L eszek D U L A K 1
BADANIA LABORATORYJNE MAKSYMALNEJ IZOLACYJNOŚCI AKUSTYCZNEJ PRZEGRÓD R’max
1. W p ro w a d zen ie
Izolacyjność aku sty czn a m ateriałów je s t je d n y m z najb ard ziej istotnych p aram etró w fizycznych, m ających za zadanie zap ew n ić o d p o w ied n i k lim at ak u sty czn y i k o m fo rt osobom p rzebyw ającym w pom ieszczen iu , w zn iesio n y m przy uży ciu ty ch że m ateriałów .
Jest to param etr złożony i zależny od w ielu czynników , je d n a k z p raktycznych w zględów w p ow szechnym użyciu w y stęp u je on w postaci podanej p rz e z no rm y ja k o ; jed n o lic z b o w y w sk aźn ik izolacyjności od dźw ięk ó w pow ietrznych.
P ow yższe up ro szczen ie całego problem u obliguje nas do b ard zo rzetelnego p o d ejścia do p roblem u i n ak ład a na laboratoria zajm u jące się teg o rodzaju p ro b lem aty k ą szereg w y m ag ań i u w arunkow ań, ja k ie należy spełnić. Jednym z nich je s t ko n ieczn o ść w y zn aczen ia m aksym alnej m ożliw ej do o siąg n ięcia w artości izo lacy jn o ści akustycznej w łaściw ej R ’m ax.
P aram etr ten , dlatego p o siad a sw o ją m ak sy m aln ą w artość, ch a ra k te ry sty c z n ą dla każdego laboratorium gdyż podczas pom iarów , d źw ięk p rzen ik a ró w n ież drogam i pośrednim i a nie tylko przez b a d a n ą próbkę. Istotny w p ły w na je g o w arto ść m a ró w n ież w pływ tła akustycznego w k om orze o dbiorczej, czyli poziom ciśn ien ia ak ustycznego będącego w ynikiem działania n iepożądanych czynników zew n ętrzn y ch i w ew nętrznych.
Ich udział p o w in ien być p o m ijaln ie m ały w p o ró w n an iu z udziałem dźw ięku p rzenikającego przez b a d a n ą próbkę.
W o p raco w an iu tym zajęto się w yzn aczen iem tejże w łaśnie, m ak sy m aln ej, m ożliw ej do o siąg n ięcia w L aboratorium A kustyki B udow lanej P olitechniki Śląskiej, w artości izolacyjności akustycznej w łaściw ej R ’m ax i p o ró w n an o j ą z w artościam i uzyskanym i w innych laboratoriach europejskich.
1 M gr inż., K atedra P rocesów B udow lanych Politechniki Ś ląskiej, ul. A k ad em ick a 5, 44-100 G liw ice, e-m ail; dulakl@ go2.pl
O pis i szkice, zarów no stanow iska, ja k i ap aratury laboratoryjnej p rzed staw io n e zostały w referacie R afała Ż uchow skiego pt.: „M o d ern izacja aku sty czn a k o m ó r pogłosow ych i aparatury badaw czej do p om iaru izo lacy jn o ści p rzegród dla potrzeb ak red y tacy jn y ch ” .
2. S tan ow isk o lab oratoryjn e i aparatu ra pom iarow a
L aboratoryjne stanow isko badaw cze do pom iarów izolacyjności akustycznej od dźw ięków pow ietrznych składa się z dw óch przyległych k o m ó r p o g ło so w y ch z otw orem badaw czym pom iędzy nim i, w którym należy um ieścić próbkę. W ym agania dotyczące stan o w isk a określone zostały n o rm ą [1].
3. System atyk a badań
D o b ad an ia R ’m ax służy sześć reprezentatyw nych k o nstrukcji, w yszczeg ó ln io n y ch w norm ie [1], N ależy użyć tej, która najbardziej zb liżo n a je s t do elem en tó w zazw yczaj badanych w laboratorium .
W tym p rzypadku w ybrano ścianę ty p u A, czyli le k k ą ścianę d w uw arstw ow ą, której budow ę przedstaw iono na r y s .l. N astęp n ie do poniżej przedstaw ionej k o nstrukcji należało dostaw iać ko lejn e w arstw y w ilości zależnej od uzyskiw anych w artości w sk aźn ik a izolacyjności, aż do m om entu, kiedy w artość ta przestanie w zrastać.
pro fil U W - 1 0 0
p ł y t a GLB gr. 12,5 m m ( 8 , 2 k g / m 2 )
w a rstw a izo la cy jn a z w e łn y m in e r a l n e j ROCKMIN gr. 100 m m ( 2 , 4 5 k g / m 2 ) profil CW—100
w k r ę t sz ybkie go m o n t a ż u TN
i s z p a ch la UNIFLOT I
iej ściany d w u w arstw o w ej.
Stan ten osiągnięto po dobudow aniu do pokazanej na ry s .l ściany drugiej identycznej i d ołożeniu do ta k pow stałej przegrody, je s z c z e dw óch d o d atkow ych w arstw pły t gipsow o-kartonow ych po obu je j stronach. S chem at w ykonanych czynności oraz końcow y efekt p okazano na rys.2 i ry s.3.
R y s .l. K onstrukcja leki
p o m i a r IV p o m i a r IV
kolejnych czterech p om iarach izolacyjności akustycznej.
izolacyjność akustyczną.
B ad an ia laboratoryjne przep ro w ad zo n o w kom orach nadaw czej i odbiorczej w g poniższej pro ced u ry zapew niającej zad aw alającą pow tarzalność.
K om ory m a ją po d o b n e w ym iary; o bjętości rów ne s ą 58,0 m 3 k o m o ra nadaw cza i 65,5 m 3 kom ora odbiorcza. W każdej z kom ór zn ajd o w ały się 2 elem enty rozp raszające, u sytuow ane w n arożach pom ieszczeń. W celu d o k o n an ia p om iarów pozio m u ciśn ien ia akustycznego, k u la g ło śn ik o w a je s t u m ieszczo n a kolejno w dw u narożach kom ory n aprzeciw ko próbki tak, aby z sześciu p rzypadkow o u sytuow anych pozycji m ik ro fo n u w każdej k om orze m o żn a było w ybrać po trzy o d czy ty d la każdej pozycji głośnika; czas u śred n ian ia d la każdej pozycji m ik ro fo n u i k ażdego p asm a częstotliw ości przy jm u je się 15 s. G ło śn ik z asila się sygnałem białeg o szum u w pasm ach tercjow ych. Ż ad n a p o zy cja m ikrofonu nie p ow inna zn ajd o w ać się bliżej niż 0,7 m od sąsiedniej pozycji, pow ierzchni ogran iczający ch lub elem entów rozpraszających oraz nie bliżej niż 1,0 m od źró d ła dźw ięku b ąd ź badanej próbki.
C h ło n n o ść akustyczna kom ory w y zn aczo n a została n a podstaw ie o d czy tó w czasu pog ło su w y konyw anych dla trzech pozycji m ikrofonu, d w ukrotnie w każdej pozycji.
P om iarów i obliczeń dokonano zgodnie z n o rm ą [2] i [3].
4. P rocedura p om iarow o-ob liczeniow a oraz w yn ik i badń
Poniżej przed staw io n o procedurę p o m iaro w o -o b liczen io w a oraz w yniki d otyczące pierw szego etapu w yznaczenia izolacyjności akustycznej w łaściw ej R ’m ax, czyli b ad an ia izolacyjności akustycznej w łaściw ej przegrody dw uw arstw ow ej ja k na r y s .l, k tó rą zabu d o w an o w otw ór o pow ierzchni 9,6 m 2, rozdzielający o b ie kom ory.
Z m ierzo n o następujące param etry akustyczne:
• czas pogłosu,
• w yzn aczo n o n a je g o podstaw ie chłonność ak u sty czn ą w kom o rze odbiorczej w pasm ach tercjow ych w zakresie częstotliw ości 100-3150 H z przy z astosow aniu w zoru S ab in e’a:
0, 1 6 3 ^ 2 ( 1 )
A = - A - chłonność akustyczna kom ory, m V - objętość kom ory, m 3,
T - czas pog ło su kom ory, s.
Czas pogłosu dla komory odbiorczej
C zęstotliw ość Hz
R ys.4. C zas pogłosu w kom orze odbiorczej, (pom iar I).
zm ierzono poziom ciśnienia akustycznego w kom orze nadaw czej i odbiorczej w pasm ach tercjow ych w zakresie częstotliw ości 100-3150 Hz,
Poziomy ciśnienia akustycznego w komorach nadawczej i odbiorczej
R ys.5. P oziom y ciśn ien ia akustycznego w kom orach nadaw czej i odb io rczej, d la sześciu losow o w ybranych p unktów , (p o m iar 1).
• na p odstaw ie uzyskanych d anych o bliczono izo lacy jn o ść ak u sty c z n ą w łaściw ą:
R = L, - L 2 + 1 0 ■1 2 lo g — &A d B (2 )
Lj - pozio m p rzeciętnego ciśn ien ia akustycznego w kom o rze n ad aw czej, dB, L2- pozio m p rzeciętnego ciśn ien ia ak ustycznego w kom o rze o d b io rczej, dB , S - pole pow ierzchni badanej próbki, n r
A - chło n n o ść ak ustyczna kom ory o dbiorczej, m 2
• w yznaczenie w ażo n eg o w sk aźn ik a R w
A żeby ocenić w yniki p om iaru w pasm ach tercjow ych, po d an e z d o k ła d n o ś c ią do 0,1 dB, należy przesuw ać w ła śc iw ą k rzy w ą o d n iesien ia sk okow o co 1 dB w kierunku krzyw ej pom iaro w ej, aż sum a niekorzystnych odchyleń p o d zielo n a p rzez ilość tercji będzie m ożliw ie ja k najw ięk sza lecz n ie przekroczy w artości 2,0 dB . N iek o rzy stn e odch y len ie d la danej częstotliw ości w y stęp u je w tedy, gdy w y n ik p om iaru je s t m niejszy od w artości odniesienia. U w zg lęd n ia się je d y n ie n iek o rzy stn e odchylenia. W artość, w dB , krzyw ej o d n iesien ia dla 500 H z, po p rzesunięciu je j zg o d n ie z t ą p ro ced u rą, je s t w a rto śc ią w sk aźn ik a w ażo n eg o Rw-
Częstotliwość Hz
R ys.6. Izolacyjności ak ustyczna w łaściw a, w ażony w skaźnik R w = 39 dB, (pom iar I).
D la rozpatryw anej ścianki w artość w ażonego w skaźnika Rw w y n io sła 39 dB.
Pow tarzalność w yników pom iaru izolacyjności akustycznej je s t zg o d n a z ustaleniam i norm ow ym i [4],
Ze w zględu na konieczność o g raniczenia objętości referatu w yniki d la k olejnych etapów badania R m ax, przedstaw iono w postaci tabelarycznej. W tab licy n r 1 um ieszczono rów nież w yniki pom iaru pierw szego, które p rzedstaw ione zostały ju ż w cześniej za p o m o c ą w ykresów .
W pow yższej tab licy cyfry rzym skie o z n aczają kolejne etapy w y zn aczen ia R m ax, polegające na dobudow yw aniu dodatkow ych w arstw do istniejącej p rzegrody celem o siągnięcia m aksym alnej w artości Rw. W artość t ą osiągnięto d la trzeciej z kolei m odyfikacji, co potw ierdził pom iar izolacyjności w łaściw ej dla czw artej z m o dyfikacji, je j w artość nie zm ien iła się i w yniosła tyle sam o, co d la konstrukcji z po p rzed n ieg o
pom iaru, czyli 61 dB.
C elem p o ró w n an ia w yniku, ja k i otrzym ano w naszym laboratorium z osiągnięciam i innych je d n o ste k europejskich, przedstaw iono poniżej w ykres, n a którym zam ieszczono w yniki z podobnych badań przeprow adzonych w ty ch że laboratoriach w ram ach m iędzynarodow ego program u. D ane p o ch o d zą z m ateriałów o gólnie dostępnych d ro g ą in tern eto w ą [5].
N ależy dodać, że w L aboratorium A kustyki P olitechniki Śląskiej pow zięto dalsze kroki, m ające na celu popraw ienie je g o param etrów i po p raw ien ie osiągniętego w yniku.
T ab lica 1. W yniki b adań dla w szy stk ich czterech etap ó w (k o lejn e w yniki stan o w ią uśrednienie z sześciu różnych pu n k tó w p om iarow ych)._______
C zas pogłosu w kom orze odbiorczej [sl
Izolacyjność ak u sty czn a w łaściw a
fdBj
W ażony w sk aźn ik R w
[dB]
I II III IV I II III IV I II III IV
100 1,81 1,99 2,00 2,64 19,0 30,7 40,7 44,8 125 1,87 1,78 1,78 2,18 22,5 34,1 40,5 45,9 160 1,49 1,89 1,88 1,85 27,8 44,3 45,0 44,8 -Co
ro
•o1
200 1,58 1,86 1,88 1,89 31,4 47,8 46,8 47,0 250 1,93 2,07 2,05 2,00 40,0 49,3 51,0 48,5
<D
■*->
s 315 1,54 1,82 1,72 1,73 42,2 52,3 53,7 52,1
cd
CL<L> 400 1,37 1,53 1,50 1,49 45,5 55,2 54,7 52,7 CQ
■a 03
■a CQ
■a 03
> ■a O
-o 500 1,25 1,56 1,60 1,61 44,2 59,7 58,3 57,0 ONro
II=£
o \Ul
II%
\oli
£ sOII i—
’o 630 1,23 1,77 1,77 1,62 42,6 63,2 62,2 61,7
Q£ ei 06 03
.gO
800 1,13 1,78 1,78 1.59 40,3 68,0 68,3 65,3 oc/)
1000 1,25 1,77 1,77 1,60 37,9 69,4 70,1 68,4 u
1250 1,24 1,70 1,68 1,62 36,6 72,8 74,6 72,4 1600 1,22 1,58 1,60 1,52 37,3 76,1 78,9 78,1 2000 1,15 1,45 1,44 1,43 38,4 76,9 79,6 79,8 2500 1,11 1,37 1,38 1,34 40,6 74,0 77,7 78,9 3150 1,06 1,24 1,25 1,24 41,7 73,0 76,3 77,3
95
ca 85
~o oO) -y r-
(D 75
c N
O
C/D 65
13
CD 55
ceu
c 45 -coo
E 35
o
N
a . 25
15
R ys.7. P orów nanie m aksym alnej izolacyjności w łaściw ej uzyskanej w L aboratorium A kustyki P olitechniki Śląskiej z w ynikam i innych laboratoriów akustycznych.
L ite r a tu r a
[1] PN -E N ISO 140-1:1999 A kustyka - P om iar izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elem entów budow lanych. W ym agania d la laboratoryjnych stanow isk badaw czych bez przen o szen ia bocznego.
[2] P N -8 3 /B -0 2 1 54.03 A kustyka b u d o w lan a - P om iary izolacyjności akustycznej w b udynkach i izolacyjności akustycznej elem entów budow lanych. Pom iary laboratoryjne izolacyjności od dźw ięków pow ietrznych elem entów budow lanych.
[3] PN -87/B -02151.03 A kustyka bud o w lan a - O ch ro n a przed hałasem p om ieszczeń w budynkach. Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność aku sty czn a elem entów budow lanych. W ym agania.
[4] P N -8 3 /B -0 2 154.02 A kustyka b u d o w lan a - P om iary izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elem entów budow lanych. U stalen ia dotyczące dokładności.
[5] M easurem ents & T esting P rogram 1990-1994. In tercom parison o f L aboratory M easurem ents o f A irborne Sound Insulation o f W alls.
L A B O R A T O R Y M E A S U R E M E N T O F M A X IM U M SO U N D IN SU L A T IO N F A C A D E S R ’m ax.
Sum m ary
In th e case o f re se a rc h into elem en ts a b o u t v ery g o o d in su latin g p ro p rie tie s, the q u a lific a tio n o f p a rtic ip a tio n o f tra n sfe r sid e w o u ld b e d esirab le. B e cau se th is is u n p ra c tic a l, in ac c o rd a n c e w ith re q u ire m e n ts PN EN 2 0 1 4 0 -3 , one sh o u ld q u alify m ax im u m so u n d tran sm issio n loss, w h ich can be m easu red in lab o rato ry w ith o u t sig n ific a n t in flu e n ce o f tra n sfe r sid e R' m ax.
Rmax wybranych laboratoriów europejskich
Lab Bud. Pol. Śl.
Lab. ITB Milan, Włochy TNO, Holandia
Rmax=61 dB Rmax=68 dB Rmax=60 dB Rmax=61 dB T.U. Budapeszt, Węgry Rmax=70 dB Dortmund, Niemcy Rmax=78 dB
Częstotliwość Hz
