Звукоизоляция и звукопоглощение

Андрей Надеждин, Одесса, ООО и-нетЛаб (www.tiho.com.ua)

Часть 1: Звукоизоляция и звукопоглощение – в чём разница?

Большинство людей, как потребителей, так и продавцов строительных материалов, отождествляют эти два понятия, что приводит к ошибкам, и, соответственно на решении задачи позитивно сказаться не может

Так в чём же разница?

Разница принципиальная — это два разных физических процесса.

Звукоизоляция и звукопоглощение

Звуковая волна, встречая на своём пути распространения препятствие, частично отражается, частично поглощается, частично проходит сквозь ограждение.

Физика описывает эти явления с помощью следующих коэффициентов:

  1. звукопоглощения α,
  2. звукоотражения β,
  3. звукопроницаемости τ.

Свойство звукопоглощения можно описать следующим уравнением: α = Ea/Ei

где α — коэффициент звукопоглощения,

Ea — поглощенная (absorbed) энергия,

Ei — падающая (incident) энергия.

Однако звукоизоляция связана с другим коэффициентомτ (звукопроницаемости) следующей зависимостью:

R = 10·lg(1/τ),

где R — звукоизоляция,

τ — коэффициент звукопроницаемости.

Зависимость обратно-пропорциональная, поэтому, чем меньше τ — тем больше звукоизоляция R.

Путают покупатели, путают продавцы — в результате материалы для конструкций подбираются не правильно, что либо не приносит эффекта, либо вовсе ухудшают положение дел (пример с пенопластом).

Хуже всего, когда маркетинговые отделы иных компаний сознательно используют это заблуждение с цель продвижения своих материалов. Например, утеплитель под громким названием ЗвукоЗащита продаётся как эффективный материал — давайте разберёмся.

Посетив по ссылке страничку на сайте ISOVER из документов можно обнаружить только гигиенический, пожарный и сертификат соответствия.

В разделе Преимущества написано «надёжная звукоизоляция»! А в раздел Технические Характеристики помещена таблица с индексами звукоизоляции различных конструкций гипсокартонных перегородок — позвольте, а к чему всё это!?

Меня интересуют коэффициенты звукопоглощения в нормируемом частотном диапазоне: зная, в каком спектре материал лучше всего поглощает, я понимаю, насколько он будет полезен в качестве воздушного зазора в гипсокартонной перегородке.

А что до индекса звукоизоляции перегородки, так он, скорей всего, не изменится будь внутри «ЗвукоЗащита» или вата, эффективно поглощающая на низких и низко-средних частотах — ведь мы уже знаем, что индекс это усреднённый интегральный показатель, и второй факт: индекс звукопоглощения α «ЗвукоЗащиты» не менее 0,7.

Изменяются только частотные коэффициенты, и нам важно, чтобы частотные коэффициенты были «большими» в низкочастотном спектре.

Каким образом можно все же оценить эффективность звукопоглощения в спектре частот?

Зная размеры, количество листов материала в упаковке и её вес можно рассчитать плотность «ЗвукоЗащиты» — у меня получилось 15 кг/м3.

Теперь можно воспользоваться данными из Building Bulletin 51 опубликованными в 1976 году для ориентировочной оценки:

Звукоизоляция и звукопоглощение

Плотности 15 и 16 кг/м3 вполне сопоставимы и видно, что поглощение на средне-низких частотах невелико даже при толщине 100 мм, и для того, чтобы «ЗвукоЗащита» стала действительно полезной в гипсокартонных звукоизолирующих конструкциях, она должна быть плотностью не менее 30 кг/м3 (верно только для стекловат).

Звукоизоляция и звукопоглощение

Для сравнения привожу график коэффициентов поглощения эффективного акустического материала:

P.S. В прикреплённом файле можно найти индексы звукоизоляции и звукопоглощения различных конструкций и материалов: Звукоизоляция и звукопоглощение различных конструкций и материалов.

Литература:

1. Осипов, Звукоизоляция и звукопоглощение, 2004;

2. Блази, Справочник проектировщика. Строительная физика, 2004;

3. Building Bulletin 51, 1976.

Часть 2: Мат. часть

Рассмотрев теорию изоляции и поглощения звука, мы увидели, что это два принципиально разных физических процесса: звукопоглощение — это переход кинетической энергии колеблющихся частиц воздуха в тепловую, а звукоизоляция — суть — звукоОТРАЖЕНИЕ.

Отождествление двух этих понятий неизбежно приводит к путанице с применением материалов в звукоизолирующих конструкциях.

Разобраться в этом вопросе предлагаю с помощью ГОСТа 23499 «МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЕ И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЕ», который, на мой взгляд, вносит ещё большую путаницу в терминологии.

Итак, для поглощения звука мы используем пористый материал с открытыми порами (продуваемый). Использовать материал с закрытыми порами (пенопласт, пенополиэтилен, пробка и проч. пено-поли-…) как минимум бессмысленно, а в ряде случаев с ухудшением звукоизоляции.

Для изоляции звука (с точки зрения физики процесса) мы должны использовать непродуваемые материалы, хорошо отражающие звук: кирпич, ГКЛ и проч. Т.е. материалы должны обладать значительной объёмной плотностью (массой) и быть, по возможности, менее жесткими, например, кирпичная стена предпочтительней бетонной.

Легкие непродуваемые материалы (всё тот же пенополистирол и проч.) применять бессмысленно, ведь если звуковая волна способна раскачать стену из пенобетона, гипсолита, кирпича, то ей ничего не стоит раскачать пенопластовую сэндвич-панель (из чего так любят строить каркасные дома).

Обратимся к ГОСТу: со звукопоглощающими материалами у нас консонанс, цитирую:

«…3.1. звукопоглощающий материал: Материал, имеющий сквозную пористость и характеризуемый относительно высоким коэффициентом звукопоглощения…»

А вот в термин «звукоизоляционные материалы» ГОСТом заложен другой смысл, имеющий свою логику, но отчаиваться не стоит — поняв разницу всё становится на свои места. Читаем ГОСТ:

«…3.2 звукоизоляционный материал: Материал, характеризующийся вязкоупругими свойствами и обладающий динамической жесткостью не выше 250 МПа/м…»

Другими словами, ГОСТ, под термином «звукоизоляционные», рассматривает материалы, при использовании которых в звукоизолирующих конструкциях нас интересуют ТОЛЬКО их упругие свойства. Это, прежде всего, материалы, используемые как упругий слой в составе акустического плавающего пола, акустической развязки инженерного оборудования, либо демпфирующие материалы.

Подтверждение чему находим в следующем пункте ГОСТа:

«…4.2 По назначению акустические материалы подразделяют на:

1. звукоизоляционные материалы и изделия, предназначенные для применения в качестве звукоизоляционного, виброизоляционного и демпфирующего слоя или упругого слоя в многослойных строительных конструкциях с целью улучшения изоляции воздушного, ударного и структурного звуков;

1. звукопоглощающие материалы и изделия, предназначенные для применения в качестве поглощающего слоя в конструкциях облицовок внутренних поверхностей помещений и шумозащитных сооружений с целью снижения интенсивности отражения звуковых волн, а также в конструкциях легких, многослойных ограждений с целью улучшения изоляции воздушного шума.

Надеюсь, точки над i расставлены, Всем успехов в достижении своих целей.