OCHRONA PRZECIWDŹWIĘKOWA BUDYNKU

Transkrypt

1 OCHRONA PRZECIWDŹWIĘKOWA BUDYNKU Schemat transmisji dźwięku przez przegrodę: 1 - dźwięk powietrzny padający, 2 - dźwięk powracający do pomieszczenia, 3 - dźwięk przechodzący przez przegrodę, 4 - dźwięk materiałowy biegnący w konstrukcji przegrody, 5 - dźwięk pow. przechodzący przez pory (jeśli przegroda jest zbudowana z materiału porowatego), 6 - dźwięk odbity, 7 - dźwięk wypromieniowany przez przegrodę wstecz (np. dźwięk wzbudzony w rezonatorach, drgania własne przegrody), 8 - dźwięk powietrzny wypromieniowany przez przegrodę wprzód, 9 - dźwięk materiałowy zamieniony na ciepło, 10 - wytworzenie dźwięku materiałowego, 11 - dźwięk materiałowy wypromieniowany przez przegrodę wprzód, 12 - przegroda

2 Rodzaje zakłóceń akustycznych w budynku: - dźwięki powietrzne, - dźwięki uderzeniowe, - zakłócenia od technicznego wyposażenia budynku. Miary liczbowe (parametry) związane z ochroną przeciwdźwiękową budynku: - izolacyjność akustyczna przegrody od dźwięków powietrznych, - poziom uderzeniowy (dotyczy tylko stropów), - poziom hałasu w pomieszczeniu. IZOLACYJNOŚĆ AKUSTYCZNA PRZEGRODY OD DŹWIĘKÓW POWIETRZNYCH R = 20 lg πfm/ρ o c (4.1) gdzie R: izolacyjność akustyczna przegrody od dźwięków powietrznych, f: częstotliwość dźwięku, m: masa jednostkowa przegrody, ρ o : masa jednostkowa ośrodka c: prędkość dźwięku w ośrodku (dla powietrza: ρ o c = 415 N*s/m 3 ) Po podstawieniu π= i ρ o c= 415 mamy R = 20 log fm + 20 log log 415 = 20 log fm 42.3, db (4.2) Prawo masy : izolacyjność przegrody jednorodnej od dźwięków powietrznych rośnie o 6 db na podwojenie masy przegrody lub na podwojenie częstotliwości dźwięku. Izolacyjność R zależy od częstotliwości dźwięku. Wyznaczanie wskaźników izolacyjności R A1 i R A2 (wielkości jednoliczbowe): - zmierzyć różnicę poziomu ciśnienia akustycznego po obu stronach przegrody. R(f) = L (f) L (f) 10lg S 1 2 +, db (4.3) A(f) gdzie R(f): izolacyjność akustyczna właściwa, L 1 (f), L 2 (f): poziom ciśnienia akustycznego zmierzony przez mikrofony 1 i 2 S: powierzchnia badanej przegrody, m 2, A(f): chłonność akustyczna pomieszczenia odbiorczego, m 2.

3 a) b) 5 Rys Pomiar izolacyjności akustycznej przegrody od dźwięków powietrznych. a) stanowisko pomiarowe: 1, 2: mikrofony, 3: głośnik, 4 przegroda, 5: urządzenie zawierające przełącznik mikrofonów, filtr i rejestrator. b) różnica poziomów ciśnienia akustycznego L 1 i L 2 po obu stronach przegrody w funkcji częstotliwości. - na podstawie izolacyjności akustycznej właściwej R(f) obliczyć wskaźnik ważony izolacyjności akustycznej właściwej R w, - obliczyć poprawki uwzględniające widmo hałasu przenikającego przez przegrodę w miejscu jej usytuowania tj. widmowe wskaźniki adaptacyjne C i C tr, Po ich uwzględnieniu otrzymuje się wskaźniki R A1 = R w +C i R A2 = R w +C tr (4.4) wskaźnik R A1 stosuje się dla przegród wewnętrznych lub do następujących rodzajów hałasu - hałas bytowy, - zabawa dzieci, - ruch kolejowy ze średnią i dużą prędkością, - ruch na drodze szybkiego ruchu, V>80km/h, - samoloty odrzutowe, w małej odległości, - zakłady przemysłowe emitujące głównie hałas średnio- i wysokoczęstotliwościowy,

4 wskaźnik R A2 stosuje się dla przegród zewnętrznych lub do następujących rodzajów hałasu - miejski ruch uliczny, - ruch kolejowy z małymi prędkościami, - śmigłowce, - samoloty odrzutowe, z dużej odległości, - zakłady przemysłowe emitujące głównie hałas nisko- i wysokoczęstotliwościowy. - obliczyć poprawkę uwzględniającą przenikanie boczne K R A1 = R A1 K i R A2 = R A2 K (4.5) gdzie K: poprawka na przenikanie boczne. Wskaźniki R A1 i R A2 wynikają z różnicy między poziomem ciśnienia akustycznego po obu stronach przegrody, więc im większa jest ich wartość, tym lepsza jest odporność przegrody na przenikanie dźwięku powietrznego. POZIOM UDERZENIOWY Poziom uderzeniowy jest miarą izolacyjności akustycznej stropów od dźwięków uderzeniowych. Zależy on od częstotliwości dźwięku. Wyznaczanie wskaźnika poziomu uderzeniowego (wielkość jednoliczbowa): - zmierzyć poziom dźwięków uderzeniowych w pomieszczeniu pod stropem przy użyciu źródła dźwięków uderzeniowych (tzw. stukacz) L (f) n = L (f) S i +10lg, db (4.6) A(f) gdzie L n (f): poziom uderzeniowy znormalizowany, L i (f): poziom ciśnienia akustycznego zmierzony przez mikrofon 3 (wartości uśrednione z wielu punktów pomiarowych), db, S: powierzchnia badanej przegrody, m 2, A(f): chłonność akustyczna pomieszczenia odbiorczego, m 2.

5 a) b) Rys Pomiar poziomu uderzeniowego. a) stanowisko pomiarowe: 1: stukacz, 2: strop, 3: mikrofon. b) konstrukcja stukacza - na podstawie poziomu uderzeniowego znormalizowanego L n (f) obliczyć ważony wskaźnik poziomu uderzeniowego znormalizowanego L n, w. Wskaźnik L n, w dotyczy warunków laboratoryjnych, tj. zakłada brak usterek w wykonaniu przegrody oraz nie uwzględnia bocznego przenikania dźwięku. - obliczyć ważony wskaźnik poziomu uderzeniowego przybliżonego w budynku L n, w L n, w = L n, w + K (4.7) gdzie K: poprawka na przenikanie boczne. Wskaźnik L n, w wynika z wartości poziomu ciśnienia akustycznego pod stropem, więc im mniejsza jest jego wartość, tym lepsza jest odporność przegrody na przenikanie dźwięku uderzeniowego.

6 POZIOM HAŁASU W POMIESZCZENIU Poziom hałasu określa się w db(a) Sposoby ograniczania poziomu hałasu w pomieszczeniu: - odpowiednie usytuowanie budynku względem zewnętrznych źródeł zakłóceń, - podział budynku na strefy akustyczne (strefy chronione przed hałasem i strefy mieszczących źródła hałasu i drgań), - szczególna ochrona akustyczna pomieszczeń o akustyce kwalifikowanej, w tym utworzenie śluz akustycznych przy wejściach do tych pomieszczeń, - rozplanowanie komunikacji w obiekcie z uwzględnieniem stwarzanego przez nie zagrożenia akustycznego, zwłaszcza w odniesieniu do klatek schodowych oraz dźwigów, - właściwe usytuowanie pomieszczeń technicznych oraz ich zabezpieczenie akustyczne (konstrukcja ścian i stropów, dobór drzwi i okien o odpowiedniej izolacyjności akustycznej), - dobór miejsca zainstalowania hałaśliwych urządzeń, w tym zewnętrznych urządzeń klimatyzacji, - współpraca z projektantami branżowymi w zakresie właściwego wytyczenia tras hałaśliwych instalacji oraz doboru urządzeń wyposażonych przez wytwórcę w zabezpieczenia przeciwhałasowe i przeciwdrganiowe.

7 4.3. OCHRONA PRZED ZAKŁÓCENIAMI PRZENOSZONYMI DROGĄ POWIETRZNĄ Pomieszczenie hałaśliwe Rys Podział budynku na strefy akustyczne. Pomieszczenia wymagające ciszy (3) od pomieszczeń hałaśliwych oddziela wytłumiony korytarz (2) i śluzy akustyczne (1)

8 Rys Przykład wykształcenia śluz akustycznych na płaskiej ścianie. Sala wykładowa Olsztyńskiej Szkoły Wyższej im. Józefa Rusieckiego, rzut. 344 miejsca, arch. M. Jacaszek, 2003

9 a) b)

10 c) Rys Przykłady sal otoczonych pomieszczeniami o innym przeznaczeniu, zaprojektowanymi również jako strefa ochronna przez zakłóceniami zewnętrznymi. a) Koriyama Civic Culture Centre, Koriyama, Japonia, 2004 miejsca, b) The Morrison Center for the Fine and Performing Arts, Boise, Idaho, U.S.A, 2200 miejsc, c) Alabama Shakespeare Festival Theatre, Montgomery, Alabama, USA, 740 miejsc system R A1 do 37 db system R A1 do 45 db system R A1 do 54 db system R A1 do 61dB Rys Przykładowe rozwiązania systemowych ścian z płyt gipsowo kartonowych wraz ze wskaźnikiem izolacyjności akustycznej R A1 (wg katalogu firmy RIGIPS). Płyty gr mm, wełna mineralna lub szklana 20 kg/m 3 gr. 50 mm (w ostatnim przypadku 70 mm), pustka powietrzna 50 mm.

11 4.4. OCHRONA PRZED ZAKŁÓCENIAMI PRZENOSZONYMI DROGĄ MATERIAŁOWĄ Sposoby ochrony: - dylatowanie budynku oddzielające strefę chronioną od strefy hałaśliwej (rys. 4.8), - stosowanie podłóg pływających, - zaopatrzenie podłóg tradycyjnych w izolację przeciwdrganiową (podkładki pod legary, podkłady elastyczne pod panele podłogowe, wykładziny podłogowe na podłożu elastycznym), - odrębne fundamentowanie lub amortyzowanie wszystkich urządzeń mechanicznych stanowiących techniczne wyposażenie budynku, np. maszynownie wind, hydrofornie, wymiennikownie ciepła, urządzenia kotłowni, centrale wentylacyjne itp., [23, rozdz. 10] - stosowanie podkładek elastycznych we wszystkich punktach mocowania instalacji wod.- kan, CO i wentylacji do ścian. a) b) c) 1 d) Rys Zabezpieczenie budynków przed przenikaniem drgań przenoszonych gruntem. a) przegroda przeciwdrganiowa w gruncie, b) mur oporowy, c) ścianka izolacyjna, d) zabezpieczenie przed przenikaniem drgań między budynkami. 1 płyta izolacyjna (np. korek w okładzinie z blachy), 2 żużel lub gruz, 3 mur oporowy, 4 asfalt, 5 ścianka izolacyjna, 6 izolacja między ławami (np. płyta elastyczna gr. 5 cm)

12 a) przekrój b) rzut Rys (a) Droga przenikania dźwięków materiałowych między dwiema częściami budynku rozdzielonymi zdylatowaną ścianą, stojącą na ciągłym fundamencie bez dylatacji. (b) Zabezpieczenie przed przenikaniem dźwięków materiałowych przez zastosowanie konstrukcji szkieletowej, opartej na mijających się stopach fundamentowych. 1: źródło dźwięków materiałowych, 2: pomieszczenie chronione przed hałasem, 3: ściana o konstrukcji szkieletowej, 4: słup, 5: stopa fundamentowa

13 a) b) opona guma łożyskowa wulkanizowana gr. 100 mm prowadnica rozpora grodzica Rys Zabezpieczenie budynków przed przenikaniem drgań przenoszonych gruntem. a) wibroizolacja słupów, b) wypełnienie przegrody przeciw-drganiowej w gruncie zużytymi oponami samochodowymi

14 beton słup stalowy odlew stalowy ruszt belkowy smoła podkładka ołowiano-azbestowa betonowa podstawa fundamentowa Rys Zabezpieczenie budynku o stalowej konstrukcji szkieletowej przed przenikaniem drgań od kolei podziemnej a) b) c) Rys Izolacja przeciwdrganiowa szkieletu budynku. a), b) słupy stalowe, c) słup żelbetowy. 1: okładzina z korka lub płyt z wełny mineralnej gr. 2 cm, 2: słup stalowy, 3: wata szklana, wełna mineralna, piasek itd. (zapobieganie transmisji dźwięków powietrznych w pustce słupa), 4: siatka metalowa, 5: płyta pilśniowa miękka lub płyta z wełny mineralnej, 6: tynk, 7: przepona metalowa, 8: słup żelbetowy.

15 Zapobieganie zakłóceniom instalacyjnym Źródła zakłóceń instalacyjnych: - praca urządzeń technicznych w budynku (centrale wentylacyjne, wymiennikownie ciepła, kotłownie CO, maszynownie wind i ruch samych wind), - funkcjonowanie instalacji i ich osprzętu (wod.-kan., CO, wentylacja), - drgania pochodzenia transportowego przenoszone gruntem na konstrukcję budynku, użytkowanie garaży w budynku, - zakłócenia wytwarzane przez użytkowników (w tym zakłócenia bytowe, praca zmechanizowanych urządzeń gospodarstwa domowego, użytkowanie sanitariatów i in.). Rodzaje zakłóceń instalacyjnych: - hałas powietrzny spowodowany pracą centrali klimatyzacyjnej i agregatów wody lodowej (czynnik chłodzący klimatyzacji), - zakłócenia turbulencyjne spowodowane ruchem powietrza w przewodach oraz na kratkach wylotowych, - hałas elementów wykonawczych automatyki utrzymującej zadaną temperaturę i wilgotność powietrza, - drgania centrali, agregatów wody lodowej i urządzeń zewnętrznych, - hałas urządzeń zewnętrznych klimatyzacji umieszczonych poza budynkiem Rys Niekorzystne umieszczenie jednostki zewnętrznej klimatyzacji w narożniku między dwiema lub trzema powierzchniami odbijającymi dźwięk.

16 a) b) Rys Urządzenia zewnętrzne klimatyzacji zainstalowane na zewnątrz budynku. a) Urządzenia usytuowane nieprawidłowo. Duży poziom wytwarzanego hałasu i mała odległość od budynków może być przyczyną przekroczenia dopuszczalnego poziomu zakłóceń wnikających do budynku. b) Urządzenia usytuowane prawidłowo. Czerpnia i wyrzutnia powietrza oraz skraplacz znajdują się w odrębnym obiekcie połączonym z budynkiem przewodami podziemnymi, co radykalnie ogranicza transmisję hałasu i drgań

17 Rys Przenikanie dźwięku między pomieszczeniami przez wspólne przewody wentylacyjne oraz przez pustkę nad sufitem podwieszonym a) koryta pokój pokój pokój b) nawiew wyciąg Rys Akustycznie wadliwy (a) i prawidłowy (b) układ przewodów wentylacyjnych, odpowiednio ułatwiający i utrudniający przenikanie dźwięku między pomieszczeniami przez sieć wentylacyjną