Ключевые слова: анализ, методика, частотные характеристики звукоизоляции, шум, ударный шум, жилое здание, перекрытие, шумомер, конструкция
Keywords: analysis, methodology, frequency characteristics of sound insulation, noise, impulsive force noise, residential building, seiling, sound level meter, construction
УДК 699.8
Ю.Б. РЕДЬКО, технический директор ООО «АлгоритмСтрой», г. Санкт-Петербург
В статье приведены результаты анализа и систематизации вопросов организации и проведения измерений показателей изоляции воздушного и ударного шума ограждающими конструкциями; рассмотрены требования нормативно-технической документации к методике измерений и обработке результатов, а также приведены результаты сравнительных испытаний междуэтажных перекрытий, полученные в соответствии с рассматриваемой методикой.
Общие положения
Процесс акустического проектирования зданий, сооружений, помещений различного назначения, в том числе киноконцертных залов, центров досуга и т.д., включает в себя и оценку шумового режима.
Для обеспечения нормированного уровня шума в проектируемом помещении, помимо применения соответствующего архитектурно-планировочного решения, снижения шума систем вентиляции и кондиционирования воздуха, также следует использовать ограждающие конструкции с требуемой степенью звукоизоляции.
Применение строительных материалов и конструкций в архитектурной акустике предполагает определение их звукоизолирующих свойств.
Перекрытия являются горизонтальными конструкциями, разделяющими пространство здания по высоте на этажи, основные конструктивные требования к которым изложены в [1, 2]. Междуэтажные перекрытия изолируют внутренние пространства друг от друга и устраняют неблагоприятное воздействие шума, распространяющегося с соседних этажей на человека. Поэтому к ним предъявляются жесткие требования по звукоизоляции от воздушного и ударного шума.
Конструкции, имеющие хорошую изоляцию ударного шума, гасят значительную часть энергии звуковых волн. В результате уровень звука под междуэтажным перекрытием становится ниже. Если перекрытие плохо поглощает звуковые колебания, то уровень шума под перекрытием становится выше. Поэтому конструкции междуэтажных перекрытий, удовлетворяющие по звукоизоляции требованиям норм, должны иметь индекс изоляции воздушного шума выше нормативного, а индекс приведенного уровня ударного шума под перекрытием – меньше нормативного.
В случае использования перекрытий, не имеющих запаса звукоизоляции, не рекомендуется применение покрытий полов из линолеума на волокнистой подоснове, снижающих изоляцию воздушного шума на 1 дБ по индексу Rw. Допускается применение линолеума со вспененными слоями, которые не влияют на изоляцию воздушного шума и могут обеспечивать необходимую изоляцию ударного шума при соответствующих параметрах вспененных слоев.
Измерение изоляции (звукоизоляции) воздушного шума ограждающими конструкциями основывается на сравнении уровней звукового давления в испытательных (реверберационных) помещениях. Для этого последовательно измеряют и сравнивают средние уровни звукового давления в определенных полосах частот [1-3].
Метод измерения изоляции ударного шума внутренними ограждающими конструкциями (перекрытиями) заключается в измерении приведенных уровней ударного шума под перекрытием при работе на нем ударной машины [1].
Метод определения звукоизолирующих свойств покрытий полов заключается в измерении приведенных уровней ударного шума под плитой перекрытия с покрытием и без него с последующим определением величины улучшения изоляции ударного шума.
При измерении звукоизоляции ограждающих конструкций необходимо выполнять требования соответствующей нормативно-технической документации.
Термины, обозначения и определения
При выполнении акустических испытаний применяют следующие термины с соответствующими определениями [1-3]:
Уровень ударного шума, Li – средний уровень звукового давления в рассматриваемой полосе частот в помещении низкого уровня, под перекрытием, подвергающимся воздействию стандартной ударной машины.
Приведенный уровень ударного шума, Ln – средний уровень звукового давления, учитывающий поправку на звукопоглощение в помещении низкого уровня.
Фактический приведенный уровень ударного шума, L‘n – приведенный уровень звукового давления под перекрытием, определяемый с учетом косвенной передачи звука.
Стандартизованный приведенный уровень ударного шума, L‘nT – средний уровень звукового давления под перекрытием, определяемый с учетом косвенной передачи звука, скорректированный по стандартному значению времени реверберации в помещении низкого уровня.
Улучшение изоляции ударного шума, ∆L – снижение приведенного уровня ударного шума в результате устройства пола на перекрытии.
Средний уровень звукового давления в помещении, Lm – десятикратный десятичный логарифм отношения усредненных в пространстве и времени квадратов звукового давления к квадрату порогового звукового давления ρ0=20 мкПа.
Изоляция ударного шума перекрытием: величина, характеризующая снижение ударного шума перекрытием.
Изоляция воздушного шума (звукоизоляция), R – способность ограждающей конструкции уменьшать проходящий через нее звук. В общем виде представляет собой десятикратный десятичный логарифм отношения падающей на ограждение звуковой энергии к энергии, проходящей через ограждение.
Фактическая изоляция воздушного шума R| , дБ – десятикратный десятичный логарифм отношения звуковой мощности, падающей на испытываемый образец, к полной звуковой мощности, переданной в помещении низкого уровня, в том числе и по обходным путям.
Частотная характеристика изоляции воздушного шума R(f), дБ – значение изоляции воздушного шума R в каждой из третьоктавных полос с частотами f, Гц, лежащими в диапазоне 100-3150 Гц (в графической или табличной форме).
Индекс изоляции воздушного шума, Rw – величина, служащая для оценки звукоизолирующей способности ограждения одним числом. Определяется путем сопоставления частотной характеристики изоляции воздушного шума со специальной оценочной кривой в дБ.
Индекс приведенного уровня ударного шума, Lnw – величина, служащая для оценки изолирующей способности перекрытия относительно ударного шума одним числом. Определяется путем сопоставления частотной характеристики приведенного уровня ударного шума под перекрытием со специальной оценочной кривой в дБ.
Приведенная разность уровней звукового давления, Dn – разность усредненных в пространстве и времени уровней звукового давления, создаваемых в двух помещениях одним или несколькими источниками шума, установленными в одном из них.
Повторяемость результатов измерений, r – значение величины, охватывающей с вероятностью 95% абсолютную разность результатов двух измерений, проведенных в коротком интервале времени и при одинаковых условиях.
Время реверберации, Т – время, требуемое для снижения уровня звукового давления в замкнутом помещении на 60 дБ после выключения источника звука.
Фрагмент изделия – часть изделия, отражающая его основные конструктивные особенности и звукоизоляционные характеристики.
Эквивалентная площадь звукопоглощения, А – площадь поверхности с коэффициентом звукопоглощения, равным единице, которая обладала бы такой же способностью поглощать звук, как и все вместе взятые поверхности ограждающих конструкций испытательной камеры.
Требования к помещениям для испытаний внутренних ограждающих конструкций в натуральных условиях
Испытательные помещения для измерений изоляции воздушного шума внутренними ограждающими конструкциями должны состоять из двух смежных по горизонтали или вертикали помещений, между которыми находится испытываемая конструкция.
Объем помещений высокого и низкого уровня должен составлять не менее 25 м3, линейные размеры – не менее 2,3 м.
Испытательное оборудование и аппаратура
Основные требования к аппаратуре приведены в [1-3]:
Передающая измерительная система, излучающая шум при измерениях изоляции воздушного шума, должна содержать следующую аппаратуру:
• генератор шума;
• полосовые третьоктавные фильтры;
• усилители мощности;
• громкоговорители.
Передающая измерительная система, излучающая шум при измерениях изоляции ударного шума, должна состоять из ударной машины, удовлетворяющей соответствующим требованиям.
Приемная измерительная система должна обеспечивать проведение измерений уровня звукового давления в третьоктавной полосе и содержать:
• измерительный микрофон;
• шумомер или микрофонный усилитель;
• третьоктавные полосовые фильтры;
• регистрирующий прибор звукового давления.
Для определения уровня звукового давления следует применять один или несколько микрофонов. Время усреднения в диапазоне частот 100-500 Гц должно быть не менее 4 с, а в диапазоне 630-3150 Гц – не менее 2 с.
Эквивалентный уровень стационарного шума следует определять при помощи интегрирующего измерителя уровня звукового давления или рассчитывать по результатам измерений в каждой точке. Измерения следует проводить во всех третьоктавных полосах со средними геометрическими частотами 100-3150 Гц.
Приборы для измерения уровней звукового давления могут быть в соответствии с [1, 3, 4] классов 0; 1; 2. Предпочтительно применять приборы классов 0 и 1. Для измерения изоляции ударного шума приборы следует проверять в диффузном звуковом поле.
Измерения следует проводить во всех третьоктавных полосах со средними геометрическими частотами 100-3150 Гц.
Третьоктавные фильтры в измерительной системе должны соответствовать классу 1 или 2 по [1, 5].
Проведение измерений изоляции ударного шума в зданиях
Помещения для проведения испытаний, аппаратура и порядок проведения испытаний и определения приведенного уровня ударного шума должны соответствовать требованиям [1-3].
Расстояние между ударной машиной и ограждающими конструкциями должно быть не менее 0,5 м. Температуру воздуха необходимо измерить в середине помещения. Оптимальная температура – 20-24°С.
Ударную машину следует устанавливать не менее чем в 4-х точках. Непосредственно перед началом измерений машина должна проработать не менее 20 с.
Измерительный микрофон должен быть последовательно установлен не менее чем в трех точках под перекрытием при каждом положении ударной машины.
Минимальное расстояние между точками установки измерительного микрофона и их удаление от ограждающих конструкций должно быть не менее 0,5 м.
Результаты сравнительных испытаний междуэтажных перекрытий в натуральных условиях
Испытания звукоизоляции междуэтажных перекрытий (с покрытиями из линолеума) от воздушного и ударного шума осуществлялось на объектах многоэтажных жилых домов.
В соответствии с программой испытаний, осуществлялось измерение звукоизоляции от воздушного шума и ударного шума плитой междуэтажного перекрытия с укладкой линолеума на различные слои. Основа перекрытия – железобетонная плита толщиной 160 мм.
Перечень использованных при проведении испытаний оборудования и аппаратуры измерительных сетей приведен в табл. 1.
Таблица 1. Перечень аппаратуры измерительных систем при определении звукоизоляции от воздушного и ударного шума междуэтажным перекрытием
| № п/п | Наименование | Тип |
| 1 | Шумомер | 2209 |
| 2 | Третьоктавный фильтр | 01024 |
| 3 | Шумомер-анализатор спектра | 101А |
| 4 | Излучатель звука | АС-1121 |
| 5 | Измерительный микрофон | ВМК- 205 |
| 6 | Самописец уровня портативный | 2306 |
| 7 | Предусилитель | 2619 |
| 8 | Ударная машина | 3204 |
| 9 | Барометр-анероид | БАММ-1 |
| 10 | Гигрометр психометрический | ВИТ-3 |
| 11 | Генератор шума | 03004 |
| 12 | Усилитель мощности | УМ 100/2 |
| 13 | Измерительный усилитель | 2636 |
| 14 | Согласующий усилитель | 00011 |
| 15 | Измерительный микрофон | МК 102 |
Объект №1 – междуэтажное перекрытие площадью 20,0 м2, расположенное между жилыми комнатами строящегося многоэтажного жилого дома. Состав покрытия пола – линолеум на вспененном слое толщиной 4 мм.
Определяемые показатели:
• индекс фактической изоляции воздушного шума R′w , дБ;
• фактический приведенный уровень ударного шума L′n, дБ.
Результаты испытаний по определению индекса фактической изоляции воздушного шума приведены в табл. 2. Индекс фактической изоляции воздушного шума перекрытием составил R′w=51 дБ.
Таблица 2. Результаты испытаний объекта №1 по определению фактической изоляции от воздушного шума перекрытием, дБ
| Третьоктавные полосы со средними геометрическими частотами f, Гц | Средний уровень воздушного шума в помещении высокого уровня, дБ | Средний уровень воздушного шума в помещении низкого уровня, дБ | Средний уровень звукового давления помех, дБ | Время реверберации в ПНУ Т, с (VПНУ=53,2 м3) | Фактическая изоляция от воздушного шума перекрытием, дБ |
| 100 | 96,1 | 76,0 | 48,2 | 7,1 | 32 |
| 125 | 101,4 | 79,9 | 40 | 6,9 | 34 |
| 160 | 104,6 | 79,9 | 40,5 | 6,5 | 37 |
| 200 | 104,6 | 77,8 | 38,4 | 6,1 | 38 |
| 250 | 104,6 | 75,7 | 36,5 | 5,2 | 40 |
| 315 | 102,6 | 66,4 | 32,2 | 4,3 | 46 |
| 400 | 102,2 | 65,0 | 29,6 | 3,4 | 46 |
| 500 | 100,8 | 60,3 | 25,3 | 3,1 | 49 |
| 630 | 101,5 | 60,2 | 24,1 | 2,3 | 49 |
| 800 | 99,5 | 51,9 | 17,2 | 2,0 | 54 |
| 1000 | 97,1 | 47,9 | 20 | 1,9 | 56 |
| 1250 | 93,4 | 43,5 | 24,8 | 1,6 | 56 |
| 1600 | 93,8 | 41,8 | 20,3 | 1,2 | 57 |
| 2000 | 93,4 | 41,4 | 19,7 | 1,0 | 56 |
| 2500 | 91,3 | 42,6 | 24,6 | 1,2 | 53 |
| 3150 | 88,2 | 39,8 | 19,1 | 1,5 | 54 |
Результаты испытаний по определению фактического приведенного уровня ударного шума L′n, дБ приведены в табл. 3. Индекс фактического приведенного уровня ударного шума под перекрытием составил L′w=54 дБ.
Таблица 3. Результаты испытаний объекта №1 по определению фактического приведенного уровня ударного шума L’n, дБ
| Третьоктавные полосы со средними геометрическими частотами f, Гц | Средний уровень ударного шума под перекрытием, дБ | Средний уровень звукового давления помех, дБ | Время реверберации Т, с (при V=53,2 м3; S=20 м2) | Фактический приведенный уровень ударного шума L'n, дБ |
| 100 | 62,7 | 48,2 | 7,1 | 53 |
| 125 | 70,2 | 40 | 6,9 | 61 |
| 160 | 69,7 | 40,5 | 6,5 | 61 |
| 200 | 68,8 | 38,4 | 6,1 | 60 |
| 250 | 70,5 | 36,5 | 5,2 | 63 |
| 315 | 66,4 | 32,2 | 4,3 | 59 |
| 400 | 64,4 | 29,6 | 3,4 | 58 |
| 500 | 59,0 | 25,3 | 3,1 | 53 |
| 630 | 55,7 | 24,1 | 2,3 | 51 |
| 800 | 48,5 | 17,2 | 2,0 | 45 |
| 1000 | 42,0 | 20 | 1,9 | 38 |
| 1250 | 40,2 | 24,8 | 1,6 | 37 |
| 1600 | 34,9 | 20,3 | 1,2 | 33 |
| 2000 | 33,0 | 19,7 | 1,0 | 32 |
| 2500 | 33,3 | 24,6 | 1,2 | 31 |
| 3150 | 31,8 | 19,1 | 1,5 | 29 |
Объект №2 – междуэтажное перекрытие площадью 20,0 м2, расположенное между жилыми комнатами строящегося многоэтажного жилого дома. Состав покрытия пола:
• линолеум на вспененном слое толщиной 3 мм;
• звукоизолирующий материал толщиной 4 мм.
Определяемые показатели:
• индекс фактической изоляции воздушного шума фактического приведенного уровня ударного шума L′n, дБ;
• индекс фактического приведенного уровня ударного шума.
Перечень использованных при испытании оборудования и аппаратуры приведен соответственно в табл. 1.
Результаты испытаний по определению индекса фактической изоляции воздушного шума приведены в табл. 4. Индекс фактической изоляции воздушного шума перекрытием составил R′w=49 дБ.
Таблица 4. Результаты испытаний объекта №2 по определению индекса фактической изоляции от воздушного шума перекрытием
| Третьоктавные полосы со средними геометрическими частотами f, Гц | Средний уровень воздушного шума в помещении высокого уровня, дБ | Средний уровень воздушного шума в помещении низкого уровня, дБ | Средний уровень звукового давления помех, дБ | Время реверберации в ПНУ Т, с (VПНУ=53,2 м3) | Фактическая изоляция от воздушного шума перекрытием, дБ |
| 100 | 95,0 | 72,8 | 22,6 | 3,7 | 32 |
| 125 | 95,3 | 72,3 | 32,2 | 3,4 | 32 |
| 160 | 98,0 | 72,4 | 27,3 | 3,8 | 35 |
| 200 | 101,7 | 70,9 | 24,8 | 3,6 | 40 |
| 250 | 100,9 | 68,7 | 24,1 | 3,3 | 41 |
| 315 | 98,3 | 62,2 | 25,7 | 3,1 | 45 |
| 400 | 95,3 | 60,0 | 15,7 | 1,4 | 40 |
| 500 | 92,0 | 54,4 | 21,4 | 0,9 | 41 |
| 630 | 93,8 | 50,6 | 22,3 | 1,2 | 48 |
| 800 | 94,7 | 50,7 | 18,1 | 1,5 | 49 |
| 1000 | 95,3 | 49,4 | 16,6 | 1,8 | 52 |
| 1250 | 93,3 | 44,9 | 22,6 | 2,1 | 55 |
| 1600 | 94,0 | 43,2 | 17,9 | 2,0 | 58 |
| 2000 | 94,4 | 48,2 | 19,6 | 1,9 | 53 |
| 2500 | 92,1 | 44,8 | 23,5 | 1,7 | 53 |
| 3150 | 86,9 | 40,8 | 18,0 | 1,6 | 52 |
Результаты испытаний по определению фактического приведенного уровня ударного шума L′n, дБ приведены в табл. 5. Индекс фактического приведенного уровня ударного шума под перекрытием составил L′w=51 дБ.
Таблица 5. Результаты испытаний объекта №2 по определению индекса фактического приведенного уровня ударного шума перекрытием
| Третьоктавные полосы со средними геометрическими частотами f, Гц | Средний уровень ударного шума под перекрытием, дБ | Средний уровень звукового давления помех, дБ | Время реверберации Т, с (при V=53,2 м3; S=20 м2) | Фактический приведенный уровень ударного шума L'n, дБ |
| 100 | 62,3 | 22,6 | 3,7 | 56 |
| 125 | 65,7 | 32,2 | 3,4 | 60 |
| 160 | 65,2 | 27,3 | 3,8 | 59 |
| 200 | 67,0 | 24,8 | 3,6 | 61 |
| 250 | 63,7 | 24,1 | 3,3 | 58 |
| 315 | 57,6 | 25,7 | 3,1 | 52 |
| 400 | 51,2 | 15,7 | 1,4 | 49 |
| 500 | 42,4 | 21,4 | 0,9 | 42 |
| 630 | 33,9 | 22,3 | 1,2 | 32 |
| 800 | 29,7 | 18,1 | 1,5 | 27 |
| 1000 | 27,0 | 16,6 | 1,8 | 24 |
| 1250 | 28,3 | 22,6 | 2,1 | 23 |
| 1600 | 19,6 | 17,9 | 2,0 | 13 |
| 2000 | 22,7 | 19,6 | 1,9 | 16 |
| 2500 | 25,8 | 23,5 | 1,7 | 20 |
| 3150 | 19,5 | 18,0 | 1,6 | 14 |
Оценка погрешности измерения
Оценка погрешности измерений проводилась статистическими методами в соответствии с требованиями [3]. Повторяемость результатов отвечала требованиям [3].
Выводы:
1. В результате анализа и систематизации вопросов организации и проведения измерений показателей изоляции ударного шума ограждающими конструкциями рассмотрены требования нормативно-технической документации к методике измерений и обработке результатов испытаний.
2. С помощью рассмотренной методики выполнены испытания в натуральных условиях применительно к измерению изоляции воздушного и ударного шума междуэтажных перекрытий.
3. Погрешность измерений и характеризуемая повторяемость измерений соответствовала требованиям [3].
4. Контроль повторяемости результатов измерений изоляции воздушного и ударного шума выполнялся в соответствии с рекомендациями стандарта [3].
Библиографический список
1. СНиП 23-03-2003. Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций.
2. СП 23-103-3003. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий.
3. ГОСТ 27296-87 (СТ СЭВ 4866-84). Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения.
4. ГОСТ 17187-81. Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний.
5. ГОСТ 17168-82. Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие требования и методы испытаний.
