Звукоизоляция - это...

Звукоизоляция и звукопоглощение

Часто люди путают два диаметрально противоположных понятия.

Звукоизоляция помещения – ослабление звука при его проникновении через ограждение зданий. В более широком смысле – совокупность мероприятий по снижению уровня шума, проникающего в помещение извне. Звукоизоляция – свойство конструкции в целом. Если совсем по-простому звукоизоляция делается, чтобы не слышать соседей. (и чтобы соседи не слышали вас – звукоизоляция симметрична относительно ограждения).

Звукоизоляционные (звукоотражающие) материалы – материалы, отражающие шумы, препятствуя дальнейшему распространению звука. Должны быть массивными и непродуваемыми. Чем больше масса таких материалов, тем сложнее падающей волне звука “раскачать” звукоизоляционный материал и продолжить свое распространение.

Примеры: бетон, кирпич, гипсокартон, фанера и специализированные материалы, имеющие большую массу при небольшой толщине.

Понятно, что один кирпич не обладает никакими звукоизолирующими свойствами. Однако стена, выполненная из кирпича, уже является строительной конструкцией, которая обладает звукоизоляцией!

Звукопоглощение в помещении – снижение энергии отражений звуковой волны при взаимодействии с преградой, например со стенами, полом, потолком.

Осуществляется путем рассеивания энергии, ее перехода в тепло, возбуждения вибраций. Думаю всем знакома гулкость комнат в новых квартирах. В пустых помещениях звук, прежде чем поглотиться, успевает многократно отразиться между параллельными поверхностями (стенами, полом и потолком). Поэтому любой возникший звук сопровождается эхом. Некомфортно даже разговаривать, не говоря уже о просмотре фильма или прослушивании музыки! Чтобы убрать эхо, поверхности помещения покрывают материалами, поглощающими или рассеивающие звук. Это увеличивает звукопоглощение, т.е. уменьшает время реверберации RT60 (специальная величина, определяющая скорость затухания звука в помещении). Улучшают ситуацию и обычные предметы интерьера: диван, ковер, шторы, открытые стеллажи. Все они поглощают звук.

Звукопоглощающие материалы – материалы, с открытой пористой структурой (обычно волокнистые). В отличие от звукоизоляционных материалов, отражающих звук, должны поглотить в себя как можно большую часть энергии падающей волны.

Волокна внутри образуют систему сообщающихся пор, заполненных воздухом. При продувании волна звука теряет свою энергию из-за вязкости воздуха, трения волокон друг о друга, потерь на теплопроводность и т.д.

Звукопоглощающие материалы оценивают с помощью безразмерного коэффициента звукопоглощения α, зависящим от частоты звука. Значения коэффициента α могут находиться в диапазоне от 0 до 1 (от полного отражения до полного поглощения).

Примеры: акустическая минвата, акустический поролон.

Вибродемпфирующие материалы -  снижают передачу вибраций, позволяют уменьшить риск возникновения резонансных колебаний различных систем и их элементов, затрудняют прохождение звука от места возбуждения к месту излучения, повысив при этом звукоизолирующую способность всей конструкции. Они должны быть долговечными, «пружинящими» и упругими, чтобы сохранить свои амортизирующие свойства под высоким давлением.

Универсальные (многофункциональные) материалы выполняют сразу несколько функций — одновременно могут быть звукопопоглощающими, звукоизоляционными и вибродемпфирующими. Как правило, такие материалы состоят из комбинации слоев, обладающих разными свойствами.

Зачем вообще делать звукоизоляцию?

Основная задача звукоизоляции квартир – защита от постоянного (ежедневного, ежечасного) шума соседей.

Нас часто спрашивают можно ли защититься в квартире от перфоратора? И да, и нет.

Теоретически убрать шум перфоратора можно, но стоить это будет очень дорого и сама звукоизоляция “съест” очень много места. Дело в том, что перфоратор – это источник ударного шума с экстремально высокой интенсивностью. Поэтому на практике (в рамках разумных толщин звукоизоляционных конструкций и стоимости) говорить про полную изоляцию шума от перфоратора не приходится: шум от него будет сильно приглушен и не будет раздражать, но все-таки слышен.

Шум перфоратора – явление нечастое и его пережить можно: даже в новом доме работы ведутся только в дневное время и только в определенные промежутки времени. А вот соседи живут постоянно! Нельзя запретить их ребенку не плакать, собаке не лаять, а им самим не ходить по полу, не ронять предметы и не смотреть телевизор. Поэтому строительная акустика для себя ставит целью борьбу именно с такими шумами!

Виды шумов

Человеческое ухо воспринимает только тот шум, который передаётся в воздушной среде, т.е. воздушный шум. Однако принято классифицировать шум согласно источникам его происхождения. Шумы, вызывающие раздражение и беспокойство человека, делят на три основные группы:

Воздушный шум — это шум от источника, расположенного непосредственно в воздухе (громкий разговор, музыка, работающий теле/радиоприемник и т.п.)

Конструкционный (структурный) шум. Его источниками могут быть вибрации машин и механизмов, работающий перфоратор или дрель, с помощью которых сверлят отверстия в стенах, в потолке или в полу, удары молотка, падающая или передвигаемая мебель, топот ног по полу, прыгающие на полу дети и т.п. Другими словами, конструкционный шум вызывают источники звука, которые оказывают воздействие на конструкции здания (стены, полы, потолки).

Ударный шум — это разновидность конструкционного шума, производимого на полу непосредственно над помещением (перестановка мебели, стук каблуков, падение тяжелых предметов и т.п.). Необходимо учитывать влияние конструкционного и ударного шумов, поскольку конструкции помещения, по которым распространяются подобные звуковые колебания, являются вторичными источниками воздушного шума во всех прилегающих к ним помещениях.

Приведем конкретный пример разницы между воздушным и ударным шумом:

«Представим себе, что сосед делает отверстие в межквартирной стене с помощью перфоратора. Вы в своей квартире при этом даже разговаривать не сможете. Но если сосед не выключая перфоратор, просто вытащит сверло из отверстия и будет держать в руках все еще работающий прибор, вы, скорее всего ничего не услышите. Исходная энергия перфоратора остается той же, но меняется способ передачи этой энергии от перфоратора к стене. В одном случае это непосредственный контакт, в другом случае энергия рассеивается в воздухе и удельная энергия на единицу площади резко снижается!»

Думаю, что теперь все понимают, что разговоры за стенкой – это воздушный шум, а «слонотопы» сверху – ударный шум.

Механизм проникновения звука через однородную преграду

Под воздействием падающего звука на преграду, последняя начинает колебаться как мембрана. Перенос звуковой энергии через преграду обусловлен по существу тем, что она излучает звук в защищаемое ею помещение.

Амплитуда колебаний крайне мала, но из-за огромной площади поверхности акустическая мощность, излучаемая стеной в помещение значительна.

Излучаемая преградой мощность зависит от амплитуды колебательной скорости. Чем больше масса и чем выше частота колебаний, тем она меньше. Поэтому звукоизоляция любого ограждения растет с массой и частотой.

В чем измеряется звукоизоляция?

Звукоизоляция измеряется в децибелах (дБ).

В строительной акустики введены две величины, определяющие изоляцию ограждений:

Индекс изоляции воздушного шума Rw – величина, служащая для оценки звукоизолирующей способности ограждения по воздушному шуму.

Чем выше значение Rw, тем выше звукоизоляция.

Пример: Железобетонная стена 140 мм дает звукоизоляцию Rw = 50 дБ.

Это означает, что если уровень шума в квартире соседей 80 дБ, к вам в квартиру дойдет 80 — 50 = 30 дБ.

Кстати, уровень шума в 30 дБ в квартире практически не слышим, и считается незаметным фоном.

Индекс приведенного уровня ударного шума Lnw – величина, служащая для оценки изолирующей способности перекрытия относительно ударного шума.

Чем ниже значение Lnw, тем выше звукоизоляция.

Пример: Железобетонная плита перекрытия толщиной 140 мм имеет индекс приведенного уровня ударного шума Lnw = 80 дБ. Согласно СНиП даже в домах категории B (предельно допустимые условия) приведенный уровень шума не должен превышать 60 дБ. Превышение уровня ударного шума составляет 20 дБ!

Важно: Ни одно перекрытие без звукоизоляции не удовлетворяет СНиП. В ходе ремонта под стяжку в обязательном порядке укладываются звукоизоляционные подложки!

Как увеличить звукоизоляцию?

Продуманное планировочное решение.

Старайтесь заранее продумывать назначение помещений внутри квартиры (или частного дома). По возможности старайтесь спланировать расположение комнат так, чтобы шумные помещения не граничили с тихими. Часто в результате перепланировок в многоквартирных домах встречаются ситуации, когда за стенкой спальни оказывается кухня соседей, а сверху/снизу санузлы. В такой случае шумовая нагрузка усиливается и звукоизоляция выйдет дороже.

Если окна выходят на разные стороны дома, желательно, чтобы окна спален смотрели в более тихую сторону (во двор).

Увеличение звукоизоляции существующих поверхностей.

Собственная звукоизоляция – это звукоизоляция, которую дает ограждение

Дополнительная звукоизоляция – это прибавка к значению собственной звукоизоляции изначального ограждения, которую обеспечивает дополнительная конструкция.

Увеличить звукоизоляцию ограждения можно и простым увеличением массы последнего. В строительной акустике есть известный «закон массы», согласно которому удвоение массы однослойного ограждения приводит к увеличению звукоизоляции на 5–6 дБ.

Закон массы. Пример 1.

Допустим, у нас есть оштукатуренная кирпичная стена, толщиной 140 мм (в полкирпича). Индекс собственной звукоизоляции по воздушному шума Rw = 47 дБ.

Многим кажется, что если удвоить ее массу (т.е. пристроить к ней вплотную такую же стенку), то звукоизоляция удвоится и составит 47 + 47 = 94 дБ. Это не так!

По закону массы звукоизоляция такой стены, толщиной в кирпич (270 мм) Rw = 47 + 6 = 53 дБ. Получившаяся стенка стала в два раза толще, а звукоизоляция выросла всего на 6 дБ!

Продолжим и удвоим массу нашей новой стенки: пристроим к ней такую же стену. Теперь наша стена имеет толщину 520 мм (в два кирпича) и звукоизоляцию: Rw = 53 + 6 = 59 дБ.

Толщина первоначальной перегородки увеличилась в 4 раза, а звукоизоляция выросла всего на 12 дБ!

Закон массы. Пример 2.

Обычный лист гипсокартона имеет собственную звукоизоляцию Rw = 28 дБ.

Т.е. если два помещения разделить между собой гипсокартоном и шуметь в одном из них с громкостью 60 дБ, то во втором уровень шума составит 60 — 28 = 32 дБ.

Рассмотрим теперь ситуацию когда между помещениями бетонная стена толщиной 140 мм с собственным индексом звукоизоляции в 50 дБ. Приложим к ней наш лист гипсокартона и измерим звукоизоляцию. Она снова составит 50 + 0 = 50 дБ.

Масса 1 м2 бетонной стены составляет ~300 кг, а масса 1 м2 ГКЛ ~10 кг. Исходя из закона массы в данной ситуации прибавки в звукоизоляции не произойдет, т.к. масса листа гипсокартона ничтожна (в 30 раз меньше) по сравнению с массой бетонной стены.

В тоже время, если к изначальной стене в полкирпича пристроить многослойную конструкцию из гипсокартона со звукопоглощающими материалами внутри, прибавка к звукоизоляции составила бы минимум 15 дБ! И это при дополнительной толщине всего 8–10 см!

Многослойные звукоизолирующие облицовки.

Эффективность большинства технологий дополнительной звукоизоляции заключается в рассогласовании акустических сопротивлений для того, чтобы звук, проходя от одного материала к другому, раз за разом терял свою мощность. Применяются многослойные конструкции, в которых чередуются слои плотных звукоотражающих и легких звукопоглощающих материалов. Такой принцип позволяет внести существенные потери энергии звуковой волны при относительно небольшом весе и толщине!

Обычно облицовка состоит из двух слоев: звукопоглощающего пористого материала и звукоотражающего герметичного слоя.

Получается колебательная система: масса 1 – упругость – масса 2

масса 1 – существующее ограждение (перекрытие или стена)

упругость – слой звукопоглощающего материла

масса 2 – слой из гипсокартона при звукоизоляции потолка или стен (или цементной стяжки в случае со звукоизоляции пола)

Такая колебательная система позволяет достичь высокой прибавки звукоизоляции при относительно небольших габаритах и весе конструкции!

Почему нужно совместное использование звукопоглощающих и звукоизоляционных материалов?

Звукопоглощающие материалы: профессиональные звукопоглощающие материалы имеют коэффициент поглощения звука αw = 0,8–0,95. Т.е. по идее использование одних только акустических плит должно приводить к снижению шума от 80 до 95%!

На деле же, стенка, выстроенная только из минеральной ваты не сможет убрать даже негромкий разговор, лишь немного приглушит его!

В данном случае ограждение, выполненное только из эффективного звукопоглощающего материала, обладает высоким поглощение звука, но низкой звукоизоляцией (в основном из-за пористости)!

Дело в том, что физический процесс поглощения звука состоит не только из “оставления внутри себя”, но и из части, которая проходит сквозь материал, причем значительно большей, относительно переработанной в тепло внутри материала.

Поэтому, измеренный в лаборатории коэффициент поглощения звука αw = 0,8–0,95 показывает только количество “впитанной” минватой энергии волны (часть которой поглощается внутри нее, а часть проходит дальше).

Звукоизоляционные материалы: Звукоизоляционные материалы полностью отражают звуки (αw = 0–0,05). Почему недостаточно просто построить стенку из гипсокартона? Казалось бы, при падении звука на такую перегородку, он должен отражаться и оставаться у соседей.

На самом деле все не так: звуковая волна, падая на преграду, отдает ей свой импульс (энергию). Из-за этого перегородка начинает вибрировать и переизлучать с другой стороны уже новую волну, которую вы и слышите.

Если, конечно, построить стенку из кирпича толщиной 70 см, то волне звука не хватит сил «раскачать» такую преграду и в вашей квартире будет тишина.  Но не стоит забывать и про несущую способность перекрытий: ни одно перекрытие не выдержит веса мощных кирпичных стен.

Только совместное применение звукопоглощающих и звукоотражающих материалов позволяет эффективно увеличивать звукоизоляцию: часть энергии волны звука теряется в звукопоглощающем волокнистом слое, а оставшаяся ослабленная часть звука отражается обратно изолирующим слоем.

Чем определяется эффективность многослойных облицовок?

1. Поверхностная масса облицовки. Чем больше масса внешнего звукоизоляционного слоя, тем выше звукоизоляция! Этот вывод напрямую следует из “закона массы”, кроме того, с увеличением массы облицовки, снижается резонансная частота системы, что также увеличивает звукоизоляцию.

2. Герметичность конструкции. Щели и отверстия заметно снижают звукоизоляционную способность конструкции.

3. Наличие звукопоглотителя внутри каркаса. Звукопоглощающие материалы позволяют существенно увеличить звукоизоляцию ограждения: они обеспечивают многоуровневое рассеяние энергии звука. Применение специализированных плит в составе звукоизолирующих облицовок дает дополнительную прибавку в звукоизоляции от 5 до 10 дБ!

4. Глубина каркаса облицовки. С увеличением толщины конструкции растет звукоизоляция! Это связано с тем, что при увеличении относа гипсокартона от стены снижается резонансная частота конструкции (с которой звукоизоляционные облицовки начинают «работать»).

На графике наглядно иллюстрируется этот эффект. Голубая линия показывает увеличение звукоизоляции при удвоении воздушного промежутка испытываемой конструкции. Прибавка в звукоизоляции составляет 5–6 дБ без увеличения стоимости конструкции!

5. Отсутствие или минимизация жестких связей. Старайтесь обходиться без жестких связей между звукоизоляционной облицовкой и ограждением. Места креплений являются мостиками звука, снижающими эффект.