NO140353B

NO140353B - MULTI-GLASS WINDOW.

Info

Publication number: NO140353B
Application number: NO740136A
Authority: NO
Inventors: Bjoern Lundquist
Original assignee: Bjoern Lundquist
Priority date: 1973-01-18
Filing date: 1974-01-17
Publication date: 1979-05-07
Also published as: NO140353C; GB1463132A; FR2214812B1; DK145241C; FR2214812A1; CH569856A5; BE809942A; DK145241B; SE370437B; NO740136L; DE2401873A1; NL7400563A; ES422377A1; IT1006952B

Description

Gjenstanden for foreliggende oppfinnelse er et vindu, The object of the present invention is a window,

som i henhold til i det følgende angitte prinsipper er dimen-sjonert for å få mot normal veitrafikkstøy best mulig lydisoler- which, according to the principles set out below, are dimensioned to obtain the best possible sound insulation against normal road traffic noise

ing. Det fremgår at den anvendte dimensjoneringsmetode fører til en konstruksjon som i vesentlige punkter står i direkte mot-setning til hittil anvendte og kjente konstruksjonsprinsipper. Eng. It appears that the dimensioning method used leads to a construction which, in essential points, is in direct opposition to previously used and known construction principles.

Av varmeisoleringshensyn anvendes vanligvis vinduskonstruksjoner som inneholder to glassruter, adskilt av en luft- For thermal insulation reasons, window constructions are usually used that contain two panes of glass, separated by an air

spalte, hvis oppgave er å tilveiebringe et lavere varmegjennom-gangstall enn bare de to glassruters sammenlagte tykkelse kan gi. gap, whose task is to provide a lower heat transfer rate than just the combined thickness of the two panes of glass can provide.

Fra lydisoleringssynspunkt virker dette negativt ved en viss frekvens, da en slik dobbeltkonstruksjon fremviser en resonans som innen et visst frekvensområde på hver sin side ev resonansfre-kvensen forringer lydreduksjonen. Visse vinduskonstruksjoner har tatt sikte på å holde denne resonansfrekvens så lav at den fal- From a sound insulation point of view, this has a negative effect at a certain frequency, as such a double construction exhibits a resonance which, within a certain frequency range on either side of the resonance frequency, impairs the sound reduction. Certain window designs have aimed to keep this resonance frequency so low that it falls

ler under det frekvensområde innen hvilket lydisoleringsmålinger er foretatt og beregnet (f.eks. ifølge Svensk Byggnnrm 19^7. ler below the frequency range within which sound insulation measurements have been made and calculated (e.g. according to Svensk Byggnnrm 19^7.

kap. 34). Man har derved ikke unngått resonansfenomenets ulem- ch. 34). This has not avoided the disadvantage of the resonance phenomenon.

per, bare forhindret dets fremtreden ved standardiserte målinger. Denne forskyvning av resonansen mot lavere frekvenser tilveie-bringes ved øket luftavstand mellom glassrutene, aket tykkelse av de enkelte glassruter eller ved en kombinasjon av begge disse foranstaltninger. Den første fremgangsmåte kan ved eksepsjonell glassruteavstand føre til forverret varmeisolering, den siste påstås ifølge hittil vanlig betraktningsmåte å føre til forrin- per, only prevented its appearance by standardized measurements. This displacement of the resonance towards lower frequencies is provided by increased air distance between the panes of glass, increased thickness of the individual panes of glass or by a combination of both of these measures. The first method can, in the case of exceptional glazing distance, lead to deteriorated thermal insulation, the latter is claimed, according to the hitherto usual way of looking at it, to lead to deterioration

get lydisolering ved høye frekvenser, hvis ikke spesielle foranstaltninger foretas med de enkelte glassruter. Slike foranstaltninger angis f.eks. i svensk patent 146 837 "Forfaringssatt for forbattring av fasta vaggars 1 juddanpnings formå ga" , samt nr.323 493 "Ljudisolerade byggnadselement, bestående av två eller flera till en enhet sammenlagda glasskivor". Nedenfor skal det vises at dimensjoneringsregler med stikk motsatte bestreDeiser kan føre get sound insulation at high frequencies, if special measures are not taken with the individual panes of glass. Such measures are specified, e.g. in Swedish patent 146 837 "Procedure set for the improvement of fixed cradles 1 juddanpnings formå ga" , as well as no. 323 493 "Ljudisolaterede byggnadselement, consisting of two or more until one unit combined glass sheets". Below it will be shown that dimensioning rules with exactly opposite bestreDeiser can lead

til en mot veitrafikkstøy bedre lydisolerende konstruksjon uten fordyrende spesialarrangement. to a better sound-insulating construction against road traffic noise without expensive special arrangements.

Som informasjon til kommunale tillitsmenn og planleggere angis i rapport 22 fra Statens Planverk"Samhå'llsplanering och vågtrafikbuller", hvilke ekvivalentnivåer utenfor hus på rekrea-sjonsområder og inne i hus i forskjellige typer av lokaler, som veitrafikkstøy ikke bør overskride. Disse innføringsgrenser angis i A-veiet totalnivå, således med måleenheten dB(A). Hvor-ledes dette totalnivå kan måles eller beregnes av et gitt lyd-spektrum fremgår f.eks. av IEC Publikasjon 123 "Recommendations for sound level meters". Derved tas hensyn til den menneskelige hørsels mindre følsomhet ved lavere frekvenser. Som det for hver fagmann på området er kjent, kan en senking av støynivået i lavfrekvensområdet ikke gi opphav til en senking i det totalt opp-fattede støynivå hvis ikke det opprinnelige støyspektrum har hatt en viss dominans ved lave frekvenser. As information for municipal trustees and planners, report 22 from the Statens Planverk "Samhå'llsplanering och vågtrafikbuller" states which equivalent levels outside houses in recreation areas and inside houses in different types of premises, which road traffic noise should not exceed. These introduction limits are indicated in the A-way total level, thus with the measurement unit dB(A). How this total level can be measured or calculated from a given sound spectrum appears e.g. of IEC Publication 123 "Recommendations for sound level meters". Thereby, account is taken of the lower sensitivity of human hearing at lower frequencies. As is known to every expert in the field, a lowering of the noise level in the low-frequency range cannot give rise to a lowering of the overall perceived noise level if the original noise spectrum has not had a certain dominance at low frequencies.

I den nevnte rapport fra Statens Planverk anvises meto-der til med utgangspunkt fra trafikkens sammensetning og intensi-tet, samt hu.sfasadens geometriske innplasering i forhold til ferdelsveien, å beregne det lydnivå som fåes utenfor husfasaden. Hvis de nevnte faktorer skal ansees gitt av planeringstekniske In the aforementioned report from the National Planning Agency, methods are prescribed, based on the composition and intensity of the traffic, as well as the geometric placement of the house facade in relation to the road, to calculate the sound level obtained outside the house facade. If the aforementioned factors are to be considered given by planning engineering

og økonomiske grunner, gjelder det, ved hjelp av hensiktsmessige vinduskonstruksjoner ved her omhandlede trafikkstøyspektrum å minske det støynivå, som fåes inne i huset. Den avgjørende be-dømmelsesgrunn for et vindus isoleringsevne mot trafikkstøy er således en differanse uttrykt i dB(A) som vinduet kan gi. and economic reasons, it is necessary, with the help of suitable window constructions, to reduce the noise level that occurs inside the house in the context of the traffic noise spectrum referred to here. The decisive basis for judging a window's insulating ability against traffic noise is thus a difference expressed in dB(A) that the window can provide.

V/ed utarhft Lde1 sen av beregningsmetoden i rapporten fra Statens Planverk har man gått ut fra de oktavbåndsnivåer som er illustrert på det i fig. 1 på tegningen viste diagram, der må ansees som et relativt sikkert uttrykk for det trafikkstøyspek-trum som fåes i det minste innenfor hiaye hastighetsregistre og med sammensatt trafikk. Således representerer kurve a et oktav-båndspektrum på 20 m avstand og 2 m høyde for sammensatt trafikk, tilsvarende 10 % tunge og 90 % lette kjøretøyer, ved fri fart og under hensyntagen til gressbevokst mark utenfor veigrøften, hvilket tilsvarer 80 dB(A). Hvis man tar hensyn til de forutsetnin-ger som angis for Statens Planverks beregningsmodell samt inn-fører den korreksjon for A-veining i støyen, som angis i den nevnte I EC-publikasjon, finner man etter inter- og eks trapolas jon for tersbåndene 100 - 3 150 Hz, et annet dimensjonerende spektrum, kurve b. Fra beregningssynspunkt kan dette spektrum normaliseres til det på diagrammet ved dobbelt heltrukket linje viste forløp b', som for tydelighets skyld er opptegnet 10 dB lavere. V/ed utarhft Lde1 sen of the calculation method in the report from the National Planning Agency, the starting point has been the octave band levels illustrated on it in fig. 1 in the diagram shown diagram, which must be regarded as a relatively safe expression of the traffic noise spectrum that is obtained at least within high speed registers and with mixed traffic. Thus, curve a represents an octave-band spectrum at 20 m distance and 2 m height for mixed traffic, corresponding to 10% heavy and 90% light vehicles, at free speed and taking into account grassy ground outside the road ditch, which corresponds to 80 dB(A). If one takes into account the assumptions specified for the National Planning Agency's calculation model and introduces a correction for A-weighting in the noise, as specified in the aforementioned I EC publication, one finds after interpolation and extrapolation for the third bands 100 - 3,150 Hz, another dimensioning spectrum, curve b. From a calculation point of view, this spectrum can be normalized to the course b' shown on the diagram by the double solid line, which is recorded 10 dB lower for the sake of clarity.

For å få en best mulig lydreduserende konstruksjon med hensyn til angitte støyspektrum bør reduksjonstallkurven svare til kurven c som angir et ønskelig reduksjonstallforiøp for at intet tersbånd skal bli av dominerende betydning i dB(ft) innenfor den lydreduserende konstruksjon. In order to obtain the best possible sound-reducing construction with respect to the specified noise spectrum, the reduction number curve should correspond to the curve c, which indicates a desirable reduction number threshold so that no third band should become of dominant importance in dB(ft) within the sound-reducing construction.

For en enkel konstruksjon gjelder den såkalte masselov, som medfører at reduksjonstallet stiger med 6 dB pr. fordobling av frekvensen. Høyden over nullinjen av denne reduksjonstall-kurve bestemmes av enkeltveggens flatevekt. Ved dobbeltkonstruksjoner, såsom normale varmeisolerende vinduer, fåes ved en viss frekvens en senkning av reduksjonstal 1et, som imidlertid mot lavere frekvenser til slutt opphører med å gjøre seg gjeldende. Onder dette område fåes en til masseloven svarende lydisolering, hvorved flatevekten settes lik de to vindusruters samlede vekt. Innen dette område kan bedret lydreduksjon bare oppnås ved viket glasstykkelse. Ved de hittil kjente dobbeltkonstruksjoner såsom normale koblede vindusrammer med 3 mm glass i en avstand av 30 mm samt ved såkalt isolerglass (2 x 4 mm glass adskilt ved 10 a 12 mm luft) opptrer resonansen innenfor området 150 - 300 Hz. Forring-elsen på grunn av resonansfenomenet strekker seg bare ned mot 100 Hz. Den inntreffer videre innenfor et område hvor enkeltkonstruksjonens lydisolering ifølge masseloven er relativt lav. For ikke å forringe et allerede lavt reduksjonsantal1 car der-for denne resonansfrekvens flyttes oppad f.eks. til området 500 - 800 Hz. For a simple construction, the so-called mass law applies, which means that the reduction figure increases by 6 dB per doubling the frequency. The height above the zero line of this reduction number curve is determined by the surface weight of the single wall. In the case of double constructions, such as normal heat-insulating windows, a lowering of the reduction factor 1et is obtained at a certain frequency, which, however, towards lower frequencies eventually ceases to be effective. Below this area, sound insulation corresponding to the law of mass is obtained, whereby the surface weight is set equal to the combined weight of the two window panes. Within this range, improved sound reduction can only be achieved with reduced glass thickness. In the hitherto known double constructions such as normal linked window frames with 3 mm glass at a distance of 30 mm and in the case of so-called insulating glass (2 x 4 mm glass separated by 10 to 12 mm of air), the resonance occurs within the range 150 - 300 Hz. The deterioration due to the resonance phenomenon only extends down towards 100 Hz. It also occurs within an area where, according to the law of mass, the individual construction's sound insulation is relatively low. In order not to impair an already low reduction number1 car there-for this resonance frequency is moved upwards e.g. to the range 500 - 800 Hz.

Over dobbeltkonstruksjonens resonansfrekuens stiger re-duks jonstallet hurtigere enn hva masseloven angir. Above the resonance frequency of the double structure, the redux ion number rises faster than what the law of mass indicates.

Den forringelse av lydisoleringen som fåes ved hoye frekvenser på grunn av såkalt koinsidens, er av mindre betydning, da reduksjonstallet såvel ifolge masseloven for enkeltglass som ifolge lovene for en dobbeltkonstruksjon er unodig hoyt ved hbye frekvenser. Den kan videre for en del elemineres ved i en dobbeltkonstruksjon å gi de i samme inngående glassruter ulik tykkelse, hvilket er tidligere kjent og utnyttet. The deterioration of the sound insulation that occurs at high frequencies due to so-called coincidence is of minor importance, as the reduction figure both according to the mass law for single glass and according to the laws for a double construction is unnecessarily high at high frequencies. It can also be eliminated to some extent by giving the glass panes of different thicknesses in a double construction, which has previously been known and used.

Koinsidensfenomenet medforer ifolge Waffers, B.G.: Transmis-sion loss of some masonry walls, Journ, Acoust. Soc. of America, Vol. 31 (1959) p. 898 - 911, at enkeltkonstruksjonens reduksjonstall opp-horer å stige ovenfor en viss frekvens. Reduksjonstallskurven slutter med et såkalt platå hvis hoyde bestemmes bare av materialegenskapene ifolge formelen R^=30 log jo - 10 log E + 2 log ^ + 1^ 1 hvor The coincidence phenomenon leads according to Waffers, B.G.: Transmission loss of some masonry walls, Journ, Acoust. Soc. of America, Vol. 31 (1959) p. 898 - 911, that the reduction number of the single construction ceases to rise above a certain frequency. The reduction number curve ends with a so-called plateau whose height is determined only by the material properties according to the formula R^=30 log jo - 10 log E + 2 log ^ + 1^ 1 where

P = veggmaterialets tetthet kg/m<o>P = density of the wall material kg/m<o>

= veggmaterialets elastisitetsmodul N/m = the wall material's modulus of elasticity N/m

= veggmaterialets indre tapsfaktor = internal loss factor of the wall material

Det avgjorende for bestemmelse av akseptabel glasstykkelse er at koinsidensplatåene ikke i nevneverdig grad får falle sammen med det område hvor resonansforringelsen hos dobbeltkonstruksjonen inntrer. Ifolge det på tegningens fig. 2 viste diagram forer dette til at glass-tykkelser opp til 8 mm bor kunne benyttes, idet diagrammets ovre halvdel vedrorer 8 mm glass og den nedre halvdel 4 mm glass med i begge tilfeller f = 630 Hz. The decisive factor for determining acceptable glass thickness is that the coincidence plateaus must not coincide to a significant extent with the area where the resonance deterioration in the double construction occurs. According to that in the drawing's fig. The diagram shown in 2 means that glass thicknesses of up to 8 mm could be used, as the upper half of the diagram relates to 8 mm glass and the lower half to 4 mm glass, with f = 630 Hz in both cases.

På diagrammet angir kurvene d reduksjonstaLI ifolge masseloven for boyesvak enkeltkonstruksjon med flatevekt ca. 11 resp. 22 kg/m 2, e angir reduksjonstallkurvens forlop på grunn av forringelse ved resonans ved 630 Hz i en dobbeltkonstruks jon og f koinsidensplatå On the diagram, the curves d indicate the reduction number according to the law of mass for buoyant single construction with a surface weight of approx. 11 or 22 kg/m 2, e indicates the course of the reduction number curve due to deterioration at resonance at 630 Hz in a double construction and f the coincidence plateau

g r>~ g r>~

for glass med E = 70 " 10 N/m, = 2500 kg/m<J> og i|= 5%. for glass with E = 70 " 10 N/m, = 2500 kg/m<J> and i|= 5%.

I forbindelse med utforte reduksjonstallmålinger på normale standardvinduer med koblede rammer er det konstatert at den lydenergi-overforing mellom ytre og indre glassrute som fåes ved en fastere mekanisk kobling mellom disse siste, mer enn vel kompenseres av den lydisolasjonsforbedring som fåes på grunn av okede tap ved glassrutenes kant. Det er således en fordel å utfore forbindelsen mellom glassrutene og rammen uten elastiske mellomlegg. In connection with conducted reduction number measurements on normal standard windows with linked frames, it has been established that the sound energy transfer between the outer and inner glass panes, which is obtained by a firmer mechanical connection between the latter, is more than compensated by the sound insulation improvement that is obtained due to increased losses by the edge of the glass panes. It is therefore an advantage to make the connection between the glass panes and the frame without elastic spacers.

Sammenfattet får man av det ovenfor angitte folgende dimen- In summary, from the above, one obtains the following dimen-

sjoneringshensyn. zoning considerations.

1. Tykkere glass i begge glassruter, opp Lii 3 mm, for å få høyest mulige reduksjonstall i lavfrekvensområdet ifølge masseloven . 2. Relativt liten avstand mellom glassrutene for å få resonansfrekvens i dobbeltkonstruksjonen innenfor et høyere frekvensområde enn hva som hittil har vært benyttet, f.eks. 630 Hz. 3. Glassrutene festes med best mulig mekanisk kontakt til den omsluttende ramme. 1. Thicker glass in both glass panes, up Lii 3 mm, to get the highest possible reduction figure in the low frequency range according to the law of mass. 2. Relatively small distance between the panes of glass in order to get the resonance frequency in the double construction within a higher frequency range than what has been used so far, e.g. 630 Hz. 3. The glass panes are attached with the best possible mechanical contact to the enclosing frame.

Claims

Multi-glazed window calculated to reduce the sound transmission from road traffic as much as possible, characterized by the resonance frequency being placed within a frequency range, where the reduction figure at said resonance frequency does not fall below the reduction figure according to the law of mass at the frequency 100 Hz, and which is below that frequency, at which coincidence begins to develop when the material thickness is 4 - 8 mm and the air gap is 1 - 2 mm.