Строительная акустика. Звукопоглощающие материалы и конструкции

1. Строительная акустика

Преподаватель
Соколов Александр
Николаевич

2. 2 Лекция - тезисы

2
2 Лекция - тезисы
• Звукопоглощающие материалы и
конструкции

3. Схема прохождения звуковой волны через пористый материал

3
Схема прохождения звуковой волны
через пористый материал

4. Схема отражения и прохождения звука

4
Схема отражения и прохождения
звука

5.

5
Звук
Отражение звука
Путь отражения звука
Вопрос: сколько
поступающей на
конструкцию звуковой
энергии будет отброшено
назад в помещение?
Звукопоглощение
Звукопередача
через
конструкцию
Путь поглощения звука
Вопрос: сколько
поступающей на
конструкцию звуковой
энергии будет поглощено
её поверхностью?
Путь звукопередачи через
конструкцию
Вопрос: сколько
падающей энергии
пройдёт через
конструкцию?

6. Коэффициент звукопоглощения

6
Коэффициент звукопоглощения
E погл E пад Eотр
E пад
E пад
E пад - энергия, падающая на ограждение
E отр - энергия, отражённая
Eпогл - энергия, поглощённая
E прошед - энергия, прошедшая сквозь ограждение

7. Коэффициент отражения

7
Коэффициент отражения
Eотр
E пад
E пад - энергия, падающая на ограждение
E отр - энергия, отражённая
Eпогл - энергия, поглощённая
E прошед - энергия, прошедшая сквозь ограждение

8. Коэффициент звукопередачи (звукопроницаемости или звукопроводности)

8
Коэффициент звукопередачи
(звукопроницаемости или звукопроводности)
E прошед
E пад
E пад - энергия, падающая на ограждение
E отр - энергия, отражённая
Eпогл - энергия, поглощённая
E прошед - энергия, прошедшая сквозь ограждение

9. Эквивалентная площадь звукопоглощения поверхности

9
Эквивалентная площадь
звукопоглощения поверхности
A S (м )
2
- произведение площади поверхности на
её коэффициент звукопоглощения
(т.е. площадь такой плотностью поглощающей
поверхности, которая поглощает столько же
энергии, сколько данная поверхность)

10. Звукопоглощающие материалы и конструкции

10
Звукопоглощающие материалы и
конструкции
• Фактор формирования звукового поля в
зрительных залах для создания наилучших
условий восприятия речи и музыки
• Средство борьбы с шумом

11. По механизму звукопоглощения

11
По механизму звукопоглощения
• Пористые материалы
поглощают высокие частоты
• Плитные поглотители (резонансные)
поглощают низкие частоты
• Конструкции с перфорированным
слоем
поглощают средние частоты,
звукопоглощающие свойства проектируются

12.

12
Звукопоглотители
Служат для того, чтобы сократить время реверберации
Резонансные
поглотители
Пористые
поглотители
С точки зрения физики они представляют собой
системуПлитные
масса – пружина. В качестве
Перфорированные
колеблющейся
массы
работает
отделка
плиты, в
поглотители
поглотители
качестве пружины – воздушная прослойка.
Конструкция:
Упругоподвешенные
плиты
Отделка
изс
закрытой плит
гипсокартонных
поверхностью
(G-KPL)
Поглощают
ДВП фанерные листы
преимущественно
низкие частоты
Пористые
поглотители
Упруго-подвешенные
с перфорированной
поверхностью, с
шлицевыми
Отделка
из досок с или
профилированными
каймами,
открытыми швами
Упруго-подвешенные
или наклеенные
(нанесённые)
Люди,
занавески, ковровые
покрытия
пола, ковры,на
непосредственно
пенопластовые
акустические
конструкцию
плиты,
минераловатные
шлицевые плиты,
материалы
с
Поглощают
Преимущественно
плиты,
ДВП
лёгкие,
мягкоперфорированные
пористой
преимущественно
для поглощения
гипсокартонные
плиты, панели волокнистые
поверхностью плиты,
перфорированные
из лёгкого
металла,
тяжёлая
средние
частоты
высоких частот
мягкая мебель.
пористая грубая штукатурка.

13. Пористые звукопоглотители

13
Пористые звукопоглотители
• Жёсткие плиты
пемзолит
акмигран
• Мягкие плиты (200-250 кг/м3) или маты (50100 кг/м3)
древесноволокнистые минераловатные,
стекловатные, стекловолокнистые
• Полимерные материалы
пенополиуретан
• Тканевые материалы
драпировки, ковры

14. Кривые, показывающие поглотительную характеристику волосяного войлока различной толщины

14
Кривые, показывающие поглотительную характеристику
волосяного войлока различной толщины

15.

15

16. Влияние толщины слоя пористого поглотителя

16
Влияние толщины слоя пористого
поглотителя
2 – толщина слоя
d=λ
1/4 : максимум
1–
3
– толщина
требуемая
слоя
толщина
скорости
звуковых
волн
d=λ1/4
слоя
изоляции
: максимум
d для
длиной
λ2звуковых
расположен
скорости
α=0,8
в зависимости
волн
от
вне
слояλfпористого
длиной
частоты
1 расположен в
материала,
слое пористого
эффективность
слоя
материала;
уменьшается;

17. Влияние расстояния между пористым поглотителем и стеной

17
Влияние расстояния между
пористым поглотителем и стеной
a2
между
1––
звукопоглощающий
–расстояние
звукопоглощающий
звукопоглощающим слоем
расположен
на
слой
нанесён
– коэффициент
и3стеной
27 см;
расстоянии
от стены,
непосредственно
на
звукопоглощения
α
равном
стену,
плитымаксимум
из минерального
bскорости
– слой
прикреплён
λ/4,
максимум
скорости
находится
вне
волокна
толщиной
40
непосредственно
к стене
звуковых
волн
слоя,
его
эффективность
мм;
находится в толще слоя;
уменьшается;

18. Резонирующие панели (плитные резонаторы)

18
Резонирующие панели (плитные резонаторы)
б – полуцилиндрическая
в – плоскаядеревянная
деревяннаярезонирующая
резонирующаяпанель
панельзвукорассеющего
а – деревянная резонирующая панель звукорассеющего профиля;
профиля
1 – фанера толщиной 10 мм; 2 – деревянный каркас; 3 упругая
демпфирующая прокладка; 4 – фанера толщиной 4 мм; 5 – деревянная
обвязка, приклеенная к листу фанеры
Архитектурные типы звукопоглощающих деревянных панелей
(размеры a и h выбираются в соответствии с акустическими
требованиями и резонансной частотой колебания)

19. Плёночные поглотители

19
Плёночные поглотители

20. Частотная зависимость коэффициента звукопоглощения αp плёночной конструкции

20
Частотная зависимость коэффициента
звукопоглощения αp плёночной конструкции

21. Частотная зависимость коэффициента звукопоглощения αp тканевой конструкции

21
Частотная зависимость коэффициента
звукопоглощения αp тканевой конструкции

22. Резонатор Гельмгольца

22
Резонатор Гельмгольца
Резонаторы (голосийки) для усиления отзвука хора и увеличения
Схема резонатора
Гельмгольца
времени реверберации,
применявшиеся
в древнерусских соборах и
церквях Новгорода и Пскова (заштрихованы зоны обычного
расположения резонаторов)

23. Конструкции с перфорированным слоем

23
Конструкции с перфорированным
слоем

24.

24

25.

25

26.

26

27. Частотная зависимость коэффициента звукопоглощения двух резонаторов с последовательным соединением

27
Частотная зависимость коэффициента звукопоглощения
двух резонаторов с последовательным соединением

28. Частотная характеристика звукопоглощения многослойных конструкций с перфорированными листами

28
Частотная характеристика звукопоглощения
многослойных конструкций с
перфорированными листами
а – конструктивная схема; 1 – наклеенная на лист редкая ткань (срепянка,
мешковина и др.); 2 – перфорированный лист оцинкованного железа; 3 –
каркас; б – частотная характеристика многослойных конструкций с
перфорированным слоем; 1 – расчетная характеристика звукопоглощения;
2 – характеристика звукопоглощения, измеренная в лаборатории

29. Звукопоглощающая конструкция для облицовки стен зала

29
Звукопоглощающая конструкция для
облицовки стен зала
а – сечение
звукопоглощающе
й конструкции;
б – перфорация
звукопоглощающе
й конструкции

30. Схемы штучных звукопоглотителей

30
Схемы штучных звукопоглотителей

31. Подвесной поглотитель дифракционного типа (угол наклона α выбирается по архитектурным соображениям)

31
Подвесной поглотитель дифракционного типа
(угол наклона α выбирается по архитектурным соображениям)
а – общий вид поглотителя;
б – разрез и план
поглотителя;
1 – кожух из
перфорированной фольги
толщиной от 15 до 0.4 мм
(диаметр перфорации 1 мм,
шаг перфорации 3 мм);
2 – мат из минерального
волокна плотностью 150230 кг/м3 в обёртке из
грубой ткани или
мешковины;
3 – крепёжная пружина;
4 - колпачок

32.

32

33.

33

34. Свойства двух видов звукопоглотителей. Типичный вид кривых коэффициента звукопоглощения

34
Свойства двух видов звукопоглотителей.
Типичный вид кривых коэффициента
звукопоглощения
1 – коэффициент
поглощения резонаторов
в виде обычных и
перфорированных плит и
резонаторов
Гельмгольца;
2 – то же, пористых
поглотителей

35.

35

36. Снижение уровней звукового давления в зоне отражённого звука

36
Снижение уровней звукового
давления в зоне отражённого звука
k 2 B2
L 10 lg
k1 B1
B1 B2 – акустические постоянные помещения до и
после устройства звукопоглощающих
конструкций
k1 k2 – коэффициент, учитывающий нарушение
диффузности звукового поля, зависящий от

37. Акустическая постоянная помещения

37
Акустическая постоянная помещения
Aполн
B
1
Аполн – эквивалентная площадь
звукопоглощения помещения, м2
– средний коэффициент
звукопоглощения
Aполн
Si

38. Коэффициент учитывающий нарушение диффузности звукового поля

38
Коэффициент учитывающий нарушение
диффузности звукового поля
k
0,2
1,25
0,4
1,6
0,5
2,0
0,6
2,5

39.

39
k 2 B2
L 10 lg
k1 B1
B2
L 10 lg
B2 B1 10 0,1 L
B1
B2 S i
Aполн 2
Aполн 2
B2
, 2
Aполн 2
1 2
B2 S i
Si
Aполн Aполн 2 Aполн1
требуемое
облицовки
Aполн
1
S облицовки