KATALOG NOWYCH MATERIAŁÓW DŹWIĘKOCHŁONNYCH PRZYDATNYCH W PROJEKTOWANIU ZABEZPIECZEŃ WIBROAKUSTYCZNYCH

Transkrypt

1 Jan Sikora KATALOG NOWYCH MATERIAŁÓW DŹWIĘKOCHŁONNYCH PRZYDATNYCH W PROJEKTOWANIU ZABEZPIECZEŃ WIBROAKUSTYCZNYCH

2 KU 0540 pozycja wydawnictw naukowych Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie Wydawnictwa AGH, Kraków 2013 ISBN Redaktor Naczelny Wydawnictw AGH: Jan Sas Opiniodawca: dr hab. inż. Jerzy Wiciak prof. AGH Afiliacja autora: AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Opracowano i wydano ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach realizowanego w latach projektu rozwojowego nr II.B.12 pt.: Nowe rozwiązania materiałowe przegród warstwowych w projektowaniu zabezpieczeń wibroakustycznych maszyn i urządzeń, stanowiącego jedno z zadań programu wieloletniego Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy koordynowanego przez CIOP-PIB w Warszawie. Skład komputerowy: Wydawnictwo JAK, Redakcja Wydawnictw AGH al. A. Mickiewicza 30, Kraków tel , tel./faks redakcja@wydawnictwoagh.pl

3 Spis treści Część I WPROWADZENIE Wstęp Klasyfikacja materiałów dźwiękochłonnych Parametry określające własności dźwiękochłonne materiałów Pomiary fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku Literatura Część II KARTY KATALOGOWE Styropian Styropian płyta o gęstości 15 kg/m Styropian płyta o gęstości 20 kg/m Styropian płyta o gęstości 30 kg/m Styropian granulat o gęstości 1 kg/m Guma Granulat gumowy I o gęstości 460 kg/m Granulat gumowy II o gęstości 458 kg/m Granulat gumowy III o gęstości 460 kg/m Granulat gumowy IV o gęstości 510 kg/m Granulat gumowy V o gęstości 340 kg/m Granulat tkaninowy o gęstości 40 kg/m Płyta gumowa WAP-3A o gęstości 1100 kg/m Płyta gumowa WAP-3A-K 1290 kg/m

4 Płyta gumowa WAP-3A-B150 o gęstości 1480 kg/m Płyta gumowa WAP-3A-08 o gęstości 800 kg/m Płyta gumowa WAP-3A kg/m Tworzywa sztuczne Granulat polipropylen 827 kg/m Granulat tarnamid o gęstości 551 kg/m Granulat przemiał ABS o gęstości 459 kg/m Płyta polietylenowa o gęstości 35 kg/m Tworzywa naturalne Piasek kwarcowy o gęstości 1440 kg/m

5 Część I WPROWADZENIE

6

7 1. Wstęp W projektowaniu rozwiązań konstrukcyjnych zabezpieczeń wibroakustycznych (szczególnie ograniczających transmisję energii wibroakustycznej) zasadnicze znaczenie ma dobór przegród o określonej izolacyjności akustycznej, stanowiących elementy ścienne mocowane do konstrukcji nośnej zabezpieczenia. W pracach związanych z projektowaniem nowych, innowacyjnych rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych przegród dźwiękoizolacyjnych i dźwiękochłonno-izolacyjnych niezbędna jest znajomość własności dźwiękochłonnych i dźwiękoizolacyjnych poszczególnych warstw materiałów, z których ma być skonfigurowana prototypowa przegroda warstwowa. Działalność związana z recyklingiem materiałów odpadowych, poprodukcyjnych w celu przetworzenia ich w nowe materiały i wyroby przydatne w rozwiązaniach zabezpieczeń ograniczających hałas, wymaga orientacji w wymaganiach stawianych takim materiałom i wyrobom w zakresie pożądanych własności dźwiękochłonnych lub dźwiękoizolacyjnych. We wszystkich wymienionych powyżej działaniach niezbędna jest znajomość parametrów akustycznych charakteryzujących materiały dźwiękochłonne i dźwiękoizolacyjne oraz przydatna jest wiedza, w jaki sposób i na jakich stanowiskach laboratoryjnych przeprowadza się badania służące do wyznaczenia tych parametrów. Wstępnego oszacowania potencjalnych właściwości akustycznych nowego materiału i jego przydatności w ograniczaniu hałasu maszyn i urządzeń można dokonać, znając jego strukturę i parametry fizyczne, a także zjawiska akustyczne wpływające na izolacyjność przegrody oraz mechanizm pochłaniania dźwięku w materiałach. Aby uzyskać poprawę skuteczności stosowanych w metodach biernych ograniczania hałasu środków dźwiękochłonno-izolacyjnych, prowadzone są prace badawcze między innymi nad uzyskaniem nowych rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych przegród dźwiękoizolacyjnych i dźwiękochłonno-izolacyjnych. Badania prowadzone są pod kątem uzyskania nowych materiałów, dotychczas nie stosowanych, mogących spełniać rolę warstw dźwiękochłonnych lub dźwiękoizolacyjnych w przegrodach wykorzystywanych na elementy ścienne zabezpieczeń. Przeprowadza się badania pilotażowe wszelkich materiałów odpadowych, poprodukcyjnych mających strukturę porowatą lub włóknistą oraz materiałów odpadowych, które po przetworzeniu stanowią lite zwarte płyty o dużej masie powierzchniowej. Osobną grupę materiałów stanowią wszelkiego typu granulaty i materiały ziarniste (Sikora, Turkiewicz 2009, Sikora 2010), których przydatność jako warstw dźwiękochłonnych w przegrodach zabezpieczeń ogra- 7

8 niczających hałas już udowodniono przez stosowanie ich w panelach ekranów akustycznych oraz w zintegrowanych obudowach dźwiękochłonno-izolacyjnych (Sikora 2011). Szczególną uwagę zwraca się na opracowanie cienkich przegród (pojedynczych i dwuściennych z warstwami dźwiękochłonnymi w postaci wykładzin i rdzeni dźwiękochłonnych), od 10 do 20 mm, przydatnych w projektowaniu zintegrowanych obudów. Wyniki badań parametrów akustycznych cienkich przegród oraz zastosowane w nich struktury mogą stanowić punkt wyjścia do projektowania nowych korpusów maszyn o zwiększonym pochłanianiu energii wibroakustycznej niż ma to miejsce w klasycznych rozwiązaniach. Prace związane z poszukiwaniem nowych materiałów o własnościach pochłaniania dźwięku oraz odpornych na przenikanie dźwięku, przydatnych do zastosowania w zabezpieczeniach ograniczających nadmierną aktywność akustyczną maszyn i urządzeń, a także których ceny są konkurencyjne w porównaniu z cenami materiałów dotychczas stosowanych, wymagają dostępu do stanowisk laboratoryjnych umożliwiających przetestowanie ich parametrów akustycznych. Wyselekcjonowanie nowego materiału dźwiękochłonnego, przegrody dźwiękoizolacyjnej lub przegrody dźwiękochłonno-izolacyjnej utworzonej z jednej lub kilku warstw materiałów pochłaniających i izolujących dźwięk wymaga całej serii badań wstępnych. Badania te pozwalają na stwierdzenie, czy nowy materiał lub przegroda charakteryzują się parametrami korzystniejszymi lub przynajmniej porównywalnymi z materiałami lub przegrodami już znanymi i szeroko stosowanymi. Znajomość metodyki postępowania przy badaniu właściwości akustycznych nowych materiałów jest szczególnie przydatna dla przedstawicieli firm dysponujących materiałami odpadowymi oraz producentów lub potencjalnych producentów materiałów i przegród mających zastosowanie w zabezpieczeniach przeciwhałasowych. Podczas prac badawczych poświęconych opracowaniu nowych materiałów i przegród przydatnych w projektowaniu zabezpieczeń wibroakustycznych, a także w badaniach na zlecenie z przemysłu, w Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki AGH stosuje się niżej wymienione procedury badawcze przy wstępnej i końcowej ocenie parametrów akustycznych. W przypadku materiałów pochłaniających dźwięk i mających zastosowanie jako warstwy dźwiękochłonne i rdzenie dźwiękochłonne wstępne oszacowanie ich własności przeprowadza się, określając fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku, a następnie wyselekcjonowany materiał lub grupę materiałów można dopiero poddać badaniom na określenie pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku. W przypadku materiałów typowo dźwiękoizolacyjnych, wstępne pilotażowe badania mające na celu określenie izolacyjności akustycznej właściwej należy przeprowadzać na próbkach o małych wymiarach (0,7 0,7 m), co znacznie zmniejsza koszt badań oraz ułatwia wykonanie próbek, a następnie wyselekcjonowane próbki materiałów lub przegród poddawane są badaniom na izolacyjność akustyczną na stanowisku badawczym z otworem pomiarowym o wymiarach badanej próbki 2 1 m. W przypadku przegród warstwowych z warstwą (bądź warstwami dźwiękochłonnymi) badania obejmują najpierw badania fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku materiałów wchodzących w skład przegrody (z pominięciem badań pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku), a następnie badania izolacyjności akustycznej przegrody na małych próbkach, a po wyselekcjonowaniu najkorzystniejszych przegród, badania końcowe na próbkach o wymiarach 2 1 m. 8

9 W przypadku przegród z nowymi warstwami dźwiękoizolacyjnymi i dźwiękochłonnymi ocena ich parametrów akustycznych powinna obejmować pełny cykl badań: badania fizycznego współczynnika pochłaniania warstw dźwiękochłonnych, badania izolacyjności akustycznej poszczególnych warstw dźwiękoizolacyjnych oraz całych przegród na małych próbkach (0,7 0,7 m), a po wyselekcjonowaniu najkorzystniejszych rozwiązań badania izolacyjności akustycznej na próbkach o wymiarach 2 1 m oraz badania pogłosowego współczynnika pochłaniania płaszczyzny pochłaniającej przegrody. Prezentowany katalog nowych materiałów dźwiękochłonnych powstał w wyniku realizacji projektu rozwojowego nr II.B.12 pt.: Nowe rozwiązania materiałowe przegród warstwowych w projektowaniu zabezpieczeń wibroakustycznych maszyn i urządzeń. Celem projektu jest opracowanie zestawu zmodyfikowanych przegród warstwowych, z różnych tworzyw o odpowiednio dobranych parametrach mechanicznych i akustycznych, przydatnych w projektowaniu zabezpieczeń wibroakustycznych maszyn i urządzeń stanowiących zagrożenie akustyczne na stanowiskach pracy. Dotyczy to głównie maszyn i urządzeń wymagających ciągłej i bezpośredniej obsługi przez operatora. Dla tego typu stanowisk pracy osiągnięcie redukcji hałasu możliwe jest w zasadzie tylko przez zastosowanie zintegrowanych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych bądź przez wzmocnienie izolacyjności akustycznej oryginalnych korpusów maszyn i urządzeń. Katalog zawiera charakterystyki pochłaniania dźwięku nowych materiałów dotychczas niestosowanych w zabezpieczeniach wibroakustycznych, bądź stosowanych sporadycznie bez szczegółowej wiedzy o ich parametrach akustycznych. Zaprezentowane materiały mogą mieć zastosowanie jako rdzenie dźwiękochłonne w dwuściennych przegrodach dźwiekochłonno- -izolacyjnych lub jako warstwy dźwiękochłonne w przegrodach pojedynczych warstwowych. Własności dźwiękochłonne zamieszczonych w katalogu materiałów wyznaczono, mierząc fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku. W przeważającej większości nie są wytwarzane lub produkowane na skalę przemysłową. Stąd nie prowadzono jeszcze badań nad określeniem pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku. Mogą być jednak z powodzeniem stosowane w rozwiązaniach konstrukcyjnych zabezpieczeń wibroakustycznych. Katalog umożliwia zorientowanie się, jakimi własnościami dźwiękochłonnymi charakteryzować się mogą materiały o podobnej strukturze, gęstości objętościowej itp. Może być bardzo przydatny dla producentów materiałów uzyskiwanych w recyklingu. Umożliwia bowiem zorientowanie się, jakiego typu materiały mogą charakteryzować się dobrymi własnościami pochłaniania dźwięku, co z kolei może kwalifikować je do wykorzystania w elementach ściennych zabezpieczeń przeciwhałasowych.

10 2. Klasyfikacja materiałów dźwiękochłonnych Aby dokonać klasyfikacji materiałów i wyrobów dźwiękochłonnych stosowanych w przegrodach zabezpieczeniach wibroakustycznych, należy rozpocząć od klasyfikacji materiałów, wyrobów i ustrojów dźwiękochłonnych stosowanych w akustyce budowlanej (Sadowski 1976). W budownictwie ze względu na cechy materiałowe i konstrukcyjne, jak również z uwagi na mechanizm pochłaniania dźwięku, rozróżnia się: materiały i wyroby dźwiękochłonne, ustroje dźwiękochłonne. Do materiałów dźwiękochłonnych zalicza się takie, które bez dodatkowej obróbki nie mogą być umieszczane na ścianach i sufitach, ale mogą służyć jako wypełnienie ustrojów dźwiękochłonnych. Wyrobami dźwiękochłonnymi nazywa się materiały dźwiękochłonne, które już fabrycznie zostały wytworzone w postaci płyt lub mat z odpowiednią dekoracyjną fakturą, która pozwala na bezpośrednie ich zastosowanie wprost na ścianie lub suficie bez dodatkowej konstrukcji oraz zapewnia ich estetyczny wygląd. Wyrób dźwiękochłonny charakteryzuje się także tym, że materiał dźwiękochłonny, np. wełna mineralna lub szklana, jest zabezpieczony przed niekorzystnym oddziaływaniem na zdrowie ludzi (zabezpieczenia przed ewentualnym kruszeniem się włókien). Zarówno materiały, jak i wyroby dźwiękochłonne pochłaniają dźwięk za pomocą swojej, najczęściej porowatej lub włóknistej struktury. Do grupy tej należą: materiały i wyroby tekstylne, wełny, maty, waty i wyroby pochodne oraz maty, płyty i wyroby porowate. Dźwiękochłonnym nazywamy ustrój płaski lub przestrzenny wykonany z jednego lub kilku materiałów (lub wyrobów) najczęściej nie dźwiękochłonnych tak skonstruowany, że tworzy układ (najczęściej rezonansowy) pochłaniający dźwięk w określonym paśmie częstotliwości. Ustrój dźwiękochłonny jest zazwyczaj wypełniony wewnątrz materiałem dźwiękochłonnym. Ustroje dźwiękochłonne zależnie od swej konstrukcji mogą mieć różne właściwości dźwiękochłonne. Ze względu na pasmo częstotliwości, w którym występuje największe pochłanianie dźwięku, wszystkie materiały, wyroby i ustroje dźwiękochłonne można podzielić na: wąskopasmowe (o szerokości poniżej 1 oktawy), szerokopasmowe (o szerokości ponad 4 oktawy), niskoczęstotliwościowe (o zakresie częstotliwości Hz), 10

11 średnioczęstotliwościowe (w zakresie częstotliwości Hz), wysokoczęstotliwościowe (w zakresie częstotliwości Hz). Ogólną klasyfikację materiałów, wyrobów i ustrojów dźwiękochłonnych stosowanych w budownictwie przedstawiono na rysunku 2.1. Materiały i wyroby dźwiękochłonne pochłaniają dźwięk najczęściej w paśmie średnich i dużych częstotliwości, co ogranicza ich zakres stosowania. Ustroje dźwiękochłonne natomiast, w zależności od ich konstrukcji, mogą pochłaniać dźwięk w różnych pasmach częstotliwości zarówno w bardzo wąskich, jak i dość szerokich. Największe pochłanianie dźwięku przez materiał, wyrób lub ustrój występuje dla jego częstotliwości rezonansowej. Większość znanych materiałów i ustrojów dźwiękochłonnych ma częstotliwość rezonansową większą od 1000 Hz. Rys Klasyfikacja materiałów, wyrobów i ustrojów dźwiękochłonnych W celu uzyskania znacznego pochłaniania dźwięku w paśmie małych częstotliwości niezbędne jest zestawianie odpowiednio grubej warstwy materiału lub wyrobu dźwiękochłonnego. W przypadku dużych częstotliwości powiększenie grubości warstwy materiału użytego nie ma widocznego wpływu, z wyjątkiem mat z materiałów włóknistych, jak np. 11

12 wełny szklanej, mineralnej itp., o małej oporności przepływu, w których występuje również zwiększenie współczynnika pochłaniania w paśmie dużych częstotliwości. Dużo większe możliwości w stosowaniu materiałów i wyrobów dźwiękochłonnych, jeżeli chodzi o ich cechy materiałowe, występują w projektowaniu zabezpieczeń przeciwhałasowych. Podział tych materiałów ze względu na właściwości akustyczne jest identyczny jak dla materiałów stosowanych w akustyce budowlanej. Na rysunku 2.2 przedstawiono opracowaną w Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki szczegółową klasyfikację materiałów i wyrobów dźwiękochłonnych występujących w rozwiązaniach przegród zabezpieczeń przeciwhałasowych. MATERIAŁY I WYROBY DŹWIĘKOCHŁONNE STOSOWANE W ROZWIĄZANIACH PRZEGRÓD DŹWIĘKOCHŁONNO-IZOLACYJNYCH ZABEZPIECZEŃ PRZECIWHAŁASOWYCH płyty z pianki poliuretanowej sztywne płyty ze szkła piankowego POROWATE płyty ze stopów lekkich metali miękkie (gąbczaste) płyty z pianki poliuretanowej płyty z gumy piankowej sztywne płyty z wełny mineralnej płyty z wełny szklanej WŁÓKNISTE maty z wełny mineralnej miękkie maty z wełny szklanej maty z kaolinowej wełny mineralnej maty z włókien polichlorkowowinylowych i innych PLASTER MIODU płyty z tworzyw sztucznych kartonowe śrut ołowiany ZIARNISTE granulaty z tworzyw sztucznych granulaty z kruszyw budowlanych piasek kwarcowy Rys. 2.2 Klasyfikacja materiałów i wyrobów dźwiękochłonnych stosowanych w rozwiązaniach przegród zabezpieczeń wibroakustycznych 12

13 W przegrodach zabezpieczeń przeciwhałasowych stosowane są cztery zasadnicze grupy materiałów: porowate, włókniste, o strukturze plastra miodu oraz ziarniste. Wszystkie cztery grupy wymienionych materiałów mogą mieć zastosowanie jako rdzenie dźwiękochłonne w przegrodach dwuściennych. W przegrodach warstwowych, w których materiał dźwiękochłonny znajduje się od strony zewnętrznej, mają zastosowanie płyty porowate i włókniste. Z tym, że w przypadku porowatych miękkie, a w przypadku włóknistych sztywne. Płyty z tworzyw sztucznych o strukturze plastra miodu mogą mieć zastosowanie jako dodatkowa warstwa zewnętrzna osłaniająca płytę z materiału włóknistego lub porowatego. Wpływa to na zwiększenie pochłanianie dźwięku przez przegrodę. Niektóre z zaprezentowanych na rysunku 2.2 materiałów o właściwościach dźwiękochłonnych mają szczególne zastosowanie w przegrodach stanowiących elementy zintegrowanych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych, charakteryzujących się małymi grubościami. Są to między innymi płyty z gumy piankowej, materiały ziarniste oraz płyty ze szkła piankowego.

14 3. Parametry określające własności dźwiękochłonne materiałów a s Projektanci i wytwórcy zabezpieczeń ograniczających hałas maszyn i urządzeń, producenci paneli ekranów akustycznych oraz przegród stosowanych w wyciszaniu maszyn i urządzeń, a także wytwórcy nowych materiałów mających zastosowanie w wibroakustyce przemysłowej powinni znać parametry akustyczne określające własności dźwiękochłonne i dźwiękoizolacyjne tych produktów. Podstawowymi parametrami akustycznymi są: pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku a (charakteryzujący materiał dźwiękochłonny) oraz izolacyjność akustyczna właściwa R (parametr charakteryzujący właściwości przegród dźwiękoizolacyjnych odpornych na przenikanie energii akustycznej). Parametry te wyznacza się bezpośrednio z pomiarów w warunkach laboratoryjnych. Oprócz tych dwóch zasadniczych parametrów materiały dźwiękochłonne i dźwiękoizolacyjne określane są dodatkowymi parametrami wyznaczanymi za pomocą obliczeń z uzyskanych wyników pomiarów. Poniżej przedstawiono zestawienie parametrów określających właściwości akustyczne materiałów dźwiękochłonnych wykorzystywanych w praktyce projektowania zabezpieczeń. Parametry określające właściwości akustyczne materiałów dźwiękochłonnych: a f fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku w funkcji częstotliwości w pasmach 1\3-oktawowych lub oktawowych, a pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku w funkcji częstotliwości w pasmach1\3-oktawowych (płyty), pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku w funkcji częstotliwości w pasmach 1\3-oktawowych (ustroje przestrzenne), a p praktyczny współczynnik pochłaniania dźwięku w funkcji częstotliwości w pasmach oktawowych (obliczony z a), a w jednoliczbowy wskaźnik pochłaniania dźwięku niezależny od częstotliwości (obliczony z a p ), DL a jednoliczbowy wskaźnik oceny pochłaniania dźwięku dla elementów ściennych ekranów akustycznych (obliczony z a). Fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku a f jest to stosunek mocy akustycznej przenikającej przez powierzchnię badanej próbki (bez powrotu) do mocy akustycznej fali płaskiej padającej prostopadle na próbkę. Współczynnik ten określa bezwzględną chłonność 14

15 danego materiału. Znajomość jego wartości pozwala na wstępne porównanie chłonności różnych materiałów między sobą, co ma znaczenie zwłaszcza w przypadku oceny przydatności zastosowania w projektowanych zabezpieczeniach przeciwhałasowych nowych, dotychczas nie stosowanych materiałów. Przy pomiarze fizycznego współczynnika dźwięku wykorzystujemy falę dźwiękową, która pada prostopadle do powierzchni badanej próbki. Do pomiaru tego rodzaju współczynnika wykorzystuje się zwykle rurę impedancyjną. Istnieje wiele typów rur impedancyjnych. Mogą być wykonane z metalu, lub w przypadku rur o większym przekroju poprzecznym wykonane za szczelnego i gładkiego betonu. Spotykamy rury o przekroju kołowym, ewentualnie prostokątnym. Fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku można określić metodą wykorzystującą współczynnik fal stojących (PN-EN ISO :2004) oraz metodą funkcji przejścia (PN-EN ISO :2003). Znając tylko wyniki badań fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku badanego materiału, można w przybliżeniu określić jego współczynnik pogłosowy, korzystając z wykresu na rysunku 3.1 opracowanego na podstawie związku, jaki zachodzi między wartościami tych współczynników (Everest 2004). Rys Przybliżona zależność między fizycznym i pogłosowym współczynnikiem pochłaniania dźwięku Pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku α jest parametrem charakteryzującym materiał dźwiękochłonny. Wyznaczany jest bezpośrednio z pomiarów w warunkach laboratoryjnych, w specjalnych pomieszczeniach zwanych komorami pogłosowymi oraz przy użyciu specjalistycznej aparatury pomiarowej (PN-EN ISO 354:2005). 15

16 Poziom dźwięku pogłosowego w zamkniętej przestrzeni podczas działania źródła dźwięku, a następnie jego spadek po wyłączeniu źródła, zależą od chłonności akustycznej powierzchni przedmiotów znajdujących się w przestrzeni. Stąd też pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku α zdefiniowany jest stosunkiem energii pochłoniętej przez materiał do energii padającej w akustycznym polu rozproszonym, czyli obszarze, w którym dźwięki padające na powierzchnię pomieszczenia są całkowicie przypadkowe, a natężenie dźwięku nie jest zależne od miejsca w pomieszczeniu. Zatem pomiar wykonywany jest w warunkach losowego (wszechkierunkowego) kierunku padania fali dźwiękowej. Współczynnik ten zależy od wielu czynników (niezależnych nawet od materiału), takich jak: sposobu umocowania próbki, rozmiaru i kształtu pomieszczenia w którym przeprowadzany jest pomiar, powierzchni i kształtu próbki, a nawet jej lokalizacji. Z tego powodu otrzymuje się różne wartości pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku. Aby temu zapobiec można jedynie ustalić ścisłe warunki pomiarowe. Stąd też metoda pomiaru tegoż współczynnika została ujęta w normie PN-EN ISO 354. Norma ta służy do dokładnego określenia współczynnika pochłaniania badanego materiału. Wyniki pomiarów uzyskanych metodą pogłosową określają właściwości dźwiękochłonne w polu rozproszonym, a więc w warunkach zbliżonych do rzeczywistych. Jednak oszacowanie współczynnika pochłaniania dźwięku w komorze oparte jest na licznych uproszczeniach i przybliżonych założeniach dotyczących pola akustycznego oraz wymiarów próbek dźwiękochłonnych. W wyznaczaniu pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku rozróżnia się badania ustrojów płaskich (np. panele ekranów akustycznych, płyty materiałów porowatych i włóknistych) lub ustrojów przestrzennych (np. pochłaniacze przestrzenne, fotele i krzesła). Współczynnik pochłaniania dźwięku oprócz tego, że jest parametrem określającym bezwzględną chłonność danego materiału w wąskich pasmach 1/3-oktawowych, bądź też pasmach oktawowych; używany jest również jako wielkość, która przy zastosowaniu odpowiedniej metody osiąga wymiar jednoliczbowy. Mamy wówczas do czynienia z tzw. jednoliczbowym wskaźnikiem pochłaniania dźwięku. Wskaźniki tego typu mogą być używane do formułowania wymagań i opisywania właściwości akustycznych wyrobów dźwiękochłonnych, używanych zarówno w typowych (rutynowych) zastosowaniach, takich jak: w zwykłych biurach, korytarzach, klasach szkolnych, szpitalach itp., jak i mogą mieć zastosowanie w charakteryzowaniu właściwości pochłaniających urządzeń przeciwhałasowych, tj. ekranów akustycznych. Wskaźniki stosowane do oceny wyrobów dźwiękochłonnych wykorzystywanych w budownictwie (ale także może to mieć zastosowanie do materiałów i wyrobów wykorzystywanych w zabezpieczeniach wibroakustycznych) określają właściwości wyrobów, które stosuje się dla całego zakresu częstotliwości charakterystyki odniesienia. Jeżeli interesujące jest tylko część tego zakresu, wówczas wykorzystuje się wyroby dobrze pochłaniające dźwięki tylko dla tego zakresu. Wyznacznik kształtu daje pewne informacje identyfikujące wyroby, które mogą mieć relatywnie niski wskaźnik, ale dużo większe możliwości, jeżeli rozpatruje się dużo większy zakres częstotliwości. Takie wyroby powinny być oceniane na podstawie pełnej charakterystyki pochłaniania dźwięku. Tego rodzaju wskaźnik α w (PN-EN ISO 11654:1999) wyznaczany jest z krzywej odniesienia (rys. 3.2) na podstawie znanej wartości praktycznego współczynnika pochłaniania 16

17 dźwięku α pi (obliczanego dla każdego i-tego pasma oktawowego jako wartość średniej arytmetycznej współczynników pochłaniania dla pasm 1/3-oktawowych α i1, α i2, α i3 znajdujących się w tej oktawie). a pi ( ai1 + ai2 + ai3 ) = 3 (1) Do wyznaczania wskaźnika pochłaniania dźwięku (α w ) wykorzystuje się krzywą odniesienia przedstawioną na rysunku 3.2. Aby wyznaczyć wskaźnik należy krzywą odniesienia przesuwać, skokowo, co 0,05, w kierunku zmierzonych wartości (α p ) do momentu, kiedy suma niekorzystnych odchyleń będzie mniejsza lub równa 0,10. Za niekorzystne odchylenie (bo tylko je bierzemy bod uwagę) dla poszczególnych częstotliwości uważa się takie, gdy wartość zmierzona jest mniejsza od wartości odpowiadającej przesuniętej krzywej odniesienia. Wskaźnik pochłaniania dźwięku α w jest definiowany jako wartość przesuniętej krzywej odniesienia dla 500 Hz. Jeżeli jakikolwiek współczynnik pochłaniania dźwięku α pi przekroczy wartość przesuniętej krzywej odniesienia o 0,25 lub więcej, należy do wartości α w dopisać w nawiasie jeden lub więcej wyznaczników kształtu (wyznacznik informacyjny): jeśli przekroczenie występuje przy 250 Hz, używa się oznaczenia L, jeśli występuje przy 500 Hz lub 1000 Hz, używa się oznaczenia M, jeśli przy 2000 Hz lub 4000 Hz, używa się oznaczenia H. 1 0,8 p 0,6 0,4 0, f [Hz] Rys Krzywa odniesienia do wyznaczania wskaźnika pochłaniania dźwięku Tabela 3.1 zawiera klasy pochłaniania materiałów i wyrobów dźwiękochłonnych odpowiadające wyznaczonym według podanej wyżej procedury wartościom wskaźnika α w. Natomiast 17

18 rysunek 3.3 ilustruje przesunięte krzywe odniesienia limitujące różne klasy pochłaniania dźwięku wyszczególnione w tabeli 3.1. Tabela 3.1. Klasy pochłaniania dźwięku wg wskaźnika pochłaniania dźwięku a w Klasa pochłaniania dźwięku α w A 0,90; 0,95; 1,00 B 0,80; 0,85 C 0,60; 0,65; 0,70; 0,75 D 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55 E 0,25; 0,20; 0,15 Nie klasyfikowane 0,10; 0,05; 0,00 α p 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Klasa A Klasa B Klasa C Klasa D Klasa E f [Hz] Rys Ilustracja krzywych odniesienia limitujących różne klasy pochłaniania dźwięku Jednoliczbowy wskaźnik oceny pochłaniania dźwięku dla elementów ściennych ekranów akustycznych można również wyznaczyć na podstawie charakterystyki pogłosowego współczynnika pochłaniania a (a s w niektórych przypadkach płaszczyzna ekranu akustycznego może być traktowana jako ustrój przestrzenny). Jednoliczbowy wskaźnik DL a stanowi podstawę do wyznaczenia klas właściwości pochłaniających ekranów (tabela 3.2). 18

19 Jednoliczbowy wskaźnik pochłaniania dźwięku, wyrażony jako różnica poziomów dźwięku A w db,wyznaczany jest ze wzoru (PN-EN :2): DL 18 i a = 10 1 = 1 lg 18 a i= 1 si , L i 01, L i [db] (2) gdzie: α si współczynnik pochłaniania dźwięku w i-tym paśmie częstotliwości o szerokości 1/3 oktawy, L i znormalizowany poziom dźwięku A, w db, hałasu drogowego w i-tym paśmie częstotliwości o szerokości 1/3 oktawy (tabela 3.3) Tabela 3.2. Klasy właściwości pochłaniających ekranów według jednoliczbowego wskaźnika pochłaniania dźwięku DL a Klasa A0 DL α [db] Nie określa się A1 <4 A2 4 do 7 A3 8 do 11 A4 > 11 Tabela 3.3. Znormalizowane widmo hałasu drogowego f i, Hz L i, db f i, Hz L i, db f i, Hz L i,db

20 4. Pomiary fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku Współczynnik pochłaniania dźwięku dla prostopadłego kierunku padania fali dźwiękowej (tzw. fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku a f ) na badaną próbkę materiału można wyznaczyć na podstawie pomiarów przeprowadzonych w specjalnych urządzeniach zwanych rurami impedancyjnymi. Można w nich oprócz wyznaczenia współczynnika pochłaniania określić także impedancję akustyczną badanej struktury materiału (Bruel&Kjaer 1970, Bruel&Kjaer 2002). W urządzeniach tych można wykorzystać dwie metody pomiarowe: wykorzystującą współczynnik fal stojących (PN-EN ISO :2004) oraz funkcji przejścia (PN-EN ISO :2003). Metody te są bardzo przydatne na etapie wstępnych badań własności dźwiękochłonnych nowych materiałów, gdyż do przeprowadzenia badań wymagane są próbki o niewielkich rozmiarach. Dopiero po selekcji próbek materiałów o najlepszych wynikach, przeprowadza się ich dalsze badania na określenie pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku. Do badania fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku obiema metodami wymagane jest przygotowanie próbek materiałów w postaci krążków o średnicach 30 mm i 100 mm, dostosowanych do średnic wewnętrznych rur pomiarowych. Rysunek 4.1 przedstawia próbki materiałów porowatych i włóknistych przygotowane do badania ich własności dźwiękochłonnych w rurze impedancyjnej. Pewien problem nastręcza przygotowanie próbek z materiałów ziarnistych, nie stanowią one zwartej struktury, z której można wyciąć odpowiednie krążki. W związku z prowadzonymi w Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki badaniami nad zastosowaniem warstw materiałów ziarnistych w przegrodach zabezpieczeń wibroakustycznych opracowano specjalne tuleje umożliwiające badanie takich materiałów w rurach impedancyjnych (Sikora, Turkiewicz 2009). Rysunek 4.2 przedstawia rozwiązanie tulei przeznaczonych do badania własności dźwiękochłonnych granulatów i materiałów ziarnistych w rurach impedancyjnych, a rysunek 4.3 zestaw pięciu tulei do badania warstw o grubościach od 10 mm do 50 mm. Przygotowaną w ten sposób próbkę granulatu z wełny mineralnej do badań zilustrowano na rysunku 4.4. Badania fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku materiałów zamieszczonych w katalogu przeprowadzono metodą pomiarową wykorzystującą współczynnik fal stojących. Metoda ta umożliwia określenie współczynnika pochłaniania dźwięku przez ocenę stojącej fali płaskiej w rurze, wytworzonej przez nałożenie się padającej płaskiej fali sinusoidalnej na falę płaską odbitą od powierzchni badanej próbki materiału. 20

21 Rys Próbki do badań pochłaniania dźwięku w rurach impedancyjnych Rys Tuleje do badania własności dźwiękochłonnych materiałów ziarnistych 21

22 Rys Zestaw tulei do badania własności dźwiękochłonnych dla pięciu grubości warstwy (10, 20, 30, 40, 50 mm) Rys Tuleja pusta i wypełniona wełną mineralną w postaci granulatu Jak sama nazwa metody wskazuje, głównym parametrem za pomocą którego określana jest wielkość współczynnika pochłaniania dźwięku, jest współczynnik fali stojącej s, czyli stosunek maksymalnej amplitudy ciśnienia akustycznego, do sąsiedniej minimalnej amplitudy (rysunek 4.5). Zazwyczaj pierwsze mierzone maksimum ciśnienia powinno być wybrane jako leżące pomiędzy dwoma pierwszymi minimami. 22

23 Rys Rozkład fali stojącej w rurze impedancyjnej Zasadniczą częścią stanowiska do badania fizycznego współczynnika pochłaniania metodą fal stojących (nazywanego rurą Kundta) jest długa gładka rura z przymocowanym na jednym końcu głośnikiem oraz umieszczonym na drugim końcu badanym materiałem pochłaniającym. Wewnątrz rury znajduje się cienka, przesuwna rurka (sonda), połączona z mikrofonem, pozwalająca na zmierzenie ciśnień akustycznych w węzłach i strzałkach fali stojącej. Schemat toru pomiarowego do wyznaczania fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku przedstawia rysunek 4.6, a widok stanowiska badawczego rysunek 4.7. Rys Schemat toru pomiarowego do wyznaczania fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku tzw. rura Kundta metodą fali stojącej (stanowisko laboratoryjne w Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki AGH) 1 rura pomiarowa duża, 2 rura pomiarowa mała, 3 sonda mikrofonowa, 4 wózek podtrzymujący sondę, 5 próbka badanego materiału, 6 krążek uszczelniający, 7 głośnik, 8 obudowa głośnika, 9 mikrofon pomiarowy, 10 obudowa mikrofonu wózek, 11 generator mocy ZOPAN typ PO-21, 12 wzmacniacz pomiarowy B&K typ 2606, 13 miliwoltomierz do odczytu wartości napięcia, 14 układ filtrów pasmowych (oktawowych i 1/3-oktawowych) B&K typ

24 Rys Widok stanowiska pomiarowego do wyznaczania fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku rura Kundta Zakres pomiarów współczynnika af w funkcji częstotliwości ograniczony jest wymiarami rury (Bruel & Kjaer 1970): fmin długość rury = λ, fmax 2d = λ, gdzie: d średnica rury, l długość fali dźwiękowej. Stąd też stanowisko wyposażone jest w dwie rury, jedną o średnicy wewnętrznej 30 mm przeznaczoną do pomiarów w zakresie częstotliwości od 800 Hz do 6500 Hz, drugą o średnicy wewnętrznej 100 mm do pomiarów w zakresie częstotliwości od 90 Hz do 1800 Hz. Po włączeniu sinusoidalnego źródła dźwięku w rurze powstaje fala stojąca. Zakładając, że sama rura nie wprowadza dużego tłumienia fal dźwiękowych, można na podstawie pomiarów ciśnień akustycznych w strzałce (pmax) i w węźle (pmin) fali stojącej wyznaczyć współczynnik pochłaniania, zgodnie z zależnością: p pmin a f = 1 max pmax + pmin 2 (4) Ciśnienia akustyczne są proporcjonalne do wartości napięć na wzmacniaczu mikrofonowym. Ponieważ nie interesują nas bezwzględne wartości ciśnień, lecz stosunki ich wartości maksymalnych, można zapisać, że: n 1 a f = 1 n+1 gdzie: n= 2 (5) U max, U min U napięcie, w mv. 24

25 Literatura 1. Everest F. A. 2004, Podręcznik akustyki. Wyd. Sonia Draga, Katowice, ISBN: X. 2. Mirowska M., Szczecińska J., Żuchowicz I. 1981, Parametry techniczne i akustyczne materiałów, wyrobów i ustrojów dźwiękochłonnych produkowanych w Polsce. Wyd. Instytutu Techniki Budowlanej, Warszawa. 3. Sadowski J. 1976, Akustyka architektoniczna. Wyd. PWN, Warszawa Poznań. 4. Sikora J. 2006, Materiały porowate w zabezpieczeniach ograniczających hałas maszyn i urządzeń. Mat. Konf. V th International Conference INTERPOR, Lubostroń / Bydgoszcz, May 2006 (Volume of extended abstracts), s Sikora J. 2007, Dźwiękochłonne właściwości materiałów ziarnistych. Izolacje: Budownictwo, Przemysł, Ekologia, nr 9, s Sikora J. 2011,Warstwy gumowe w rozwiązaniach zabezpieczeń wibroakustycznych. Wydawnictwa AGH, Kraków. 7. Sikora J., Targosz J. 2012, The study of sound and vibration isolating materials applicable environment protection. Journal of KONES Powertrain and Transport, vol. 19, no 4, s Sikora J., Turkiewicz J. 2009, Experimental determination of sound absorbing coefficient for selected granular materials. Mechanics, vol. 28, no 1, s Sikora J., Turkiewicz J. 2010, Charakterystyki pochłaniania dźwięku materiałów ziarnistych. Izolacje: Budownictwo, Przemysł, Ekologia, nr 9,Warszawa, s Sikora J., Turkiewicz J. 2011, Ocena właściwości dźwiękochłonnych styropianu. Izolacje: Budownictwo, Przemysł, Ekologia, nr 11/12, s Sikora J., Turkiewicz J. 2012, Właściwości dźwiękochłonne i zastosowanie granulatów gumowych. Izolacje: Budownictwo, Przemysł, Ekologia, nr 1, s Turkiewicz J., Sikora J. 2011a, Pilotażowe badania własności dźwiękochłonnych: keramzyt a półprefabrykat keramzybeton. Izolacje: Budownictwo, Przemysł, Ekologia, nr 6, s Turkiewicz J., Sikora J. 2011b, Badania współczynnika pochłaniania dźwięku materiałów kompozytowych. Wyd. Politechniki Krakowskiej, CZASOPISMO TECHNICZNE, Mechanika, z. 5-M/2011, zeszyt 15 (108), s Bruel&Kjaer, Standing wave apparatus type 4002, Instructions and applications. September 1970, PN-EN ISO :2004 Akustyka. Określenie współczynnika pochłaniania dźwięku i impedancji akustycznej w rurach impedancyjnych, Część 1: Metoda wykorzystująca współczynnik fal stojących. 25

26 16. PN-EN ISO : 2003 Akustyka. Określenie współczynnika pochłaniania dźwięku i impedancji akustycznej w rurach impedancyjnych, Część 2: Metoda funkcji przejścia. 17. PN-EN ISO 354: 2005 Akustyka, Pomiar pochłaniania dźwięku w komorze pogłosowej. 18. PN-EN ISO 11654: 1999 Akustyka, Wyroby używane w budownictwie, Wskaźnik pochłaniania dźwięku. 19. PN-EN : 2001 Drogowe urządzenia przeciwhałasowe, Metoda badania w celu wyznaczenia właściwości akustycznych, Część 1: Właściwa charakterystyka pochłaniania dźwięku.

27 Część II KARTY KATALOGOWE

28 Układ kart katalogowych i przyjęte oznaczenia Katalog zawiera wyniki badań fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku (93 karty katalogowe) następujących materiałów: styropianu (w postaci płyty oraz granulatu), gumy (w postaci granulatów oraz płyt z gumy litej i porowatej), granulatów z tworzyw sztucznych (polipropylen, tarnamid, przemiał ABS, płyty polietylenowej komorowej oraz piasku kwarcowego. Łącznie katalog zawiera dwadzieścia różnych materiałów. Badania pochłaniania dźwięku przeprowadzono dla pięciu grubości warstwy (10, 20, 30, 40 i 50 mm) dla styropianu, granulatów gumowych, piasku kwarcowego oraz granulatów z polipropylenu, tarnamidu oraz przemiału ABS. W przypadku płyty polietylenowej badano trzy grubości warstwy (20, 55 i 110 mm). Natomiast płyty gumowe lite i porowate były badane dla czterech grubości warstwy (2,5, 5, 10 i 20 mm). Karty katalogowe poprzedzone są zestawieniem wszystkich zbadanych materiałów w tabeli 1 (część II ), z podaniem nazwy materiału, jego gęstości objętościowej oraz grubości warstwy w mm. Każdy materiał posiada tyle kart katalogowych w ilu wersjach grubości był badany. Karta katalogowa zawiera następujące informacje: numer karty z odwołaniem się do pozycji w tabeli zestawieniowej 1, nazwę badanego materiału z podaniem grubości warstwy, opis badanego materiału, zdjęcie badanego materiału, tabelę z wynikami pomiarów w pasmach 1/3-oktawowych w zakresie od 100 Hz do 6,3 khz oraz wartością średnią współczynnika pochłaniania dźwięku, wykres przedstawiający charakterystykę pochłaniania dźwięku. Ponadto w katalogu każdy zbadany materiał posiada zestawienie porównawcze charakterystyk pochłaniania dźwięku dla przyjętych grubości warstwy oraz zestawienie tabelaryczne wyników z przeprowadzonych badań. 28

29 Tabela 1. Zestawienie materiałów wybranych do zastosowania jako rdzenie dźwiękochłonne i warstwy dźwiękochłonne w prototypowych rozwiązaniach przegród warstwowych. Lp. Materiał Gęstość/gęstość objętościowa [kg/m 3 ] Grubość warstwy [mm] Styropian 1. Płyta styropianowa 15 10, 20, 30, 40, Płyta styropianowa 20 10, 20, 30, 40, Płyta styropianowa 30 10, 20, 30, 40, Granulat ze styropianu 1 10, 20, 30, 40, 50 Guma 5. Granulat gumowy I (typ miał ) , 20, 30, 40, Granulat gumowy II (typ drobnoziarnisty ) , 20, 30, 40, Granulat gumowy III (typ gruboziarnisty ) , 20, 30, 40, Granulat gumowy IV (typ gruboziarnisty ) , 20, 30, 40, Granulat gumowy V (typ drobnoziarnisty ) , 20, 30, 40, 50 tkaninowo-gumowy 10. Granulat tkaninowy lamin WOLBROM 40 10, 20, 30, 40, Płyta z gumy pełnej (litej) WAP-3A ,5, 5, 10, Płyta z gumy pełnej (litej) WAP-3A-K ,5, 5, 10, Płyta z gumy pełnej (litej) WAP-3A-B ,5, 5, 10, Płyta z gumy porowatej WAP-3A ,5, 5, 10, Płyta z gumy porowatej WAP-3A ,5, 5, 10, 20 Tworzywa sztuczne 16. Granulat z polipropylenu , 20, 30, 40, Granulat z tarnamidu , 20, 30, 40, Granulat przemiał ABS , 20, 30, 40, Płyta polietylenowa komorowa 35 20, 55, 110 Tworzywo naturalne 20. Piasek kwarcowy , 20, 30, 40, 50 29

30 1. STYROPIAN Karta 1 (tabela 1, poz. 1) Styropian, warstwa 10 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa 15 kg/m 3 0,06 0,03 0,1 0,06 0,01 0,05 0,05 0,06 0,06 0,05 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,11 0,06 0,07 0,13 0,19 0,1 0,05 0,33 0,51 0,11 30

31 Karta 2 (tabela 1, poz. 1) Styropian, warstwa 20 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa 15 kg/m 3 0,04 0,03 0,09 0,07 0,06 0,04 0,04 0,06 0,06 0,06 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,13 0,1 0,17 0,13 0,23 0,09 0,08 0,29 0,61 0,13 31

32 Karta 3 (tabela 1, poz. 1) Styropian, warstwa 30 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 15 kg/m 3 0,07 0,01 0,02 0,02 0,04 0,11 0,07 0,1 0,18 0,1 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,11 0,15 0,15 0,11 0,11 0,06 0,07 0,17 0,46 0,11 32

33 Karta 4 (tabela 1, poz. 1) Styropian, warstwa 40 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 15 kg/m 3 0,04 0,04 0,08 0,06 0,05 0,11 0,06 0,09 0,16 0,08 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,08 0,13 0,13 0,12 0,14 0,05 0,03 0,17 0,27 0,1 33

34 Karta 5 (tabela 1, poz. 1) Styropian, warstwa 50 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 15 kg/m 3 0,03 0,04 0,03 0,04 0,03 0,04 0,03 0,09 0,04 0,03 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,07 0,15 0,1 0,01 0,14 0,14 0,05 0,21 0,17 0,08 34

35 Fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku, f 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Styropian o gęstości 15 kg/m 3 10 mm 20 mm 30 mm 40 mm 50 mm Częstotliwość, f[hz] Rys. 1. Zestawienie porównawcze charakterystyk pochłaniania dźwięku przez płyty styropianowe o gęstości 15 kg/m 3 35

36 Tabela 2. Wartości współczynnika pochłaniania dźwięku płyty ze styropianu dla pięciu grubości Częstotliwość f [Hz] Styropian, płyta o gęstości 15 kg/m 3 Grubość warstwy [mm] Fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku a f 100 0,06 0,04 0,07 0,04 0, ,03 0,03 0,01 0,04 0, ,1 0,09 0,02 0,08 0, ,06 0,07 0,02 0,06 0, ,01 0,06 0,04 0,05 0, ,05 0,04 0,11 0,06 0, ,05 0,04 0,07 0,06 0, ,06 0,06 0,1 0,09 0, ,06 0,06 0,18 0,16 0, ,05 0,06 0,1 0,08 0, ,11 0,13 0,11 0,08 0, ,06 0,1 0,15 0,13 0, ,07 0,17 0,15 0,13 0, ,13 0,13 0,11 0,12 0, ,19 0,23 0,11 0,14 0, ,1 0,1 0,06 0,05 0, ,05 0,08 0,07 0,03 0, ,33 0,29 0,17 0,17 0, ,5 0,61 0,46 0,27 0,17 śr 0,11 0,13 0,11 0,11 0,08 36

37 Karta 6 (tabela 1, poz. 2) Styropian, warstwa 10 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 20 kg/m 3 0,07 0,07 0,1 0,11 0,08 0,1 0,07 0,08 0,13 0,11 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,14 0,16 0,23 0,13 0,37 0,51 0,64 0,35 0,81 0,22 37

38 Karta 7 (tabela 1, poz. 2) Styropian, warstwa 20 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 20 kg/m 3 0,08 0,08 0,09 0,1 0,05 0,08 0,08 0,12 0,15 0,12 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,14 0,13 0,3 0,19 0,31 0,63 0,7 0,39 0,78 0,24 38

39 Karta 8 (tabela 1, poz. 2) Styropian, warstwa 30 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 20 kg/m 3 0,07 0,07 0,08 0,11 0,05 0,13 0,04 0,19 0,15 0,09 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,11 0,09 0,29 0,11 0,32 0,58 0,57 0,28 0,79 0,22 39

40 Karta 9 (tabela 1, poz. 2) Styropian, warstwa 40 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 20 kg/m 3 0,09 0,04 0,08 0,11 0,07 0,09 0,04 0,15 0,16 0,1 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,11 0,1 0,27 0,14 0,28 0,55 0,56 0,34 0,77 0,21 40

41 Karta 10 (tabela 1, poz. 2) Styropian, warstwa 50 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 20 kg/m 3 0,07 0,06 0,1 0,07 0,03 0,07 0,06 0,07 0,15 0,08 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,14 0,09 0,22 0,13 0,24 0,55 0,62 0,26 0,72 0,2 41

42 Styropian o gęstości 20 kg/m 3 Fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku, f 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, mm 20 mm 30 mm 40 mm 50 mm Częstotliwość, f[hz] Rys. 2. Zestawienie porównawcze charakterystyk pochłaniania dźwięku przez płyty styropianowe o gęstości 20 kg/m 3 42

43 Tabela 3. Wartości współczynnika pochłaniania dźwięku płyt ze styropianu dla pięciu grubości Częstotliwość f [Hz] Styropian, płyta o gęstości 20 kg/m 3 Grubość warstwy [mm] Fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku a f 100 0,07 0,08 0,07 0,09 0, ,07 0,08 0,07 0,04 0, ,1 0,09 0,08 0,08 0, ,11 0,1 0,11 0,11 0, ,08 0,05 0,05 0,07 0, ,1 0,08 0,13 0,09 0, ,07 0,08 0,04 0,04 0, ,08 0,12 0,19 0,15 0, ,13 0,15 0,18 0,16 0, ,11 0,12 0,1 0,1 0, ,14 0,14 0,11 0,11 0, ,16 0,13 0,09 0,1 0, ,23 0,3 0,29 0,27 0, ,13 0,19 0,11 0,14 0, ,37 0,31 0,32 0,28 0, ,51 0,63 0,58 0,55 0, ,64 0,7 0,57 0,56 0, ,35 0,39 0,28 0,34 0, ,81 0,78 0,79 0,77 0,72 śr 0,22 0,24 0,22 0,21 0,2 43

44 Karta 11 (tabela 1, poz. 3) Styropian, warstwa 10 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 30 kg/m 3 0,08 0,1 0,09 0,11 0,1 0,16 0,07 0,13 0,13 0,14 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,1 0,15 0,28 0,14 0,32 0,42 0,64 0,29 0,66 0,21 44

45 Karta 12 (tabela 1, poz. 3) Styropian, warstwa 20 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 30 kg/m 3 0,09 0,1 0,08 0,13 0,11 0,16 0,06 0,11 0,17 0,14 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,13 0,13 0,32 0,17 0,47 0,42 0,62 0,24 0,68 0,23 45

46 Karta 13 (tabela 1, poz. 3) Styropian, warstwa 30 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 30 kg/m 3 0,06 0,09 0,05 0,07 0,08 0,09 0,06 0,02 0,12 0,16 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,19 0,13 0,5 0,27 0,38 0,5 0,66 0,34 0,79 0,24 46

47 Karta 14 (tabela 1, poz. 3) Styropian, warstwa 40 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 30 kg/m 3 0,06 0,08 0,05 0,06 0,08 0,11 0,06 0,12 0,15 0,1 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,12 0,1 0,31 0,11 0,26 0,61 0,57 0,3 0,73 0,21 47

48 Karta 15 (tabela 1, poz. 3) Styropian, warstwa 50 mm Płyta sztywna z polistyrenu spienionego o zamkniętej strukturze porów Gęstość objętościowa: 30 kg/m 3 0,05 0,07 0,04 0,06 0,05 0,05 0,06 0,1 0,15 0,12 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,12 0,1 0,37 0,12 0,33 0,58 0,68 0,33 0,77 0,22 48

49 Styropian o gęstości 30 kg/m 3 Fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku, f 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, mm 20 mm 30 mm 40 mm 50 mm Częstotliwość, f[hz] Rys. 3. Zestawienie porównawcze charakterystyk pochłaniania dźwięku przez płyty styropianowe o gęstości 30 kg/m 3 49

50 Tabela 4. Wartości współczynnika pochłaniania dźwięku płyty ze styropianu dla pięciu grubości Częstotliwość f [Hz] Styropian, płyta o gęstości 30 kg/m 3 Grubość warstwy [mm] Fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku a f 100 0,08 0,09 0,06 0,06 0, ,1 0,1 0,09 0,08 0, ,09 0,08 0,05 0,05 0, ,11 0,13 0,07 0,06 0, ,1 0,11 0,08 0,08 0, ,16 0,16 0,09 0,11 0, ,07 0,06 0,06 0,06 0, ,13 0,11 0,02 0,12 0, ,13 0,17 0,12 0,15 0, ,14 0,14 0,16 0,1 0, ,1 0,13 0,19 0,12 0, ,15 0,13 0,13 0,1 0, ,28 0,32 0,5 0,31 0, ,14 0,17 0,27 0,11 0, ,32 0,47 0,38 0,26 0, ,42 0,42 0,47 0,61 0, ,64 0,62 0,66 0,57 0, ,29 0,24 0,34 0,3 0, ,66 0,68 0,79 0,73 0,77 śr 0,21 0,23 0,24 0,21 0,22 50

51 Karta 16 (tabela 1, poz. 4) Granulat ze styropianu, warstwa 10 mm Granulat w postaci perełek uzyskanych przez spienianie i sezonowanie granulatu z polistyrenu Gęstość objętościowa: 1 kg/m 3 Frakcja ziarna 1 5mm Kształt ziarna: kuliste, regularne 0,06 0,06 0,1 0,08 0,09 0,08 0,07 0,08 0,09 0,1 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,15 0,16 0,27 0,24 0,33 0,44 0,67 0,85 0,76 0,25 51

52 Karta 17 (tabela 1, poz. 4) Granulat ze styropianu, warstwa 20 mm Granulat w postaci perełek uzyskanych przez spienianie i sezonowanie granulatu z polistyrenu Gęstość objętościowa: 1 kg/m 3 Frakcja ziarna 1 5 mm Kształt ziarna: kuliste, regularne 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,07 0,06 0,08 0,1 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,2 0,22 0,33 0,51 0,74 0,89 0,82 0,46 0,29 0,26 52

53 Karta 18 (tabela 1, poz. 4) Granulat ze styropianu, warstwa 30 mm Granulat w postaci perełek uzyskanych przez spienianie i sezonowanie granulatu z polistyrenu Gęstość objętościowa: 1 kg/m 3 Frakcja ziarna 1 5 mm Kształt ziarna: kuliste, regularne 0,05 0,05 0,07 0,07 0,07 0,08 0,07 0,09 0,12 0,18 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,28 0,48 0,67 0,88 0,94 0,67 0,4 0,37 0,77 0,33 53

54 Karta 19 (tabela 1, poz. 4) Granulat ze styropianu, warstwa 40 mm Granulat w postaci perełek uzyskanych przez spienianie i sezonowanie granulatu z polistyrenu Gęstość objętościowa: 1 kg/m 3 Frakcja ziarna 1 5 mm Kształt ziarna: kuliste, regularne 0,05 0,05 0,07 0,07 0,03 0,11 0,07 0,13 0,17 0,27 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,51 0,66 0,91 0,83 0,59 0,42 0,33 0,68 0,57 0,34 54

55 Karta 20 (tabela 1, poz. 4) Granulat ze styropianu, warstwa 50 mm Granulat w postaci perełek uzyskanych przez spienianie i sezonowanie granulatu z polistyrenu Gęstość objętościowa: 1 kg/m 3 Frakcja ziarna 1 5 mm Kształt ziarna: kuliste, regularne 0,04 0,03 0,05 0,04 0,06 0,06 0,06 0,1 0,19 0,33 f [Hz] 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k śr 0,59 0,85 0,77 0,52 0,45 0,42 0,54 0,68 0,35 0,32 55

56 Granulat ze styropianu o gęstości 1 kg/m 3 Fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku, f 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, mm 20 mm 30 mm 40 mm 50 mm Częstotliwość, f[hz] Rys. 4. Zestawienie porównawcze charakterystyk pochłaniania dźwięku przez granulat ze styropianu o gęstości 1 kg/m 3 56

57 Tabela 5. Wartości współczynnika pochłaniania dźwięku granulatu ze styropianu dla pięciu grubości Częstotliwość f [Hz] Styropian, granulat o gęstości 1 kg/m 3 Grubość warstwy [mm] Fizyczny współczynnik pochłaniania dźwięku a f 100 0,06 0,03 0,05 0,05 0, ,06 0,03 0,05 0,05 0, ,1 0,04 0,07 0,07 0, ,08 0,04 0,07 0,07 0, ,09 0,05 0,07 0,03 0, ,08 0,05 0,08 0,11 0, ,07 0,07 0,07 0,07 0, ,08 0,06 0,09 0,13 0, ,09 0,08 0,12 0,17 0, ,1 0,1 0,18 0,27 0, ,15 0,2 0,28 0,51 0, ,16 0,22 0,48 0,66 0, ,27 0,33 0,67 0,91 0, ,24 0,51 0,88 0,83 0, ,33 0,74 0,94 0,59 0, ,44 0,89 0,67 0,42 0, ,67 0,82 0,4 0,33 0, ,85 0,46 0,37 0,68 0, ,76 0,29 0,77 0,57 0,35 śr 0,25 0,26 0,33 0,34 0,32 57