Звукоизоляционные качества остекления

Проблема звукоизоляции помещений хорошо знакома любому городскому жителю. Поэтому высокий уровень шумозащиты оконных конструкций относится к числу непременных требований потребителя. Задача призводителя - выполнить это требование с максимальной эффективностью.

Известно, что звукоизоляционные свойства окон зависят от многих факторов, основными из которых являются:
- толщина и число слоев остекления;
- величины промежутков между стеклами;
- герметичность притворов, мест установки стекол в фальцах переплетов и мест установки коробок;
- внутренние и конструктивные потери;
- газовое заполнение стеклопакетов;
- косвенная передача звука по конструкциям переплетов, коробок и др.  Шумозащитные качества остекления регламентируются СНиП ІІ-12-77 "Защита от шума". Всвязи с тем, что звукоизолирующая способность (собственная звукоизоляция) R (дБ) любой ограждающей конструкции изменяется с изменением частоты f (Гц), наиболее полной характеристикой звукоизоляции является частотная характеристика R (т.е. значения R в функции f). Транспортный шум, "облучающий" фасад здания и проникающий через окно в помещение, также изменяется с частотой, т.е. уровни звукового давления L (дБ) являются функцией f, называемой спектром шума.

    Для упрощения оценки шумозащитных свойств окон в рекомендациях Международной организации по стандартизации (ISO) применен эталонный спектр транспортного шума. При вычитании из спектральных значений эталонного спектра определенных в 1/3 октавных полос частот соответствующих значений R окна и суммировании этих значений получается величина звукоизоляции окна RАтран (дБА), т.е. величина, характеризующая звукоизоляционные свойства оконной конструкции.

    Проникающий в помещение транспортный шум увеличивается с увеличением площади окна и уменьшается с увеличением звукопоглощения в помещении. Но, поскольку для обычных жилых помещений эти изменения статистически оценены, можно применить следующее соотношение:

DLАок = (RАтран +5) дБА,
где DLАок- снижение транспортного шума в жилом меблированном помещении по сравнению с уровнем транспортного шума LАэкв в 2-х метрах от фасада здания. Таким образом, проникающий в жилую комнату шум может быть определен по формуле:

    Уровень звука транспортного шума, проникающего в жилые комнаты зданий категорий А (высококомфортные условия), Б и В (комфортные и предельнодопустимые условия), не должны превышать 40 и 45 дБА в дневное время и 30 и 35 дБА в ночное время. Например, для жилых комнат домов категории А окна должны обеспечить снижение шума DLАок і LАэкв - 40 дБА в часы пик дневного времени.

    Необходимо иметь ввиду, что полученные величины RАтран или DLАок должны обеспечиваться при нормативном воздухообмене в помещении.

    Рассмотрим подробнее некоторые зависимости звукоизоляции от параметров конструкции закрытых окон, предполагая при этом, что вентиляционные устройства не снижают шумозащитных свойств наружных ограждений (например, централизованная система приточно-вытяжной вентиляции).

Для выявления зависимости звукоизоляции от параметров остекления (толщины стекол и промежутков между ними) в чистом виде, исключив влияние других конструктивных элементов окна, необходимо определить звукоизоляцию остекления, установленного в проем массивного ограждения (например, кирпичной стены).

    Результаты измерений звукоизолирующей способности R однослойных, двойных и тройных остеклений из стекол размером 1000х1490 мм, выполненных по стандартной методике, представлены на рис. 1, 2.

Увеличение толщины одинарного стекла с 3 до 6 мм приводит к увеличению звукоизолирующей способности R на низких и средних частотах от 5 дБ (125-250 Гц) до 2 дБ (1000 Гц), рис. 1. На высоких частотах, выше 1000 Гц, где сказывается влияние волнового совпадения следа воздушной звуковой волны с изгибными волнами в слое стекла (волновой резонанс), происходит снижение звукоизоляции. Граничная частота этого резонанса для стекол толщиной 3 мм составляет 4116 Гц, для стекол толщиной 6 мм - 2058 Гц. Рассчитанные для этих стекол значения индексов изоляции воздушного шума Rw, дБ и звукоизоляции от транспортного шума RАтран, дБА составляют: для стекла 3 мм Rw = 26 дБ; RАтран = 23 дБА и для стекла 6 мм - Rw = 28 дБ; RАтранм = 27 дБА.

    Двойное остекление значительно увеличивает звукоизоляцию в области средних и высоких частот по сравнению с однослойным остеклением той же поверхностной плотности. Применение 2-х стекол по 3 мм с воздушным промежутком 57 мм вместо одного толщиной 6 мм дает увеличение индекса Rw с 28 до 34 дБ, однако звукоизоляция транспортного шума, из-за резонанса двойного остекления на низких частотах, остается неизменной (RАтран = 27 дБА). Таким образом, прирост значений индексов изоляции воздушного шума, по сравнению с одинарным стеклом толщиной 6 мм составляет: при промежутке 57 мм Rw = 6 дБ, RАтран = 0 дБА и при промежутке 90 мм - 12 дБ и 7 дБА соответственно.

    Из данных испытаний и расчетов следует:
1) результаты оценки звукоизоляции остеклений и окон по индексам Rw и RАтран существенно отличаются друг от друга;
2) двойные остекления более эффективны, чем одинарные с толщиной стекол, равной сумме толщин двойного остекления;
3) увеличение воздушного промежутка между стеклами может значительно повысить звукоизоляцию остекления (например, при увеличении промежутка с 57 мм до 90 мм звукоизоляция RАтран исследованного остекления повысилась на 7 дБА).

 

 На рис. 2 представлены частотные характеристики R двойного остекления из стекол различной толщины. Видно, что увеличение толщины стекол с 3 мм до 6 и 4 мм, при сохранении воздушного промежутка 57 мм, (кривые 1 и 2) значительно повышает звукоизоляцию остекления (с Rw = 34 дБ и RАтран = 27 дБА до Rw = 42 дБА и RАтран = 36 дБА). Расчет для такой суммарной толщины стекол дает увеличение R на 7,5 дБ.

Следует отметить, что существующие методы расчета звукоизоляции носят приближенный характер, поэтому окончательная оценка звукоизоляционных качеств окон может быть дана только по результатам испытаний.

    Увеличение воздушного промежутка с 57 до 90 мм в остеклении из стекол 6 и 4 мм повышает индекс Rw на 2 дБ и звукоизоляцию RАтран на 3 дБА (расчет дает увеличение R на 2 дБ). Весь прирост в первом и втором случаях (рис. 2) происходит в области низких и средних частот до 1250 Гц. Выше этой частоты сказывается влияние резонанса волнового совпадения, понижающего значения R всех испытанных остеклений.

    Звукоизоляция глухого герметичного двойного остекления значительно выше, чем у открывающихся окон с аналогичным остеклением, из-за отрицательного влияния ряда конструктивных факторов (отсутствие герметичности, конструкционная связь слоев и др.).

   И в заключение несколько слов о монтаже окон. Поскольку звуковое давление на кромках окна бывает примерно в 4 раза, а на углах окна - в 16 раз выше, чем на его поверхности, степень звукоизоляции швов должна быть больше, чем общее требуемое значение звукоизоляции конструкции.

    Для обеспечения звукоизоляции шва примерно на 10 дБ больше, чем оконных конструкций и сопрягаемых элементов, необходима дополнительная заделка шва. Для этого можно использовать спрессованные ленты-герметики, которые обеспечивают указанные требования, при сжатии не менее чем на 20-35 % от начальной толщины. Даже самый лучший звукоизоляционный материал оправдывает свои достоинства только при качественной герметизации шва, т.к. любая неплотность или нарушение уплотнения шва резко снижают звукоизоляцию помещения.

    Вследствие температурных деформаций материалов, из которых изготовлены оконные рамы, монтажные швы следует проектировать так, чтобы уплотняющие материалы деформировались вместе с коробкой и без отрыва от поверхности уплотнения, не давая при этом возможности возникновения трещин и разрывов конструкций.