Skaņas izolācija

Skaņa tiek izvadīta cauri vairumam sienu un grīdu, radot visas konstrukcijas vibrāciju. Šī vibrācija otrā pusē rada jaunus, mazākas intensitātes skaņu viļņus. Skaņas iekļūšanu vienā ēkas telpā no avota, kas atrodas citā telpā vai ārpus telpām, sauc par „skaņas pārvadi”.

Pārvades zudums jeb skaņas redukcijas indekss R (dB), ir sienas, grīdas, durvju vai cita šķēršļa, kas ierobežo skaņas kustību, efektivitātes mērvienība. Pārvades zudums ir atkarīgs no frekvences, un zudums parasti ir lielāks pie augstākas frekvences. Skaņas pārvades zuduma mērvienība ir decibels (dB). Jo augstāks ir sienas pārvades zudums, jo labāk tā ierobežo nevēlamu skaņu iekļūšanu.

Ir divi ēku skaņas izolācijas veidi: gaisa skaņa un triecientrokšņa skaņa. Gaisa skaņas izolāciju izmanto, kad tiek izolēta skaņa, kas rodas tieši gaisā, un to nosaka, izmantojot skaņas redukcijas indeksu. Triecientrokšņu skaņas izolāciju izmanto „peldošajās” grīdās un to nosaka skaņas spiediena līmenis apakšā esošajā telpā.

 

Skaņas izolācija 

  1. Tieša skaņas pārvade 
  2. Izplatība pa blakusceļiem 
  3. Nejauša skaņa 
  4. Noplūde  

a) Gaisa skaņas izolācija

Atduroties pret starpsienu, kas sadala divas telpas, skaņas vilnis kļūst krītošs. Viena daļa no tā atstarojas, bet otra daļa tiek pārvadīta cauri starpsienai.

R = 10log10 W1/W2 


   R (dB) W1/W2   
 Gaisa skaņas izolācija
10 10 
20  100 
30  1 000 
40 10 000 
50 100 000
60  1 000 000


Vienas kārtas konstrukcijām, piemēram, homogēnām betona sienām, pārvade atkarīga no masas likuma, proti, jo smagāka ir konstrukcija, jo mazāks skaņas daudzums tiek pārvadīts.
Vieglās konstrukcijās, kas sastāv no vairākām kārtām, piemēram, ģipša sienās, darbojas masas - atsperes sistēmas likums. Ja divu kārtu sienā kā atsperi izmanto ļoti absorbējošu materiālu, piemēram, akmens vati, skaņas izolācija uzlabojas. Jo platāka ir atstarpe starp sienu kārtām, jo lielāka ir akmens vates efektivitāte. Salīdzinājumā ar tukšu atstarpi starp sienām, aizpildot to, var panākt R palielinājumu par 5–10 dB. Zemāk redzamajā attēlā parādīta vienas un divu kārtu konstrukcija ar vienādu kopējo svaru.

Skaņas redukcijas indekss



Skaņas redukcijas indeksa R aprēķināšana ir balstīta uz testu rezultātiem, kas iegūti dažādās frekvencēs. Rezultāti tiek attēloti pret references līkni starp 100Hz un 3150Hz 1/3 oktāvu intervālos. Ja mērījumi tiek veikti uz vietas objektā (reālā ēkā), vērtības tiek apzīmētas ar R’. Standarta testēšanas procedūra ir noteikta EN ISO 140, kur sniegtas standarta metodes mērījumu veikšanai gan laboratorijā, gan objektā.
Veicot mērījumus laboratorijā un objektā, var būtiski atšķirties dB vērtība, atkarībā no konstrukcijas detaļām un apdares.

Ja starpsiena sastāv no dažādiem elementiem, piemēram, siena ar logiem un durvīm, kam ir atšķirīgas skaņas pārvades īpašības, ir jāaprēķina vispārējais skaņas redukcijas indekss.

Skaņas redukcijas indekss caurumiem un spraugām ir 0 dB. Caurumu un spraugu ietekme tādēļ var būt ļoti nozīmīga, piemēram, savienojuma vietās starp sienām, pie durvīm un logiem bez blīvējuma, un pie jebkuras nepieciešamās atveres starpsienā. Ja spraugās ir jebkādi akustiski absorbējoši materiāli, spraugām būs augstāks skaņas redukcijas indekss.

Svērtais skaņas redukcijas indekss Rw

Nosakot starpsienas akustiskās īpašības vispārinātākā veidā, var būt lietderīgi skaņas izolāciju izteikt ar vienu skaitli. Svērtais skaņas redukcijas indekss Rw ir klasifikācijas metode, kas noteikta EN ISO 717-1. Šis standarts pielāgo standarta references līkni izmērītās skaņas redukcijas indeksa līknei.
Standartā EN ISO 717-1 klasifikācijas metode ir noteikta arī gadījumos, kad Rw vērtību papildina divas C vērtības, ko izmanto divos skaņas spektra modeļos dažāda veida trokšņiem. Šīs divas vērtības Rw + C un Rw + Ctr ietver arī frekvences diapazonu 100–3150 Hz, taču to var paplašināt līdz 50–5000 Hz. Tā kā ražošanas un satiksmes trokšņiem bieži vien ir augsts skaņas līmenis frekvencēs zem 100 Hz, ir ieteicams izmantot paplašināto frekvences laukumu.

Kopējā vērtība Rw + C dod redukcijas vērtību dB spektram ar līmeni, kas ir vienādi augsts ar visām trešās oktāvas joslām. To var izmantot:
  • ikdienā (sarunāšanās, mūzika, radio, TV) 
  • vidēja vai liela ātruma dzelzceļa satiksmē 
  • lielceļu satiksmē, kuras ātrums pārsniedz 80 km/h 
  • reaktīvā lidmašīnās, kas lido nelielu attālumu 
  • rūpnīcās, no kurām nāk galvenokārt vidējas un augstas frekvences troksnis

Kopējā vērtība Rw + Ctr dod arī redukcijas vērtību dB spektram, kurā dominē zema frekvence, piemēram: 

  • pilsētas ceļu satiksme 
  • maza ātruma dzelzceļa satiksme 
  • diskomūzika 
  • rūpnīcas, no kurām nāk galvenokārt zemas un vidējas frekvences troksnis

b) Triecientrokšņu skaņas izolācija

Gaisa skaņas avots rada vibrāciju apkārtējā gaisā, kas izplatās apkārt, radot vibrācijas ierobežojošajās sienās un grīdās. Triecientrokšņu skaņas avots rada vibrācijas tieši elementā, kurā tas atsitas. Šīs vibrācijas izplatās pa visu elementa laukumu un elementos, kas ar to savienoti, piemēram, iekšējās sienās, iekšējo sienu kārtās un grīdās. Vibrācijas elementos liek tām blakus esošajam gaisam vibrēt un ir dzirdamas šīs jaunās gaisā radītās skaņas.
Grīdām ir jāsamazina gaisa skaņas un, ja tās rodas virs mājokļa, arī triecientrokšņu skaņas. Smagas, cietas grīdas spēja samazināt gaisa skaņas ir atkarīga no tās masas, bet triecientrokšņu skaņu samazināšana jau to avotā ir atkarīga no mīkstā seguma.

„Peldošā” grīdā ir kārta no izteikti elastīga materiāla, kas lielā mērā izolē staigāšanas virsmu no pamatnes un uzlabo gan gaisa skaņu, gan triecientrokšņu skaņu izolāciju
  • Ir svarīgi izvēlēties piemērotu materiālu un pārliecināties, ka ap to neiet cieti tilti, piemēram, stiprinājumi un caurules. 
  • Ir jāizvairās no gaisa spraugām, ieskaitot tās, kas rodas saraušanās rezultātā; poraini materiāli un spraugas ēku savienojuma vietās ir jāaizblīvē. 
  • Ir jāizvairās arī no rezonanses, kas var rasties, ja kāda konstrukcijas daļa (piemēram, sausā apdare) stipri vibrē noteiktā skaņas frekvencē (augstumā) un šajā skaņas augstumā pārvada vairāk enerģijas.
Triecientrokšņu skaņas izolācija tiek aprēķināta no skaņas spiediena līmeņa, ko rada standartizētā „āmura metode”. Rezultāti tiek attēloti līknē starp 50–5000 Hz.

Aprēķinot viena skaitļa daudzumu L n,W or L’n,W, 16 frekvenču līmeņi tiek salīdzināti ar references līkni līdzīgā veidā, kā aprēķinot skaņas redukcijas indeksu. Vienīgā atšķirība ir tāda, ka novirze starp izmērīto līkni un references līkni šajā gadījumā ir virzienā uz augšu no references līknes. Ln tiek mērīts laboratorijā, savukārt L’n tiek mērīts tieši objektā. Gan Ln , gan L’n mazās skaitliskās vērtības nozīmē, ka triecientrokšņu skaņas izolācija ir laba.
Gadījumā, ja grīda ir ar koka sijām, triecientrokšņu skaņas izolācijai ir nepieciešamas divas frekvenču spektra pārņemšanas vērtības Ci,100-2500 un Ci,50-2500. Atšķirības starp laboratorijā un objektā veiktajiem mērījumiem rodas skaņas izplatīšanās pa blakusceļiem dēļ. Īstā ēkā skaņa tiek pārvadīta ne tikai caur projektējamo konstrukciju, piemēram, grīdu, bet arī pa grīdai blakus esošajām savienojošajām konstrukcijām.  

Dinamiskā stingrība

Dinamiskā stingrība ir ļoti svarīga porainu materiālu īpašība, sevišķi, ja materiāls tiek iemontēts tieši starp divām cietām kārtām (sendvičtipa elements, „peldošā” grīda). Attiecībā uz minerālvati tas tiek izteikts MN/m3 uz vienību, jo minerālvate parasti ir vienlaidus materiāls.
PAROC akmens vate sastāv no cieta materiāla un gaisa. Lietojot to kā elastīgo slāni, minerālšķiedru un gaisa dinamiskā stingrība jānosaka atsevišķi, tādējādi dinamiskā stingrība = sd + sa (sd ir materiāla stingrība, bet sa ir ietvertā gaisa stingrība).

Saskaņā ar testēšanas standartiem, akmens vates dinamiskā stingrība jānosaka 200kg/m2 noslogojumam, kad to izmanto zem „peldošās” betona grīdas. Jo mazākas ir dinamiskā stinguma vērtības, jo labāka ir triecientrokšņu skaņas izolācija.

Akmens vates izstrādājumi, ko izmanto soļu trokšņa izolēšanai, ir speciāli paredzēti izmantošanai grīdās. Šķiedru virziens, salīdzinājumā, piemēram, ar jumta vai pamatu plāksnēm, galvenokārt ir horizontāls. Horizontālās šķiedras labāk novērš skaņas izkļūšanu cauri. Atšķirība lietojot grīdā var būt 5 dB vai pat vairāk. Tas nozīmē atšķirību par vienu klasi
.

Paroc ROS


Masas - atsperes sistēma

„Peldošās” grīdas pamatā ir masas - atsperes sistēma. Jo mīkstāka ir atspere, jo labāka ir vibrāciju slāpēšana. Tas pats attiecas uz masu – jo smagāk, jo labāk. Ja starpstāvu grīda nav smaga, „peldošā” grīda nepilda savas funkcijas, jo ir mainījusies masas - atsperes sistēma. Starpstāvu grīdai ir jābūt piecas reizes smagākai par „peldošo” grīdu.
Triecientrokšņu skaņas izolācija tiek mērīta, izmantojot standartizētu soļu imitēšanas iekārtu. Labai triecientrokšņu skaņas izolācijas L’ n,w ir nepieciešams:

Betons ar „peldošo” grīdu:
  • smaga starpstāvu grīda (var pieņemt kā nekustīgu) 
  • mīksta elastīga kārta (analogs – atspere ar stinguma koeficientu k) 
  • smaga „peldošā” grīda (analogs - masa m)

Ideālā masas - atsperes sistēma:

Ideālā masas - atsperes sistēma




Maksimālajos pārvirzes punktos masa atrodas miera stāvoklī un tai nav kinētiskās enerģijas. Tajā pašā laikā atspere ir maksimāli saspiesta, tādējādi tā saglabā visu sistēmas mehānisko enerģiju kā potenciālo enerģiju. Kad masa atrodas kustībā un sasniedz atsperes līdzsvara pozīciju, sistēmas mehāniskā enerģija tiek pilnībā pārvērsta kinētiskajā enerģijā.

Visas vibrējošās sistēmas sastāv no enerģijas uzglabāšanas elementa un enerģiju nesošā elementa mijiedarbības.
Masas - atsperes sistēmas frekvence (Hz, vibrāciju skaits uz vienu laika vienību) ir


Masas - atsperes sistēma

Šajā formulā k ir atsperes konstante (minerālvate) un m ir masa (peldošā grīda). Jo zemāks ir f, jo labāka ir skaņas izolācija. Tādējādi, palielinot masu vai samazinot atsperes konstanti, var panākt vislabāko izolāciju.

c) Izplatība pa blakusceļiem


Izplatība pa blakusceļiem ir daudz sarežģītāka trokšņu pārvades forma, kur izrietošās vibrācijas no trokšņa avota uz citām ēkas telpām parasti aizvada ēkā esošie konstrukciju elementi. Piemēram, ja tērauda karkasa ēkā pats karkass sakustas, var rasties efektīva pārvade.

Ēkā skaņas pārvades daļas starp divām telpām var iet gar ēkas spārnu elementu, piemēram, ārējo sienu vai griestiem. Lai no tā izvairītos, ir stingri jāievēro ražotāja instrukcijas. Attēlā ir redzami galvenie risinājumi ārējām sienām.
 Izplatība pa blakusceļiem
Risinājumi skaņas pārvades riska mazināšanai caur blakusceļiem

Parasti ir noteiktas prasības attiecībā uz drošības rezervi dažādos elementu skaņas īpašībās, lai izvairītos no izplatības pa blakusceļiem.