CZ33782U1

CZ33782U1 - Selektivně absorpční akustický panel

Info

Publication number: CZ33782U1
Application number: CZ2019-37069U
Authority: CZ
Inventors: Vladimír Brecha; Antonín Brnušák; Michal Kužník; Petr Klimeš; Michal Šitych; Josef Žikovský
Original assignee: Smp Cz, A.S.; AVETON s.r.o.
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-02-25

Description

Selektivně absorpční akustický panel

Oblast techniky

Technické řešení se týká selektivně absorpčního akustického panelu, použitelného v oblasti dopravních staveb, při výstavbě protihlukových stěn, které se instalují zejména v okolí dopravně zatížených komunikací, případně jako protihlukové stěny u průmyslových objektů či jako obklad ústí tunelů, primárně pro exteriérové aplikace s vysokou mechanickou odolností.

Dosavadní stav techniky

Dopravní liniové stavby, ať již železniční nebo silniční, jsou zdrojem zdraví škodlivého hluku, který je závislý na řadě parametrů, např. intenzitě dopravního proudu, rychlosti vozidel, stavu povrchu vozovky atd. Tento hluk je podstatnou složkou negativního dopadu dopravních staveb na životní prostředí a zdraví obyvatelstva. Čím blíže jsou tyto dopravní stavby obytným budovám, tím vyšší je i hluková zátěž obyvatel, kteří v blízkosti těchto dopravních staveb bydlí nebo pracují. Hluk z dopravních prostředků se šíří venkovním prostředím do okolí dopravních staveb (pozemních komunikací) a snižuje komfort bydlení a životní standard v blízkosti těchto dopravních staveb a je příčinou negativních dopadů na zdraví obyvatel.

Jedním ze základních opatření, která omezují šířící se hluk, jsou protihlukové stěny. Mezi další užívaná opatření patří tiché povrchy vozovek, které však v řadě případů s rostoucí dobou užívání ztrácejí účinnost, redistribuce dopravy a snižování maximální povolené rychlosti. Redistribuce dopravy je finančně nákladná a mnohdy ani není možná. Snižování maximální povolené rychlosti má diskutovatelnou účinnost a je omezující pro účastníky silničního provozu. Z tohoto důvodu se podél cest, především silničních, ale i železničních, vedoucích v blízkosti, často i napříč lidským osídlením, staví protihlukové stěny, které snižují hlukové zatížení sousedících budov. Obdobným případem je zdrojem zdraví škodlivého hluku i hluk vyzařovaný z velkých průmyslových objektů a hal. U průmyslových hal bývají většinou problematické nízké kmitočty, které bývají velmi problematicky řešitelné standardními prostředky.

Protihlukové stěny jsou zhotoveny z různých materiálů, zejména z betonu, dřeva, ocelových nosných konstrukcí, plexiskla nebo jen z hlíny navršené do vysokých valů apod. U protihlukových stěn se zejména hodnotí jejich schopnost snížit hladinu akustického tlaku v chráněném venkovním prostoru staveb, definovaným dle platné legislativy. Tato vlastnost je fýzikálně vyjádřena veličinou vložný útlum a udává se v decibelech. Mezi další vlastnosti protihlukových stěn patří neprůzvučnost a pohltivost.

Požadavky na neprůzvučnost a pohltivost má celá řada dobře neprůzvučných a zvukově absorpčních stěn, které ovšem nejsou kmitočtově laditelné pro přesně definovaný zdroj hluku.

Účinnost protihlukových stěn je, jak již bylo konstatováno, z akustického hlediska definována především vložným útlumem, resp. činitelem zvukové neprůzvučnosti a činitelem zvukové pohltivosti. Tyto parametry jsou u dosavadních typů protihlukových stěn dány celkovou konstrukcí jednotlivých protihlukových stěn a nelze je kmitočtově měnit dle aktuálních potřeb pro přesný útlum některých specifických zdrojů hluku. Tzn. i protihlukové stěny s vysokým činitelem zvukové pohltivosti nemusí zajistit dostatečný útlum problematických kmitočtů, zejména na nízkých kmitočtech.

- 1 CZ 33782 U1

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje selektivně absorpční akustický panel podle tohoto technického řešení, který obsahuje akustickou část tvořenou panelem s plnou zadní částí se vzduchovou neprůzvučností Rw rovnou 40 až 43 dB, jehož přední část je opatřena štěrbinami vyplněnými zvukopohltivým materiálem o objemové hmotnosti 30 až 50 kg/m³.

Selektivně absorpční akustický panel je s výhodou na svých bočních stranách opatřen nosnými profily.

Akustická část může být tvořena betonovou deskou, plastovým výliskem nebo jiným vhodným materiálem, jako je dřevo, kov a podobně. Deska může být opatřena antivibrační folií. Zvukopohltivý materiál může být tvořen minerální vatou, čedičovou vlnou a dalším zvukopohltivým vláknitým materiálem.

Technické řešení funguje na principu viskózně tepelných ztrát, díky kterým dojde k absorpci zvukových vln v dutině s přesně definovanými rozměry. Zadní stěna z hmotného materiálu, díky které bude v závislosti na tloušťce zadní stěny zajištěna i dostatečná vzduchová neprůzvučnost.

Díky tomuto řešení je možné na základě zdroje hluku, včetně hladin akustického tlaku pro jednotlivá frekvenční pásma, vytvořit takový akustický panel, který bude tlumit přesně definované problematické kmitočty. Optimalizace kmitočtového průběhu činitele zvukové pohltivosti lze provést na základě tvaru a objemu dutiny, jako je jeho hloubka, šířka, průměr, a šířkou a hloubkou štěrbiny.

Konkrétně selektivně absorpční akustický panel sestává z akustické části a nosných profilů. Akustická část zajišťuje jak dostatečnou zvukovou pohltivost, tak i dostatečnou zvukovou neprůzvučnost. Zvuková pohltivost je zajištěna pomocí dutin vyplněných zvukopohltivým materiálem s přesně definovanými rozměry. V závislosti na zdroji hluku, resp. jeho kmitočtovém spektru jsou voleny takové rozměry a objemy dutin a rozměry vstupních štěrbin, které zajistí maximální útlum problematických kmitočtů. Vzduchová neprůzvučnost panelu je zajištěna plnou zadní částí panelu, jejíž hodnota je úměrná tloušťce plné části panelu a použitému materiálu. Neprůzvučnost voleného materiálu je úměrná požadavku na vzduchovou neprůzvučnost s ohledem na jednotlivé kmitočty.

Výzkum a vývoj akustického panelu byl proveden pro celou řadu návrhů, ze kterých výpočtové algoritmy zoptimalizovaly nejjednodušší optimální předkládané řešení. Výpočtové algoritmy jsou založeny na modelování zvukového pole pomocí pokročilých numerických metod. Pro ověření funkce byla provedena akustická měření v dozvukové komoře, díky kterým se potvrdily teoretické předpoklady.

Objasnění výkresů

Selektivně absorpční akustický panel podle tohoto technického řešení bude podrobněji popsán na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde na Obr. 1 je znázorněn příkladný panel v šikmém pohledu, a to včetně nosného profilu. Na Obr. 2 je zobrazen čelní pohled na selektivně absorpční akustický panel včetně specifikace zvukoabsorpční části. Na Obr. 3 je znázorněn detail panelu.

-2 CZ 33782 Ul

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Selektivně absorpční akustický panel protihlukové stěny určený ke komunikacím, jehož cílem je zvuková eliminace hluku z automobilů vůči venkovním chráněným objektům, je podle tohoto příkladu tvořen akustickou částí 1 o rozměrech 2000 x 1000 x 100 mm a nosným profilem 2 z ocelových HEB profilů. Akustická část 1 je tvořena plnou zadní zvukově neprůzvučnou částí panelu lb. která je tvořena plnou betonovou deskou tloušťky 40 mm a vykazující vzduchovou neprůzvučnosti Rw= 41 dB a zvukopohltivou štěrbinovou částí panelu lb tvořenou kruhovou štěrbinou la o průměru 50 mm se vstupním hrdlem o rozměrech 25 mm šířka x 20 mm hloubka vyplněnou minerální vatou o objemové hmotnosti 50 kg/m³. Rozměry štěrbin fit jsou určeny na základě potřeby přímé eliminace frekvenčního hluku automobilové dopravy a to především na kmitočtech v rozsahu 500 až 2000 Hz.

Příklad 2

Selektivně absorpční akustický panel jako podle příkladu 1 s tím rozdílem, že cílem je eliminace vysokých kmitočtů ofukovacího zařízení za použití stlačeného vzduchu ve výrobní hale vůči přilehlému velínu. Akustická část 1 o rozměrech 2000 x 1000 x 74 mm je tvořena z plastového výlisku, kde zadní zvukově neprůzvučná část panelu lb je tvořena plným plastovým dílcem o tloušťce 20 mm s nalepenou AMS folií tl. 4 mm a vykazující na vysokých kmitočtem především problematických 1400 Hz vzduchovou neprůzvučnost Rw = 42 dB a zvukopohltivou štěrbinovou obdélníkovou částí panelu se štěrbinami la o rozměrech 30 x 40 mm se vstupním hrdlem o rozměrech 25 mm šířka x 20 mm hloubka vyplněnou čedičovou vlnou s objemovou hmotností 30 kg/m³.

Příklad 3

Selektivně absorpční akustický panel jako podle příkladu 1 s tím rozdílem, že cílem je eliminace nízkých kmitočtů točivého chladícího stroje umístěného ve venkovním prostředí vůči chráněnému venkovnímu prostoru obytných staveb. Akustická část 1 o rozměrech 4000 x 3000 x440 mm je tvořena z betonu, kde zadní zvukově neprůzvučná část panelu lb je tvořena plným masivním betonovým panelem o tloušťce 200 mm a vykazující na nízkých kmitočtech především na problematických 150 Hz vzduchovou neprůzvučnost Rw = 42 dB a zvukopohltivou štěrbinovou obdélníkovou částí panelu se štěrbinami la o rozměrech 200 x 200 mm se vstupním hrdlem o rozměrech 40 x 40 mm vyplněnou zvukopohltivým vláknitým materiálem s objemovou hmotností 40 kg/m³.

Průmyslová využitelnost

Jedná se o velmi variabilní protihlukový panel, který díky své akustické variabilitě, možnost zajistit útlum akustického tlaku na přesně definovaných frekvenčních pásech pomocí přesně definovaných dutin a možnost zajistit dostatečnou vzduchovou neprůzvučnost na přesně definovaných kmitočtech pomocí tloušťky a použitého materiálu zadní stěny panelu, získá velké spektrum užití. Především se jedná o protihlukové panelu u dopravních staveb, nebo i pro průmyslové podniky a haly. Díky jedinečným vlastnostem lze panel využít i pro atypická řešení, kde je třeba tlumit pouze přesně definované kmitočty.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Selektivně absorpční akustický panel, vyznačující se tím, že obsahuje akustickou část (1) tvořenou panelem (1b) s plnou zadní částí se vzduchovou neprůzvučností Rw rovnou 40 až

43 dB, jehož přední část je opatřena štěrbinami (la) vyplněnými zvukopohltivým materiálem o objemové hmotnosti 30 až 50 kg/m³.
2. Selektivně absorpční akustický panel podle nároku 1, vyznačující se tím, že je na svých bočních stranách opatřen nosnými profily (2).
3. Selektivně absorpční akustický panel podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že akustická část (1) je tvořena betonovou deskou o rozměrech 2000 x 1000 x 100 mm s plnou tloušťkou materiálu 40 mm s nosnými profily (2) z ocelových profilů.
4. Selektivně absorpční akustický panel podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že akustická část (1) je tvořena plastovým výliskem o rozměrech 2000 x 1000 x 74 mm s plnou tloušťkou materiálu 20 mm a s nalepenou antivibrační folií o tloušťce 3 až 5 mm.
5. Selektivně absorpční akustický panel podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že akustická část (1) je tvořena betonovou deskou o rozměrech 4000 x 3000 x 440 mm s plnou tloušťkou materiálu 200 mm.
6. Selektivně absorpční akustický panel podle kteréhokoli nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že štěrbiny (la) mají kruhový tvar o průměru 40 až 60 mm se vstupním hrdlem o rozměrech 20 až 50 mm a hloubkou 20 až 30 mm a jsou vyplněny minerální vatou o objemové hmotnosti 45 až 50 kg/m³.
7. Selektivně absorpční akustický panel podle kteréhokoli nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že štěrbiny (la) mají obdélníkový tvar o rozměrech 20až40x30až50 mm se vstupním hrdlem o rozměrech 20 až 30 mm s hloubkou 15 až 25 mm vyplněnou čedičovou vlnou s objemovou hmotností 30 až 35 kg/m³.
8. Selektivně absorpční akustický panel podle kteréhokoli nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že štěrbiny (la) mají obdélníkový tvar o rozměrech 150 až 220 x 160 až 240 mm se vstupním hrdlem o rozměrech 35 až 45 x 35 až 40 mm vyplněný zvukopohltivým vláknitým materiálem s objemovou hmotností 40 kg/m³.