С вопросами борьбы с шумом сегодня приходится сталкиваться инженерам буквально всех специальностей и особенно в областях жилищного строительства.
В современных городских квартирах самым актуальным является вопрос тишины и комфорта. Шум оказывает вредное влияние на организм человека, поэтому особенно важно заранее принимать соответствующие меры защиты от шума. Предпочтение следует отдать мерам на стадии проектирования, а не когда шум уже продуцируется.
Борьба с шумом – это сложная комплексная, требующая больших усилий и средств проблема. Источники шума весьма разнообразны и нет единого способа и метода борьбы с ними. Тем не менее шумоизоляция квартир в многоэтажных зданиях – это очень важное и необходимое условие комфортного проживания человека.
По данным исследователей, «шумовое загрязнение», характерное сейчас для больших городов, сокращает продолжительность жизни их жителей на 10–12 лет. Негативное влияние на человека от шума мегаполиса на 36 % более значимо, чем от курения табака, которое сокращает жизнь человека в среднем на 6–8 лет. При воздействии на человека шумов имеют значение уровень, характер, спектральный состав, продолжительность действия и индивидуальность чувствительности. В настоящее время доказано, что шум – это общебиологический раздражитель, то есть он оказывает воздействие не только на орган слуха, но и на весь организм в целом.
Действие шума можно разделить на специфическое и неспецифическое [1]. Специфическое действие шума проявляется в изменениях, которые наступают слуховом анализаторе, а неспецифическое – в изменениях, возникающих в других органах и системах человека. Неспецифическое действие шума иногда проявляется раньше, чем поражение слуха, и выражается в форме невротических реакций, нарушения функций вегетативной нервной системы. Шум – причина преждевременного утомления, ослабления внимания и памяти, он мешает нормальному отдыху и восстановлению сил. Шумовая болезнь – это общее заболевание организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, развивающееся при длительном воздействии интенсивного шума.
Предельно допустимые дозы шума (измеряются в дБ), в зависимости от продолжительности воздействия, сведены в табл. 1 [2].
Для защиты шума используются различные материалы, создающие преграду на его пути. Принцип действия материала для защиты от шума представлен на рисунке.
Задача звукоизоляции – отразить звук и не позволить ему пройти сквозь стену помещения. Характерное строение звукоизолирующих материалов создает препятствие продвижению звука и отражает его. Звукоизолирующая способность строительной конструкции определяется, прежде всего, массой – чем массивнее и толще стена, тем сложнее звуковым колебаниям ее раскачать. Звукоизолирующая способность ограждающих конструкций, применяемых в строительстве, оценивается значением индекса звукоизоляции. Индекс звукоизоляции измеряется в дБ, и оптимально он должен составлять от 52 до 60 дБ (для ограждающих конструкций) [3]. К звукоизолирующим относятся плотные материалы, такие как бетон, кирпич, гипсокартон и другие материалы, способные отражать звук.
Принцип действия материала для защиты от шума
Основной характеристикой материалов для защиты от воздушного шума является индекс звукоизоляции (Rw), выраженный в дБ [4]. Для того, чтобы не была слышна человеческая речь за стеной, нужно, чтобы он был не менее 50 дБ. Другая характеристика – коэффициент звукопоглощения: от 0 до 1. Чем ближе коэффициент звукопоглощения к 1, тем выше защитные качества материала.
Таблица 1
Предельно допустимые дозы шумов
|
Продолжительность воздействия, ч |
8 |
4 |
2 |
1 |
0,5 |
0,25 |
0,12 |
0,02 |
0,01 |
|
Предельно допустимые дозы, дБ |
90 |
93 |
96 |
99 |
102 |
105 |
108 |
117 |
120 |
Таблица 2
Материалы для шумоизоляции ударных шумов
|
Наименование материала |
Индекс снижения приведенного уровня ударного шума (Lnw), дБ |
Примеры торговых марок |
|
Прессованный из натуральной пробковой крошки лист |
12 |
Пробковые рулоны фирмы «IPOCORK» (Португалия), пластины торговой марки CORKSRIBAS, рулонная пробка «CorkRoll» |
|
Пенополиэтилен |
14 |
«Изолон», «Изонел», «Пленэкс», «Энергофлекс», «Стизол», «Изоком», «Джермафлекс», «Стейнофон», «Изопенол» |
|
Пробкорезиновая подложка |
18–21 |
UZIN-RR 188, Ibola (Германия) |
|
Битумно-пробковая подложка |
18 |
Parkolag фирмы ICOPAL (Дания, Финляндия) |
|
Композиционный материал |
18–20 |
Tuplex фирмы TUPLEX (Финляндия), ТермоЗвукоИзол (Россия) |
|
Экструдированный пенополистирол |
25 |
Foamboard-5000 от «ФАСАД СТРОЙ» (Россия), ФОМБОРД (Россия) «ТИСплэкс» |
Материалы, которые используются для изоляции ударного шума, звуковую волну не поглощают, а отталкивают, заставляя ее терять энергию. Для изоляции от ударного шума используют пористые материалы с малым значением динамического модуля упругости, поскольку затухание звуковой волны объясняется тем, что звуковая энергия расходуется на упругие деформации материала. Одной из важных сравнительных характеристик материалов, защищающих от ударного шума, является индекс снижения приведенного уровня ударного шума (Lnw), измеряемый в дБ. Примеры материалов для шумоизоляции ударных шумов приведены в табл. 2 [5].
Чтобы избежать передачи структурных шумов по несущим конструкциям, применяют прокладочный материал для защиты стыков несущих элементов. Примеры прокладочных материалов приведены в табл. 3 [6].
Цель исследования
Проанализировать виды и характеристики шумоизоляционных материалов, представленных в Тюменской области. Разработать методику оценки шумоизоляционных материалов.
Методы исследования
Авторами статьи произведен анализ и обобщены сведения о шумоизоляционных материалах и произведено их сравнение.
Таблица 3
Прокладочные материалы для защиты стыков несущих конструкций
|
Наименование материала |
Индекс снижения приведенного уровня ударного шума (Lnw), дБ |
Примеры торговых марок |
|
Стеклохолст |
29 |
Вибростек М, ВИБРОСТЕК-V300 (Россия), Стеклохолст ПСХ-Т 550, Маты МТП-АС-30 / 50 (Россия) |
|
Виброакустический герметик |
24 |
Вибросил (Россия), Бостик 3070, SYLOMER |
|
Эластомерные материалы |
22 |
Varnamo (Швеция), Armacell (Германия); SYLOMER (Австрия) |
|
Прокладочный материал из кремнеземного волокна |
27 |
SupersilSupersilika и Silibas (Россия), «Вибросил-К» (Россия) |
Таблица 4
Технические показатели и стоимость шумоизоляционных материалов
|
№ п/п |
Наименование |
Толщина, м |
Масса, кг |
Эффективная плотность, кг/м3 |
Собственная звукоизоляция, дБ |
Стоимость материала, руб/м2 |
|
1 |
PhoneStarTriplex |
0,012 |
16,8 |
1473,6 |
36 |
1280 |
|
2 |
ЗИПС панели |
0,040 |
20 |
694,4 |
28 |
1260 |
|
3 |
Tecsound |
0,0035 |
7 |
1890,0 |
28 |
690 |
|
4 |
Экозвукоизол |
0,013 |
17 |
1362,2 |
38 |
615 |
|
5 |
SonoPlat |
0,012 |
13 |
1041,7 |
42 |
900 |
|
6 |
Гипсокартонный лист |
0,0125 |
29 |
773,3 |
27 |
130 |
|
7 |
Изоплат |
0,012 |
9 |
231,5 |
23 |
189 |
|
8 |
Гипсоволокнистый лист |
0,125 |
47 |
1253,3 |
37 |
180 |
|
9 |
Шуманет-100 |
0,003 |
19,50 |
433 |
24 |
295 |
|
10 |
Шумостоп |
0,02 |
0,9 |
60 |
42 |
230 |
|
11 |
Звукоизол |
0,005 |
33,2 |
320 |
23 |
195 |
|
12 |
Плиты Rockwool |
0,05 |
0,135 |
45 |
43 |
765 |
|
13 |
Термозвукоизол |
0,01 |
15 |
136 |
28 |
133 |
|
14 |
Экотеплин |
0,05 |
35 |
34 |
32 |
250 |
|
15 |
Шуманет-БМ, СК |
0,05 |
1,4 |
40 |
27 |
300 |
|
16 |
Шуманет ЭКО |
0,05 |
0,9 |
30 |
26 |
276 |
|
17 |
Максфорте |
0,012 |
1,9 |
60 |
27 |
320 |
Результаты исследования и их обсуждение
На основании произведенных исследований имеющихся на рынке шумоизоляционных материалов была составлена сравнительная табл. 4 по основным техническим показателям и стоимости [7, 8].
Основным этапом выявления наиболее эффективных материалов и конструкций в области снижения прохождения акустической энергии через строительные конструкции, являются данные собственной звукоизоляции, приводимые производителями.
Проанализировав данные табл. 4, выделим основные параметры, характеризующие звукоизоляционные материалы – это толщина (δ), собственная звукоизоляция (RS) и цена (Ц). Толщина звукоизоляционных материалов лежит в пределах от 0,003 до 0,05 м. Собственная звукоизоляция от 18 до 43 дБ. Цена от 75 до 1280 руб/м2.
Исходя из данных табл. 4, примем, что толщина материалов будет в пределах от 0,001 до 0,05 м. Собственная звукоизоляция от 18 до 50 дБ. Цена от 75 до 1500 руб/м2.
Для оценки шумоизоляционного материала приведем собственную звукоизоляцию и цену к 0,001 м толщины материала, тогда получим формулу
(1)
где C's – коэффициент эффективности шумоизоляционного материала, (дБ*руб)/м2;
Rs – собственная звукоизоляция, дБ;
Ц – стоимость материала, руб;
δ2 – толщина материала, мм.
Таблица 5
Коэффициент эффективности шумоизоляционных материалов
|
№ п/п |
С'S·10-6 при минимальной собственной звукоизоляции материала (RS = 18 дБ) и толщине δ |
||||||||||
|
0,001 м |
0,005 м |
0,01 м |
0,015 м |
0,02 м |
0,025 м |
0,03 м |
0,035 м |
0,04 м |
0,045 м |
0,05 м |
|
|
1 |
1350 |
54 |
13,5 |
6 |
3,375 |
2,16 |
1,5 |
1,102 |
0,8438 |
0,6666 |
0,54 |
|
2 |
2700 |
108 |
27 |
12 |
6,75 |
4,32 |
3 |
2,2041 |
1,6875 |
1,3333 |
1,08 |
|
3 |
4050 |
162 |
40,5 |
18 |
10,13 |
6,48 |
4,5 |
3,3061 |
2,5313 |
2 |
1,62 |
|
4 |
5400 |
216 |
54 |
24 |
13,5 |
8,64 |
6 |
4,4081 |
3,375 |
2,6666 |
2,16 |
|
5 |
6750 |
270 |
67,5 |
30 |
16,87 |
10,8 |
7,5 |
5,5102 |
4,2187 |
3,3333 |
2,7 |
|
6 |
8100 |
324 |
81 |
36 |
20,25 |
12,96 |
9 |
6,6122 |
5,0625 |
4 |
3,24 |
|
7 |
9450 |
378 |
94,5 |
42 |
23,63 |
15,12 |
10,5 |
7,7143 |
5,9063 |
4,6666 |
3,78 |
|
8 |
10800 |
432 |
108 |
48 |
27 |
17,28 |
12 |
8,8163 |
6,75 |
5,3333 |
4,32 |
|
9 |
12150 |
486 |
121,5 |
54 |
30,37 |
19,44 |
13,5 |
9,9183 |
7,5937 |
6 |
4,86 |
|
10 |
13500 |
540 |
135 |
60 |
33,75 |
21,6 |
15 |
11,02 |
8,4375 |
6,6666 |
5,4 |
|
11 |
14850 |
594 |
148,5 |
66 |
37,13 |
23,76 |
16,5 |
12,122 |
9,2813 |
7,3333 |
5,94 |
|
12 |
16200 |
648 |
162 |
72 |
40,5 |
25,92 |
18 |
13,224 |
10,125 |
8 |
6,48 |
|
13 |
17550 |
702 |
175,5 |
78 |
43,87 |
28,08 |
19,5 |
14,326 |
10,968 |
8,6666 |
7,02 |
|
14 |
18900 |
756 |
189 |
84 |
47,25 |
30,24 |
21 |
15,428 |
11,812 |
9,3333 |
7,56 |
Таблица 6
Коэффициент эффективности шумоизоляционных материалов
|
№ п/п |
С'S·10-6 при максимальной собственной звукоизоляции материала (RS = 50 дБ) и толщине δ |
||||||||||
|
0,001 м |
0,005 м |
0,01 м |
0,015 м |
0,02 м |
0,025 м |
0,03 м |
0,035 м |
0,04 м |
0,045 м |
0,05 м |
|
|
1 |
3750 |
150 |
37,5 |
16,666 |
9,375 |
6 |
4,1666 |
3,0612 |
2,3437 |
1,8518 |
1,5 |
|
2 |
7500 |
300 |
75 |
33,333 |
18,75 |
12 |
8,3333 |
6,1224 |
4,6875 |
3,7037 |
3 |
|
3 |
11250 |
450 |
112,5 |
50 |
28,125 |
18 |
12,5 |
9,1836 |
7,0312 |
5,5555 |
4,5 |
|
4 |
15000 |
600 |
150 |
66,666 |
37,5 |
24 |
16,666 |
12,245 |
9,375 |
7,4074 |
6 |
|
5 |
18750 |
750 |
187,5 |
83,333 |
46,875 |
30 |
20,833 |
15,306 |
11,718 |
9,2592 |
7,5 |
|
6 |
22500 |
900 |
225 |
100 |
56,25 |
36 |
25 |
18,367 |
14,062 |
11,111 |
9 |
|
7 |
26250 |
1050 |
262,5 |
116,66 |
65,625 |
42 |
29,166 |
21,428 |
16,406 |
12,962 |
10,5 |
|
8 |
30000 |
1200 |
300 |
133,33 |
75 |
48 |
33,333 |
24,489 |
18,75 |
14,814 |
12 |
|
9 |
33750 |
1350 |
337,5 |
150 |
84,375 |
54 |
37,5 |
27,551 |
21,093 |
16,666 |
13,5 |
|
10 |
37500 |
1500 |
375 |
166,66 |
93,75 |
60 |
41,666 |
30,612 |
23,437 |
18,518 |
15 |
|
11 |
41250 |
1650 |
412,5 |
183,33 |
103,12 |
66 |
45,833 |
33,673 |
25,781 |
20,370 |
16,5 |
|
12 |
45000 |
1800 |
450 |
200 |
112,5 |
72 |
50 |
36,734 |
28,125 |
22,222 |
18 |
|
13 |
48750 |
1950 |
487,5 |
216,66 |
121,87 |
78 |
54,166 |
39,795 |
30,468 |
24,074 |
19,5 |
|
14 |
52500 |
2100 |
525 |
233,33 |
131,25 |
84 |
58,333 |
42,857 |
32,812 |
25,925 |
21 |
Таблица 7
Определение относительного коэффициента эффективности материалов для шумоизоляции
|
№ п/п |
Наименование материала |
Относительный коэффициент эффективности шумоизоляционного материала (Cs) |
|
1 |
PhoneStarTriplex |
0,085 |
|
2 |
Tecsound |
0,421 |
|
3 |
Экозвукоизол |
0,037 |
|
4 |
Гипсоволокнистый лист |
0,011 |
|
5 |
SonoPlat |
0,070 |
|
6 |
Гипсокартонный лист |
0,003 |
|
7 |
ЗИПС панели |
0,006 |
Рассчитаем возможный коэффициент эффективности шумоизоляционных материалов (C's) с толщиной материала (δ) в диапазоне от 0,001 до 0,05 м и стоимостью от 75 до 1500 руб/м2. В табл. 5 представлены коэффициенты эффективности при минимальном значении собственной звукоизоляции RS = 18дБ. В табл. 6 представлены коэффициенты эффективности при максимальном значении собственной звукоизоляции RS = 50дБ.
Проанализировав данные табл. 5 и 6, можно сделать вывод, что чем ближе коэффициент С'S к значению 3750, тем материал лучше по показателям шумоизоляции, меньше по стоимости и тоньше.
Поэтому для оценки материала введем относительный коэффициент эффективности шумоизоляции материала, определяемый по формуле
Cs = C's / 3750. (2)
Из формулы (2) видно, что чем ближе относительный коэффициент эффективности шумоизоляции материала к значению равному 1, тем материал более эффективен.
Согласно формуле (2) производим расчет материалов, представленных в табл. 5. Данные расчета сведены в табл. 7.
На основании анализа показателей табл. 7 можно сделать вывод, что оптимальным вариантом для шумоизоляции является материал Tecsound. Относительный коэффициент эффективности шумоизоляционного материала Cs = 0,421, что максимально приближено к значению Cs = 1, которое является идеальным в условиях данного проекта.
Таким образом, выведенный авторами коэффициент позволяет соотнести затраты на шумоизоляцию к её эффективности и позволит более рационально отнестись к подбору материалов.
Заключение
1. В результате данной работы был проведен анализ звукоизолирующих и шумопоглощающих материалов, представленных в строительной отрасли Тюменской области.
2. Разработана формула, позволяющая подобрать оптимальный вариант материала по стоимости и техническим показателям для шумоизоляции любого объекта.
Библиографическая ссылка
Афонин К.В., Афонина О.А., Жилина Т.С. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЭФФЕКТИВНОСТИ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ШУМОИЗОЛЯЦИИ // Фундаментальные исследования. – 2017. – № 6. – С. 21-25;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41541 (дата обращения: 25.04.2024).