Акустическая изоляция инженерных систем

Т. Мельник

Одним из основных источников вредного для организма человека шума является работа инженерных систем HVAC. Эффективно снизить акустическую нагрузку от них позволяет, в числе других способов, применение материалов, изолирующих и поглощающих звуковые волны

Шум – беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры. С физиологической точки зрения шумом можно назвать любой нежелательный звук, нарушающий тишину и оказывающий вредное воздействие на организм человека. Принято рассматривать уровни звукового давления (в единицах измерения – дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами (63; 125; 250 Гц и т.д.), а также эквивалентный и максимальный уровень звука (дБА).

Нормирование шума

Особое внимание воздействию шума уделяется с конца ХХ века. Были проведены многочисленные изыскания, разработаны нормативные требования для того, чтобы обеспечить безопасную жизнедеятельность человека. Исследования свидетельствуют, что характерное для больших городов «шумовое загрязнение» сокращает продолжительность жизни на 10–12 лет. Длительное воздействие на уровне 70–90 дБ приводит к заболеванию нервной системы, а более 100 дБ – к снижению слуха, вплоть до глухоты. Шум создает значительную нагрузку на нервную систему. Его воздействие увеличивает содержание в крови гормонов стресса, причем даже во время сна. Чем дольше их воздействие, тем выше вероятность появления физиологических расстройств.

Согласно нормативам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), сердечно-сосудистые заболевания могут возникнуть, если человек по ночам постоянно подвергается воздействию шума громкостью 50 дБ или выше. Чтобы заработать бессонницу, достаточно шума в 42 дБ; а чтобы просто стать раздражительным – 35 дБ (звук шепота).

Нормы шума в помещении жилых и общественных зданий, а также на территории жилой застройки принято дополнительно разделять на дневные и ночные (с разницей около 10 дБ). Основным документом, определяющим допустимый уровень шума в помещениях зданий, является ДБН В.1.1- 31:2013 «Защита территорий, домов и сооружений от шума». Согласно этим санитарнымнормам эквивалентный уровень звука для жилых комнат составляет 40 дБ, максимальный – 55 дБ днем, ночью на 10 дБ ниже (табл. 1).

Изображение уровни шума допустимые и применение акустической изоляции Таблица 1. Допустимые уровни шума для жилых и общественных помещений

Считается, и по праву, что наибольшее акустическое загрязнение приносит транспорт. Однако внутри помещений, где санитарные требования наиболее строги, увеличивается роль инженерных систем. Прежде всего, это касается вентиляции и кондиционирования, отопления, канализации и т.п.

Как правило, наибольшей силой обладает шум от работы вентиляторов и насосов, однако и просто с большой скоростью протекающий по трубам воздух или вода может быть причиной шума. Соответствующие характеристики оборудования указываются в паспорте или руководстве по эксплуатации.

Способы борьбы

Эффективным путем решения проблемы шума является снижение его уровня в самом источнике за счет изменения технологии и конструкции оборудования. В настоящее время большое внимание этому уделяется в Европе, в частности, согласно с директивой ErP 2009/125/ EC по экодизайну, уровень шума должен быть в обязательном порядке указан на этикетке.

Следующие действия касаются соблюдения нормативов при монтаже оборудования, в частности, выбор правильного месторасположения, применение виброизолирующих вставок и т.п.

В свою очередь, одним из мероприятий является применение звукоизолирующих кожухов и покрытий из специальных акустических материалов. Их можно разделить на два основных типа: звукоизолирующие и звукопоглощающие. Применение таких материалов наиболее эффективно для подавления шумов среднего и высокого диапазона частот.

Стоит отметить, что многие материалы обладают также хорошими показателями теплоизоляции, поэтому можно в комплексе решить и вопрос энергосбережения.

Изоляция и поглощение

Под акустической изоляцией понимается снижение уровня шума, проникающего в помещение. Основным параметром для оценки данного процесса является индекс R. Он показывает, на сколько децибел при определенной частоте снижается уровень шума при использовании звукозащитной конструкции. Чем выше значение индекса ослабления звука, тем выше эффективность материала.

Эффективной акустической изоляцией характеризуются вязкоупругие материалы с хорошей отражающей способностью и высокой плотностью.

Для достижения наибольшего эффекта рекомендуется комбинировать различные материалы. К примеру, акустическая изоляция K-FONIK ST GK (рис. 1) (производства итальянской компании K-FLEX) соединяет в себе характеристики теплоизоляции K-FLEX ST и слоя эластомерной мембраны высокой плотности K-FONIK GK. Ее общая толщина: от 8 до 27 мм (в том числе 3 мм – материала высокой плотности – 4 кг/м2).

Изображение двухслойной акустической изоляции Рис. 1. Внешний вид двухслойной акустической изоляции K-FONIK ST GK

Решение подходит для акустической изоляции инженерных систем (в частности, канализации) и корпусов оборудования, подвесных потолков, фальшстен и т.п. Вес материала – 4,4 кг/м2 (для ST GK 072). Теплопроводность составляет 0,036 Вт/(м•К), а температура применения – от минус 40 до +70°C. Цвет – черный (рис. 2).

Изображение график изоляционный материал воздушного шума Рис. 2. Индекс изоляции воздушного шума материала K-FONIK GK 072

В свою очередь, звукопоглощением называется процесс перехода части энергии звуковой волны в тепловую энергию среды, в которой распространяется звук. Для звукопоглощения применяют пористые (поры должны быть открыты со стороны поступления звука и соединяться между собой, например, K-FONIK OPEN CELL) или рыхлые волокнистые материалы (например, K-FONIK FIBER P) (рис. 3). Наиболее эффективными считаются пористые синтетические материалы. В зависимости от состава, толщины, вида пор, они работают по-разному на различных частотах.

Изображение акустический изоляционный волокнистый материал Рис. 3. Звукопоглощающий волокнистый материал K-FONIK FIBER P

Как правило, более высокая эффективность поглощения шума достигается за счет рельефной структуры, как, например, в плитах K-FONIK P с пирамидальной поверхностью. Их коэффициент α – 0,87.

Акустические изолирующие материалы можно разделить на три категории. При значении α ≥ 0,8 считается, что звукопоглощение хорошее (1 класс). Это означает, что более 80% звуковой энергии будет поглощено. При значениях α от 0,4 до 0,8 – среднее звукопоглощение (2 класс). Если значение α ≤ 0,4, материал обладает слабым звукопоглощением (3 класс).

В качестве примера акустической изоляции для звукопоглощения инженерных сетей можно привести плиты K-FONIK OPEN CELL (рис. 5), изготовленные из синтетического вспененного каучука с открытыми ячейками плотностью 160-240 кг/м3. Этот материал, помимо хороших акустических свойств, обладает еще и теплоизоляционными характеристиками (0,048 Вт/(м•К), что позволяет применять его на промышленных трубах. Температура эксплуатации – от минус 40 до +85°C. Поставляется в форме пластин 1х1м, толщиной от 6 до 50 мм. Коэффициент звукопоглощения материала при толщине 25 мм – до 0,96 (рис. 4).

Изображение индекс воздушного шума и звукопоглощенияРис. 4. Материал K-FONIK OPEN CELL, 25 мм: а) индекс изоляции воздушного шума; б) коэффициент звукопоглощение

K-FONIK OPEN CELL – многофункциональный материал. Совмещение в одном материале нескольких свойств позволяет применять его в звукозащитных кожухах генераторов, промышленных холодильных машин, в вентиляционном оборудовании. K-FONIK OPEN CELL, в значительной мере, повышает эффективность звукоизолирующих конструкций промышленных трубопроводов. Благодаря устойчивости к выдуванию и эффекту звукопоглощения, материал нашел применение в качестве внутренней облицовки воздуховодов, акустических экранов, выгородок и рабочего пространства. Материал может применяться в звукоизоляции перекрытий как жилых так и технических помещений.

Изображение акустической теплоизоляции для инженерных систем Рис. 5. Акустическая теплоизоляция OPEN CELL

Решать вопросы по снижению звукового давления необходимо комплексно. Например, рекомендуется комбинировать материалы для звукоизоляции и звукопоглощения. Предварительно надо представлять какое это превышение уровня шума и на какой частоте. Кроме того, нужно оценить причины возникновения шума.

Акустические расчеты достаточно сложны и сопряжены с учетом воздействия множества факторов, не достаточное внимание к которым приводит к большим расхождениям результатов на практике. Поэтому желательно, чтобы проектирование производили квалифицированные специалисты.

По расчетным показателям подбираются материалы, исходя из приведенных в каталоге производителя характеристик. Очень важно при проектировании и монтаже звукоизолирующих или поглощающих материалов учесть наличие технологических отверстий, так как беспрепятственное прохождение шумов по «мостикам звука» может существенно снизить эффективность конструкций.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!



4 комментария

  • Что в итоге выгоднее - применять малошумные компоненты или использовать звукоизоляцию?

  • Каждый случай нужно рассматривать индивидуально.

  • Как бороться с шумом, которого не было раньше, каковы могут быть причины появления шума, усилившегося в процессе эксплуатации?

  • Для ответа необходимо данные об источнике шума, о помещении.

Оставьте комментарий

Telegram