Звукопоглощающие подвесные потолки и их применение.

Звукопоглощающие подвесные потолки используются не только для уменьшения интенсивности звука, но и для корректировки времени реверберации.

Для помещений с повышенными требованиями по слышимости и разборчивости речи, например, залов театров, кинотеатров и т.п. используются нормативные кривые времени реверберации в зависимости от объема и назначения помещений.

Вопросы формирования и проектирования звукового режима в таких помещениях здесь не рассматриваются, однако основным критерием, характеризующим акустические свойства зальных помещений, является время реверберации.

Значительный эффект дает использование подвесного потолка, выполненного в виде однородного сплошного экрана в качестве средства звукоизоляции. В отечественной практике жилищного строительства перекрытия раздельного типа исследовались в 1950 годы и затем нашли применение. Применению сборных звукоизоляционных подвесных потолков препятствовало отсутствие экспериментальных данных.

Работы в этом направлении были начаты в конце 1970х годов НИИ строительной физики с участием авторов 1323. Подвесные потолки, выполненные в виде сплошного экрана, существенно повышают звукоизолирующую способность легкого ребристого перекрытия от воздушного шума.

В качестве настила при испытании в акустической камере использовали облегченные предварительно напряженные железобетонные плиты марки ПА1У (серия 1.4657), разработанные для использования в покрытиях промышленных зданий. Плиты имеют приведенную толщину бетона 60 мм при толщине полки 30 мм. Приведенная толщина традиционных многопустотных плит перекрытий в 2 раза больше.

Образцы

Образцы не имели покрытия чистого пола, толщина стяжки сверху плит составляла 30 мм. Звукоизолирующая способность ребристых плит составляла 30 дБ. Подвесной потолок заметно повышал звукоизолирующую способность. Улучшение индекса звукоизоляции достигало 10-18 дБ . Для большего увеличения звукоизолирующей способности следует применять пружинящие подвески и использовать минераловатные прокладки, располагаемые в местах примыкания, а также и по всей площади потолка. Звукоизоляционная функция обычно совмещается с огнезащитной функцией подвесного потолка.

Выбор акустических лицевых элементов. Работу подвесного потолка как звукопоглощающей конструкции характеризуют свойства пористоволокнистых материалов-вкладышей, лицевых элементов, перфорированных экранов, прокладочных и защитных пленок, тканей, а также величина относа подвесного потолка от перекрытия.

Основным элементом любого подвесного акустического потолка является слой звукопоглощающего материала, располагаемый определенным образом по отношению к жесткому основанию. Эффективность акустической конструкции, в основном, зависит от толщины материала поглотителя и его структуры. Звукопоглощающий материал представляет собой двухкомпонентную среду, в которой одна из составляющих - воздух, а другая - твердые включения.

Применяемые на практике волокнистые и пористые звукопоглощающие материалы

Применяемые на практике волокнистые и пористые звукопоглощающие материалы, по существу, являются системами "воздух - волокно" либо "воздух - гранула"; поглощение звука в них обусловлено его потерями на трение при относительном движении двух компонентов. Механизм затухания плоской звуковой волны в таких средах достаточно сложен, поэтому, не останавливаясь на математической интерпретации этого явления, познакомимся лишь с некоторыми общими понятиями, характеризующими звукопоглощающие свойства материала.

Основным критерием оценки эффективности акустической конструкции является КЗП, представляющий собой в общем случае статистическую величину. Для приближенной оценки звукопоглощающей способности слоя волокнистого материала на практике нередко используется величина КЗП при нормальном падении звука, измеренная в интерферометре по стандартной методике ГОСТ 1629770.

Приведенные в смотреть статью под номером 8 результаты исследования позволяют выявить оптимальные по степени уплотнения изделия из минеральной и стеклянной ват с различным диаметром волокна с учетом содержания корольков.

Анализируя зависимость КЗП от плотности материала, а также учитывая влияние толщины его слоя, нетрудно осуществить выбор материала. Например, оптимальная плотность минеральной ваты комбината "Красный строитель" 130-140 кг/мЗ, а ваты Вильнюсского комбината - 200 кг/м3. Отсюда следует, что изделия из второй минеральной ваты должны быть тяжелее и для обеспечения равного поглощения звука ее потребуется почти в два раза больше, чем первой.

В конструкциях подвесных потолков можно применять различные звукопоглощающие материалы, которые могут быть взаимозаменяемы. Для сравнения эффективности конструкций со слоями различных материалов рассмотрим следующие примеры.

Дорогое ультрасупертонкое стекловолокно наиболее эффективный звукопоглотитель,но оно может быть заменено другим, более дешевым материалом.

Сравнения частотных характеристик:

Из сравнения частотных характеристик следует, что для обеспечения того же звукопоглощения, которое дает ультрасупертонкое стекловолокно толщиной 2 см и средней плотностью 10 кг/м3, т.е. 0,2 кг на 1 м2, можно применить плиты из минеральной ваты толщиной 4 см и средней плотностью 100 кг/м3.

Звукопоглощение пористых материалов на высоких частотах почти не зависит от толщины слоя, в то время как для повышения КЗП в области низких частот необходимо или увеличение толщины слоя материала, или увеличение относа потолка от жесткого основания.

Влияние относа потолка в основном сказывается в области низких и средних частот (f < 2000 Гц). Возрастание КЗП при увеличении относа потолка подчиняется логарифмическому закону, т.е. при относительно небольших относах, порядка 20 см, диффузный КЗП увеличивается быстрее. Выравнивание диффузного КЗП на низких частотах возможно благодаря значительным воздушным промежуткам.

В области высоких частот ( f > 2500 Гц) значение КЗП стремится к значению диффузного КЗП того же слоя, расположенного вплотную к жесткому основанию.

Увеличение диффузного КЗП в области низких частот с ростом толщины слоя подчиняется логарифмическому закону, поэтому нерационально брать толстый слой звукопоглощающего материала. Кроме того, для каждого материала на высоких частотах существует "предел насыщения", когда дальнейшее увеличение толщины слоя практически не изменяет значение КЗП.

Таким образом, для обеспечения высокого диффузного КЗП подвесного потолка необходимо выбрать толщину слоя минеральной ваты (плотность не менее 100 кг/м3) 2-4 см, а относ потолка не менее чем на 25 см.

Многие виды минераловатных и стекловолокнистых изделий, выпускаемых отечественной промышленностью приближается по своим показателям к данным, приведенным в смотреть статью под номером 9, и могут быть использованы для звукопоглощающих потолков с одинаковым успехом в части акустики, но с различной экономической эффективностью.

Звукопоглощающие свойства пористых материалов в большой степени зависят от вида отделки из поверхности.

 Несквозная перфорация:

Так, благодаря несквозной перфорации можно применять более плотные поглотители с большими сопротивлениями продуванию. В этих случаях несколько увеличивается эффективная поверхность материала, контактирующая со звуковой волной, и включаются в работу сами отверстия.

По этим же причинам элементы фактуры (трещины, борозды, проколы и т.п.) повышают КЗП. За счет боковых стенок фактурных углублений увеличивается площадь поверхностных плит, при этом улучшение звукопоглощающих свойств достигает своего предела.

По данным НИИ-строительной физики превышение площади перфорации лицевых элементов более чем на 23% является неэффективным. При такой перфорации звукопоглощающая способность определяется только структурными и волновыми параметрами пористого материала.

Однако не только площадь, занимаемая отверстиями или углублениями, но и размер, форма и конфигурация внутренних полостей лицевого элемента оказывают значительное влияние на КЗП.

Если отверстия расширяются в поперечном сечении, приобретая веретенообразную форму, то КЗП такого материала дополнительно повышается. Это явление можно объяснить на примере резонатора Гельмгольца: каждое отверстие или углубление работает как резонатор, дающий максимум звукопоглощения на определенных частотах, причем разонансная частота возрастает с увеличением глубины перфорации.

Для перфорированных полужестких минераловатных плит существуют сравнительно узкие пределы соотношений между диаметром перфорации и ее площадью, при которых наблюдается эффективное звукопоглощение в широком диапазоне частот. Эти пределы для данного вида плит при регулярной перфорации составляют:

при диаметре отверстия 3 мм и шаге 10 мм 5 = 17%

тоже,  "           4 мм и " 12 мм 5=12%

5 мм и " 14 мм ? = 8%. В опытах ВНИИНСМ Г41] увеличение трещиноватости плит акминит с 2 до 14 % привело к повышению звукопоглощающей способности на средних и высоких частотах на 15-20%, а в области низких частот оно снизилось примерно на такую же величину.

Нанесение борозд или гофр:

Нанесение борозд или гофр на поверхность плит позволяет значительно увеличить эффективную площадь, контактирующую со звуковой волной. Изменяя характеристики гофрированной фактуры (ширину, глубину и шаг гофра), можно несколько изменять звукопоглощающие свойства материала.

Значительно более существенное влияние на звукопоглощающие свойства оказывает способ окрашивания поверхности плит. Так, при одинаковом расходе краски на один слой (150- 180 г/м по сухому веществу) количество допустимых слоев при окраске валиком снижается в 2 раза, чем при нанесении краски распылением. В последнем случае на поверхности плит образуется пористое воздухопроницаемое покрытие. Такой способ позволяет без значительного снижения звукопоглощающих качеств проводить многократное окрашивание этих плит в процессе эксплуатации.

Повторное окрашивание может проводиться при расходах в 1,5-2 раза меньших по сравнению с первыми двумя слоями, наносимыми на заводе.

При расходе на последующие эксплуатационные слои по 80- 100 г/м* краски падение коэффициента звукопоглощения до 0,4 на частоте 1000 Гц будет наблюдаться при фактуре с 2 % трещин после 4-5 слоев и при фактуре с 6% трещин после 810 слоев.

Выбор защитного или прокладочного материала является немаловажным как с точки зрения расхода материала, снижения его стоимости, так и с точки зрения обеспечения надлежащих звукопоглощающих качеств минераловатных и стекловолокнистых плит и матов.

Наиболее целесообразно применять полиэтилентерефталатную пленку общего назначения.

Применение полимерных пленок в качестве прокладочного материала связано ограничением толщины пленок, которая не должна превышать 30 мкм.

При большей толщине они не являются "звукопрозрачными" и КЗП облицовки из минераловатных плит резко падает в диапазоне высоких частот звукового спектра. Вместе с тем, в диапазоне низких и средних частот наблюдается даже некоторое увеличение КЗП. Этот эффект можно использовать при выборе звукопоглощающего подвесного потолка в помещении, где уровень щума на высоких частотах спектра невелик.

Своё мнение: