PL70053Y1 - Ścienny ustrój akustyczny - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wzoru użytkowego jest ścienny ustrój akustyczny zawierający panele, korzystnie wykonane z drewna lub materiałów drewnopochodnych oraz stelaż mocujący. Przestrzeń pomiędzy panelami a ścianą wypełnia materiał tłumiący umieszczony pomiędzy elementami stelaża. Wzór charakteryzuje się tym, że powierzchnia tylna paneli (1) zaopatrzona jest w rowki odprężające a powierzchnia czołowa paneli (1) jest pofałdowana i zaopatrzona w piramidy (2), przy czym każda ze ścian każdej z piramidek ma skokowo zmienny kąt nachylenia, pomiędzy panelami (1) znajdują się szczeliny dylatacyjne (6) a elementy materiału tłumiącego (15) są umiejscowione między pionowymi profilami (12) i poziomymi listwami kątowymi (7), natomiast każdy z paneli (1) jest zawieszany na, co najmniej, dwóch listwach kątowych (7) przy użyciu zawieszek zaopatrzonych w wypusty mocujące wsuwane w poziome wpusty znajdujące się w listwach kątowych (7), nadto poziome listwy kątowe (7) są mocowane rozłącznie poprzez bezpośrednie połączenie do pionowych profili (12) zaopatrzonych w ukośne wręby.

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest ścienny ustrój akustyczny przeznaczony do stosowania w budownictwie, zwłaszcza jako ścienny element wykończeniowy w pomieszczeniach. Wytwór według wzoru ma postać modułowych płyt łączonych z wykańczaną ścianą przy zastosowaniu innowacyjnego stelażu. Funkcją ustroju akustycznego według wzoru jest poprawa właściwości akustycznych i wyciszanie wnętrz obiektów kubaturowych przy zachowaniu prostoty wykonania. W znanym stanie techniki zasadniczo stosowane są dwa typy konstrukcji do wyciszania pomieszczeń i poprawy akustyki obiektów kubaturowych. Pierwszy rodzaj różnego rodzaju paneli opiera się na zjawisku rozproszenia fali dźwiękowej, a tego rodzaju ustrój określa się mianem rozpraszacza lub dyfuzora. Wynalazki tego rodzaju opierają się na wykorzystaniu nierównej faktury powierzchni rozpraszającej mające postać różnorakich występów, na których następuje załamanie fali dźwiękowej. Drugi rodzaj struktur poprawiających właściwości izolacji dźwiękowej nazywany jest absorberem (pochłaniaczem) i bazuje na procesie absorbcji energii fal dźwiękowych przez materiał tłumiący. Ustroje pochłaniające najczęściej bazują na wykorzystaniu jednej lub kilku warstw materiałów tekstylnych lub innych porowatych struktur. Dostępne na świecie panele wykonane są głównie z wełny mineralnej i wełny szklanej, a te z kolei pozyskiwane są ze złóż skał magmowych i piasków kwarcowych, które są nieodnawialne. Dodatkowo można zauważyć, iż dostępne na rynkach panele fornirowane (3 mm warstwa drewna) są w 100% absorberami lub w 100% dyfuzorami. Po jeszcze głębszej analizie można znaleźć panele drewniane dekoracyjne bez własności akustycznych. Z polskiego wzoru użytkowego PL68326 znany jest dekoracyjny panel akustyczny, uformowany z profili aluminiowych w postaci płyt, które mają akustycznie czynną powierzchnię powyginaną w regularne fałdy, a zwłaszcza wielokrotnie załamaną lub falistą. Z amerykańskiego opisu patentowego US6244378 znany jest kilkuwarstwowy panel kompozytowy spełniający jednocześnie funkcję dyfuzora i absorbera dźwięku. Wzmiankowany wynalazek ujawnia kilkuwarstwową budowę panelu, przy czym pierwsza warstwa ma postać plastra miodu zaopatrzonego w otwory, a kolejna warstwa tworzy rezonatory Helmholtza. Wynalazek ujawnia także wykorzystanie jako alternatywy dla powierzchni falistych, struktur piramidalnych w postaci ostrosłupów (prawidłowych i nieprawidłowych) o ściętym wierzchołku. Jednocześnie poszczególne piramidy po rzutowaniu na płaszczyznę w układzie współrzędnych XY mają nieregularnie rozmieszczone wierzchołki. Ścienny ustrój akustyczny według wzoru łączy dwie funkcjonalności w jednej modułowej, hybrydowej konstrukcji, która zarówno rozprasza, jak i pochłania dźwięk. Połączenie w jednym ustroju akustycznym dyfuzora geometrycznego (rozpraszacza) i absorbera dźwięku (pochłaniacza) w efekcie zapewnia zwiększenie współczynnika rozpraszania i jednocześnie pochłaniania dźwięku. Rozpraszanie dźwięku wynika ze specyficznego ukształtowania czołowej powierzchni paneli, która rozbija fale dźwiękowe poprawiając komfort akustyczny, niweluje pogłos i stwarzając wrażenie głębi. Co w efekcie implikuje u użytkownika odczucie, że pomieszczenie zaopatrzone w ustrój według wzoru jest większe niż w rzeczywistości. Z kolei poprawa współczynnika absorbcji dźwięku jest uzyskiwana w dwojaki sposób. Po pierwsze dzięki wykorzystaniu szczelin dylatacyjnych o specyficznej szerokości, pomiędzy panelami, specyficznej konstrukcji stelaża dystansującego, o optymalną odległość, panel od ściany oraz wypełnieniu przestrzeni pomiędzy panelami a ścianą materiałem tłumiącym. Po drugie pochłanianie energii fal dźwiękowych następuje także dzięki samemu panelowi, którego powierzchnia czołowa przyjmuje na siebie energie fal dźwiękowych i rezonuje dzięki specyficznemu sposobowi zamocowania do stelażu i fakturze powierzchni czołowej. Efektem jest znaczne podwyższenie współczynnika pochłaniania co implikuje odczuwalne zmniejszenie poziomu hałasu w pomieszczeniu. Ścienny ustrój akustyczny według wzoru składa się z dwóch grup elementów. Pierwszym jest panel akustyczny w postaci drewnianej przestrzennej (trójwymiarowej) płyty z nierówną, nieregularnie pofałdowaną płaszczyzną frontową zaopatrzoną w wyfrezowane piramidki w formie ostrosłupów o skokowo zmiennym kącie nachylenia ścian. Płynne pofałdowanie powierzchni panelu obejmuje wy-sklepienia i wgłębienia. Głębokość pofałdowania może sięgać do 60-80% grubości panelu. Pojedyncza piramida przypomina dwie postawione na sobie piramidy o różnym kącie nachylenia ścian. Przy czym piramida bazowa ma ścięty wierzchołek, w miejscu którego osadzona jest druga mniejsza piramidka o innej powierzchni podstawy i innych kątach nachylenia ścian. Skokowo zmienny kąt nachylenia ścian piramidek wynoszący korzystnie 30° i 40° pozwala uzyskać podwójne i pojedyncze odbicie fal akustycznych, co z kolei podnosi efektywność rozpraszania dźwięku.

Powierzchnia podstaw oraz wysokość poszczególnych piramidek korzystnie jest różna. Różnorodność wymiaru oraz kształtu poszczególnych piramid poprawia efektywność rozpraszania fal akustycznych ustroju. Tylna ściana panelu zaopatrzona jest w rowki odprężające zapewniające zmniejszenie naprężeń panelu zwłaszcza wykonanego z drewna lub materiałów drewnopochodnych. Tego rodzaju dylatacja zapewnia bardziej równomierną pracę panelu wskutek oddziaływania wilgoci i naprężeń. Dzięki tym żłobieniom naprężenia rozkładają się w panelu bardziej równomiernie, a panel się nie wypacza.

Pomiędzy poszczególnymi panelami istnieją szczeliny dylatacyjne wynoszące 3-7 mm. Zachowanie szczelin dylatacyjnych pomiędzy panelami o określonej, specyficznej szerokości jest istotne z uwagi na to, że pełnią one funkcję zbliżoną do rezonatora Helmholtza. Fala dźwiękowa przeciskając się przez szczeliny dylatacyjne pomiędzy panelami traci energię wskutek tego obniżeniu ulega ciśnienie akustyczne w pomieszczeniu.

Metalowy stelaż umocowany do ścian spełnia zadanie rusztowania znajdującego się pomiędzy wykańczaną powierzchnią a tylną płaszczyzną panelu. Na stelażu zawieszane są panele, które mogą różnić się pomiędzy sobą ukształtowaniem pofałdowań oraz wielkością i kształtem piramidek. Pomiędzy ścianą, do której zamocowany jest panel, a tylną płaszczyzną panelu, między pionowymi profilami i poziomymi listwami kątowymi, znajduje się szczelina wynosząca korzystnie 50 mm wypełniona pro-stopadłościennymi elementami z materiału tłumiącego, korzystnie z waty szklanej. Zachowanie 50 mm dystansu od tylnej płaszczyzny panelu do płaszczyzny ściany pozwala na pochłanianie fal o średnich i niskich częstotliwościach w około 1/4 ich długości.

Ustrój według wzoru działa w ten sposób, że fale akustyczne o wysokich częstotliwościach są rozpraszanie przez fakturę i pofałdowaną płaszczyznę czołową panelu. Natomiast fale akustyczne o średnich i niskich częstotliwościach są pochłaniane dzięki szczelinom dylatacyjnym, materiałowi tłumiącemu wypełniającemu przestrzeń za panelem oraz rezonowaniu czołowej powierzchni panelu.

Elementy materiału tłumiącego szczelnie wypełniają wolną przestrzeń pomiędzy tyłem panelu a ścianą oraz pomiędzy pionowymi i poziomymi elementami stelaża. Stelaż, dzięki swojej konstrukcji spełnia funkcję absorbera fal dźwiękowych. Podstawę stelaża tworzą zamocowane pionowo do ściany profile otwarte lub półotwarte skierowane otwartą stroną do powierzchni, do której są zamocowane. Profile pionowe umocowane są do ściany przy użyciu znanych środków mocujących takich jak śruby lub kotwy. Profile te są zaopatrzone w ukośne nacięcia (wręby), w które wczepiane są poziome listwy kątowe mocujące wykonane z kątownika. Listwa po połączeniu z profilem pionowym jest obracana o 45° i blokowana w pozycji zbliżonej do litery „V”. Listwy kątowe zaopatrzone są w poziome wpusty zlokalizowane w dolnej części listwy w pobliżu osi podłużnej, służące do zamocowania zawieszek. Listwy mogą być przedłużane poprzez łączenie ze sobą kolejnych odcinków za pomocą śrub przechodzących przez nałożone na siebie odcinki dwóch listw lub przy użyciu dodatkowych elementów łącznikowych. Na listwach poziomych zawieszane są panele, do których tylnej powierzchni umocowane są profilowane zawieszki hakowe o przekroju poprzecznym zbliżonym do cyfry „1”. Każda z zawieszek wyposażona jest w występ, który jest wsunięty we wpust w listwie poziomej stabilizując w ten sposób położenie panelu i zapobiegając jego przemieszczeniu lub upadkowi. Poziome listwy kątowe zaopatrzone są z obu końców w dwa otwory, po jednym otworze na każdym końcu listwy służące do montażu śrub lub elementów łączących poszczególne listwy w szereg. Ścienny ustrój akustyczny według wzoru cechuje modułowa struktura, której podstawową jednostką jest zestaw czterech paneli oraz trzech profili pionowych, czterech poziomych listew kątowych oraz szesnastu haczykowatych zawieszek, a także zestaw prostopadłościennych elementów materiału tłumiącego korzystnie wykonanych z waty szklanej. Przykładowy, opisywany moduł podstawowy ma wymiary 2 m x 2 m. Każdy panel jest zawieszany na dwóch równoległych poziomych listwach kątownikowych. Listwy poziome zamocowane są do pionowych profili w parach z zachowaniem rozstawu w pionie 700 mm. Pomiędzy dolną listwą wyższej pary a górną listwą niższej pary odległość wynosi z kolei 300 mm.

System według niniejszego wzoru nie wymaga zabudowania całej powierzchni ściany, wystarczające do uzyskania poprawy właściwości akustycznych jest zabudowanie jedynie części powierzchni ściany. Natomiast wzrost efektywności akustycznej ustroju jest proporcjonalny do zabudowywanej ustrojem powierzchni ścian.

Wypełnienie elementami z materiału tłumiącego przestrzeni pomiędzy panelem a ścianą zapobiega niekontrolowanemu odbiciu fal dźwiękowych za panelami. Nadto, zastosowanie jako materiału tłumiącego przykładowo waty szklanej oraz antyogniowa impregnacja panelu przy użyciu takiej substancji jak szkło wodne zwiększa poziom ognioodporności całego ustroju.

Przedmiot wzoru użytkowego jest uwidoczniony na rysunku, na którym: - fig. 1 przedstawia moduł ustroju zawierający cztery panele w izometrycznym widoku złożeniowym od frontu; - fig. 2 przedstawia moduł ustroju zawierający cztery panele w izometrycznym widoku złożeniowym od tyłu (od strony ściany); - fig. 3 przedstawia stelaż z zamocowanym jednym panelem w izometrycznym widoku od frontu; - fig. 4 przedstawia pojedynczy panel wraz zawieszkami i elementami tłumiącymi w izometrycznym widoku złożeniowym od tyłu (od strony ściany); - fig. 5 przedstawia złożeniowy widok izometryczny elementów stelażu; - fig. 6a przedstawia panel w wersji z trzema wybrzuszeniami w widoku przestrzennym; - fig. 6b przedstawia panel w wersji z trzema wybrzuszeniami w widoku frontalnym; - fig. 7a przedstawia panel w wersji z dwoma wybrzuszeniami w widoku przestrzennym; - fig. 7b przedstawia panel w wersji z dwoma wybrzuszeniami w widoku frontalnym; - fig. 8a przedstawia panel, zawieszkę oraz listwę i profil w widoku z góry; - fig. 8b przedstawia panel, zawieszkę oraz listwę i profil w widoku z boku. Ścienny ustrój akustyczny według wzoru użytkowego zawiera cztery drewniane panele 1 wykonane z klejonki bukowej, o zróżnicowanej liniowo pofałdowanej powierzchni czołowej pokrytej w całości piramidkami 2 o zróżnicowanej powierzchni podstawy i wysokości. Wymiary przykładowego panelu I wynoszą 995 mm x 995 mm x 40 mm (grubość), a waga 14,5 kg. Ścianka każdej z piramid 2 ma skokowo zmienny kąt nachylenia, który wynosi 30° i 40°. Powierzchnia pofalowania zajmuje około 3/4 grubości panelu 1. Tył każdego z paneli 1 jest zaopatrzony w żłobione rowki 3 odprężające, zmniejszające naprężenia panelu 1. Opcjonalnie, dla ułatwienia montażu zawieszek 4 na tylnej ścianie panelu 1 zaznaczone są pola 5, do których przykręcone są zawieszki 4. Pomiędzy panelami 1 znajdują się szczeliny dylatacyjne 6 o szerokości 5 mm. Panele 1 zawieszone są na poziomych listwach kątowych 7 zaopatrzonych w podłużne wpusty 8 umieszczone przy krawędzi gięcia listwy 7. Odległość tylnej płaszczyzny panelu 1 od ściany wynosi 50 mm. Listwy 7 w pobliżu końców są zaopatrzone w otwory 9 służące do montażu śrub lub elementów łączących poszczególne listwy 7 ze sobą. Każdy z paneli 1 jest zawieszony na dwóch poziomych listwach kątowych 7 za pośrednictwem czterech metalowych zawieszek 4 o haczykowatym kształcie zaopatrzonych na końcu w wypust 10 wsuniętych we wpust 8 w listwie 7 i ryglujący położeniu panelu 1. Zawieszki 4 zamocowane są do panelu 1 przy użyciu śrub II lub wkrętów wkręcanych w pobliżu narożników panelu 1. Zamocowanie poziomych listew 7 do pionowych profili 12 odbywa się poprzez wczepienie listwy 7 bezpośrednio w ukośne, krzywkowe wręby 13 w pionowych profilach 12 i obrót o 45° w osi poziomej. Wręby 13 są ukształtowane w taki sposób, że pozioma listwa kątowa 7 po wczepieniu klinuje się we wnętrzu pionowego profilu 12. Profile pionowe 12 są umocowane do ściany przy użyciu kotw 14. Pustą przestrzeń pomiędzy ścianą a panelem 1 oraz pomiędzy poziomymi listwami 7 i pionowymi profilami 12 wypełniają szczelnie pro-stopadłościenne elementy tłumiące 15 z waty szklanej. Korzystnie panele 1 zaimpregnowane są substancją niepalną na bazie boru. Ścienny ustrój akustyczny według wzoru użytkowego spełnia podwójną funkcję dyfuzora i absorbera dźwięku, zapewniając w ten sposób wyższy poziom komfortu akustycznego. Nadto, dzięki specyficznej konstrukcji stelaża i łączenia jego poszczególnych elementów możliwe jest kompensowanie nierówności ścian. Specyficzne ukształtowanie powierzchni czołowej paneli nie tylko poprawia właściwości akustyczne, lecz także umożliwia montaż paneli w dowolnej pozycji. Dodatkowo wobec istnienia dwóch wzorów paneli z różnymi siatkami pofałdowań (wysklepień i wgłębień) istnieje duża liczba konfiguracji paneli, co zapewnia duże zróżnicowanie powierzchni całego ustroju. Z przeprowadzonych badań wynika, że ustrój według wzoru optymalną efektywność pochłaniania wykazuje w odniesieniu do fal dźwiękowych o zakresie częstotliwości od 2000 Hz do 10000 Hz.

Ustrój według wzoru charakteryzuje się wysokim współczynnikiem pochłaniania i tłumienia dźwięku, dzięki czemu w pomieszczeniach wielkopowierzchniowych zapewnia wyraźniejszy dźwięk bez pogłosu, co przyczynia się do poprawy komunikacji i wpływa na brak konieczności podnoszenia głosu. Poprawa własności akustycznych pomieszczeń dzięki zastosowaniu ustroju hybrydowego według wzoru przyczynia się do obniżenia stresu, lepszej koncentracji dzieci i pracowników, a w efekcie zmniejszy wpływ na pogorszenie i utratę słuchu u osób przebywających w tych pomieszczeniach.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia ochronne

   1. Ścienny ustrój akustyczny zawierający panele ścienne, stelaż mocujący oraz materiał tłumiący, umieszczony pomiędzy ścianą a panelem, znamienny tym, że powierzchnia tylna paneli (1) zaopatrzona jest w rowki odprężające (3), a powierzchnia czołowa paneli (1) jest pofałdowana i zaopatrzona w piramidki (2), przy czym każda ze ścian każdej z piramidek ma skokowo zmienny kąt nachylenia, pomiędzy panelami (1) znajdują się szczeliny dylatacyjne (6), a elementy materiału tłumiącego (15) są umiejscowione między pionowymi profilami (12) i poziomymi listwami kątowymi (7), natomiast stelaż tworzą pionowe profile (12) oraz poziome listwy kątowe (7) połączone rozłącznie przy użyciu zawieszek (4) wsuniętych w poziome wpusty (8) znajdujące się w listwach kątowych (7), z panelem (1), nadto poziome listwy kątowe (7) są zamocowane rozłącznie poprzez bezpośrednie połączenie do pionowych profili (12) zaopatrzonych w ukośne wręby (13).
2. 2. Ścienny ustrój akustyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że poziome listwy kątowe (7) zaopatrzone są z obu końców w dwa otwory (9), po jednym otworze na każdym końcu listwy.
3. 3. Ścienny ustrój akustyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że pofałdowana powierzchnia przednia panelu (1) zaopatrzona jest w dwa wysklepienia i jedno wgłębienie.
4. 4. Ścienny ustrój akustyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że poziomie listwy kątowe (7) w docelowym położeniu mają przekrój poprzeczny w kształcie litery „V”.