Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Izolacyjność akustyczna ścian w placówkach edukacji muzycznej

Izolacyjność akustyczna | Poziom dźwięku | Tłumienie dźwięku
dr  Jarosław Gil  |  IZOLACJE 2/2015  |  18.01.2016  |  2
Izolacyjność akustyczna ścian w placowkach edukacji muzycznej | Soundproofing of walls in music education buildings
Izolacyjność akustyczna ścian w placowkach edukacji muzycznej | Soundproofing of walls in music education buildings
Archiwum autora

W budynkach szkół muzycznych często trudno uzyskać odpowiednią izolacyjność akustyczną.

Instrumenty muzyczne generują wysokie poziomy ciśnienia akustycznego, a jednocześnie tolerancja na dźwięki dochodzące z sąsiednich sal jest bardzo niska. Dodatkowym problemem są małe wymiary pomieszczeń.

Kryteria izolacyjności akustycznej w budynkach mieszkaniowych oraz budynkach użyteczności publicznej opisano w normie PN­‑B­‑02151-3:1999 [1]. W odniesieniu do sąsiadujących klas lekcyjnych jest to R’A1  >  45 dB.

Czytaj też: Nowelizacja krajowych norm dotyczących akustyki budowlanej

Nie podano natomiast kryteriów izolacyjności akustycznej budynków, w których wykonywana i odtwarzana jest muzyka, takich jak szkoły muzyczne, studia nagrań, akademie muzyczne itp. Instytut Techniki Budowlanej propoponuje [2] kryterium R’w  >  57 dB w odniesieniu do pomieszczeń, w których głównym źródłem dźwięku są instrumenty muzyczne.

Ten jednoliczbowy wskaźnik przewyższa zalecenia normowe dotyczące mieszkań i klas lekcyjnych, lecz nie uwzględnia dźwięków o dużej zawartości niskich częstotliwości.

Poziomy dźwięku i widma instrumentów muzycznych

ABSTRAKT

W artykule przedstawiono analizę izolacyjności akustycznej różnych przegród ściennych pod względem tłumienia dźwięku w odniesieniu do trzech grup instrumentów muzycznych. Przedstawiono wyniki symulacji numerycznych odpowiednich konstrukcji ściennych między salami, w których wykonywana jest muzyka. Przy doborze konstrukcji starano się uzyskać dobrą izolacyjność akustyczną przy minimalnej grubości ściany.

The article presents an analysis of airborne sound insulation of various walls as regards acoustic attenuation in relation to three groups of musical instruments. It presents results of numerical simulation of respective wall structures between the rooms where music is performed. When selecting appropriate structures, it has been attempted to achieve good room-to-room noise reduction while maintaining minimum wall thickness.

Aby wykonać analizę izolacyjności akustycznej różnych przegród ściennych pod względem tłumienia dźwięku instrumentów muzycznych, zmierzono poziom dźwięku 22 instrumentów w pasmach tercjowych [3]. Na RYS. 1 przedstawiono poszczególne poziomy dźwięku A (LAeq,T). Jak widać na wykresie, widma częstotliwościowe badanych instrumentów muzycznych znacząco się różnią.

W analizie przenikania dźwięku z instrumentów muzycznych przez przegrodę należy uwzględnić zarówno poziom dźwięku źródła, jak i jego widmo, a także charakterystykę częstotliwościową izolacyjności akustycznej. Aby uzyskać reprezentatywne widma dźwięku, instrumenty podzielono na trzy grupy:

  • perkusyjne (werble, kotły),
  • dęte (flet, klarnet, obój, trąbka, waltornia, saksofon, puzon),
  • inne (gitara klasyczna, fortepian, pianino, wiolonczela, altówka, kontrabas, akordeon, ksylofon, trójkąt, głos męski, głos żeński).

Po podzieleniu widm na grupy wyznaczono wartości maksymalne każdego pasma tercjowego w każdej grupie. Takie maksymalne widmo reprezentuje wszystkie instrumenty w danej grupie. Następnie wygładzono je, aby otrzymać uproszczone, reprezentatywne widma dla trzech grup instrumentów (RYS. 2).

Na RYS. 2 widać, że każde z widm wykazuje cechy charakterystyczne. Można wysunąć wniosek, że dla różnych grup instrumentów odpowiednie będą różne konstrukcje ścian, w zależności od ich charakterystyki izolacyjności akustycznej.

Symulacje numeryczne

Symulacje wykonano w dwóch etapach. W pierwszym zastosowano program do obliczenia laboratoryjnej izolacyjności akustycznej przegród. Aby obliczenia przenikania dźwięku z jednej sali do drugiej były bardziej realistyczne, oprócz samych ścian zamodelowano także układ pomieszczenie–ściana–pomieszczenie. Użyto do tego drugiego oprogramowania, w którym stosowane są metody obliczeniowe normy PN-EN 12354-1:2002 [4].

Danymi w programie były: wymiary pomieszczeń, rodzaj przegrody dzielącej pomieszczenia (d), rodzaj przegród bocznych (f1–f4), sposób łączenia między elementami konstrukcyjnymi oraz czas pogłosu w pomieszczeniu odbiorczym.

W zastosowanym programie można było również zdefiniować poziom dźwięku źródła. Jako źródła dźwięku użyto uproszczonych widm trzech grup instrumentów muzycznych opisanych wcześniej. Wartości izolacyjności akustycznej właściwej (R) wszystkich przegród definiowano na podstawie obliczeń komputerowych.

Całkowita transmisja dźwięku z jednego pomieszczenia do drugiego zależy od izolacyjności akustycznej właściwej (R) poszczególnych elementów, a także od strat całkowitych htot na łączeniach między elementami.

Jeśli nie można zastosować elastycznego łączenia między elementami konstrukcyjnymi w celu obniżenia przenoszenia bocznego, można ograniczyć przenoszenie boczne przez dodanie warstwy izolującej, np. okładziny ściennej na stalowym ruszcie, sufitu podwieszanego lub podłogi pływającej.

Ważne było, aby we wszystkich modelach większość energii akustycznej przenikała przez główną przegrodę działową (d), a nie drogami bocznymi. Aby to osiągnąć, konieczne było zastosowanie wymienionych wcześniej warstw izolujących na przegrodach bocznych.

Warto przeczytać

Izolacyjność akustyczna
w budownictwie mieszkaniowym

Ochrona akustyczna
w budynkach

Oprócz właściwości dźwiękoizolacyjnych poszczególnych przeszkód i rodzajów łączeń wpływ na poziom dźwięku w pomieszczeniu odbiorczym mają wymiary pomieszczeń oraz czas pogłosu. Wymiary zamodelowanych pomieszczeń są typowymi wymiarami sal nauki muzyki w szkołach muzycznych: 3,40×2,44×3,00 m. Czas pogłosu ustalono jako 1 s.

Dane wyjściowe drugiego programu to różnica poziomów (D) oraz poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu odbiorczym w pasmach tercjowych (L2). Na RYS. 3 przedstawiono układ pomieszczeń. W przedstawionym przypadku zamodelowano sale w szkole muzycznej ze ścianą ceglaną gr. 13 cm (łącznie z tynkiem).

Wyniki

Obliczone poziomy ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu odbiorczym porównano z odpowiednimi krzywymi granicznymi NR.

Krzywe graniczne stanowią alternatywną metodę oceny poziomu głośności do poziomu dźwięku A (LAeq,T) i odpowiadają temu, w jaki sposób słyszymy poszczególne częstotliwości. Niskie i bardzo wysokie częstotliwości słyszymy dużo gorzej niż średnie.

Najczulszy słuch mamy zaś w zakresie 2000–5000 Hz. Dodatkowo, im większy poziom ciśnienia akustycznego, tym nasz słuch staje się równiejszy w skali częstotliwości, dlatego kształt krzywych granicznych różni się w zależności od poziomu ciśnienia akustycznego.

Aby wyznaczyć wartość NR, należy nanieść widmo dźwięku na wykres krzywych granicznych i odczytać wartość krzywej, która styka się z widmem, lecz której żadna wartość widma nie przekracza. W artykule A. Jamesa i in. [5] zasugerowano, że poziom tła w szkołach muzycznych powinien być poniżej krzywej granicznej NR25. Takie samo kryterium obrano w niniejszym artykule.

Dzięki zastosowaniu krzywych granicznych można precyzyjnie dobrać charakterystykę częstotliwościową izolacyjności akustycznej do charakterystyki częstotliwościowej dźwięku, gdyż od razu widać, które pasmo częstotliwości odpowiada za wartość NR.

Zobacz także: Kształtowanie akustyki w budynkach – poprawne rozwiązania w projektowaniu i wykonawstwie

Taka analiza nie byłaby możliwa w przypadku zastosowania kryterium w postaci poziomu dźwięku A. Dzięki analizie widm i wartości NR można dobierać parametry fizyczne przegrody tak, aby poprawić izolacyjność w danym paśmie częstotliwości.

W TABELI przedstawiono zestawienie wyników wartości NR dla ośmiu przegród. Na RYS. 4–12 pokazano przewidywane widma instrumentów w pomieszczeniu odbiorczym naniesione na krzywe graniczne.

Najtrudniej było znaleźć odpowiednią konstrukcję do tłumienia widma instrumentów perkusyjnych, ponieważ grupa ta wyróżnia się zarówno szerokim pasmem częstotliwości, jak i wysokimi poziomami ciśnienia akustycznego. Jednorodne ciężkie ściany (konstrukcje 1 i 2) są niewystarczające do tłumienia dźwięków badanych grup instrumentów.

Zastosowanie podwójnej ciężkiej ściany (konstrukcja 3) poprawia sytuację, lecz jest to nadal niewystarczające dla instrumentów perkusyjnych. Zaskakujący jest fakt, że lekkie ściany z płyt gipsowo­‑włóknowych (konstrukcje 5 i 6) wykazują tak samo dobre tłumienie instrumentów perkusyjnych, jak podwójna ściana z bloków.

Jest to związane z częstotliwością krytyczną. W przypadku ściany z bloków, częstotliwość krytyczna przypada w okolicach maksimum energii akustycznej instrumentów perkusyjnych. W przypadku zastosowanych płyt gipsowo-włóknowych częstotliwość krytyczna wypada dużo wyżej, dlatego mimo dużo mniejszej masy powierzchniowej, izolacyjność akustyczna nie jest gorsza.

Częstotliwość krytyczna ściany z płyt g-k jest także wysoka (konstrukcja 4), jednak masa powierzchniowa jest zbyt mała, aby uzyskać odpowiednio niski poziom dźwięku którejkolwiek z badanych grup instrumentów.

Najlepszy wynik w odniesieniu do instrumentów perkusyjnych uzyskano dla ściany ceglanej z okładziną akustyczną z podwójnej płyty gipsowo-włóknowej. W tym przypadku uzyskano optymalny dobór masy powierzchniowej, częstotliwości krytycznych obydwu warstw oraz odpowiedniej separacji.

Jako odpowiednie dla instrumentów dętych można uznać konstrukcje z lekkich ścian z płyt gipsowo-włóknowych (konstrukcje 5 i 6), a także ciężkie ściany z okładziną akustyczną (konstrukcje 7 i 8). Dla instrumentów zaklasyfikowanych jako inne odpowiednie są te same konstrukcje, a także konstrukcja z podwójnej warstwy bloków.

Wnioski

Poszczególne grupy instrumentów różnią się pod względem poziomu ciśnienia akustycznego oraz widma. Z tego też powodu odpowiednie są dla nich różne konstrukcje przegród ściennych.

Największy kłopot sprawiają instrumenty perkusyjne. W przypadku tej grupy najbardziej odpowiednia jest konstrukcja ściany składająca się z warstwy ciężkiej (cegła 12 cm + tynk) i warstwy lekkiej (płyty gipsowo-włóknowe), odpowiednio oddzielone od siebie, z wypełnieniem przestrzeni wełną mineralną. Okazuje się, że taka konstrukcja jest jednocześnie odpowiednia dla pozostałych grup instrumentów. Ściana ma wówczas gr. ok. 25 cm, a zatem niewiele jak na przegrodę o tak dobrej izolacyjności akustycznej.

Aby uzyskać odpowiednią izolacyjność akustyczną między salami, oprócz zastosowania odpowiedniej ściany, konieczne jest zastosowanie okładzin przegród bocznych w postaci podłogi pływającej, cienkich okładzin akustycznych na ścianach bocznych, a także w niektórych przypadkach – sufitu podwieszanego. Ważna jest także kontrola warunków pogłosowych. Czas pogłosu w sali nie powinien przekraczać 1 s w żadnym paśmie częstotliwości. Jest to ważne nie tylko ze względu na izolacyjność akustyczną, lecz także na odpowiedni odbiór dźwięku w sali.

Dalsze prace o podobnym charakterze powinny być wykonane pod kątem izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych i uderzeniowych stropów.

Literatura

1. PN-B-02151-3:1999, „Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych. Wymagania”.
2. B. Szudrowicz, „Podstawy kształtowania izolacyjności akustycznej pomieszczeń w budynkach mieszkalnych”, ITB, Warszawa 1992.
3. J. Gil, J. Marcinowski, „Porównanie izolacyjności akustycznej ściany z cegły pełnej oraz nowoczesnej ściany szkieletowej pod kątem ich zastosowania w środowisku muzycznym”, 56 Konferencja KILiW PAN i KN PZITB, Kielce-Krynica 2010, s. 89–96.
4. PN-EN 12354-1:2002, „Akustyka budowlana. Określenie właściwości akustycznych budynków na podstawie właściwości elementów. Część 1: Izolacyjność od dźwięków powietrznych między pomieszczeniami”.
5. A. James, A. Thompson, I. Rees, „School music rooms – designed beyond BB93”, Proceedings of the Institute of Acoustics 2005.
6. J. Gil, J. Marcinowski, „Poprawa izolacyjności akustycznej ściany dzielącej sale nauki muzyki, „IZOLACJE”, nr 9/2012, s. 58–60.
7. B.H. Sharp, „Prediction Methods for the Sound Transmission of Building Elements”, „Noise Control Engineering”, 01/1978; 11(2), DOI:10.3397/1.2832099.
8. A. Osipov, P. Mees, G. Vermeier, „Low-Frequency Airborne Sound Transmission through Single Partitions in Buildings”, „Applied Acoustics”, vol. 52, nr 3/4/1997, s. 273–288.
9. L. Cremer, M. Heckl, B.A.T. Petersson, „Structural Vibrations and Sound Radiation and Audio Frequencies”, ISBN 3-540-22696-6.
10. J. Sadowski, „Akustyka architektoniczna”, PWN, Warszawa 1976.
11. J. Gil, „Instrumenty muzyczne jako źródło hałasu przy wyznaczaniu izolacyjności akustycznej przegród” [praca magisterska], Zakład Akustyki Pomieszczeń i Psychoakustyki, Instytut Akustyki, Wydział Fizyki UAM, Poznań 2007.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 2/2015

Komentarze

(2)
Bartek | 27.04.2015, 07:47

Pomieszczenia można też oddzielić od źródła hałasu przez panele akustyczne

Bartek | 06.05.2015, 11:11

Podobna izolację stosuje się panelach drogowych

   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »



Odkryj nowy wymiar bezpieczeństwa dla Twojego domu »

Żaluzje ceramiczne, szklane, wentylowane. Co wybrać?

Każdemu z nas zależy na zapewnieniu odpowiedniego bezpieczeństwa swoim bliskim i miejscu, które jest dla nas najważniejsze. Wybór...
czytaj dalej »

Które rozwiązanie sprawdzi się w Twoim przypadku? Jak ochronić wnętrze przed słońcem, hałasem lub zimnem? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Izolacja natryskowa - co warto wiedzieć?

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Produkty polimocznikowe można stosować wszędzie tam, gdzie wymagana jest... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »

Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Sprawdzony sposób na przyspieszenie ocieplenia »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » Jakiego produktu użyć, by aplikacja była łatwa, efektywność większa, a tempo pracy ekspresowe? czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji podłóg, dachów i fasad?


Istotną różnicą pomiędzy styropianami białymi i grafitowymi jest ich odporność na ZOBACZ »


Najlepszy produkt na tynku termoizolacji? Sprawdź »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?

Obniżona wartość λ pozwala zmniejszyć straty energetyczne oraz wydatki na eksploatacje budynków.
czytaj dalej »

Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu... czytaj dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
9/2019

Aktualny numer:

Izolacje 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne rozwiązania elewacyjne
  • - Jakość wykonania izolacji z szarego styropianu
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.