Akustička izolacija

Akustički projekt studija

Repetitorij akustike prostorija

Sazetak o akustici prostorija

Osnovne postavke akustike prostorija

Analizirajte sami vlastitu slušaonicu i projektirajte akustiku

Akustika prostorija i mogućnosti konstrukcije dipolnih zvučnika

ZVUČNA IZOLACIJA

Uzmimo za primjer, membranu zvučnika. Vibracija membrane naizmjenično sabijaju i razrjeđuju zrak, prenoseći zvučne valove kao promjene tlaka zraka. Kada valovi dođu do uha nastaje osjet zvuka. Izdvojimo li bilo koji element iz opisanih uvjeta neće doći do zvuka. Npr. u svemiru nema zvuka jer je posvuda vakuum, pa ne postoji medij koji prenosi zvučne valove. Dakle, surround pucnjava i eksplozije u svemiru koje se javljaju u sci-fi filmovima su potpuno ne realistične.

Zvuk ima mjerljive komponente, a to su frekvencija, amplituda (razina zvučnog tlaka), trajanje, itd.

FREKVENCIJA je mjera koja određuje visinu tona. Mjera frekvencije je Hertz (Hz). Valna dužina jednaka je brzini zvuka podijeljenom sa frekvencijom. Zdrave i mlade osobe mogu osjetiti zvuk u frekvencijskom rasponu od 16 Hz do 20000 Hz, ali ljudsko uho je najosjetljivije u području od cca. 100 do 5000 Hz. U ovom području nalazi se preko 99% sadržaje sve postojeće glazbe, govora ili drugih važnih zvukova koje poznajemo.

TRAJANJE je vrijeme postojanja signala zvuka u sekundama. Trajanje pokazuje koliko je izvor zvuka bio uključen ili koliko je zvuk odjekivao nakon prestanka rada. Neke zvučne razine mogu uzrokovati oštećenja sluha. Hoće li nastati neugoda ili oštećenje sluha ovisit će o trajanju zvuka.

Zadatak arhitektonske akustike je određivanje amplitude i trajanja zvuka u prostorijama. Pri analizi zidova i pregrada u prostorijama analiziramo prigušenje zvuka razdjelnim pregradama, zvučnu izolaciju i apsorpciju. Kad zvučni val dođe do neke pregrade, dio zvučnog vala odbije se od površine i ostane u prostoriji u kojoj je smješten i izvor zvuka. Dio zvučnog vala apsorbira materijal pregrade pretvaranjem u toplinu. Dio zvučnog vala prođe kroz prepreku i prijeđe na drugu stranu pregrade.

Efikasnost ili sposobnost neke prepreke (barijere) u sprječavanju prolaska zvučnog vala naziva se zvučna izolacija ili izolacijska moć (prema ISO/DIS140/V iz 1976.) i mjeri se u decibelima. Važno je naglasiti kako postoji izolacija od zračnog zvuka i izolacija od zvuka udara. Izolacija od zvuka udara opisuje se normaliziranom razinom zvuka udara Ln. Izolacija od zračnog zvuka opisuje se raznim vrijednostima kao što su npr. razlika razina D, normalizirana razlika Dn, izolacijska moć R. Pri određivanju izolacijske moći pregrade potrebno je izmjeriti razinu zvučnog tlaka na strani zvučnog izvora ispred prepreke (prostorija izvora), a zatim iza prepreke (prostorija prijema). Uz to potrebno je poznavati i vrijeme odjeka ili apsorpciju u prostoriji prijema zvuka. Onda je:

S = površina prijemne prostorije

A = apsorpcija prijemne prostorije

10 log (S/A) = ispravak zbog apsorpcije

Važno je pravilno razlikovati zvučnu prepreku (barijeru) od apsorbera. Tipične barijere napravljene su od tvrdih materijala velike gustoće i najčešće povećavaju vrijeme odjeka u prostoriji, dok apsorberi omogućavaju prolaz zvuku kroz njih, ali skraćuju vrijeme odjeka u prostoriji. Govoreći najopćenitije, zvučnom preprekom (barijerom) nije moguće apsorbirati zvuk, niti je moguće apsorberom spriječiti širenje zvuka.

Apsorpcije i izolacija najčešće izazivaju zabunu. Želimo li poništiti širenje zvuka na putanji od izvora do prijamnika (npr. između našeg subwoofera u dnevnoj sobi i nervoznog susjeda u spavaćoj sobi ili između automobila na cesti i pozornice koncertne sale) masivni materijali kao npr. beton pokazat će se najbolji za izolaciju. Svakim podvostručenjem mase pregradnog zida poboljšat će se izolacija za 6 dB. Ekonomičnija su rješenja sa dvostrukim pregradama mnogo manje mase ali potrebno je obratiti pozornost na frekvenciju koincidencije. Za razliku od izolacije, apsorpcija se javlja pri pretvaranju upadne zvučne energije u toplinu. To je razlog zbog kojeg dobri zvučni apsorberi nisu istovremeno i dobri izolatori. Iako su izolacija i apsorpcija potpuno različite fizikalne pojave u mnogim situacijama uporaba apsorbera može poboljšati izolaciju. Međutim, sama apsorpcije ne smije biti glavni način postizanja dobre izolacije. Takvi postupci su izuzetno neefikasni i neekonomični.

Usporedba izolacije i apsorpcije

Slika prikazuje primjenu apsorpcijskog materijala (žuto; npr. mineralna vuna) i izolacijskog (crno; npr. zid ili kruta obloga) kao i rezultirajuće razine zvučnih tlakova nakon primjene.

Izolacija se specificira jednim brojem. Taj postupak sastoji se od generiranja posebnog oblika vrlo glasnog zvuka i mjerenja zvuka koji prolazi kroz materijal kojemu mjerimo zvučnu izolaciju. Mjerenja se vrše u trećinsko oktavnim pojasevima i slabljenje zvuka se ispisuje na poseban graf. Preko dobivenog grafa preklapa se referencijalna krivulja i razlika izmjerene i referencijalne vrijednosti na frekvenciji 500 Hz daje vrijednost izolacije. Svaki proizvođač akustičkih materijala dužan je provesti laboratorijska ispitivanja i definirati klasu svojih akustičkih proizvoda. Klasa je dvoznamenkasti broj koji opisuje laboratorijske karakteristike efikasnosti građevinskog elementa pri sprječavanju transmisije zvuka. Određuje se iz podataka o zvučnoj izolaciji mjereno na 16 frekvencija između 125 i 4000 Hz.

25 Lako se razumije normalno glasni govor

30 Govor normalne glasnoće, čujan ali nerazumljiv

35 Razumljiv glasan govor

40 Glasan govor čujan ali nerazumljiv

50 Jedva se čuje vika

55 Vika nečujna

Ovdje su navedeni neki tipični materijali koji se koriste u građevinarstvu, kako bi dobili ideju njihove usporedbe.

18 Vrata bez brtve

22 Deblja drvena vrata bez brtve

26 staklo 6 mm

32 staklo 12 mm

38 2 cm dvostruki montažni zid na drvenim odstojnicima

41 10 cm betonski zid

46 20 cm šuplji betonski blokovi

48 30 cm betonski blokovi

53 30 cm puni betonski zid

Potrebno je posvetiti pozornost slijedećem: Dobivene vrijednosti s određenim akustičkim materijalom na jednom objektu, rijetko se mogu postići i na drugom. Uzrok tome je razlika u građevinskoj konstrukciji. Isti rezultati postižu se samo u laboratoriju, a stvarne građevine uvijek su različite konstrukcije. Jamstvo za postignute rezultate pri akustičkoj obradi može se postići samo mjerenjem nakon završetka radova, a i tada treba očekivati rezultate 5 do 10 dB niže od onih postignutih u akustičkom laboratoriju.

Mjerenja se mogu usporediti sa specificiranom potrošnjom goriva automobila: mogu se koristiti za uspoređivanje, ali stvarna vrijednost u praksi bit će daleko lošija. Kako putovi nisu isti, niti naš način vožnje, tako i suvremene zgrade nisu poput laboratorija. Općenito uzevši, zgrade se ne mogu graditi kao akustički laboratoriji, jer bi to krajnju cijenu prostora strahovito povisilo.

-Kritične frekvencije pregrade trebaju biti iznad 3150 Hz ili se trebaju što je moguće više, razlikovati. To se postiže različitim masama pregrada.

-Razmak među pregradama treba biti što je moguće veći.

-Spoj po obodu zidova treba biti izoliran mekim materijalom

-Mostove među pregradama treba svesti na minimum.

-Sve fuge trebaju biti idealno zabrtvljene

-lako izolacije pregradnih elemenata (staklena i mineralna vuna) nisu efikasne barijere širenju zvuka, ispunjavanje šupljina građevinske konstrukcije značajno poboljšava efikasnost barijere. Isto tako ispuna prostora iznad spuštenih plafona značajno smanjuje vrijeme odjeka.

-Svi prolazi cjevovoda, električnih instalacija i dimnjaka su izuzetno štetni za akustičku izolaciju.

Metode poboljšanja izolacije su vrlo skupi postupci i najbolje ih je provesti za vrijeme gradnje objekta. Ako se nakon gradnje želi poboljšati izolacija, prvo treba utvrditi je li bolja izolacija uopće potrebna? Ako jest, tada će metoda poboljšanja ovisiti o situaciji. Ovdje je najbolje poslušati savjet akustičkog konzultanta koji će izvesti i sva potrebna mjerenja. Poboljšanja izolacije najčešće zahtijevaju one osobe kojima smeta vanjska buka, ali nisu rijetki ni ljubitelji dobrog zvuka koji žele nervozne susjede poštediti glasne glazbe sa svog skupocijenog audio sustava. Nabrojit ćemo neke ideje koje nam mogu pomoći u analizi postojeće situacije:

Najslabija točka prijenosa zvuka u kuću i iz kuće prema vani su prozori. Ovdje dvostruki prozori imaju daleko veću izolaciju od jednostrukih. Međutim ako su razine zvuka vrlo visoke, potrebno je umjesto 16 mm udaljenosti i 4 mm stakala, napraviti prozore s višestruko većim i promjenjivim razmakom i debljim staklima. Pri tome stakla trebaju obvezno biti različitih debljina. U procjepu između stakala po rubu obvezno treba postaviti apsorpcijski materijal. Neželjeni zvukovi, osim kroz prozora najčešće prolaze kroz krov, podove, plafone i zidove. Buka koja prolazi kroz bočne zidove reducira se slojevima zvučno izolacijskog materijala - najčešće gipsanih ploča, koji se postavljaju na određenoj udaljenosti od zida, a u procjep se postavlja akustička ispuna - mineralna vuna. Ove akustičke ploče ne smiju se dodirivati s zidom koji je izvor problema. Isto se odnosi i na strop, gdje se može izvesti spušteni plafon, a onda se dodatno prostor ispunja mineralnom oblogom. Na podovi se obvezno polažu vrlo debeli tapisoni kojima je s donje strane debeli sloj gume, što značajno reducira tzv. udarni zvuk. Važno je napomenuti kako sve postupke zaštite od buke treba izvesti tehnički ispravno, jer su ta rješenja relativno skupa. Ako sami nismo sigurni da ćemo ih izvesti pravilno, bolje se u takve zahvate ne upuštati bez pomoći stručne osobe. Ako mislite da možete sami izvesti akustičku obradu, što napraviti i kako akustičku obradu realizirati zavisi o vašim točnim odgovorima na slijedeća pitanja:

1. KOJA JE NAMJENA PROSTORIJE?

Namjena prostorije i nivo buke u susjednim prostorijama određuju iznos potrebne akustičke izolacije. Pri tome se koristimo standardima i normama koje definiraju ove razine buke. Dakle potrebno je poznavati norme i standarde.

2. KOLIKA JE RAZINA AMBIJENTNE BUKE?

Ni jedan stvaran prostor nije potpuno izoliran od okoline. Uvijek postoji neki tip ambijentalne buke u prostoriji. Npr. U uredima i poslovnim prostorijama postoji šum računala, printera, klima uređaja, vode u vodovodnim cijevima, buka koraka itd. Ako je u okolini visoka razine buke ovi konstantni tihi zvukovi mogu maskirati vanjsku buku. Međutim, u slušaonicama, studijima i drugim prostorima potrebno je postići što višu izolaciju buke i potpuno eliminirati svu ambijentalnu buku u prostoriji. Dakle, potrebno je izmjeriti buku ambijenta.

3. KOJI ĆE SE MATERIJALI KORISTITI?

Materijali koji se koriste u građevinarstvu i unutrašnjem dekoriranju prostorija trebaju apsorbirati ili reflektirati zvuk. U idealnom slučaju svi zidovi, vrata i prozori trebaju zvuk što je moguće više blokirati kako bi se povećala izolacija, a meki materijali kao što su tapeti, draperije, zavjese i akustičke obloge trebaju spriječiti neželjenu reverberaciju. U prostorijama u kojima je nemoguće postaviti adekvatne apsorpcijske materijale potrebno je vrlo veliku pozornost posvetiti materijalima koji se ugrađuju kako bi se izbjeglo povećanje glasnoće zbog jeke. U sobama se tada mogu primijeniti spušteni apsorpcijski plafoni, ako je visina dostatna. Na tržištu postoji veliki broj materijala koji su svrhovito napravljeni za tu namjenu. U prvom redu to su razne drvene i gips ploče te mineralna vuna, a ako želimo prostoriju pregraditi uz visoku akustičku izolaciju to su blokovi pjenastog betona. Dakle iz poznavanja normi i izmjene buke potrebno je odrediti konstrukcije i materijale koji će zadovoljiti postavljene ciljeve.

1. Točno odredite namjenu prostora koji zahtjeva akustičku obradu.

2. Definirajte namjenu susjednih prostora i dopušteni nivo buke u njima.

3. Angažirajte akustičara ako je akustička obrada kritična za krajnju kvalitetu objekta.

5. Ako su akustički zaobilazno provođenje zvuka neizbježni, odredite realistične iznose buke, usklađene sa svim susjednim prostorijama.

6. Specificirajte potrebnu zaštitu od buke znajući kako će u najboljem slučaju postignuti rezultati biti 5-10 dB slabiji.

7. Izaberite točan tip pregradnih konstrukcija imajući u vidu primjenu, kvalitetu konstrukcije, brtvljenje i jamstva proizvođača.

9. Dopustite montažu akustičkih pregrada samo ovlaštenim montažerima koji su stručno osposobljeni.

11. Radite sa ljudima koji su osposobljeni za pravilno uskladištenje, prijenos, montažu i podešavanje svih materijala i elemenata za obradu akustike prostora.

Akustička izolacijska obloga zidova

Posebno su zanimljivi spušteni stropovi koji se mogu izvesti na različitim visećim potkonstrukcijama. Moguće ih je izvesti drvenim i metalnim elementima, a obložiti različitim zvučno izolacijskim oblogama. Osim većim pločama, koje se naknadno mogu bojati, moguće je koristiti i razne standardizirani elementi najčešće 0d 450x450 do 600x600mm. Takve gipskartonske ploče montiraju se umetanjem, a dodatno se može ubaciti i obloga od mineralne vune. Postoje i posebne ploče s kaširanom izvedbom poleđine od pusta i mineralne vune pa dobro upijaju zvuk. Ako je takva stropna konstrukcija pravilno izvedena sa sigurnošću se može jamčiti veliko poboljšanje zvučne izolacije.

Osim pregrada i stropova posebne konstrukcije u formi suhih estriha mogu poboljšati zvučna izolacija, kao i prodor zvukova između katova odijeljenih slabo izoliranom zvučnom konstrukcijom. Takvi suhi estrih s donje strane ima posebni kaširani zvučno-toplinski izolator, a gornja strana izrađuje se od materijala na bazi gipsa. Najčešće se premazuju posebnim slojevima koji štiti podlogu od koncentriranih opterećenja. Impulsna buka ovakvom konstrukcijom može se smanjiti i više od 20 puta, a ako takvu izolaciju prekrijemo posebnim tapisonima s gumenom oblogom, rezultati su vrhunski. Naravno, za ekonomičnu izolaciju sva primijenjena rješenja trebaju biti usklađena. Nema nikakve svrhe vrhunski izolirati pod, a ostaviti običan prozor prema prometnoj ulici.

Izolacijska obloga poda sa suhim estrihom

Posvete li se pitanjima poboljšanja zvučne izolacije dovoljna pozornost čitavog tima ljudi (akustičara, arhitekta, građevinara i izvođača akustičke zaštite) postignuti rezultati najčešće su spektakularni.

Mjerenje buke po ovlaštenoj pravnoj osobi treba obuhvatiti bar:

1. Osnovni nivo buke (razina buke okoline kada izvor buke ne radi).

2. Razina buke na izvoru (buka u objektu kada svi izvori rade maksimalnom snagom).

3. Razina buke u najizloženijim susjednim objektima izazvana radom svih izvora buke maksimalnom snagom.

4. Razina buke na vanjskim prostorima pri radu svih izvora buke maksimalnom snagom.

Pri svakom projektu značajnog obujma arhitekt bi trebao uključiti nezavisnog akustičkog konzultanta u najranijoj fazi. Kompenzacija stručnjaku za akustiku može se činiti nepotrebnim troškom, ali akustičar će sa sigurnošću predložiti akustički izolacijske i apsorpcijske materijale koji će realizirati potrebna gušenja buke uz najnižu cijenu. Od prve dobro napravljeni projekt nije potrebno preprojektirati nakon pojave problema.

Nepristrane rezultate mora posvjedočiti nezavisni akustičar. Ako je riječ o manjim poslovima npr. u stanu ili manjim svrhovito izgrađenim prostorima (studiji, slušaonice itd.) izvođač radova može sam izvesti sva potrebna mjerenja sa vlastitim mjernim uređajima ako ih posjeduje.