany przyjęto jako wykonane z tynku cementowego. Podłoga z PVC. 11

12 5.3 Wyniki symulacji Po zastosowaniu się do w/w rozwiązań uzyskano bardzo dobre wyniki czasu pogłosu jak poniżej: W symulacji uwzględniono źródła hałasu występujące w pomieszczeniu. Rozkład poziomu ciśnienia akustycznego z uwzględnieniem charakterystyki korekcyjnej A przedstawiono poniżej : 12

13 5.4 Wytyczne odnośnie drzwi. Wszystkie drzwi do wentylatorni należy wykonać jako drzwi akustyczne. Odpowiednie drzwi to wszelkie drzwi o współczynniku izolacyjności właściwej nie mniejszym niż Rw min = 50 db(a) (EN 717). Uwaga: Podczas osadzania drzwi należy zwrócić szczególną uwagę na dokładność przylegania wszelkich opasek, uszczelek czy dokładnego wypełnienia wszelkich szczelin otworu drzwiowego z ramą drzwi. Najlepiej powyższe powierzyć doświadczonej firmie. 5.5 Wytyczne odnośnie ścian. Wszystkie ściany w pomieszczeniu należy wykonać jako ściany masywne o wskaźniku izolacyjności akustycznej właściwej R A1 nie mniejszej niż 55 db. 6 Podsumowanie Niniejsze wyniki są szacunkowe i mogą nieco odbiegać od przyjętych w niniejszym opracowaniu wartości wzorcowych. Wynika to z faktu: - trudności występowania i w doborze takich materiałów, które posiadałyby zakładane wartości współczynników pochłaniania tylko i wyłącznie w żądanych pasmach oktawowych lub tercjowych. - rozbieżności wynikającej z podanych współczynników pochłaniania w kartach katalogowych a stanem faktycznym, - sposobu mocowania tych elementów, Jakiekolwiek inne rozwiązania czy materiały wymagają wykonania ponownych obliczeń i opracowania akustycznego. Niniejsze opracowanie należy rozpatrywać w całości. Wykonawca zastrzega sobie możliwość dokonywania zmian do wytycznych na etapie realizacji niniejszego opracowania. Wszelkie zmiany lub uzupełnienia do niniejszego opracowania zostaną wniesione i przekazane Zamawiającemu na piśmie do jego siedziby. 13

14 Spis treści: 1. Wstęp - Cel wykonywania opracowania Podstawy wykonywania opracowania Charakterystyka czasu pogłosu RT Charakterystyka zrozumiałości mowy - wskaźnik STI Sala konferencyjna Oszacowanie osiągniętego czasu pogłosu Sufit Panele ścienne Wyniki symulacji Wytyczne odnośnie drzwi Wytyczne odnośnie ścian Uwagi odnośnie drzwi w pomieszczeniach, w których znajdują się hałasujące urządzenie informatyczne Podsumowanie

15 3. Wstęp - Cel wykonywania opracowania W laboratoriach i salach wykładowych katedry telekomunikacji przeprowadzane są zajęcia dydaktyczne, prelekcje, prace badawcze oraz wykłady. Zatem niniejsze opracowanie zostało wykonane przede wszystkim w oparciu o główne założenia dobrej zrozumiałości mowy, obniżenie hałasu panującego w laboratoriach i serwerowniach oraz zapewnienie ochrony przed hałasem poprzez dobranie odpowiednich izolacyjności akustycznych przegród budowlanych. Do niniejszego opracowania przyjęto jedno źródło wszechkierunkowe i pobudzanie sali szumem różowym. Odbiornik został umieszczony na wysokości 170 cm nad poziomem posadzki. 4. Podstawy wykonywania opracowania Podstawą wykonywania opracowania adaptacji akustycznej pomieszczeń budynku dydaktycznego D-5 Katedry Telekomunikacji AGH było: - założenia funkcji pomieszczeń - dokumentacja projektowa - konsultacje z Głównym Projektantem - konsultacje z Użytkownikiem i Inwestorem. 15

16 3. Wyznaczenie parametrów akustycznych 4.1. Charakterystyka czasu pogłosu RT Czas pogłosu jest ważnym parametrem określającym jakość akustyczną wnętrz. Definiowany jest jako czas, wyrażony w sekundach, w którym poziom dźwięku maleje o 60, 30, 20, 10 db od momentu wyłączenia źródła, gdy w pomieszczeniu panował stan ustalony. Czas pogłosu wpływa na zrozumiałość mowy, brzmienie muzyki oraz poziom dźwięku. Zmiana wartości RT60, 30, 20, 10 w pomieszczeniu jest uzależniona od rodzaju i kształtu materiałów składających się na jego wystrój, stopnia wypełnienia publicznością, warunków atmosferycznych. Temperatura i wilgotność ma jednak zdecydowanie mniejszy wpływ w porównaniu do pozostałych czynników. Istnieją zalecane wartości czasu pogłosu, jakie powinny istnieć w pomieszczeniach przeznaczonych dla muzyki i form słownych w funkcji objętości. Współczynnik m pochłaniania dźwięku przez powietrze o wilgotności względnej 50% i temperaturze 20 0 C 4.2. Charakterystyka zrozumiałości mowy - wskaźnik STI Wartość tego wskaźnika określa w sposób bezpośredni stopień zrozumiałości mowy na drodze transmisji sygnału w danym pomieszczeniu. W skutek wielokrotnego nakładania się różnych warstw sygnału, która zachodzą wskutek bliższych i dalszych odbić, maleje głębokość modulacji transmitowanego sygnału. Do wyznaczenia odpowiedzi impulsowej h(t) wykorzystuje się zazwyczaj pobudzenie akustyczne w postaci sekwencji szumowych o stałej gęstości widmowej. Szczególnie przydatne do tego celu są sygnały MLS (Maximum Length Sequence). Cechą wspólną tych sekwencji jest stała amplituda sygnału przyjmująca tylko wartości Umax i Umin oraz funkcją autokorelacji w postaci delty Diraca. Z tego powodu uzyskany przebieg odpowiedzi impulsowej wykazuje dużą odporność na działanie zewnętrznych zakłóceń. Metoda RASTI opiera się na 9 pomiarach przeprowadzonych w 2 pasmach oktawowych o częstotliwościach środkowych 500 i 2000 Hz (dla f = 500 Hz częstotliwości modulacji zawierają się w zakresie 1-8 Hz z odstępem tercjowym, natomiast dla f = 2000 Hz częstotliwości modulacji zawierają się w zakresie 0,7-11,2 Hz również z odstępem tercjowym) co powoduje znaczne skrócenie czasu pomiaru. Metoda ta opiera się na wyznaczeniu modulacyjnej funkcji przejścia MTF (ang. modulation transfer function): MTF = p 2 (t) e - jωt dt 16

17 0 0 p 2 (t) dt MTF = m out m in gdzie m - głębokość modulacji. System transmisji jakim jest pomieszczenie zmniejsza stopień modulacji sygnału, natomiast nie zmniejsza kształtu sinusoidalnej fali modulacyjnej. Poniżej przedstawiono zależność między współczynnikiem RASTI a zrozumiałością mowy: RASTI Zrozumiałość mowy 0,00-0,30 zła 0,30-0,45 uboga 0,45-0,60 dostateczna 0,60-0,75 dobra 0,75-1,00 doskonała 17

18 5. Sala konferencyjna Oszacowanie osiągniętego czasu pogłosu Po wykonaniu modelu sali, przeprowadzono symulację komputerową rozchodzenia się dźwięku we wnętrzu sali. Na podstawie posiadanych kart katalogowych i zasugerowanych przez Zamawiającego rodzajów materiałów wyposażenia wnętrza oraz na podstawie dostarczonych przez poszczególnych Producentów tych produktów współczynników pochłaniania poszczególnych materiałów wykonanych i przeprowadzonych w komorach pogłosowych wyznaczono parametry akustyczne wnętrza sali. 18

19 4.7 Sufit Do symulacji przyjęto sufit podwieszany o współczynniku pochłaniania nie niższym niż podany poniżej. Na rysunku zaznaczony kolorem pomarańczowym. wspóczynnik pochłaniania Alfa śr 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, f [Hz] Do symulacji przyjęto 66 m2 sufitu. Ściany przyjęto jako wykonane z tynku cementowego. Na podłodze przyjęto parkiet. 19

20 4.8 Panele ścienne Do symulacji przyjęto okładziny ścienne o współczynniku pochłaniania nie niższym niż podane poniżej. Na rysunku oznaczono je kolorem zielonym. 20

21 wspóczynnik pochłaniania Alfa śr 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, f [Hz] Do symulacji przyjęto 32 m2 paneli. 4.9 Wyniki symulacji Po zastosowaniu się do w/w rozwiązań uzyskano bardzo dobre wyniki czasu pogłosu jak poniżej: 21

22 Powyżej przedstawiono rozkład parametru zrozumiałości mowy STI Wytyczne odnośnie drzwi. Wszystkie drzwi do sali należy wykonać jako drzwi akustyczne. Odpowiednie drzwi to wszelkie drzwi o współczynniku izolacyjności właściwej nie mniejszym niż Rw min = 42 db(a) (EN 717). Uwaga: Podczas osadzania drzwi należy zwrócić szczególną uwagę na dokładność przylegania wszelkich opasek, uszczelek czy dokładnego wypełnienia wszelkich szczelin otworu drzwiowego z ramą drzwi. Najlepiej powyższe powierzyć doświadczonej firmie Wytyczne odnośnie ścian. Wszystkie ściany w pomieszczeniu należy wykonać jako ściany masywne o wskaźniku izolacyjności akustycznej właściwej R A1 nie mniejszej niż 55 db. 22

23 7 Uwagi odnośnie drzwi w pomieszczeniach, w których znajdują się hałasujące urządzenie informatyczne. Wszystkie drzwi do tych pomieszczeń (za wyjątkiem pomieszczeń sąsiadujących z pracownią 2.09) należy wykonać jako drzwi akustyczne. Odpowiednie drzwi to wszelkie drzwi o współczynniku izolacyjności właściwej nie mniejszym niż Rw min = 50 db(a) (EN 717) z szybą wewnątrz. Uwaga: Podczas osadzania drzwi należy zwrócić szczególną uwagę na dokładność przylegania wszelkich opasek, uszczelek czy dokładnego wypełnienia wszelkich szczelin otworu drzwiowego z ramą drzwi. Najlepiej powyższe powierzyć doświadczonej firmie. 8 Podsumowanie Niniejsze wyniki są szacunkowe i mogą nieco odbiegać od przyjętych w niniejszym opracowaniu wartości wzorcowych. Wynika to z faktu: - trudności występowania i w doborze takich materiałów, które posiadałyby zakładane wartości współczynników pochłaniania tylko i wyłącznie w żądanych pasmach oktawowych lub tercjowych. - rozbieżności wynikającej z podanych współczynników pochłaniania w kartach katalogowych a stanem faktycznym, - sposobu mocowania tych elementów, Jakiekolwiek inne rozwiązania czy materiały wymagają wykonania ponownych obliczeń i opracowania akustycznego. Niniejsze opracowanie należy rozpatrywać w całości. Wykonawca zastrzega sobie możliwość dokonywania zmian do wytycznych na etapie realizacji niniejszego opracowania. Wszelkie zmiany lub uzupełnienia do niniejszego opracowania zostaną wniesione i przekazane Zamawiającemu na piśmie do jego siedziby. 23