Шумоізоляція пластикових вікон.

 Під чутним звуком розуміють механічне обурення, зазвичай коливання або хвилі, які поширюються в пружному середовищі і сприймаються слухом - так нам пояснює сутність звуку фізична енциклопедія. В останні десятиліття захист від шуму є однією з найактуальніших проблем в усіх країнах міра.во всіх країнах світу.

 Отже, є звук, і є перешкода. Введемо, для початку, деякі визначення, за допомогою яких можна охарактеризувати проблему, винесену в заголовок цієї статті. Рівень інтенсивності звуку виражається логарифмічною величиною в децибелах

L = 10lg(l/lп)

 де за lп прийнята інтенсивність звуку, рівна 10-12 Вт/м2 і відповідна звуковому тиску 2 • 10-5 Па на частоті 1000 Гц.
Коефіцієнт звукопередачи, або звукопровідності становить:

b = l/lо

где l -інтенсивність що пройшло через конструкцію звуку, аlо - інтенсивність падаючого на цю конструкцію звуку.
Коефіцієнт ослаблення звуку t показує, у скільки разів зменшилася інтенсивність звуку при проходженні через перешкоду, і є величиною, зворотною коефіцієнту звукопередачи (в децибелах):

t(дБ) = 10lg(1/b)

Наведемо дані про співвідношення між джерелами шуму та їх інтенсивністю, а також характеристики шумів в будівлях, отримані експериментально ( табл. 1).

 Ще одна таблиця ілюструє ступінь ослаблення звукової енергії при проходженні через різні матеріали (полоса частот 100 Гц - 3 кГц)

  Звукоізоляція металопластикових вікон може бути оцінена за допомогою т. зв. акустичного коефіцієнта відбиття, або коефіцієнта звукоізоляції K = L / Lo, де L і Lo - рівні інтенсивності звуку, jтраженного від огорожі і падаючого на нього.
Крім того, велике значення має коефіцієнт поглинання звукової енергії a, рівний різниці між одиницею та коефіцієнтом відбиття, або звукоізоляції.

a = 1-K

  За одиницю коефіцієнта поглинання прийнято поглинання 1 м2 відкритого, не повертає енергію вікна. Добуток середнього коефіцієнта поглинання ( металопластикового вікна, як правило, неоднорідна ) на площу поверхні A = a S визначає загальну звукопоглинання всієї конструкції металопластикового вікна.
Звідси випливає цілком очевидна істина: щоб захистити будівельну конструкцію, в нашому випадку це житлове приміщення, потрібно застосовувати будівельні матеріали з максимальним коефіцієнтом ослаблення, зменшити розміри огороджувальної конструкції (що не має можливості через заданої геометрії приміщення ) і збільшити звукопоглинання поверхні. Потішив читача теорією, повернемося до практики.
Звук випромінюється: музичними інструментами, людським горлом, ударом предмета про предмет, про стать, об стіну, після чого поширюється повітрям до інших твердих предметів. Повітряна звукова хвиля генерує коливання в наступному твердому тілі, і воно починає випромінювати самостійно. Таким чином, виходить багатоступенева передача звукової енергії: джерело - повітря - тверде тіло - повітря і так далі. Зрештою, енергія розсіюється, стає сумірною з фоном, і звук не чутний.
  Падаюча на яку-небудь перешкоду звукова енергія ділиться на три складових. Перша частина - відбита енергія. Чим її більше, тим вище звукоізоляція. Друга частина - енергія розсіювання всередині конструкції при проходженні хвилі від однієї її поверхні до іншої. Чим вище розсіювання, тим вище звукоізоляція. І, нарешті, третя частина - це енергія, що пройшла крізь перешкоду.
  Проблема звукоізоляції, з математичної і фізичної точок зору - проблема досить складна. Теоретично це завдання було вирішено давно. Однак у реальному житті ми стикаємося з труднощами. Тіла не мають абсолютної пружності. Тому крім теоретичної акустики є ще й практична. І тут дуже багато що визначається знанням будівельних технологій і матеріалів. Зрозумійте ази практичної акустики і експериментуйте.
 Для багатьох непрофесіоналів, які розуміють акустичні проблеми на побутовому рівні, терміни звукоізоляція і звукопоглинання практично невиразні.

Якщо під поглинанням розуміти антонім терміну відображення (тобто поглинання звуку там, де він випромінюючи - на вулиці, в кімнаті) і не розглядати звук, що вийшов за перешкоду, то слід чітко розуміти: хороша звукоізоляція не обов'язково має на увазі гарне звукопоглинання. І навпаки.
  Що ж, практика, так практика. Отже, умови задачі: людина живе у звичайнісінькій квартирі. Перебуваючи всередині кімнати, йому треба слухати музику, грати на музичних інструментах, відпочивати. Давайте розглянемо проблему з точки зору звукоізоляції. Як забезпечити спокій сусідів і перестати чути навіть шарудіння тапочок що живе нагорі бабусі?
З точки зору звукоізоляції, спадщину, яка нам дісталася від періоду масового будівництва - погану спадщину. Справа в тому, що звукоізоляція, в основному, визначається масивністю конструкції. При одній і тій же силі звукових хвиль, підвищення масивності конструкції знижує її вібрацію і зменшує силу звуку, що випромінюється нею. Тому, збільшуючи масу конструкції, ви збільшуєте звукоізоляцію. Але у нас вже є готові стіни і перекриття, і збільшити їх масивність - завдання досить складна, тим більше, що при нарощуванні маси конструкції в 2 рази звукоізоляція збільшується всього лише на 6 дБ.
 Ця закономірність діє практично на всьому спектрі частот, за винятком частоти хвильового збіги, де з'являється резонанс і відбувається різкий провал звукоізоляції. На жаль, провали виникають на середніх частотах, якраз там, де ми розмовляємо - в діапазоні від 250 Гц до 1-2 кГц. І збільшуючи товщину перепони, ми знижуємо граничні частоти. Що ж стосується високих частот, то тут з фізичної точки зору все простіше: їх легше гасити і вони швидше згасають при проходженні від джерела до перешкоди.
Частота хвильового збіги розраховується за формулою

F=c2/1,8с1h,

где c -швидкість звуку при 20 ° С ( 340 м / с); с1 - швидкість поширення звукових хвиль в даному матеріалі, м / с; h - товщина матеріалу.
Так як для даного матеріалу розмір c2 / 1,8 * с1 буде постійною, тоді, позначивши її як А = c2/1,8с1отримуємо формулу для розрахунку резонансної частоти

F=A/h

Значення розміру A для різних матеріалів наводяться в таблиці3.
Склопакет з багатошаровим склом 3.3.1-2-6

  Але повернемося до нашого будинку. Якщо ви живете в будинку дореволюційної споруди або перших років радянської влади, і вам дісталися масивні цегляні стіни і товсті (30-40 см ) дерев'яні або металеві засипні перекриття, то звукоізоляція вашої квартири в цілому хороша. Але якщо ми будемо говорити про будівлі полегшеної конструкції тридцятих і наступних років, то, швидше за все, звукоізоляція квартири буде украй мала. З одного боку, існували й існують будівельні норми і правила, в яких жорстко обумовлений мінімум індексу ізоляції огороджувальних конструкцій. Наприклад, для повітряного шуму у житлових будівлях індекс складає 50 дБ.Це - санітарна норма, нижній поріг більш -менш комфортабельного існування. Але ця норма розрахована на звичайний шум, а не на музикування, застілля й гучну вулицю. Крім того, ці 50 дБ досягаються тільки при точному дотриманні технології будівництва. Таким чином, більшість наших людей страждають від того, що чують більше, ніж хотілося б. На жаль, шляхи вирішення проблеми дуже тернисті і без збільшення маси стін, стель і спеціального скління серйозної звукоізоляції в більшості діапазонів частот досягти, строго кажучи, неможливо.
Якщо говорити про ударні шумі, що виникає не від випромінювання в повітря (розмова, гра на музичному інструменті, радіо, телебачення і так далі), а від безпосереднього контакту предмета про предмет ( ходьба, удари в стіну, метро чи трамвай ), то тут ситуація найгірша. Будинки останніх серій зібрані з жорстких залізобетонних елементів з хорошою провідністю звуку, а монолітні і зварні стики сприяють хорошому проходженню звуку. Тому удар і свердління на десятому поверсі призводить до чутності на третьому, і з цим, скажімо відверто і прямо, в побутових умовах боротися практично неможливо. Фактично, щоб прибрати ударні шуми, треба створювати кімнату в кімнаті. Але враховуючи, що такі шуми виникають епізодично, а боротьба з ними вимагає неймовірних витрат, надалі не будемо обговорювати цю проблему.
 У багатошарових конструкціях присутні тверді шари з високою масою і м'які шари з високим звукопоглинанням. Для металопластикового вікна це - склопакет з ламінованим склом, у якого простір між стеклами заповнений аргоном. При цьому на кордоні шарів відбувається віддзеркалення звукової хвилі у зворотний бік. А сама наявність звукопоглинального матеріалу приводить до загального підвищення коефіцієнта втрат, що знижує падіння звукоізоляції на частотах хвильового збіги. При такому підході головною умовою є забезпечення роздільності існуючої та додаткової стін. Адже якщо їх поєднати жорстко через дерев'яні або металеві стійки цвяхами або шурупами, то в результаті великої різниці мас додаткової та існуючої конструкцій досягається звукоізолюючий ефект навряд чи перевершить 4 дБ. Якщо ж існуюча і додаткова стіна відокремлені один від одного, то ефект буде значно вище.
  Звукоізоляція вікон і дверей - дуже важлива річ, тому що захист від повітряного вуличного шуму визначається не стінами, які виходять на вулицю, а саме вікнами. Ця проблема має два рішення. Перше - заміна звичайних вікон на спеціальні звукоізолюючі склопакети. Що ж стосується заміни вікна, ми б порадили дерев'яні або алюмінієві рами з потрійним склінням. Не хочу сказати, що пластикові вікна погані, просто ПВХ - матеріал легкий, а дерев'яні і алюмінієві вікна більш масивні і, як наслідок, мають кращі звукоізоляційні властивості.
  Які поради можна дати при виготовленні < шумозахисного> склопакета?
При заміні монолітного скла на багатошарове скло ( ламіноване, триплекс ) однакової ваги і товщини звукоізоляція збільшується на 3 дБ.
 Збільшуючи кількість шарів поливинилбутиральной плівки в багатошаровому склі, можна збільшити звукоізоляцію на 1 дБ на кожен новий шар плівки ( товщина плівки 0,38 мм ).
Багатошарове скло, ламіноване смолою (з товщиною смоли до 2 мм ) на 3 дБ поліпшить звукоізоляцію в порівнянні з багатошаровим склом такої ж товщини, ламінованим поливинилбутиральною плівкою.
Заміна монолітного скла на багатошарове скло в склопакеті збільшує звукоізоляцію на 4 дБ, збільшивши відстані між стеклами в два рази можна підвищити звукоізоляцію на3 дБ.
Збільшивши вага скла в склопакеті з монолітним склом в два рази, можна на збільшити звукоізоляцію 1 дБ.
     У склопакеті з багатошаровим склом при відстані між стеклами менше 24 мм збільшення ваги скла в два рази призведе до підйому звукоізоляції на 3 дБ, при відстані більше 24 мм - тільки на 1 дБ.

  Завершуючи розмову про звукоізоляцію, хотілося б застерегти потенційних замовників від загальної помилки. Справа в тому, що дуже часто недосвідчений проектувальник плутає теплоізоляційні та звукоізоляційні матеріали і конструкції. На жаль, це вносить велику і шкідливу плутанину. Так що рекомендую дуже чітко розділяти поняття тепло -і звукоізоляції. Крім того, до звукоізоляції не мають ніякого відношення ні шпалери, ні тонкошарові конструкції, ні всілякі плівки.

Перейдемо від звукоізоляції до звукопоглинання.

 Звукопоглинання - це відсутність відображення акустичних коливань від перешкоди тому в повітряне середовище. Увійдіть в порожню, бетонну кімнату - і виникає там реверберація ( послезвучаніе ) накладеться на мову, знизить розбірливість, призведе до швидкої стомлюваності. Таким чином, збільшуючи звукопоглинання, ми створюємо більш приємну і комфортну акустичну середу. Іншими словами, зниження шуму досягається не тільки через посилення звукоізоляції, а й через звукопоглинання.
  Але в сильно заглушеному приміщенні, завдяки відсутності запізнілих відображених сигналів, звук втрачає свою соковитість. Тому реверберація дуже важлива при сприйнятті "живого" вокалу, звуку музичних інструментів, мови (в театрах, концертних залах і т. д.). А от у випадку з житловими кімнатами ситуація зворотна. Тому в житлові приміщення слід максимально заглушати, мінімізуючи відображення. Якщо не вдається посилити звукоізоляцію вікна, спробуйте посилити звукопоглинання в приміщенні.
 Заглушення досягається шляхом застосування звукопоглинаючих матеріалів - сьогодні на будівельному ринку їх дуже багато. Це м'які пористі матеріали, конкуруючі між собою і по звукопоглинальним властивостям, і за ціною, і за дизайном. Це килими на підлозі або стінах. Звукопоглотітелямі є меблі (і не тільки м'яка), штори, завіси і навіть присутні в кімнаті люди.
  Правильне (не максимальне, а саме правильне) звукопоглинання особливо важливо у великих приміщеннях - тут тільки мистецтво акустика здатне створювати комфортне сприйняття звукового джерела. На жаль, довжина стін сучасних житлових кімнат бично не перевищує 4-6 метрів. І на низьких частотах у вас будуть серйозні проблеми, тому що хвиля може не укластися між стінами кімнати ( довжина хвилі з частотою, наприклад, 100 Гц складає 3,4 м ) і при відображенні відбуватиметься хаотичне накладення амплітуд і виникне ефект так званого "бубнежа". Тому при виборі системи звукопоглинання треба обов'язково враховувати фізичні параметри приміщення і не намагатися досягти неможливого.
  Якщо ж у вас є можливість жити на дачі або в заміському будинку, то краще жити саме там, тому що самий кращий спосіб захисту від шуму - це знаходиться від нього якнайдалі.

Н. Н. Казиміров, кандидат технічних наук.