CC BY
47
УДК 534.8
БАЗА ДАНЫХ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОЙ
ОТДЕЛКИ ПОМЕЩЕНИЙ
© 1999 В.В. Леньшин 12, Г.М. Макарьянц Е.В. Шахматов 12
1 Самарский государственный аэрокосмический университет 2 Институт акустики машин, г. Самара
Рассмотрена проблема выбора современных отделочных материалов для обеспечения оптимальных акустических характеристик помещений на основе созданной базы данных. Описаны критерии выбора и даны рекомендации по применению материалов для акустической отделки помещений.
На протяжении всей истории человечество стремилось улучшить среду своего обитания, создать более комфортные условия труда, отдыха. Это, прежде всего, относится к помещениям. При этом требовались не только красота, эстетические качества внутренней отделки, но и приемлемые акустические свойства.
Проблема обеспечения акустического комфорта в помещениях актуальна и сегодня, причем, используя современные технологии и материалы, можно решать ее в комплексе. Современные отделочные материалы: подвесные потолки, стеновые плиты, которые осуществляют акустическую коррекцию, сокращая шум до комфортного уровня и, улучшая условия общения между людьми, обеспечивают также термоизоляцию, что позволяет сократить расходы на отопление. Они обладают высокой степенью светоотра-жения и диффузии, уменьшая потребление электроэнергии для освещения, имеют достаточную прочность и, как следствие, сокращают расходы на эксплуатацию.
В простейшем случае хорошая акустика помещения означает возможность поглощения отраженного звука или, так называемого “эха”, в рамках одной комнаты. Эховые эффекты характеризуются временем реверберации. Существуют научно обоснованные нормы времени реверберации для различных типов помещений. В бассейнах и спортивных залах оно может достигать 4...6 секунд, на ра-
бочем месте, в офисе оно не должно превышать 0,4...0,6 секунд. Отделка помещений звукопоглощающими материалами значительно снижает время реверберации и уровень звукового давления путем предотвращения отражения звука окружающими поверхностями. Однако не для всех типов помещений стоит увлекаться звукопоглощающими материалами, а руководствоваться именно этими рекомендуемыми значениями. Тогда не будет таких акустических “казусов” как концертные залы, в которых музыка либо не слышна, либо звучит глухо.
Но это простейший случай. Для помещений кафе, ресторанов, концертных залов сложной формы требуется создание достаточно сложных звуковых полей. В одном помещении должны быть зоны концентрации звука и зоны так называемой акустической тени, где посетители могли бы спокойно поговорить, не пытаясь перекричать музыку в зале. В Институте Акустики Машин (ИАМ) при СГАУ имеются возможности для моделирования сложных звуковых полей, разработки рекомендаций по отделке и планировки помещений.
Хорошим практическим инструментарием для этих целей является применение акустических стеновых и потолочных панелей. На российском рынке акустические потолочные системы в основном представлены фирмами Ecophon, Armstrong, Donn.
Стратегия крупнейших производите-
лей отделочных материалов - это производство интегрированных потолочных и стеновых систем, которые помимо потолочных, стеновых панелей включают в себя криволинейные сегменты, подвесные несущие системы, модульные системы светильников, системы профилей для создания скрытой подсветки и т.д. Все это значительно расширяет возможности акустического моделирования помещений при относительно простом монтаже систем.
В результате анализа основных характеристик акустических панелей в ИАМ была создана база данных по звукопоглощающим материалам и фирмам, которые их представляют. База позволяет делать выборку необходимого материала по нескольким группам критериев. Остановимся на некоторых из них.
Как правило, фирмы не представляют полный спектр акустических характеристик выпускаемых материалов. Наиболее часто приводится либо частотная характеристика коэффициента звукопоглощения, либо класс звукопоглощения. Все материалы по звукопоглощению делятся на классы по мировому стандарту EN-ISO 11654. Классы поглощения от А до Е определяются по коэффициентам звукопоглощения в частотном диапазоне от 250 до 4000 Гц (рис.1).
Однако материалы наивысшего клас-
са звукопоглощения А не являются наилучшими для любого типа помещений. Различные сферы требуют различного уровня звукопоглощения для создания оптимальной акустической среды, которая характеризуется общим временем реверберации для всего помещения. Например, игровые комнаты, учебные залы, офисы имеют характерное время реверберации 0,4 ... 0,6 секунд, что соответствует звукопоглощению класса А, а у помещений для занятия музыкой оптимальное время реверберации 0,8 ... 1,5 секунд и рекомендуемый класс звукопоглощения С. В основном это связано с повышенным рассеиванием звука в воздухе на высоких частотах. Применение акустических панелей высокого класса ещё сильнее ухудшает восприятие звука высоких тонов.
Иногда фирмы в качестве акустической характеристики материала указывают коэффициент КЯС. Данный коэффициент измеряется по шкале американского общества по испытанию материалов и соответствует мировому стандарту 180354. Значение КЯС является средним арифметическим коэффициентом звукопоглощения в октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 250 до 2000 Гц. Однако значение КЯС игнорирует высокие частоты и переоценивает низкие, поэтому в ряде случаев может быть об-
Практический коэффициент звукопоглощения ОСр
1,0
о.а
0.6
0,4
0,2
£00 1000 2000
f, Гц
4000
Класе поглощения А Класс поглощения В Класс поглощения С Класс поглощения Б Класс поглощения Е Неклассифицировано
Рис.1. Классификация материалов по звукопоглощению в соответствии со стандартом EN-ISO11654
манчивым.
В характеристиках материалов также часто приводится индекс звукоизоляции, который указывает на величину звукоизоляции в дБ в октавной полосе 1000 Гц.
По своим акустическим свойствам подвесные системы основных производителей приблизительно одинаковы, предлагается большой выбор дизайнерских решений, даются рекомендации по установке систем с целью получения других акустических характеристик помещения. Как известно, один из действенных инструментов получения необходимого звукопоглощения- оптимальное расстояние от поглотителя до жесткой стенки, поэтому иногда можно встретить характеристики коэффициентов звукопоглощения для различных типов подвеса.
Одним из важных критериев является пожаробезопасность материалов. Как правило, приводятся данные о принадлежности акустических плит к группе материалов по пожарной безопасности в соответствии с DIN 4102 или стандарту СЭВ 2437-80.
Следующее важное качество это влагостойкость. Материал не должен поглощать влагу капиллярным способом и не впитывать влагу из воздуха. Вода, попавшая на материал, например во время уборки, должна быстро высыхать и не оставлять каких-либо следов на панели. Изделия не должны деформироваться или расслаиваться даже в холодной или влажной среде.
Влажность воздуха меняется в зависимости от времени года и температуры воздуха. Внутри помещений она может колебаться от 45% до 80%. В ночное время суток или в периоды, когда здание временно не отапливается, температура понижается и, как следствие, повышается уровень влажности, так как плотный холодный воздух не может удержать столько влаги, сколько тёплый. В подобных случаях, а также в помещениях с высокой влажностью, таких, как кухни и душевые относительный уровень влажности может достигать 95%.
Звукопоглощающие панели испытываются в соответствии со стандартом ISO 4611. Например, для панелей фирмы Ecophon испытания показали, что они выдерживают постоянную влажность воздуха до 95% при 25 оС без какого-либо провисания, деформации или расслоения. Для панелей фирмы Armstrong эти показатели колеблются от 70% до 90%. Однако эти панели не подходят к помещениям с высокими температурами, горячими агрессивными газами или коррозирующими веществами в воздухе.
Следует отметить панели Ecophone серии Advance. Они покрыты специальной водоотталкивающей, но звукопроницаемой пленкой, что несколько ухудшает акустические характеристики панелей, но зато позволяет мыть их ежедневно под струей воды и использовать в помещениях с очень высокой влажностью. Другие фирмы не предлагают аналогичной продукции.
В большинстве интерьеров отражение света поверхностью потолка - важный фактор. Значение коэффициента отражения важно потому, что если разница между светом с поверхности светильника и светом с остальной поверхности велика, то есть риск неприятного ослепления. При косвенном освещении требования к отражающей поверхности возрастают, так как уровень освещения в помещении зависит от того, сколько света отражает поверхность потолка. При косвенном освещении также важно, чтобы свет отражался и распространялся с высокой степенью рассеивания для избежания блеска и ослепляющего воздействия со стороны освещённых поверхностей. В соответствии с этими требованиями панель должна иметь минимальный отражательный коэффициент при косвенном освещении 0,8 и при прямом освещении 0,7. А степень рассеивания для данной поверхности должна быть как минимум 85%, измеряемая согласно немецкому стандарту DIN 5033 часть 3. Большинство акустических панелей удовлетворяет этим требованиям, благодаря специаль-
ным красителям или покрытиям, применяемых для лицевых сторон подвесных систем и панелей при изготовлении.
Другие потребительские характеристики панелей довольно сильно различаются. Так более дорогими являются панели Ecophon, однако, они сертифицированы согласно стандартам для внутреннего климата помещений и являются наиболее экологическими чистыми. Применение самых дешевых панелей DONN для жилых помещений нежелательно. В гигиеническом сертификате оговорены условия применения этих панелей для помещений с очень хорошей вентиляцией, складских помещений большого объема. Armstrong, как правило, предлагает больший выбор дизайнерских характеристик материалов и средние цены.
Наша промышленность выпускает в настоящее время несущие лицензионные конструкции, но, к сожалению, не производит самих акустических панелей с конкурентно способными свойствами. Тем не менее, у современных дизайнеров достаточно большой выбор решений, обеспечиваемый большим предложением отделочных материалов.
Разработанная база данных материалов позволяет пользователю проводить поиск нужных изделий по следующим системам:
- данный критерий (например, класс звукопоглощения) или группа критериев равны заданному;
- данный критерий или группа критериев не ниже заданных;
- смешанный выбор (одна группа критериев должна быть равна заданным значениям, другая - не ниже определенных пользователем);
- оптимальный выбор в соответствии с линейной целевой функцией:
К = а1К1 +а2К2 +... + апКп,
где К,- /-ый критерий, участвующий в выборе, а- коэффициент веса критерия (может меняться пользователем, либо действуют среднестатистические установки).
Применение данной базы значительно облегчает выбор материалов с заданными потребительскими свойствами для получения необходимых акустических характеристик помещений.
DATABASE FOR CHOOSING OF MATERIALS FOR ACOUSTIC FURNISHING OF PREMISES
© 1999 V.V. Lenchine12, G.M. Makaryanz1, E.V. Shakhmatov12
1 Samara State Aerospace University
2 Institute of Machines Acoustics, Samara
The problem of choosing of modern finishing materials to obtain optimal acoustic characteristics of premises is considered in this paper with the use of created database. The criteria of choosing are described. The recommendations for applying of materials for acoustic furnishing of premises are given.
