Звукоизоляция дома. Часть 1. Принципы, основные понятия

Принципы звукоизоляции частного дома

Звукоизоляция — это комплексное понятие, и подразумевает решение взаимосвязанных задач, а именно: защиту помещения от звуков, проникающих извне (звукоизоляцию) и распространение звуков внутри него (коррекцию акустики).

Основные понятия физических величин, которыми оперируют при звукоизоляции зданий:

1. Акустика — одно из направлений механики, изучающее физическую природу звука.

   Необходимо разделять понятия «шум» и «звук»:

   • звук, с точки зрения акустики, это физическое явление — колебательное (волновое) движением частиц среды.  Звуковые колебания характеризуются определенной амплитудой и частотой;
   • шум — это хаотичное смешивание звуков, не несущее для человека полезной информации и отрицательно действующее на его нервную систему.

   В акустике отличают три вида шума:

   • ударный — возникает при механическом воздействии на поверхность (танцы, перемещение тяжестей, работа дрелью и т. д.);
   • воздушный — это вибрации, вызванные звуковыми волнами (громкая музыка, крики и т.д.);
   • структурный — классифицируется по принципу распространения звука по элементам конструкциям здания (по структуре). Его причиной может являться  шум как ударного, так и воздушного происхождения.

2. Звукоизоляция преграды — уменьшение кинетической энергии звука при его прохождении через преграду устроенную в здании. Более расширенное понятие — комплекс инженерных мер, направленных на снижение уровня шума, приходящего  из  внешней среды. Эффективность ограждающих конструкций оценивают уровнем звукоизоляции воздушного шума – Rw., а перекрытий — уровнем звукоизоляции приведенного ударного шума под перекрытием — Lnw. Эти величины измеряются в децибелах (дБ) и характеризуют звукоизолирующую способность конструкций дома.

   Примечание: в упрощенном понятии — децибел внесистемная единица измерения громкости звука. При этом существует правило, которого необходимо придерживаться — Rw должно быть как можно больше, а Lnw, как можно меньше. В этом случае достигается наиболее эффективная звукоизоляция в здании.

3. Звукопоглощение преграды — величина, характеризующая уменьшение кинетической энергии отраженной звуковой волны при встрече со звукоизолирующей преградой в здании, по отношению к суммарной звуковой энергии приходящей на данный материал. При этом энергия звука, акустическая энергия, переходит в тепловую энергию материала ограждения. Звукопоглощающая способность материала обозначается безразмерным коэффициентом αw. Численно шкала величины коэффициента колеблется в пределах от 0,0 до 1,0. Если материал преграды имеет коэффициент звукопоглощения 0,4 и более, тогда он относится к категории звукопоглощающих, например стекловолокно, поролон и т.д.

4. Звукоотражение преграды — величина, обратная звукопоглощению. Является полезной характеристикой для отражения внешних звуков в здание, например гипсокартон, стекло, бетон и др. В системе звукоизоляции используются и те и другие материалы. Определившись с основными понятиями по звукоизоляции, рассмотрим  основополагающие принципы защиты здания от шума.

От чего необходимо изолировать помещения здания и допустимые нормы акустической нагрузки

Как уже говорилось, звукоизоляция устраивается в доме, чтобы максимально уменьшить вредное воздействие звуков (шумов) на организм человека. Для того, чтобы правильно понимать, для чего необходима звукоизоляция внутренних помещений и самого здания, рассмотрим ряд вопросов:

• какие величины уровней акустической нагрузки в жилых помещениях можно считать допустимыми для организма человека;
• какой уровень звука создают самые распространенные внутридомовые и внешние генераторы шумов;
• какие существуют предельные значения индекса звукоизоляции различных шумов в конструкциях зданий.

Уровень шума в помещениях регламентируется строительными нормами (в Украине это СНиП II-12-77 «Защита от шума»). Специалисты рекомендуют не превышать эти нормы по медико-санитарным показателям. По нормативным требованиям, в жилых помещениям уровень акустической нагрузки (звука, шума) не должен превышать 45 дБ. Рассчитывая на комфортное проживание в доме, специалисты рекомендуют на практике ориентироваться на цифры, приведенные в таблице 1. 

Таблица 1. Воздействие уровня шума на организм человека

Какие шумы окружают нас и каков их уровень? В таблице 2 собраны данные по  самым распространенным источникам звуков и ориентировочно их уровень.

Таблица 2.  Генераторы звуков в доме и вне него.

Самые строгие нормы, для жилья высокой комфортности рекомендуют:

• обеспечить Rw для стен и перекрытий не менее 54 дБ;
• обеспечить Lw для стен и перекрытий не более 55 дБ.

Исходя из опыта, специалисты, из соображений комфорта, на практике рекомендуют придерживаться следующих цифр:

• Rw  для стен и перекрытий  — 62 дБ;
• Lw для стен и перекрытий  — 47 дБ. 

Напрашивается печальный вывод - даже соблюдая нормативные требования по звукоизоляции, можно не достичь желаемого звукового комфорта в здании. В конечном итоге, становится ясно,  что звуковой комфорт в доме, зависит от пожеланий застройщика. То есть от того, насколько он хочет получить комфортный дом, с точки зрения звукоизоляции.

Основополагающие принципы звукоизоляции всех видов шумов

Архитектурные аспекты

Проще и дешевле предусматривать звукоизоляцию  во время проектирования здания.

Перед застройщиком возникают вопросы:

• от чего изолировать помещение;
• как и чем изолировать помещения.

Поэтому к решению задач по звукоизоляции здания необходимо приступать на этапе архитектурно-планировочного решения здания. При этом необходимо учесть, что жилые помещения, в которых должна быть обеспечена тишина,  необходимо разместить на максимальном удалении от генераторов шума и вибрации (принудительной вентиляции, кондиционеров, санузла и т.п.). Это относится как к горизонтальной, так и вертикальной планировке здания. Надо помнить, что чем ближе расположен источник генерации звуков к жилому защищаемому помещению, тем дороже и сложнее будут в дальнейшем усилия по их защите от шума.

Совсем печальная ситуация возникает если мощные источники генерации звуков и шумов расположены рядом с защищаемыми помещениями. Акустическая нагрузка может быть настолько велика, что проживание в таких помещениях становится практически не возможной.

Изоляция воздушного шума

Конструктивные меры по снижению воздушного шума, могут быть направлены на частичную и полную звукоизоляцию здания. При полной звукоизоляции применяются различные мероприятия, касающиеся основных элементов  конструкций зданий:

• стен и перегородок;
• пола и потолка;
• окон и дверей;
• инженерных коммуникаций;
• стыковочные швы стен, полов и перекрытий.

Методика борьбы с воздушным шумом предусматривает, в основном, два направления:

• создания массивных конструкций элементов зданий;
• создание многослойных конструкций, в виде «пирогов», сочетающих применение  звукоотражающих и звукопоглощающих материалов.

В настоящее время, массивные конструкции применяют редко, так как они требуют повышенного расхода строительного материала, а значит, удорожания стройки и в значительной степени уменьшают полезную площадь здания.

Популярным и распространенным вариантом звукоизоляции воздушного шума рассматривается многослойная конструкция. Первый звукоотражающий («жесткий») слой возвращает часть энергии звуковой волны в сторону источника ее генерации. Второй слой, звукопоглощающий, гасит оставшуюся энергию в объеме материала. Для первого слоя применяться материалы типа гипсокартон, гипсоволокно, кирпич и т.д. Для второго, звукопоглощающего слоя используют материалы с волокнистой структурой, типа минеральная вата, стекловата, базальтовая вата и т.д. Здесь важна толщина звукопоглощающего слоя материала, которая подбирается в зависимости от физико-механических свойств материала. В настоящее время, на рынке стройматериалов появились новая звукоизолирующая продукция — звукоизолирующие мембраны. Немаловажныммероприятием по уменьшению уровня воздушного шума является также тщательная заделка всех стыковочных швов, щелей и отверстий во всех элементах конструкции зданий.

Изоляция ударного шума

Конструктивные мероприятия по изоляции ударного шума, почти на 100%  зависят от конструктивного решения перекрытий. Популярным решением для борьбы с ударным шумом является применение упругого прокладочного материала и упругих прокладок. Они размещаются, например, под стяжкой пола (см. рис.). 

Наличие физико-механических упругих свойств этих материалов, позволяет гасить энергию ударных и вибрационных нагрузок на элементы здания.

Состав этих упругих материалов самый разнообразный. Это могут быть:

• эластичные газонаполненные пластмассы (пенополиуретан, пенополивинилхлорид, латексы синтетических каучуков);
• волокна органического или минерального происхождения (древесноволокнистые плиты, минераловатные и стекловолокнистые рулоны и плиты);
• литая или губчатая резина;
• пробка и т.д.

От физико-механических упругих свойств материала, будет зависеть эффективность изоляция ударных шумов.

Изоляция структурного шума

Концепцию изоляции структурного шума в общем виде можно сформулировать так — независимо от вида шума, воздушного или ударного, необходимо исключить возможность его распространения по конструкциям дома. Осуществляя мероприятия по изоляции структурного шума в комплексе с мероприятиями по изоляции воздушного и ударного шумов, необходимо учесть все основные элементы конструкции здания. При этом должно соблюдаться основное правило — элементы конструкции, подвергаемые акустическому воздействию, не должны быть жестко связаны с другими элементами конструкции. Связи должны быть обеспечены через упругие прокладки, или с использованием виброподвесов. Это относится к изоляции, как стен, так и потолков и перекрытий. 

В заключении можно сделать вывод — необходимо рассматривать здание, как единую акустическую систему. Вопросы шумо и звукоизоляции должны решаться в комплексе с учетов всех акустических воздействий на здание. Перед принятием окончательного решения о методике борьбы с шумом необходимо провести тщательный анализ возможных комбинаций шумов, источников их генерации и других факторов.

В следующих статьях будут подробно рассмотрены вопросы:                               

• Звукоизоляция дома. Часть 2. Звукоизоляция конструкций дома;
• Звукоизоляция дома. Часть 3. Виды звукоизоляционных материалов.