В данной статье я простым языком начинаю раскрывать основы строительной акустики при проектировании загородного дома. Начну с базовых понятий, без которых невозможно разобраться в строительной акустике
Звук – это физическое явление, при котором происходит волновое колебание упругой среды, а именно в воздухе, воспринимаемое человеком с помощью слухового аппарата.
Шум – это любой раздражающий нас звук или беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности. В строительной акустике выделяют такое понятие, как шумовое загрязнение среды, источником которого являются воздушный и структурный шумы.
Воздушные шумы – это звуки, возникающие в воздухе: разговор людей или плач ребенка, звук автосигнализации или музыка из колонки, звуки работающего телевизора или кухонной вытяжки.
Структурные шумы - связаны с вибрациями инженерного, строительного и бытового оборудования. Самая эффективная борьба с ними – это гасить их в источнике. Если же они уже передаются в ограждающие конструкции дома, то мы можем бороться с такими шумами только через дополнительную изоляцию от воздушного шума.
Ударные шумы – это частный случай структурного шума. Данное определение используют применительно к воздействию сверху на межэтажное перекрытие: звуки при ходьбе на пятках, на каблуках, при перемещении мебели и падении на пол предметов.
Ударный и структурный шумы связаны с колебаниями в материалах ограждений, которые в результате косвенных, обходных путей передачи звука по конструкциям вызывают воздушные шумы в смежных помещениях.
В воздушной среде возникает 1 вид звуковых колебаний: продольные волны сжатия и разряжения, где направление частиц совпадает с направлением звуковой волны, т.к. воздух имеет одну упругую постоянную - модуль упругости. В твердых телах, в нашем случае в строительных конструкциях возникает 2 вида звуковых колебаний: продольные и поперечные волны, т.к. конструкции имеют две упругие постоянные: модуль упругости и модуль сдвига.
Когда звуковая волна (падающий звук) встречает препятствие в виде стены, то, по законам геометрической акустики, она частично отражается от препятствия (отраженный звук), при этом угол падения равен углу отражения, частично рассеивается о неровную поверхность преграды (рассеянный звук), частично поглощается материалом стены, преобразуясь в тепловую энергию (поглощенный звук), частично трансформируется в структурный шум, и оставшаяся энергия звуковой волны проходит стену насквозь (пропущенный звук).
Дифракция – это свойство звуковой волны огибать препятствие, если ее длина больше или соизмерима с размером стены. С уменьшением частоты звуковой волны ее длина становится больше. Благодаря этому свойству мы можем слышать из-за угла, не видя при этом говорящего.
Акустическая тень. Если длина звуковой волны меньше размера препятствия, то за преградой образуется зона акустической тени, в которой звук перестает быть слышен. Чем больше размер препятствия по отношению к длине волны, тем больше акустическая тень. Свойство дифракции и эффект акустической тени возникают и в отверстиях в стене, например, в виде сквозных отверстий для розеток.
Громкость, децибелы и индексы звукоизоляции.
Громкость – субъективное восприятие человеком интенсивности звука в логарифмическом масштабе. Т.к. диапазон восприятия человеком интенсивности звука огромный, то чтобы не мучиться со степенями и дробями для удобства решили использовать логарифмическую шкалу с относительной единицей дБ - это десятичный логарифм lg 10). Т.е. децибел - это не абсолютная физическая величина, как, например, интенсивность звука, которая измеряется в Вт/м², а математическое понятие (наподобие процентов) показывающее во сколько раз интенсивность звука больше или меньше опорного значения (уровня). В случае звука опорным значением является интенсивность звука на пороге слышимости человеком – это и есть условный ноль 0 дб.
Приведу пример, который наглядно продемонстрирует огромность диапазона восприятия человеком интенсивности звука и удобство использования логарифмической шкалы
Интенсивность жужжания комара отличается от интенсивности работы реактивного двигателя самолета в 1 000 000 000 000 (в 1 триллион!!!) раз или 1012, а по шкале – это всего 120 дБ.
Обычный разговор – 50 дБ или в 100 000 раз (105) громче порога слышимости.
Поезд в метро – 80 дБ или в 100 000 000 (в 100 млн!!!) раз (108) громче порога слышимости человека, или в 1 000 раз громче обычного разговора. Т.е. «громче на 30 дБ» – это синоним фразы «в 1000 раз громче» (10³).
| на 3 дБ | на 5 дБ | на 10 дБ | на 20 дБ |
| в 2 раза | в 3 раза | в 10 раз | в 100 раз |
Т.о. если инженер-акустик говорит, что акустическая система даст прирост к показателям звукоизоляции на 3дБ (100,3) - это значит, что звукоизоляция конструкции будет лучше в 2 раза, на 5 дБ (100,5) - лучше в 3 раза, на 10 дБ – лучше в 10 раз, на 20 дБ – лучше в 100 раз и т.д.
Достаточно запомнить 3 столбца этой простой таблицы, которая вам поможет разобраться с правилами и арифметикой звука.
Правило 1 с примером научит правильно считать дБ.
Вы сидите в комнате, с одной стороны работает телевизор с уровнем громкости 70 дБ, а с другой стороны заработала стиральная машина тоже со значением 70 дБ. Какой общий уровень шума будет в комнате? Вы можете догадываться, что ответ в простом сложении 2 цифр 70 + 70 = 140 дБ не верный, поскольку 120 дБ – это уже болевой порог для человека, а со звуками ТВ и стиральной машины многие спокойно живут и отдыхают. Из предыдущей таблицы видно, что удвоение интенсивности звука приводит к увеличению уровня интенсивности на 3 дБ, т.е. к 70 мы прибавляем 3 и получаем, что общий уровень шума в комнате составил 73 дБ. Это правило действует для любых значений интенсивности звука. Например, 28 дБ + 28 дБ = 31 дБ и т.д. Увеличение интенсивности звука в 3 раза приводит к увеличению уровня интенсивности на 5 дБ, например, 16 дБ + 16 дБ + 16 дБ = 21 дБ, и т.д.
Правило 2 с примером научит вас быстро оперировать дБ в уме.
Правило звучит так: «дБ - складывают или вычитают, а разы – перемножают или делят». Показатели звукоизоляции перегородки улучшатся на 18 дБ? Как перевести данный показатель в разы? Разбиваем в уме 18 дБ на цифры из таблицы: 10 дБ + 5 дБ + 3 дБ = соответственно переводим эти цифры по таблице в разы, которые, согласно правилу 2, перемножаем в уме: 10 х 3 х 2 = в 60 раз. А если на 17 дБ, то решение можно представить так: 10 дБ + 10 дБ – 3 дБ = переводим в разы: 10 х 10 / 2 = в 50 раз. И так к любому значению дБ.
Основной регламентирующий документ СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003.
Расскажу про основные термины и таблицы из СП с цифрами, которые для потребителя могут иметь практическую пользу при строительстве каменного дома из газобетона.
Таблица 1 - Предельно допустимые и допустимые уровни (ПДУ) звукового давления, уровни звука, эквивалентные и максимальные уровни звука проникающего шума в помещениях жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки. Из всей таблицы для защиты от шума в загородном доме нужны только 2 строчки.
| Назначение помещений или территорий | Время суток, ч | Уровни звукового давления (эквивалентные уровни звукового давления), дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц | Уровень звука(эквива- лентный уровень звука), дБА |
Макси- мальный уровень звука, дБА |
||||||||||||
| 31,5 | 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | ||||||||
| Жилые комнаты квартир | 7.00-23.00 | 79 | 63 | 52 | 45 | 39 | 35 | 32 | 30 | 28 | 40 | 55 | ||||
| 23.00-7.00 | 72 | 55 | 44 | 35 | 29 | 25 | 22 | 20 | 18 | 30 | 45 | |||||
В таблице есть 2 показателя: 1-ый - Уровень звукового давления (уровень шума) – L , дБ. И 2-ой показатель, который имеет для строителей и потребителя практическую пользу - Корректированный уровень звукового давления – LА, дБА или по-другому – акустический дБА. Данный показатель по специальной шкале отражает реальный уровень громкости, который ощущается человеком, т.к. слуховой аппарат человека из всего многообразия звуков лучше всего воспринимает звуки в диапазоне средних частот от 20 Гц до 20кГц.
Из приведенной таблицы можно сделать условный вывод, что человеком тишина воспринимается как уровень шума примерно от 30 до 40 дБ. Далее нам эти цифры еще пригодятся.
Таблица 2 - Требуемые нормативные индексы изоляции воздушного шума ограждающих конструкций и приведенные уровни ударного шума перекрытий при передаче звука сверху вниз. Из всей таблицы для нас важны только 3 строчки.
| Наименование и расположение ограждающей конструкции | R, дБ | L, дБ |
| Жилые здания | ||
| Перекрытия между комнатами в квартире в двух уровнях | 45 | 63 |
| Перегородки без дверей между комнатами, между кухней и комнатой в квартире | 43 | |
| Перегородки между санузлом и комнатой одной квартиры | 47 | |
где Индекс изоляции воздушного шума Rw, дБ – величина для оценки изоляции воздушного шума ограждающей конструкцией. Чем больше цифра, тем лучше у конструкции показатели звукоизоляция, тем меньше шума проходит в соседнее помещение.
Индекс приведенного уровня ударного шума Lnw, дБ – величина для оценки изоляции ударного шума перекрытием. С этим индексом все наоборот! Чем меньше цифра, тем лучше у перекрытия показатели звукоизоляции, тем меньше шума в помещении под перекрытием.
Пример. Днем за перегородкой между комнатой и санузлом заработала стиральная машина с уровнем громкости 70 дБ. Звук от стиральной машины, встречаясь с перегородкой с индексом изоляции воздушного шума 43 дБ, теряет свою энергию соответственно в размере 43 дБ, и в комнату проходит шум с уровнем 27 дБ. Такой уровень шума будет восприниматься человеком, как тишина, т.к. его значение менее 30 дБ.
Определение потенциальных источников шума в загородном доме
- Котельная: воздушные шумы от котла в момент запуска, станции водоочистки в момент промывки, силового агрегата центрального пылесоса или вентиляционной установки, и их вибрации, и, как следствие, распространение структурных шумов по ограждающим конструкциям. Основные и достаточные мероприятия по звукоизоляции котельной: оштукатуривание перегородок с двух сторон толстым слоем 2-3см цементно-песчаной штукатурки, монтаж котлов и силовых инженерных агрегатов на пол через опоры виброразвязки, на стены с помощью виброподвесов и упругих шайб; установка двери с шумоизоляцией полотна, с герметичным примыканием его к коробке с помощью четвертей и качественных уплотнителей по периметру.
- Ванные и туалетные блоки: воздушные шумы от воды во время приема душа, смыва в унитазе и набора в бочок, от вытяжного вентилятора, а также физиологические нежелательные звуки. Из опыта одним из эффективных способов защиты от шума при наборе воды в смывной бочок является монтаж шумоизоляционных плит внутри инсталляции до ее облицовки. В домах с двумя и более этажами – шум воды в трубах канализации при сливе с верхних этажей эффективно устраняется с помощью оборачивания труб тяжелыми акустическими мембранами или навивными цилиндрами из каменной ваты. А в Японии придумали дивайс, представляющий собой встроенный в стену динамик с кнопкой, активирующей громкие звуки воды, которые глушат любые нежелательные звуки в туалете. Так сказать, клин клином вышибают. В современных ремонтах с этой же целью можно установить в туалете музыкальную колонку.
- Постирочная: вибрации и воздушные шумы от работы стиральной или сушильной машин. Бытовую технику рекомендуется устанавливать на антивибрационные опоры.
- Гостиная и кухня: воздушные шумы от ТВ, музыкальной колонки, кухонной вытяжки, от звуков посуды во время приготовления, разговоров людей. Вся встроенная бытовая техника сейчас почти всегда малошумная. А в семье все понимают, когда нужно говорить и вести себя тише, чтобы не мешать другим спать или отдыхать. Основные и достаточные мероприятия по созданию акустического комфорта гостиной – это использование классических занавесок на окнах, дивана и обеденных кресел с текстильной обивкой, ковра в диванной зоне.
- Спальни: воздушные шумы от храпа, плача ребенка. Успокоить ребенка и заниматься проблемами своего здоровья.
- Комната для домашнего кинотеатра: воздушные шумы от акустической системы и вибрации от оборудования. Звукоизоляция данного помещения требует специального проектирования ограждающих конструкций с дополнительной звукоизоляцией силами инженеров-акустиков.
- Межэтажное перекрытие: ударные шумы при хождении людей на верхних этажах, перемещении мебели и падении предметов на пол. Про межэтажное перекрытие и мероприятия по шумоизоляции смотрите в одном из следующих роликов.
- Крыша: структурные шумы от падения дождевых капель или града на фальцевую или металлочерепицу. Утепление и звукоизоляция чердачного перекрытия по балкам. Пристройки к 2х-этажному дому выполнять, например, по проекту Unit с шумоподавляющим кровельным покрытием.
- Аварийный электрогенератор: вибрации и воздушные шумы. Устанавливать генератор рекомендуется на антивибрационные опоры в хозблоке в технической зоне участке, как правило, в месте въездной группы. Дополнительной звукоизоляции хозблока не требуется.
- Гараж или автонавес: воздушные шумы от работы двигателя, эффективным и достаточным препятствием для которых является внешняя стена дома. Дополнительной звукоизоляции не требуется.
- Мастерская: в случае производства шумных работ рекомендуется ее обустроить в отдельном строении в технической зоне участка. Необходимость дополнительной звукоизоляции определяется индивидуально.
- Улица: в загородном доме для снижения шума, проникающего с улицы, дополнительной шумоизоляции внешних стен из газобетона со штукатуркой с 2х сторон не требуется, главное – правильный монтаж оконных блоков по ГОСТ с качественным заполнением технологических швов. Звуки с улицы могут проникать через открытые окна и через негерметичные вытяжные вентиляторы во внешних стенах.
Основные выводы
Основные помещения в доме, которым нужно уделить особое внимание при их строительстве с точки зрения звукоизоляции: котельная, ванная комната и туалетные блоки. Конструкции в доме, для которых важна технология их монтажа для обеспечения нормативной защиты от шума: перегородки из газобетона, межкомнатные двери, монолитное межэтажное перекрытие и перекрытие по деревянным балкам.
