Właściwości akustyczne okien i nawiewników powietrza, Nauka, Akustyka, Akustyka pomieszczeń, Akustyka ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
PODRĘCZNIK FIZYKI BUDOWLI Waciwoci akustyczne okien i nawiewnikw powietrza W 00 r. w numerze wrzeniowym miesicznika „Materiay Budowlane” (nr 9/0), w ramach „Podrcznika fizyki budowli”, rozpoczlimy cykl artykuw „Akustyka w bu- downictwie”. Dotychczas omwiono: rodzaje akustyki technicznej i rda haasu; zja- wisko fizyczne, jakim jest dwik; parametry niezbdne do omwienia zagadnie tech- nicznych zwizanych z ochron przed haasem i drganiami w budynkach i ich otocze- niu; zjawisko rozchodzenia si dwiku w przestrzeni otwartej oraz zamknitej; para- metry okrelajce poziom gonoci haasu fony i skorygowane (waone) poziomy dwiku A, B, C; parametry haasu uwzgldniajce jego zmienno w czasie; podsta- wowepojciaopisujcedrganiaimetodyocenydrgazewzgldunaichwpywnakon- strukcj budynkw i ludzi w nich przebywajcych; pojcia i parametry oceny odnosz- ce si do waciwoci dwikochonnych wyrobw budowlanych oraz do izolacyjnoci od dwikw powietrznych i uderzeniowych przegrd budowlanych; dokumenty stano- wice podstaw prawn ochrony przeciwhaasowej i przeciwdrganiowej w budynkach; wymaganiaiobowizujceprzepisywtejdziedzinie,atakemetodywyznaczaniabocz- nego i poredniego przenoszenia dwiku w budynku, waciwoci akustyczne masywnych cian wewntrznych, zewntrznych i stosowanych do nich ustrojw izolacyjnych, lekkich cian wewntrznych i zewntrznych oraz stropw i stosowanych na nich ustrojw izolacyjnych, a take izolacyjno akustyczn drzwi. skonstruowanej z nich przegrody spe- niaa warunki normowe (tabela 1). Na og o wartoci wpadkowej izolacyjnoci caejcianydecydujoknaorazzastoso- wany system nawiewu powietrza. Izola- cyjno akustyczna penej czci ciany jest zazwyczaj znacznie wysza. Waciwoci akustyczne okien Waciwoci akustyczne okrela si na podstawie bada laboratoryjnych okien okrelonego typu traktowanych ja- ko odrbny produkt lub konkretnego okna,ewentualnieznawiewnikiempowie- trza, przeznaczonego do zastosowania w konkretnym obiekcie (fotografia). Ist- nieje rwnie moliwo oszacowania izolacyjnoci akustycznej okna zgodnie z norm PN-EN 14351-1, na podstawie waciwoci akustycznych zastosowa- nego w nim oszklenia, przy zapewnie- niu podanej w normie liczby uszczelek iuwzgldnieniukorektynarozmiaryokna (metoda ta jest ograniczona do okien o wartoci wskanika R A 2 Okna peni w budynku kilka istot- nych funkcji, jedn z nich jest ochro- na przed dobiegajcym z zewntrz ha- asem. Odpowiednia izolacyjno aku- styczna okien ma szczeglne znaczenie w przypadku lokalizacji budynku w s- siedztwie ruchliwych ulic, drg, linii ko- lejowych, lotnisk itp. Okna s te ele- mentem umoliwiajcym napyw wie- ego powietrza. W budynkach miesz- kalnych wyposaonych w wentylacj grawitacyjn lub w mechaniczn wenty- lacj wycigow jest konieczne zapew- nienie odpowiedniego napywu powie- trza rwnie wwczas, gdy okna pozo- staj zamknite. W tym celu s stoso- wane nawiewniki powietrza, ktre mog by montowane w ramie okiennej, za- stpowa fragment szyby lub stanowi odrbny element osadzony bezpored- nio w zewntrznej cianie budynku. Na- wiewniki maj bardzo duy wpyw na wypadkow izolacyjno akustyczn okna lub caego fragmentu ciany ze- wntrznej znajdujcego si w obrbie rozpatrywanego pomieszczenia. nej sytuacji i konkretnej lokalizacji. Wa- runki akustyczne wystpujce w porze dziennej i w porze nocnej s rozpatry- wane odrbnie. Wymagania dla pory nocnej s ostrzejsze, co ma istotne znaczenie w przypadku rde haa- su dziaajcych intensywnie rwnie w okresie nocy, np. drg ekspreso- wych, gwnych ulic w miecie itp. Wymagania dotycz izolacyjnoci ca- ego fragmentu ciany zewntrznej znaj- dujcego si w obrbie rozpatrywanego pomieszczenia i s zrnicowane za- lenie od jego funkcji. Wybrane mini- malne wartoci wskanika oceny izola- cyjnoci akustycznej podano w tabeli 1. Elementy skadowe ciany zewntrz- nej,tj.okna,czpenacianyinawiew- niki powietrza, powinny by tak dobrane, abywypadkowaizolacyjnoakustyczna < 35 dB). Parametremcharakteryzujcymwa- ciwoci akustyczne okna jest izola- cyjno akustyczna waciwa w funkcji czstotliwoci, okrelona wzorem: R = L 1 L 2 +10log S O /A (1) gdzie: L 1 , L 2 poziom cinienia akustycznego od- powiednio w pomieszczeniu nadawczym i odbiorczym; S O powierzchnia okna; A chonno akustyczna pomieszczenia odbiorczego. Tabela 1. Wymagana wypadkowa izolacyjno akustyczna waciwa ciany zewnętrznej Rodzaj pomieszczenia Minimalny wskanik oceny wypadkowej izolacyjnoci akustycznej waciwej przyblionej R’ [dB] zalenie od miarodajnego poziomu dwięku A [dB] w cigu dnia/nocy na zewntrz budynku A 2 lub R’ A 1 Wymagania akustyczne Wymagania dotyczce izolacyjnoci akustycznej ciany zewntrznej s za- lene od miarodajnego poziomu dwi- ku A haasu panujcego na zewntrz budynku. Odnosz si wic do konkret- dzie 51 55 56 60 61 65 66 70 71 75 noc 41 45 46 50 51 55 56 60 61 65 Pokoje w budynkach mieszkalnych 23 23 28 33 38 Kuchnie w budynkach mieszkalnych 20 20 23 28 33 Gabinety bada lekarskich, pokoje chorych, obki, przedszkola 23 28 33 38 * ) Pokoje do pracy administracyjnej w budynkach administracyjnych 20 20 23 28 33 * Instytut Techniki Budowlanej * ) wymagania okrela si indywidualnie 5 2009 (nr 441) 53 dr . ce urzys PODRĘCZNIK FIZYKI BUDOWLI Szyby o ksztacie zblionym do kwa- dratu mog si charakteryzowa gor- sz izolacyjnoci akustyczn od szyb majcych posta wyduonego prosto- kta. Szyby o mniejszym polu po- wierzchni maj zwykle lepsz izolacyj- no od elementw duych o takiej sa- mej budowie i ukadzie warstw. W przy- padku okien z szybami o wysokiej izo- lacyjnoci akustycznej istotnego zna- czenia nabieraj waciwoci ramy. W oknach z profili PVC rama moe sta- nowi nawet ok. 40 powierzchni ca- ego okna, ale wpyw waciwoci ramy najczciej ujawnia si w przypadku okien aluminiowych. Rys. 1. zolacyjno akustyczna prostego nawiewnika szczelinowego oraz izolacyj- no samej szczeliny Okno aluminiowe podczas laboratoryj- nych bada izolacyjnoci akustycznej Waciwoci akustyczne nawiewnikw Waciwoci akustyczne nawiewni- ka powietrza, traktowanego jako od- rbny produkt budowlany, s okrela- ne za pomoc wskanika D n, e , to w rezultacie wypadkowa izo- lacyjno akustyczna okna z nawiew- nikiem nie bdzie rwna tej wartoci, lecz moe by od niej znacznie mniej- sza. Wyniki przedstawione na rysunku 1 pokazuj rwnie, e ustawienie roz- patrywanego nawiewnika w pozycji za- mknity ma znikomy wpyw na jego skuteczno. Pozostawiona niewielka szczelina umoliwiajca stay napyw powietrza powoduje, e nawiewnik w pozycji zamknity ma prawie takie same waciwoci akustyczne jak otwarty. Oprcz najczciej stosowanych prostych nawiewnikw powietrza s dostpne nawiewniki wyposaone w tumiki akustyczne , ktre maj znacznie lepsze waciwoci akustycz- ne. Najwysz izolacyjno mog uzy- skiwa nawiewniki montowane bezpo- rednio w cianie, jeeli s wyposao- ne w odpowiedni ukad tumicy haas. n, e,A 2 Do oceny okna stosowane s wskaniki jednoliczbowe, zwykle wskanik R A 2 = R w + C tr , nieco rzadziej + C . Wybr wskanika oceny zaley od dominujcego na zewntrz rda haasu. Izolacyjno akustycz- naoknazaleygwnieodzastosowane- go oszklenia, ale istotne znaczenie ma rwnie uszczelnienie przylgi, waciwo- ci akustyczne ramy (szczeglnie w oknach aluminiowych), a take wiel- ko okna i proporcje wymiarw geome- trycznychszyb.Waciwoci akustyczne szyb s badane w warunkach laborato- ryjnych na prbkach o standardowych wymiarach 1230 x 1480 mm. Wielu pro- ducentwoszkleniadysponujewynikami bada rnych zestaww. W przypadku braku takich wynikw mona skorzysta z danych zawartych w normie EN 12758 (tabela2).Podanewnormiewskanikito uoglnionewartociredniepomniejszo- neoodchyleniestandardowe.Stowic wartoci dosy niskie. Najlepsze oszkle- niespordwymienionychwnormiecha- rakteryzujesiwskanikiem R A 2 = R w , ktrego warto jest ustalana w poszczegl- nych pasmach czstotliwoci na pod- stawie bada laboratoryjnych: A 1 D n, e = L 1 L 2 + 10log A 0 /A (2) s obliczane wskaniki jed- noliczbowe D n, e, w , D n, e, A 1 = D n, e, w + C oraz D n, e, A 2 n, e . Proste nawiewniki szczelinowe , skadajce si tylko z wewntrznego regulatora przepywu powietrza i zew- ntrznego okapnika, ktre s monto- wane bezporednio do ramy okiennej, maj bardzo sabe waciwoci aku- styczne. Na rysunku 1 pokazano war- toci D n, e = D n, e, w + C tr uzyskane dla tego typu na- wiewnika ustawionego w pozycji za- mknity i otwarty oraz dla samej szcze- liny o wymiarach 18 mm x 370 mm, wy- konanej w drewnianym bloku przygoto- wanym do bada. Skuteczno na- wiewnika jest zaledwie o 3 4 dB wy- sza od skutecznoci szczeliny niezabez- pieczonej pod wzgldem akustycznym, podczasgdywartowskanika D n,e Wypadkowa izolacyjno akustyczna okna z nawiewnikiem Elementarna znormalizowana r- nica poziomw D n, e =32dB. Producenci wol wic posugiwa si wasnymi wynikami bada, ktre s bar- dziej korzystne. oraz izolacyj- no akustyczna waciwa R s to dwie rne wielkoci , ktrych nie mona w sposb bezporedni ze sob porwnywa. Po odpowiednim prze- ksztaceniu rwna (1) i (2) uzyskamy wzr na wypadkow izolacyjno okna z nawiewnikiem: Tabela2.Obliczenioweparametryaku- styczne wybranych szyb wg normy EN 12758 Szyba R wy- oraz odpowiednie wskaniki jednoliczbowe stosowane do oceny nawiewnika mo- g by mylce, poniewa sugeruj wysz izolacyjno akustyczn od uzyskiwanej w rzeczywistoci. Jeeli w oknie o okrelonej wartoci wskani- ka R A 2 w ( C C tr ) R A 1 R A 2 [dB] 4/(6 16)/4 29 (-1; -4) 28 25 (3) 8/(6 16)/4 33 (-1; -4) 32 29 10/(6 16)/6 35 (-1; -3) 34 32 gdzie: D n, e 6/(6 16)/10 Laminated 37 (-1; -5) 36 32 zostanie zastosowany nawiew- nik o takiej samej wartoci wskanika elementarna znormalizowana rnica poziomw nawiewnika; 54 5 2009 (nr 441) D R Na podstawie charakterystyki wid- mowej D nosi 30 35 dB. Wskanik D n, e PODRĘCZNIK FIZYKI BUDOWLI R O wskanik izolacyjnoci akustycznej waciwej okna; R wyp majcych pewien zasb wiedzy z dziedziny akustyki budowlanej . Czsto zakada si, e jeeli w oknie o konkretnej wartoci wskanika R za- stosuje si nawiewnik o takiej samej wartoci wskanika D n, e a) wskanik wypadkowej izolacyjnoci akustycznej okna z nawiewnikiem; S O pole powierzchni okna. Zaleno (3) okrela izolacyjno okna z nawiewnikiem w poszczegl- nych pasmach czstotliwoci. Wykresy izolacyjnoci akustycznej nawiewnika i okna maj cakowicie rny przebieg. Ilustruje to rysunek 2, z ktrego wynika, e o wypadkowej izolacyjnoci aku- stycznej okna z nawiewnikiem w za- kresie 100 315 Hz decyduj waci- woci akustyczne okna, natomiast w zakresie 400 5000 Hz waciwoci nawiewnika. W takiej sytuacji zastoso- wanie wzoru (3) do wykonania oblicze bezporednio we wskanikach jedno- liczbowych moe by traktowane tyl- ko jako oszacowanie. Chcc uzyska dokadny wynik, naley wykona obli- czenia w poszczeglnych pasmach izuzyskanej charakterystyki widmo- wej wyznaczy wskaniki jednoliczbo- we R A 2 , to w rezulta- cie okno z nawiewnikiem bdzie si charakteryzowao tak sam wartoci wypadkowej izolacyjnoci akustycznej. W rzeczywistoci jest jednak inaczej, warto ta moe by znacznie nisza. W tabeli 3 zestawiono przykadowe wyniki oblicze wypadkowej izolacyj- noci akustycznej okna o powierzchni S = 2 m 2 z nawiewnikiem. Obliczenia zostay wykonane wg wzoru (3) dla r- nych parametrw akustycznych na- wiewnika ( D b) n, e ) i okna ( R ). Tabela3.Wynikiobliczewypadkowej izolacyjnoci okna o powierzchni S O Nawiewnik Oknoopowierzchni S 2m 2 R [dB] 25 30 35 40 45 D n,e [dB] ). Skutek zastosowania prostego na- wiewnika powietrza w standardowym oknie o konstrukcji drewnianej z szy- b 4+4/16 jest widoczny na rysunku 2. Izolacyjno akustyczna okna z wyfre- zowanym w ramie otworem o wymia- rach 18 x 370 mm niewiele rni si od izolacyjnoci okna z kompletnym na- wiewnikiem. Uzyskane w wyniku po- miaru wartoci jednoliczbowych wska- nikw izolacyjnoci akustycznej wyno- sz odpowiednio dla okna R A 2 ( R A 1 25 17,2 17,7 17,9 18,0 18,0 30 20,9 22,2 22,7 22,9 23,0 35 23,2 25,9 27,2 27,7 27,9 40 24,4 28,2 30,9 32,2 32,7 Rys. 3. Nawiewnik tego samego typu zamontowany: a w oknie drewnianym; b w oknie PV 45 24,8 29,4 33,2 35,9 37,2 W przypadku, gdy dla rozpatrywa- nego okna o powierzchni S = 2 m 2 war- to wskanika D jest rwna war- toci R , to wypadkowa izolacyjno akustyczna okna z nawiewnikiem jest o ok. 8 dB mniejsza od izolacyjnoci samego okna. Ta relacja zaley od po- la powierzchni okna. W przypadku okien o wikszej powierzchni rnica si zmniejsza. W praktyce na wypad- kow izolacyjno okna z nawiewni- kiem wpywaj rwnie inne czynniki zwizane przede wszystkim ze sposo- bem montau nawiewnika w oknie. Parametr D n, e n, e montau okien w celu weryfikacji usta- lonej obliczeniowo izolacyjnoci aku- stycznej. Metoda pomiarowa pozwala ponadto na optymalizacj doboru po- szczeglnych elementw odpowiednio do istniejcej sytuacji. Ma to istotne znaczenie szczeglnie w przypadku duych i odpowiedzialnych obiektw usytuowanych w haaliwym otoczeniu. = 27 dB, = 23 dB. Naley jeszcze raz podkreli, e dwa rne wskaniki stosowane do oce- nyakustycznejokieninawiewnikw mog by mylce nawet dla osb Podsumowanie Waciwoci akustyczne okien za- le od wielu czynnikw, zwaszcza od zastosowanego w nim oszklenia, ale rwnie ramy, uszczelnienia i wy- miarw szyb. Duy wpyw na wypadko- w izolacyjno akustyczn okna maj nawiewnikipowietrza.Wskanik D n,e jest okrelany pomiaro- wo dla nawiewnika zamontowanego w standardowym drewnianym bloku. Taka sytuacja jest najbardziej repre- zentatywna dla okien drewnianych, na- tomiast w przypadku okien PVC i alu- miniowych wntrze ramy okiennej sta- je si zwykle dodatkowym elementem ukadu tumicego nawiewnika (rysu- nek 3). Najdokadniejsz metod okre- lenia waciwoci okna z nawiewni- kiem jest wic laboratoryjny pomiar konkretnego gotowego zestawu. Po- miary takie s wykonywane dla wielu obiektw przed przystpieniem do sto- sowany do oceny nawiewnika moe by mylcy, poniewa jest to inna wiel- ko ni przyjmowany do oceny okien wskanik R . Obu tych wielkoci nie mona ze sob bezporednio porw- nywa. Najdokadniejsz metod okre- lenia waciwoci okna z nawiewni- kiem jest laboratoryjny pomiar izolacyj- noci akustycznej konkretnego goto- wego zestawu. Rys. 2. Wpyw nawiewnika szczelinowego na waciwoci akustyczne okna 5 2009 (nr 441) 55 2 m 2 z nawiewnikiem a dla okna z nawiewnikiem R A 2 [ Pobierz całość w formacie PDF ] |