Izolacja akustyczna - Soundproofing
Izolacja akustyczna to dowolny sposób na zmniejszenie ciśnienia akustycznego w odniesieniu do określonego źródła dźwięku i receptora. Istnieje kilka podstawowych podejść do redukcji dźwięku: zwiększenie odległości między źródłem a odbiornikiem, stosowanie ekranów dźwiękochłonnych do odbijania lub pochłaniania energii fal dźwiękowych , stosowanie struktur tłumiących, takich jak przegrody dźwiękowe , lub stosowanie aktywnych generatorów dźwięku przeciwhałasowego .
W redukcji dźwięku jest 5 elementów ( pochłanianie , tłumienie , odsprzęganie, odległość i dodawanie masy). Aspektu pochłaniania w izolacji akustycznej nie należy mylić z panelami dźwiękochłonnymi stosowanymi w obróbce akustycznej. Absorpcja w tym sensie odnosi się jedynie do zmniejszenia częstotliwości rezonansowej w przestrzeni poprzez zainstalowanie izolacji pomiędzy ścianami, sufitami lub podłogami. Panele akustyczne mogą odgrywać rolę w leczeniu dopiero po wygłuszeniu ścian, sufitów i podłóg, redukując odbicia, które powodują, że ogólny dźwięk w pomieszczeniu źródłowym jest głośniejszy.
Podczas projektowania zabiegów akustycznych należy wziąć pod uwagę dwa różne problemy związane z izolacją akustyczną — aby poprawić dźwięk w pomieszczeniu (patrz pogłos ) i zmniejszyć przenikanie dźwięku do/z sąsiednich pomieszczeń lub na zewnątrz (patrz klasa przepuszczalności dźwięku i wskaźnik redukcji dźwięku ). Wyciszenie akustyczne i kontrola hałasu mogą być wykorzystane do ograniczenia niepożądanego hałasu. Izolacja akustyczna może tłumić niepożądane pośrednie fale dźwiękowe, takie jak odbicia, które powodują echa i rezonanse powodujące pogłos . Izolacja akustyczna może zmniejszyć przenoszenie niechcianych bezpośrednich fal dźwiękowych ze źródła do mimowolnego słuchacza poprzez wykorzystanie odległości i obiektów wtrącających się na ścieżkę dźwięku.
Wchłanianie
Materiał pochłaniający dźwięk kontroluje poziomy ciśnienia akustycznego pogłosu w komorze, obudowie lub pomieszczeniu. Syntetyczne materiały absorpcyjne są porowate, nawiązując do pianki otwartokomórkowej (pianka akustyczna, pianka dźwiękochłonna). Włókniste materiały absorpcyjne, takie jak celuloza, wełna mineralna, włókno szklane, wełna owcza, są częściej stosowane do tłumienia częstotliwości rezonansowych we wnęce (izolacja ścian, podłogi lub sufitu), służąc dwóm celom ze względu na ich właściwości termoizolacyjne. Zarówno włóknisty, jak i porowaty materiał pochłaniający jest używany do tworzenia paneli akustycznych, które pochłaniają odbicia dźwięku w pomieszczeniu, poprawiając zrozumiałość mowy.
Pochłaniacze porowate
Porowate pochłaniacze, zazwyczaj pianki gumowe o otwartych komórkach lub gąbki melaminowe , pochłaniają hałas poprzez tarcie w strukturze komórkowej. Porowate pianki o otwartych komórkach są wysoce skutecznymi pochłaniaczami hałasu w szerokim zakresie średnich i wysokich częstotliwości. Wydajność może być mniej imponująca przy niższych częstotliwościach.
Dokładny profil absorpcji porowatej pianki o otwartych komórkach będzie określony przez szereg czynników, w tym:
- Rozmiar komórki
- Krętość
- Porowatość
- Grubość materiału
- Gęstość materiału
Absorbery rezonansowe
Panele rezonansowe, rezonatory Helmholtza i inne pochłaniacze rezonansowe działają poprzez tłumienie fali dźwiękowej podczas jej odbijania. W przeciwieństwie do absorberów porowatych, absorbery rezonansowe są najskuteczniejsze przy niskich i średnich częstotliwościach, a absorpcja absorberów rezonansowych jest zawsze dostosowana do wąskiego zakresu częstotliwości.
Tłumienie
Tłumienie oznacza zmniejszenie rezonansu w pomieszczeniu poprzez absorpcję lub przekierowanie (odbicie lub dyfuzję). Pochłanianie zmniejszy ogólny poziom dźwięku, podczas gdy przekierowanie sprawi, że niechciany dźwięk stanie się nieszkodliwy lub nawet korzystny poprzez zmniejszenie koherencji . Tłumienie może zmniejszyć rezonans akustyczny w powietrzu lub rezonans mechaniczny w samej strukturze pomieszczenia lub znajdujących się w nim przedmiotach.
Oddzielenie
Tworzenie separacji między źródłem dźwięku a dowolną formą przylegającej masy, utrudniając bezpośrednią ścieżkę przenoszenia dźwięku.
Oddzielenie ściany wymaga użycia elastycznych klipsów izolacyjnych lub podkładek tłumiących dźwięk. Po zainstalowaniu klipsy powinny być ułożone naprzemiennie (co drugi kołek), aby utworzyć mniej ścieżek do przenoszenia dźwięku. Elastyczny kanał izolacyjny łatwo wpina się w elastyczne klipsy, co powoduje powstanie szczeliny 1 5/8” między kołkiem a płytą gipsowo-kartonową. Wkręty z drobnym gwintem służą do wkręcania płyty gipsowo-kartonowej w kanał sprężysty. Śruby powinny mieć odpowiednią długość, aby nie przebić kołka, co wpłynie negatywnie na wydajność oddzielonej ściany.
Dystans
Gęstość energii fal dźwiękowych zmniejsza się w miarę oddalania się od siebie, tak że zwiększenie odległości między odbiornikiem a źródłem skutkuje stopniowym zmniejszaniem natężenia dźwięku w odbiorniku. W normalnym układzie trójwymiarowym, ze źródłem punktowym i receptorem punktowym, natężenie fal dźwiękowych będzie tłumione zgodnie z odwrotnością kwadratu odległości od źródła.
Masa
Dodanie gęstego materiału do obróbki pomaga zatrzymać fale dźwiękowe przed wydostawaniem się ze ściany, sufitu lub podłogi. Materiały obejmują masowo obciążony winyl, płyty gipsowo-kartonowe, dźwiękoszczelne płyty gipsowo-kartonowe, sklejkę, płyty pilśniowe , beton lub gumę. Różne szerokości i gęstości materiału dźwiękochłonnego redukują dźwięk w zmiennym zakresie częstotliwości. Użycie wielu warstw materiału ma kluczowe znaczenie dla powodzenia każdego zabiegu.
Odbicie
Kiedy fale dźwiękowe uderzają w medium, odbicie tego dźwięku zależy od odmienności powierzchni, z którymi się stykają. Dźwięk uderzający w betonową powierzchnię spowoduje znacznie inne odbicie niż w przypadku uderzenia w bardziej miękkie podłoże, takie jak włókno szklane. W środowisku zewnętrznym, takim jak inżynieria autostrad, nasypy lub panele są często używane do odbijania dźwięku w górę w niebo.
Dyfuzja
Jeżeli odbicie zwierciadlane od twardej, płaskiej powierzchni daje problematyczne echo, wówczas na powierzchnię można zastosować dyfuzor akustyczny . Rozproszy dźwięk we wszystkich kierunkach. Skutecznie eliminuje hałas w pomieszczeniu.
Redukcja szumów
Generatory redukcji hałasu do aktywnej kontroli hałasu to stosunkowo nowoczesna innowacja. Mikrofon służy do odbierania dźwięku, który jest następnie analizowany przez komputer; następnie fale dźwiękowe o przeciwnej polaryzacji (faza 180° na wszystkich częstotliwościach) są wyprowadzane przez głośnik, powodując destrukcyjne zakłócenia i eliminując większość szumów.
Osiedle mieszkaniowe
Mieszkaniowe programy dźwiękowe mają na celu zmniejszenie lub wyeliminowanie wpływu hałasu z zewnątrz. Głównym celem programu nagłośnienia mieszkań w istniejących konstrukcjach są okna i drzwi. Drzwi z litego drewna są lepszą barierą dźwiękową niż drzwi puste. Zasłony mogą być używane do tłumienia dźwięków poprzez użycie ciężkich materiałów lub poprzez zastosowanie komór powietrznych zwanych plastrami miodu . Konstrukcje o jednym, podwójnym i potrójnym plastrze miodu osiągają stosunkowo wyższy stopień tłumienia dźwięku. Podstawowym ograniczeniem izolacyjności akustycznej kurtyn jest brak uszczelki na krawędzi kurtyny, choć można to złagodzić za pomocą elementów uszczelniających, takich jak zapięcie na rzep, klej, magnesy lub inne materiały. Grubość szkła będzie odgrywać rolę podczas diagnozowania wycieku dźwięku. Okna dwuszybowe osiągają nieco większe tłumienie dźwięku niż okna jednoszybowe, gdy są dobrze uszczelnione w otworze ramy okiennej i ściany.
Znaczącą redukcję hałasu można również osiągnąć, instalując drugie okno wewnętrzne. W takim przypadku okno zewnętrzne pozostaje na swoim miejscu, podczas gdy okno przesuwne lub zawieszane jest instalowane w tych samych otworach ściennych.
W USA FAA oferuje redukcję dźwięków dla domów, które mieszczą się w konturze hałasu, gdzie średni poziom decybeli wynosi 65 decybeli. Jest to część ich mieszkaniowego programu izolacji akustycznej. Program obejmuje drzwi wejściowe z drewna litego oraz okna i drzwi burzowe.
Sufity
- Uszczelnianie szczelin i pęknięć wokół przewodów elektrycznych, rur wodociągowych i kanałów za pomocą uszczelniacza akustycznego lub pianki natryskowej znacznie zmniejszy niepożądany hałas jako wstępny etap izolacji akustycznej sufitu.
- Izolacja z wełny mineralnej jest najczęściej stosowana w izolacji akustycznej ze względu na jej gęstość i niski koszt w porównaniu z innymi materiałami dźwiękochłonnymi. Izolację z pianki natryskowej należy stosować wyłącznie do wypełniania szczelin i pęknięć lub jako warstwę 1-2 calową przed instalacją wełny mineralnej. Utwardzona pianka natryskowa i inna pianka zamkniętokomórkowa może być przewodnikiem dźwięku. Pianka natryskowa nie jest wystarczająco porowata, aby pochłaniać dźwięk, nie jest też wystarczająco gęsta, aby zatrzymać dźwięk.
- Skuteczną metodą redukcji hałasu uderzeniowego jest sprężysty kanał izolacyjny . Kanały oddzielają płytę gipsowo-kartonową od legarów, zmniejszając przenoszenie wibracji. Śruby zakotwiczają kanały w legarach sufitowych, zataczając każdy inny legar. Kanały opierają się o 1/2 cala od legara za pomocą elastycznych klipsów izolacyjnych lub gumowej podkładki tłumiącej. Po instalacji wibracje uderzeniowe mają minimalny sposób przenoszenia się przez kanały do nowej instalacji suchej zabudowy.
- Podczas wykańczania sufitu, wzdłuż obwodu ściany i wokół wszystkich osprzętu i kanałów wentylacyjnych należy zastosować uszczelnienie akustyczne, aby dodatkowo uszczelnić obróbkę. Unikaj oświetlenia wpuszczanego lub wszelkich urządzeń wymagających dużych otworów w suficie. Jeden mały otwór może obniżyć skuteczność całego leczenia.
Ściany
- Gniazda, włączniki światła i skrzynki elektryczne są słabymi punktami w każdej obróbce dźwiękoszczelnej. Skrzynki elektryczne powinny być owinięte gliną lub kitem i pokryte MLV . Po zamontowaniu płyt przełączników, pokryw wylotowych i lamp, na obwodzie płyt lub opraw należy zastosować uszczelnienie akustyczne.
- Msza to jedyny sposób na zatrzymanie dźwięku. Masa odnosi się do płyt kartonowo-gipsowych, sklejki lub betonu. MLV (Mass Loaded Vinyl) służy do tłumienia lub osłabiania fal dźwiękowych pomiędzy warstwami masy. Zastosowanie Viscoelastic Damping Compound lub MLV przekształca fale dźwiękowe w ciepło, osłabiając je przed osiągnięciem następnej warstwy masy.
- Ściany wypełnione są izolacją z wełny mineralnej. W zależności od pożądanego poziomu obróbki mogą być wymagane 2 warstwy izolacji. Stosowanie Resilient Isolation Clips pomaga w procesie odsprzęgania zarówno w przypadku izolacji akustycznej ścian, jak i sufitów. Po zainstalowaniu klipsów elastyczny kanał izolacyjny łatwo wpina się w klipsy.
- Zaleca się instalowanie dźwiękoszczelnej płyty gipsowo-kartonowej ze względu na jej wyższą wartość STC . Dźwiękoszczelna płyta gipsowo-kartonowa w połączeniu z lepkosprężystą mieszanką może osiągnąć redukcję hałasu na poziomie STC 60+. Ważne jest, aby używać wielu warstw masy o różnych szerokościach i gęstościach, aby zoptymalizować każdą obróbkę dźwiękochłonną.
Podłogi
Pozostawienie szczeliny między legarem a sklejką podkładową jest najskuteczniejszym sposobem montażu podłogi dźwiękoszczelnej. Neoprenowa taśma legarowa lub gumowe przekładki w kształcie litery U pomagają oddzielić podłoże od legara. Dodatkową warstwę sklejki można zamontować za pomocą masy lepkosprężystej. Winyl obciążony masowo, w połączeniu z gumą o otwartych komórkach lub podkładem z pianki o zamkniętych komórkach, dodatkowo zmniejszy przenoszenie dźwięku. Po zastosowaniu tych technik można położyć podłogę z twardego drewna lub wykładzinę. Dodatkowe dywaniki i meble pomogą zredukować niepożądane odbicia w pomieszczeniu.
Pokój w pokoju
Pomieszczenie w pomieszczeniu (RWAR) to jedna z metod izolowania dźwięku i zapobiegania jego przenoszeniu do świata zewnętrznego, gdzie może być niepożądany.
Większość wibracji /dźwięków przenoszenia z pomieszczenia na zewnątrz odbywa się za pomocą środków mechanicznych. Wibracje przechodzą bezpośrednio przez cegłę, stolarkę i inne stałe elementy konstrukcyjne . Kiedy spotyka się z elementem takim jak ściana, sufit, podłoga czy okno, który działa jak płyta rezonansowa , wibracja jest wzmacniana i słyszana w drugiej przestrzeni. Przekładnia mechaniczna jest znacznie szybsza, bardziej wydajna i być może łatwiej wzmocniona niż przekładnia powietrzna o tej samej początkowej wytrzymałości.
Stosowanie pianki akustycznej i innych środków pochłaniających jest mniej skuteczne w przypadku tych przenoszonych wibracji. Użytkownikowi zaleca się przerwanie połączenia między pomieszczeniem, w którym znajduje się źródło hałasu, a światem zewnętrznym. Nazywa się to odsprzęganiem akustycznym. Idealne odsprzęganie polega na wyeliminowaniu przenoszenia drgań zarówno w materiałach stałych, jak iw powietrzu, dzięki czemu często kontrolowany jest przepływ powietrza do pomieszczenia. Ma to wpływ na bezpieczeństwo: wewnątrz oddzielonej przestrzeni należy zapewnić odpowiednią wentylację, a grzejniki gazowe nie mogą być używane.
Handlowy
Restauracje, szkoły, biura i placówki służby zdrowia stosują akustykę architektoniczną w celu zmniejszenia hałasu dla swoich klientów. W USA , OSHA ma wymagania regulujące długość narażenia pracowników na niektórych poziomach hałasu.
Firmy komercyjne czasami stosują technologię dźwiękoszczelną, zwłaszcza gdy mają otwarty projekt biurowy. Istnieje wiele powodów, dla których firma może wdrożyć izolację akustyczną w swoim biurze. Jedną z największych przeszkód w wydajności pracowników są rozpraszające dźwięki, które pochodzą od ludzi rozmawiających, na przykład przez telefon, lub ze współpracownikami i szefem. Izolacja akustyczna jest ważna w ograniczaniu utraty koncentracji i skupienia się na projekcie pracy. Ważne jest również, aby poufne rozmowy były bezpieczne dla docelowych słuchaczy.
Szukając miejsc do ułożenia izolacji akustycznej, panele akustyczne należy montować w pomieszczeniach biurowych, w których łączy się wiele korytarzy komunikacyjnych, ciągów komunikacyjnych i otwartych przestrzeni roboczych. Udane instalacje paneli akustycznych opierają się na trzech strategiach i technikach pochłaniania dźwięku, blokowania transmisji dźwięku z jednego miejsca do drugiego oraz zakrywania i maskowania dźwięku w taki sposób, aby unikać innych usług lub blokować światło.
W przypadku nauczycieli i uczniów poprawa jakości dźwięku otoczenia poprawi następnie uczenie się uczniów, koncentrację i komunikację między nauczycielem a uczniem. W 2014 roku badanie przeprowadzone przez Applied Science wykazało, że 86% uczniów postrzegało swoich instruktorów w bardziej zrozumiały sposób, podczas gdy 66% uczniów stwierdziło, że doświadczyło wyższego poziomu koncentracji po wprowadzeniu do klasy materiałów dźwiękochłonnych.
Automobilowy
Izolacja akustyczna w samochodach ma na celu zmniejszenie lub wyeliminowanie skutków hałasu zewnętrznego, przede wszystkim hałasu silnika, wydechu i opon w szerokim zakresie częstotliwości. Podczas konstruowania pojazdu, który obejmuje izolację akustyczną, montowany jest materiał tłumiący panel, który zmniejsza wibracje paneli nadwozia pojazdu, gdy są one wzbudzane przez jedno z wielu źródeł dźwięku o wysokiej energii, które powstają podczas użytkowania pojazdu. W pojazdach powstaje wiele złożonych dźwięków, które zmieniają się wraz ze środowiskiem jazdy i prędkością, z jaką pojazd się porusza. Znaczącą redukcję hałasu do 8 dB można osiągnąć, instalując kombinację różnych rodzajów materiałów.
Środowisko motoryzacyjne ogranicza grubość materiałów, które można zastosować, ale powszechne są kombinacje amortyzatorów, barier i absorberów. Typowe materiały to filc, pianka, poliester i mieszanki polipropylenowe . W zależności od użytych materiałów może być konieczne wykonanie hydroizolacji. Pianka akustyczna może być stosowana w różnych miejscach pojazdu podczas produkcji w celu zmniejszenia hałasu w kabinie. Pianki mają również zalety pod względem kosztów i wydajności instalacji, ponieważ materiał piankowy może rozszerzać się i wypełniać ubytki po nałożeniu, a także zapobiegać przeciekom i przedostawaniu się niektórych gazów do pojazdu. Izolacja akustyczna pojazdu może zmniejszyć hałas powodowany przez wiatr , silnik , drogę i opony . Izolacja akustyczna pojazdu może zmniejszyć hałas wewnątrz pojazdu od 5 do 20 decybeli.
Materiały wygłuszające powierzchniowo bardzo skutecznie redukują hałas materiałowy. Materiały z pasywnym tłumieniem są stosowane od wczesnych lat 60-tych w przemyśle lotniczym. Z biegiem lat postępy w produkcji materiałów oraz opracowanie wydajniejszych narzędzi analitycznych i eksperymentalnych do charakteryzowania złożonych zachowań dynamicznych umożliwiły rozszerzenie zastosowania tych materiałów w przemyśle motoryzacyjnym. Obecnie do nadwozia zwykle mocuje się wiele wiskoelastycznych podkładek tłumiących w celu tłumienia modów paneli strukturalnych wyższego rzędu, które znacząco przyczyniają się do ogólnego poziomu hałasu wewnątrz kabiny. Tradycyjnie do optymalizacji wielkości i lokalizacji zabiegów tłumienia stosuje się techniki eksperymentalne. W szczególności badania typu wibrometru laserowego są często przeprowadzane na ciele w białych strukturach umożliwiających szybką akwizycję dużej liczby punktów pomiarowych z dobrą rozdzielczością przestrzenną. Jednak testowanie kompletnego pojazdu jest w większości niewykonalne, wymaga oceny każdego podsystemu z osobna, co ogranicza użyteczność tej technologii w szybki i skuteczny sposób. Alternatywnie, drgania strukturalne można również mierzyć akustycznie za pomocą czujników prędkości cząstek umieszczonych w pobliżu drgającej struktury. Kilka badań ujawniło potencjał czujników prędkości cząstek do charakteryzowania drgań strukturalnych, co w połączeniu z technikami skanowania znacznie przyspiesza cały proces testowania.
Bariery akustyczne
.jpg)
Od wczesnych lat siedemdziesiątych powszechną praktyką w Stanach Zjednoczonych i innych krajach uprzemysłowionych stało się konstruowanie ekranów akustycznych wzdłuż głównych autostrad w celu ochrony sąsiednich mieszkańców przed hałasem na drogach . Federal Highway Administration (FHWA) w połączeniu z Drogowego Administracji Państwowej (SHA) przyjęła rozporządzenie Federalnej (23 CFR 772) wymagających każdy stan przyjąć własną politykę w odniesieniu do ograniczenia hałasu ruchu drogowego. Opracowano techniki inżynieryjne, aby przewidzieć efektywną geometrię konstrukcji ekranów akustycznych w konkretnej sytuacji w świecie rzeczywistym. Ekrany akustyczne mogą być wykonane z drewna, muru , ziemi lub ich kombinacji. Jeden z najwcześniejszych projektów ekranów akustycznych powstał w Arlington w stanie Wirginia, w sąsiedztwie autostrady międzystanowej 66 , co wynikało z zainteresowania koalicji transportowej Arlington . Prawdopodobnie najwcześniejsza naukowo zaprojektowana i opublikowana konstrukcja ekranów dźwiękochłonnych miała miejsce w Los Altos w Kalifornii w 1970 roku.