LT5270B - Dviguba garsą izoliuojanti atitvara - Google Patents

Abstract

Išradimas priklauso konstrukcijai, kuri skirta oro garso izoliacijai tarp butų padidinti, nedidinant visos atitvaros bendro storio. Ji labai plačiai gali būti naudojama gyvenamuose namuose ir visuomeniniuose pastatuose. Garsą izoliuojanti dviguba atitvara sudaryta iš dviejų įvairaus storio ir medžiagos sienelių, oro tarpo, kuris užpildytas izoliacine medžiaga, plonos papildomos plokštės, kuri kartu su izoliacine medžiaga tvirtinama prie vienos iš sienelių ir su ja sudaro papildomą garsą izoliuojančią konstrukciją, kuri duoda papildomą oro garso izoliacijos prieaugį, esant nepakitusiam bendram atitvaros storiui.

Description

1. Technikos sritis, kuriai skiriamas išradimas

Dviguba garsą izoliuojanti atitvara skirta gyvenamųjų namų tarpbutinių sienų oro garso izoliacijai padidinti ir visuomeninių pastatų atitvarų garso izoliacijai padidinti.

2. Technikos lygis

Norint sukurti gyvenamosios aplinkos akustinį komfortą reikia užtikrinti aukštą tarpbutinių atitvarų oro garso izoliaciją. To pasiekti galima naudojant vienasluoksnes arba dvigubas atitvaras.

Vienasluoksnės atitvaros oro garso izoliacija bus tuo didesnė, kuo didesnė bus jos 1 m² masė ir dažnis. Izoliacijai įtakos turi bangų sutapimo kritinis dažnis, kurį įtakoja atitvaros masė, jos standumas, medžiagos tamprumo modulis, energijos nuostolių koeficientas. Kai atitvara svyruoja savaisiais dažniais, tai vyksta energijos pasikeitimas tarp atsirandančių joje inercinių ir tamprių jėgų, energijos perėjimu iš kinetinės į potencinę ir atvirkščiai. Jeigu atitvaros medžiagoje nėra energijos nuostolių, tai tokie svyravimai gali būti palaikomi pastoviai, neveikiant papildomoms išorinėms jėgoms. Plokštės svyravimų amplitudės sumažėjimas ir savųjų svyravimų nusilpimas vyksta dėl energijos nuostolių medžiagoje, kuriuos sukelia vidaus trintis. Kada garso šaltinio dažnis sutampa su viena iš plokštės svyravimų savųjų dažnių, tai vyksta rezonansas, t. y. ryškus svyravimų amplitudės padidėjimas. Svyravimų amplitudės didėjimą nulemia tik trinties jėgos, dėl kurių atsiranda energijos nuostoliai. Veikiant vienodai sužadinančiai išorinei jėgai, amplitudė esant rezonansiniams svyravimams yra žymiai didesnė, negu nesant rezonansinių svyravimų. Dėl to bus žymiai didesnis garso energijos perdavimas pro atitvarą, ir bus mažesnė jos oro garso izoliacija.

Realiose konstrukcijose vietoje tolygaus izoliacijos didėjimo didėjant dažniui visame diapazone, yra pastebimi intervalai, kuriuose izoliacija didėja skirtingais tempais, o taip pat intervalai, kuriuose izoliacija nedidėja ar netgi sumažėja. Tokie nukrypimai nuo masės dėsnio yra dėl to, kad atitvaroje ir patalpos ore vyksta banginiai procesai ir erdviniai - dažniniai rezonansai.

Vienasluoksnių atitvarų oro garso izoliaciją galima padidinti tik didinant jos masę ploto vienetui. Tačiau kuo didesnė bus vienasluoksnės atitvaros izoliacija, tuo tuo mažesnis bus izoliacijos prieaugis dėl masės padidėjimo.

Norint pasiekti didelę atitvaros izoliaciją vienasluoksnės masyvios atitvaros jau darosi neefektyvios. Tada geriau naudoti dvigubas atitvaras su oro tarpu tarp sienelių, kuris visada visiškai arba nevisiškai užpildomas garsą sugeriančia medžiaga. Dvigubos atitvaros izoliaciją lemia sienelių masės ploto vienetui, oro tarpo storis, medžiagos, kuria užpildomas oro tarpas akustinės savybės, visos atitvaros kritinis ir rezonansinis dažniai. Atitvara,susidedanti iš skirtingų plokščių esant vienam dažniui turi skirtingus bangų sutapimo kampus, prie kurių atitvara yra labiausiai pralaidi garsui. Todėl esant bet kokiam garso bangos kritimo kampui bangų sutapimas gali vykti tik vienoje plokštėje. Tokių atitvarų sienelės gali būti daromos iš įvairių medžiagų, kurių tūrio masės yra skirtingos. Oro tarpo storis gali siekti iki 100-120 mm, o sienelių storis 80-150 mm.

Svyruojančią sienelę veikia tempimo ir gniuždymo jėgos. Jeigu sienelė yra masyvi, tai tempimo ir gniuždymo zonos yra toli viena nuo kitos.. Kai sienelė yra lengva tai šios zonos yra arti viena kitos ir vyksta mažesnis energijos spinduliavimas.

Dvigubos atitvaros oro tarpe garso bangos sklinda visais galimais kampais ir dėl to jame vyksta rezonansiniai reiškiniai. Rezonansinis dažnis yra tuo mažesnis, kuo didesnės sienelių masės ploto vienetui, kuo didesnis oro tarpo storis ir kuo mažesnis izoliacinio sluoksnio standumas. Geriausia, kad šis dažnis būtų kuo mažesnis, nes tada izoliacijos augimas prasideda nuo žemesnių dažnių.

Jeigu tarp dviejų sienelių nėra standaus ryšio, tai dvigubos atitvaros oro garso izoliacija padidės, kai oro tarpo svyravimų rezonansai bus nuslopinti panaudojant mineralinę vatą. Plačiame dažnių diapazone papildoma izoliacija bus mažesnė tada, kai oro tarpas bus neužpildytas mineraline ar stiklo vata. Kai oro tarpas yra užpildytas ir jo storis padidėja du kartus, tai izoliacija padidėja tik apie 4 dB. Kuo sunkesnės yra abi sienelės, tuo mažesnį izoliacijos efektą duoda oro tarpo užpildymas mineraline vata. Tačiau tokia dviguba atitvara yra sunku pasiekti aukštą jos oro garso izoliaciją.

Dvigubos atitvaros su oro tarpu tarp sienelių statybos praktikoje naudojamos seniai. Teoriškai dvigubas atitvaras su tampriais ryšiais tarp sienelių nagrinėjo V. I. Zaborov, parodydamas sienelių masių ir jų kritinių dažnių, savųjų svyravimų dažnių įtaką garso izoliacijai. Jis nagrinėjo garso sklidimo ypatumus užpildyto oro tarpo tamprioje medžiagoje [B. I. Zaborov. Teorija zvukoizoliacii ograždajuščix konstrukcii. Moskva, Stroiizdat 1969.]

Garso bangų sklidimą dvigubos atitvaras oro tarpe kai jis neužpildytas ir kai užpildytas mineraline vata, pateikdamas matavimų rezultatus nagrinėjo V. G. Kreitan Jis įrodo, kad užpildžius oro tarpą garsą sugeriančia medžiaga, jos izoliacija didėja, tačiau ribotai. Izoliacijos didėjimą nulemia ne oro tarpo medžiaga ir jo plotis, bet sienelių masės ploto vienetui. [V. G. Kreitan. Zaščita ot vnutrennix šumov v žilyx domax. Moskva, Stroiizdat 1990.]

Dvigubų atitvarų rezonansinio dažnio priklausomybę nuo sienelių masių ir izoliacijos priklausomybę nuo oro tarpo užpildymo kontūru ir ištisai nagrinėjo K. Gosele ir kiti, [K. Gosele, W. Schule, H. Kunzel. Schall. Warme. Feuchte. Grundlagen, neue Erkenntnisse, Berlin, 2001.]

Dvigubos atitvaros rezonansinio dažnio priklausomybę nuo sienelių masių, oro tarpo standumo, oro garso izoliacijos kitimą priklausomai nuo sienelių storio ir nuo viso ar dalies oro tarpo užpildymo skirtinga izoliuojančia medžiaga tyrinėjo W. Fasold ir E. Vėrės. [W. Fasold und E. Vėrės. Schallschutz und Raumakustik in de Prachis. Planungsbeispiele und konstructive Losungen. Huss-Medien GmbH. Verlag Bauwessen 10400 Berlin, 1999.]

Dvigubas atitvaras iš masyvių sienelių, kurių oro tarpas buvo užpildomas sugerainčia medžiaga tyrinėjo ir matavimų duomenis pateikė C. M. Harris. [ C. M. Harris. Noise control in buildings. Apractical Guide for Architects and Engineers. McGraw-Hill, Ine, New York, 1994.]

Apibendrinant žymiausių pasaulio mokslininkų tyrimų duomenis matosi, kad visais atvejais naudojama vienoda konstrukcinė ir akustinė schema: įvairių storių ir masių dvigubos sienelės, oro tarpas, kuris visada visiškai arba nevisiškai užpildomas garsą sugeriančia medžiaga. Norint padidinti tokios atitvaros izoliaciją reikia didinti sienelių storį, jų masę ploto vienetui arba didinti oro tarpo ir mineralinės vatos storį. Tačiau tokiu atveju padidėja bendras dvigubos atitvaros storis, jos masė, o tai labai nepageidautina statybos praktikoje.

Išradimo esmė

Nedidinant dvigubos atitvaros bendro storio jos oro garso izoliaciją galima padidinti pastatant užpildytame oro tarpe ploną plokštę, kuri kartu su vienu mineralinės vatos sluoksniu yra tvirtinama prie vienos iš atitvaros sienelių.

Fig. 1 pavaizduota dviguba atitvara, susidedanti iš dviejų sienelių (1), kurių storis yra <5,, mineralinės vatos (2), kurios storis yraJ₂, plonos plokštės (3), kurios storis yra δ₃ ir mineralinės vatos (4), kurios storis yra δ₄. Kol oro tarpe nėra plonos plokštės (3), tol mineralinė vata atlieka tik garso sugerties funkcijas. Ji sugeria garso bangas, kurios sklinda oro sluoksnyje visomis kryptimis. Dėl to visos atitvaros izoliacija padidėja, bet nedaug. Kai užpildytame oro tarpe papildomai pastatome ploną plokšę ir ją kartu su mineraline vata pritvirtiname prie vienos iš atitvaros sienelių, tada ji sudaro papildomą garsą izoliuojančią konstrukciją, kuri ir duoda didelį papildomą izoliacijos prieaugį, tačiau nedidinai visos dvigubos atitvaros storio. Tokia plona plokštė turi didelį kritinį dažnį ir žemiau jo plokštė garsą išspinduliuos mažiau. Arti plonos plokštės susidaro garso laukas, kuriame periodiškai vyksta garso energijos persiskirstymas iš aplinkos dalies, kuri kontaktuoja su svyruojančios plokštės viena pusbange, į dalį aplinkos, esančios greta kitos pusbangės ir atvirkščiai. Garso energija, kurią spinduliuoja plokštė yra nenunešama tolyn, o yra “surišta” su plokšte kinetinės energijos pavidalu kurią turi tam tikra oro tūrio masė surišta su plokšte. Todėl, netgi esant standiems ryšiams, jungiantiems plokštę su atitvaros sienele, tokios dvigubos atitvaros oro garso izoliacija pastačius tarp atitvaros sienelių ploną plokštę žymiai padidėja.

Išradimo apibrėžtis

Claims (1)

1. Išradimo apibrėžtis

   Garsą izoliuojanti dviguba atitvara, susidedanti iš dviejų masyvių įvairaus storio ir medžiagos sienelių, oro tarpo užpildomo izoliacine medžiaga, besiskirianti tuo, kad tarpe tarp sienelių, užpildytame izoliacine medžiaga yra įstatyta papildoma plona plokštė, kuri kartu su izoliacine medžiaga pritvirtinta prie vienos iš sienelių ir su ja sudaro papildomą garsą izoliuojančią konstrukciją.