Звукопоглинальні матеріали
2006-12-21 13:56:36
Усередині приміщень, де велика площа відкритого цегли, штукатурки, бетону, кахлю, скла, металу, завжди чути довге відлуння. Якщо в таких приміщеннях є кілька джерел звуку (розмова людей, музика, виробничі шуми), то прямий звук накладається на його гучні перші відбиття, що призводить до нерозбірливості мови і підвищеному рівню шуму в приміщенні. В більшості випадків це небажано. Так, в залах вокзалів і аеропортах, великих магазинах, вестибюлях метро та інших подібних приміщеннях час послезвучія (луна), або реверберація, повинно бути по можливості мінімальним. У залах, спеціально призначених для прослуховування (лекційних, театральних, кіно-та концертних), час реверберації повинно бути не більше і не менше заданих меж. Занадто великий час реверберації призводить до спотворення сприйняття мови і музичних творів. Навпаки, занадто мале – до "сухості" залу і "несочності" чутних звуків. Для зниження або корекції часу реверберації приміщень в його обробці застосовують звукопоглинальні матеріали та конструкції (звукопоглотітелі).
З акустичної точки зору звукопоглотітелі можуть бути розділені на наступні групи:
- пористі (в т.ч. волокнисті);
- пористі з перфорованими екранами;
- резонансні;
- шаруваті конструкції;
- штучні або об'ємні
.
Пористі звукопоглотітелі виготовляють у вигляді плит, які кріпляться до огороджувальних поверхнях безпосередньо або на віднесенні, з легких і пористих мінеральних штучних матеріалів – пемзи, вермикуліту, каоліну, шлаків і т.п. з цементом або іншим в'яжучим. Такі матеріали достатньо міцні і можуть бути використані для зниження шуму в коридорах, фойє, сходових маршах громадських та промислових будівель.
У приміщеннях, де до зовнішнього вигляду звукопоглотітелей пред'являються підвищені вимоги, застосовують спеціальним чином оброблені волокнисті матеріали. Сировиною для їх виробництва служать деревні волокна, мінеральна вата, скляна вата, синтетичні волокна. Ці вироби також виготовляють у вигляді плоских плит (стельові або стінові панелі) або криволінійних і об'ємних елементів. Поверхня волокнистих звукопоглотітелей обробляється спеціальними пористими фарбами, пропускають повітря (наприклад, Acutex T) або покривається повітропроникними тканинами або нетканих матеріалів, наприклад лутрасілом.
В даний час волокнисті звукопоглотітелі є найбільш вживаними в будівельній практиці. Вони не тільки виявилися найбільш ефективними з акустичної точки зору в широкому частотному діапазоні, а й відповідають зрослим вимогам, що пред'являються до дизайну приміщень.
У волокнистих поглиначів розсіювання енергії коливання повітря і перетворення її в тепло відбувається на декількох фізичних рівнях. По-перше, внаслідок в'язкості повітря, а його дуже багато в міжволоконній просторі, коливання частинок повітря всередині поглинача призводить до тертя. Крім цього, відбувається тертя повітря об волокна, поверхня яких також велика. По-третє, волокна труться одна об одну і, нарешті, відбувається розсіювання енергії через тертя кристалів самих волокон. Цим пояснюється, що на середніх і високих частотах коефіцієнт звукопоглинання волокнистих матеріалів знаходиться в межах 0,4 … 1,0.
Нагадаємо, що коефіцієнт звукопоглинання? дорівнює відношенню не відбилася (поглиненої всередині і пройшла крізь) від поверхні енергії коливання повітря до повної енергії, що впливає на поверхню. Коефіцієнти звукопоглинання більшості будівельних матеріалів см. в таблиці 1. Волокнисті і пористі матеріали використовують в основному для поліпшення акустичних якостей в кінотеатрах, театрах, концертних залах, студіях, аудиторіях. Крім того, вони використовуються для зменшення шуму в дитячих садах, школах, лікарнях, ресторанах, офісах, торгових залах, вестибюлях, залах очікування, виробничих приміщеннях.
Для збільшення звукопоглинання на низьких частотах необхідно збільшити товщину пористо-волокнистих матеріалів або передбачити повітряний проміжок між поглиначем і відбиває конструкцією.
Волокнисті звукопоглотітелі без фарбувального або зовнішнього тканинного шару використовують з зовнішньої захистом від механічних пошкоджень, виконаної з перфорованого матеріалу (SoundLux, дерева, фанери, гіпсокартону).
Між екраном і волокнистим матеріалом прокладають повітропроникний полотно для запобігання емісії волокнистих часток. Конструкції з перфорованим покриттям звукопоглотітеля дозволяють досягати досить великої звукопоглинання в широкому діапазоні частот. Частотну характеристику звукопоглинання регулюють підбором матеріалів, його товщиною, розміром, формою, кроком отворів. Звукопоглотітелі з металевим перфорованим екраном добре зарекомендували себе в якості антивандальних покриттів.
Звукопоглинання пористим і волокнистим матеріалом, покритим перфорованим екраном, носить резонансний характер. Прототипом таких конструкцій служить резонатор Гельмгольца, що складається з повітряної порожнини, з'єднаної отвором з повітрям приміщення, наприклад, глиняний посуд, вмурований у стіну, з відкритим до приміщення отвором. У таких резонаторів звукопоглинання досягається у вузькому діапазоні частот поблизу власної частоти коливань резонатора.
Для отримання високого значення коефіцієнта звукопоглинання (0,7 … 0,9) в широкому діапазоні частот застосовують багатошарові резонансні конструкції, що складаються з 2-3 паралельних екранів з різною перфорацією з повітряним проміжком різної товщини.
Звукопоглинальні конструкції з великим звукопоглинанням в області низьких частот виготовляють у вигляді панелей, що складаються з тонких пластин (дерево, фанера, гіпсокартон), закріплених на рамі. Пластини розташовані на деякій відстані від огороджувальних поверхонь. Під дією звукових хвиль панелі будуть коливатися. При збігу власних частот панелей і змушують частот звукових хвиль буде спостерігатися явище невідображення (поглинання) цих хвиль. Якщо при цьому між панелями та огороджувальними конструкціями розмістити ефективні на середніх і високих частотах волокнисті поглиначі, то вийде широкосмугові звукопоглинальні конструкції. Без застосування подібних конструкцій важко домогтися оптимального часу реверберації в концертних і театральних залах, де застосування тільки ефективних м'яких пористих і волокнистих поглиначів приглушує зал на середніх і високих частотах і залишає його досить гучним на низьких.
Слід мати на увазі, що в приміщеннях великого об'єму ефективність зниження часу реверберації або рівня шуму за рахунок впливу додаткового звукопоглинання зменшується. У таких приміщеннях важливо використовувати ще й форму стін і стель. Так, застосування не плоских, а кесонних потоків і пілястр різної форми або виступів (балконів) на стінах збільшує звукопоглинання (на низьких частотах – за рахунок форми поверхні, на середніх і високих – за рахунок багатократності віддзеркалень від віддалених ділянках стін і стелі). Крім того, це призводить до більшої диффузности звукового поля, що благотворно позначається на акустичному кліматі в приміщеннях.
У тих випадках, коли звукопоглинальний матеріал не можна застосовувати на огороджувальних конструкціях (наприклад, якщо вони світлопрозорих) або їх площа недостатня для досягнення необхідного ефекту, використовуються підвісні штучні (об'ємні) звукопоглотітелі. Найчастіше це плоскі плити з волокнистих матеріалів, вкриті пористою фарбою, обтягнуті тканинами або ув'язнені в перфоровані листи металу. Так, штучні звукопоглотітелі Buffl шведської фірми Ecophon мають розмір 600х1200х50мм, володіють спеціальними гачками для підвісу. Такі конструкції акустично дуже ефективні, тому що, підвішені вертикально, вони поглинають звук обома поверхнями. Якщо ці поглиначі підвішені так, що в плані утворюють замкнуті фігури (квадрати, трикутники і т.д.), то звукопоглинання збільшується за рахунок резонансного поглинання в повітрі між вертикалями панелей.
При виборі того чи іншого звукопоглотітеля, крім акустичних вимог, необхідно враховувати й умови експлуатації приміщення. Тому треба мати на увазі такі властивості матеріалів, як волого-і вогнестійкість, механічна міцність, економічність, біостійкість, можливість вторинної фарбування, очистки від пилу і миття.
Провідні торгові марки звукопоглинальних матеріалів і конструкцій, представлених на російському ринку:
- Ecophon (Швеція) – підвісні стелі, стінові панелі, штучні звукопоглотітелі на основі скловолокна;
- Akusto (Фінляндія) – підвісні стелі на основі скловолокна;
- Rockfon (Данія) – підвісні стелі на основі базальтового волокна;
- Шуманет БМ (Росія) – не оброблені звукопоглинальні панелі на основі базальтового волокна;
- Sound Lux ??(Росія) – стінові панелі з перфорованих металевих касет і базальтової-волокнистих звукопоглотітелей;
- ТИГИ KNAUF (Росія) – перфоровані гіпсокартонні стельові панелі ППГХ;
- AMF, OWA (Німеччина) – стельові панелі з різних волокнистих матеріалів;
- MAPPY (Італія) – поролонові пористі звукопоглинальні листи і мати з різною формою лицьової поверхні (для променевого розсіювання відображених хвиль)
.
На закінчення необхідно відзначити, що наявність в залах м'яких крісел, декорацій, завіс, килимових доріжок, глядачів збільшує загальне звукопоглинання, це треба враховувати при виборі звукопоглинальних матеріалів для обробки.