PRINCIPY POHLCOVÁNÍ A IZOLACE ZVUKU VLÁKENNÝMI MATERIÁLY

Prezentace na téma: "PRINCIPY POHLCOVÁNÍ A IZOLACE ZVUKU VLÁKENNÝMI MATERIÁLY"— Transkript prezentace:

1 PRINCIPY POHLCOVÁNÍ A IZOLACE ZVUKU VLÁKENNÝMI MATERIÁLY

2 Eulerova pohybová rovnice
VLNĚNÍ (sdz) Eulerova pohybová rovnice x dx dF(x) dF(x+dx) p(x+dx) p(x) dS z y

3 Rovnice kontinuity Δx1 p2 p1 x z y Δy Δx2 Δz u1 u2

4 Vlnová rovnice P.R. R.K.

5 činitel zvukové pohltivosti
IZOLACE VS. POHLTIVOST činitel zvukové odrazivosti činitel zvukové pohltivosti činitel zvukové prostupnosti Er Et Ea Ei

6 PRINCIPY POHLCOVÁNÍ ZVUKU PORÓZNÍMI MATERIÁLY (k, k)
přeměny vznikající třením mezi vzduchem s stěnami pórů přeměny vznikající poklesem akustického tlaku. tj. změnami relaxačními přeměny vznikající nepružnou deformací těles

7 PRINCIPY POHLCOVÁNÍ ZVUKU MATERIÁLY S REZONANČNÍM PRVKEM (k,k)
Uspořádání chovající se jako kmitající membrány a desky - mechanická analogie akustické rezonanční soustavy akustická hmotnost ma akustická poddajnost ca akustický odpor Ra

8 akustická poddajnost ca
Uspořádání spočívající na principu Helmholtzových rezonátorů - děrované panely V y S l akustická hmotnost ma akustická poddajnost ca S1 S2 d l

9 PRINCIPY IZOLACE ZVUKU MATERIÁLY S NEPRŮZVUČNÝM PRVKEM(kolmer)
zdroj zvuku zvuk projde stěnou do druhé místnosti zvuk se odrazí a projde do druhé místnosti zvuk se šíří stěnami a projde do druhé místnosti zvuk se šíří stěnami a odrazí se zpět zvuk se šíří vibracemi a projde do obou místností

10 Podélné vlny deska

11 Ohybové vlny

12 Koincidence

13 Stupeň neprůzvučnosti
msq

14 Tlumící schopnost vlákenných materiálů
Když energie zvuku šířeného vzduchem zasáhne dělicí konstrukci, část zvukové energie je konstrukcí odražena a část jí projde. Konstrukce tak snižuje zvukovou energii, která by jinak byla přenesena do sousedních prostor. Dobrá absorpce zvuku v místnosti také omezuje přenos zvuku do sousedních prostor a zároveň snižuje hladinu zvuku generovaného v místnosti, kde je zvuk přijímán. Velký význam zvukově pohltivých materiálů je zřejmý při tlumení nárazového hluku.

15 METODY VÝPOČTU AKUSTICKÝCH CHARAKTERISTIK A
PROJEKTOVÁNÍ AKUSTICKÝCH MATERIÁLŮ

16 Činitel struktury vlákenného útvaru (dp)
METODY VÝPOČTU ČINITELE ZVUKOVÉ POHLTIVOSTI PORÓZNÍCH MATERIÁLŮ (sdz, dp) l Činitel struktury vlákenného útvaru (dp)

17 Činitel zvukové pohltivosti vlákenného útvaru
(1) (3) (2) (4) derivace rovnic a dosazení do (1), (2), (3), (4)

18 Činitel Zvukové Pohltivosti - Měrná Akustická Impedance
kořeny ki soustava rovnic Pa Pf Va Vf

19 vlnový odpor volného vzduchu 420 kg m-2 s-1
činitel zvukové odrazivosti činitel zvukové pohltivosti

20 MKP kde Ks je matice strukturních tuhostí, Ms je matice strukturních hmotností, Fs je vektor zatížení působící na strukturu a  je faktor úměrnosti pro viskózní tlumení konstrukčních částí.

21 METODY VÝPOČTU REZONANČNÍ FREKVENCE MATERIÁLŮ S REZONANČNÍM PRVKEM (dp)
Jednoduchý rezonanční systém - mechanika

22 Jednoduchý rezonanční systém - elektrika
ZL = ZC X = |Z|=min Xa = |Za|=min

23 Víceprvkový rezonanční systém
fr implicitně

24 METODA VÝPOČTU STUPNĚ VZDUCHOVÉ NEPRŮZVUČNOSTI MATERIÁLŮ
Činitel zvukové prostupnosti Činitel vzduchové neprůzvučnosti Stupeň zvukové izolace [dB] Stupeň vzduchové neprůzvučnosti [dB] Hladina akustického tlaku [dB] Hustota akustické energie [J.m-3]

25 Stupeň vzduchové neprůzvučnosti
Výkon P1, který dopadá na stěnu přepážky Zvuk projde o výkonu P2 Zvuk se absorbuje výkonem P2

26

27 PROJEKTOVÁNÍ MATERIÁLŮ (STANOVENÍ OPTIMÁLNÍCH PARAMETRŮ) DLE POŽADAVKŮ NA VELIKOST ČINITELE ZVUKOVÉ POHLTIVOSTI A FREKVENČNÍ OBLAST (k,k ; kr) Porózní materiál d λ

28

29 Porózní materiál vzdálený od odrazivé stěny

30

31 Konstrukce založené na rezonančním principu
Zvuk (1) dopadá na membránu (2), která se rozvibruje. Změnou tlaku je vzduch (3) uveden do pohybu. Průnikem vzduchu pohltivým porózním materiálem dojde ke změně rychlosti (4).

32 25 cm 20 cm 15 cm 10 cm 5 cm α [-] f [Hz] Činitel zvukové pohltivosti v závislosti na velikosti vzduchové mezery (5 – 25 cm) mezi rezonančním prvkem a stěnou.

33 Sendvič - široko-frekvenční pásmo

34 Tloušťka vlákenného materiálu
Zvuková pohltivost s ohledem na charakteristiky struktury Tloušťka vlákenného materiálu 10, 25, 35 mm

35 Vzdálenost vlákenného materiálu od odrazivé podložky
0, 10, 20, 30, 40, 50 mm

36 Objemová hmotnost vlákenného materiálu

37 Průměr vláken ve vlákenném materiálu

38 Anizotropie vlákenného materiálu

39 Počet rezonančních prvků

40 Počet rezonančních prvků tlumených NT

41 Plošná hmotnost rezonančních membrán
2 Plošná hmotnost rezonančních membrán

42 1 Počet vrstev NT

43 O3 M3

44 RN1 RN5

45 PROJEKTOVÁNÍ MATERIÁLŮ (STANOVENÍ OPTIMÁLNÍCH PARAMETRŮ) DLE POŽADAVKŮ NA STUPEŇ VZDUCHOVÉ NEPRŮZVUČNOSTI Frekvenční oblast daná tuhostí přepážky (desky) - rezonance

46 Frekvenční oblast daná vlnovou koincidencí

47 Frekvenční oblast daná hmotností přepážky (desky) - stanovení stupně vzduchové neprůzvučnosti
(1) (2)

48 (3) (4) (1) (5) (4) (3)+(5) (6)

49

50 c=343m/s m=10kg/m2 f=1000Hz Ln=37dB f=2000Hz Ln=43dB
př.: r=1.2759kg/m3 c=343m/s m=10kg/m2 f=1000Hz Ln=37dB f=2000Hz Ln=43dB

51 METODY HODNOCENÍ AKUSTICKÝCH CHARAKTERISTIK A
VYUŽITÍ AKUSTICKÝCH MATERIÁLŮ V PRŮMYSLU

52 Testovaný vzorek materiálu
METODY MĚŘENÍ ČINITELE POHLTIVOSTI (dp, m) Impedanční trubice (ukázka softwaru měření pohltivosti) pi pr Testovaný vzorek materiálu Opěrná deska Zdroj zvuku Mikrofony

53 Dvou-mikrofonová impedanční trubice
Generátor zvukového signálu se zesilovačem Analyzátor zvukového signálu Výpočetní jednotka

54 Dozvuková místnost bezodrazová místnost dozvuková místnost umístění dveří A B Měření spočívá v měření doby dozvuku prázdné dozvukové místnosti T1 o objemu V a v měření doby dozvuku s vloženým měřeným vzorkem T2 o ploše S.

55 Metoda odrazu

56 Metoda měření intenzity
LP je průměrná hladina akustického tlaku, LI je průměrná hladina intenzity zvuku

57 METODY MĚŘENÍ STUPNĚ NEPRŮZVUČNOSTI (S161)
Vzduchová neprůzvučnost

58 Když energie zvuku šířeného vzduchem zasáhne dělicí konstrukci, část zvukové energie je konstrukcí odražena a část jí projde. Konstrukce tak snižuje zvukovou energii, která by jinak byla přenesena do sousedních prostor. Říkáme, že konstrukce má index redukce zvuku (R dB), který udává konkrétní míru izolace zvuku vedeného vzduchem.

59

60 Kročejová neprůzvučnost
Izolace nárazového zvuku je redukce definovaného kročejového zvuku podlahovou konstrukcí, vyjádřená jako hladina nárazového zvuku (Ln dB) v místnosti pod podlahou. Měří se podle standardu EN ISO 140 ve stejném frekvenčním rozsahu jako izolace zvuku šířeného vzduchem a podle normy EN ISO je vážením převedena na hladinu nárazového zvuku, vyjádřenou jednou hodnotou.

61 NORMY HODNOCENÍ (s66, 108, dp) Pohltivost - Třídy zvukové absorpce od nejlepší (1.) po nejhorší (7.) pohltivost

62 Pohltivost - normy ČSN EN Akustika. Materiály pro použití v akustice. Stanovení odporu proti proudění vzduchu. ČSN ISO Akustika. Laboratorní měření účinnosti protihlukových clon v uzavřeném prostoru. ČSN EN 354 Akustika. Měření zvukové pohltivosti v dozvukové místnosti. ASTM E Measurements based on the two-microphone transfer-function method. (ISO 10534–2 ) ASTMC423-99a Determination of noise reduction coefficient.

63 Izolace - normy ČSN ISO 140-1(-3) Akustika. Měření zvukové izolace stavebních konstrukcí a v budovách. ČSN Měření ve stavební akustice. Měření zvukově izolačních vlastností staveb a stavebních konstrukcí. Měření vzduchové neprůzvučnosti mezi místnostmi na stavbách. (ČSN ISO 717-1) ČSN Měření ve stavební akustice. Měření zvukově izolačních vlastností staveb a stavebních konstrukcí. Laboratorní měření kročejové neprůzvučnosti stropních konstrukcí. (ČSN ISO 717-2) ČSN ISO Akustika. Určení zvukové izolace krytů (strojů). Měření v laboratorních podmínkách.

64 UPLATNĚNÍ V PRŮMYSLU: POHLTIVOST - AKUSTIKA SÁLŮ, NAHRÁVACÍ STUDIA, SPORTOVIŠTĚ, AUTOMOBILOVÝ PRŮMYSL Třídy, kanceláře Je nutné instalovat zavěšený stropní podhled s vysokou mírou absorpce zvuku, pokrývající celou stropní oblast. Tyto pohlcovače by také měly disponovat přijatelnou zvukovou absorpcí v nižším frekvenčním pásmu, což zlepšuje srozumitelnost řeči. To je zvlášť důležité pro žáky s jakýmkoliv druhem sluchového postižení. V případech, kdy učitel tráví mnoho času v blízkosti svého stolu, může být povrch stropu nad touto oblastí vybaven pohlcovačem, který odráží vyšší frekvence. To učiteli v podstatě zajistí správný poslech vlastního hlasu. Stěnové pohlcovače s vysokou mírou absorpce se doporučují instalovat na stěnu naproti katedře, zvláště je-li třída delší než 9 metrů. Tím se ještě zlepší srozumitelnost řeči. Otevřené kanceláře Aby se v otevřené kanceláři zamezilo šíření zvuku odrazem od stropního podhledu je nezbytné použít podhled s vynikajícími pohltivými vlastnostmi v průběhu celého frekvenčního pásma, vzájemné rušení řečí bude tak omezeno na minimum.

65 Přednáškové sály, učebny, konferenční sály
To znamená, že je požadována krátká doba dozvuku, zejména v případech, kdy používáme reprodukční techniku k ozvučení prostor. Chtěné a plánované odrazy zvuku mohou být způsobem, jak zvýšit čistotu řeči daleko od řečníka. Jednou z cest jak kvalitního přednesu dosáhnout, je kombinace absorbentů s vysokou pohltivostí a panelů s vyšší zvukovou odrazivostí, ideálně takových, které mají vysokou pohltivost na nízkých kmitočtech. U velkých prostor (např. přednáškový sál) se doporučuje pokrýt zadní stěnu stěnovým pohlcovačem. Hudební sály Jestliže je místnost využívána výhradně pro hudbu, je dobré pokrýt celou stropní oblast stropním systémem pohlcujícím zvuk, který disponuje omezenou absorpcí ve vyšším frekvenčním pásmu. Zajistí se tak větší bohatost tónů.

66 Kmitající panel Kmitající panel je obkladový prvek pro úpravu akustických vlastností prostorů interiérů. Používá se především pro úpravu tzv. akusticky náročných prostorů jako divadelní a společenské sály, konferenční místnosti, učebny a posluchárny, nahrávací studia a koncertní prostory. Akustický účinek kmitajícího panelu se projevuje tak, že nízké kmitočty (nepříjemné hučení) pohlcuje a naopak vysoké kmitočty (sykavky potřebné pro dobrou srozumitelnost řeči) odráží a vrací zpět do daného prostoru. Zavěšuje se na atypický nosný rastr dle požadavků návrhu interiéru. Lze ho umístit nejen na stěny (svisle), ale i jako součást stropních podhledů (vodorovně). Nízkotónový rezonátor Nízkotónový rezonátor je akusticky laděný obkladový prvek pro úpravu akustických vlastností prostorů interiérů. Používá se opět pro úpravu tzv. akusticky náročných prostorů. Akustický účinek nízkotónového rezonátoru se projevuje účinným pohlcováním kmitočtů, na které je naladěn pomocí jedné nebo dvou podélných štěrbin v jeho přední desce.

67 Štěrbinový rezonátor Štěrbinový rezonátor je akustický obkladový prvek pro úpravu akustických vlastností prostorů interiérů. Akustický účinek štěrbinového rezonátoru se projevuje účinným pohlcováním středních kmitočtů. Děrované absorbéry Děrované absorbéry jsou buď širokopásmově nebo jsou účinné v dolní polovině kmitočtového spektra. Používají se na stěny sálů. Střídáním různých typů je dosahováno difuzního rozložení zvukové energie v prostoru a optimalizace celkové pohltivosti prostoru. Difuzéry Difuzéry jsou prvky rozptylující zvukovou energii. Většinou jsou to dřevěné panely osazované zpravidla na stropy, nebo stěny menších prostor, kde se projevují akustické problémy dané objemem prostoru.

68 Tvarovaný obklad Jedná se o výrobek z měkčeného lehčeného polyuretanu se samozhášecími přísadami. Pohledová strana je tvořena malými jehlánky. Vhodné na úpravu stropů a stěn zvukových kabin, nahrávacích studií, tlumení hluku ve výrobních prostorách, kancelářích apod.

69 Akustická tělesa Jsou akustické konstrukce různých tvarů. Jde o tzv. širokopásmový obklad - účinný absorbér s vysokou pohltivostí v celém kmitočtovém spektru. Akustická tělesa jsou montována na stěny nebo stropy. Používáme je tam, kde je nemožné použít plošné obklady (například do prostorů s klenutými stropy) a také do prostorů, kde použití plošného obkladu není z akustického hlediska optimální.

70 Zavěšený absorbér Zavěšený absorbér je akustický panel pro rozsáhlé použití, který se zavěšuje nejčastěji pod stropy hal, sálů apod. Akustický účinek zavěšeného absorbéru se projevuje pohlcováním širokého spektra kmitočtů. Vzhledem k tomu, že se zavěšuje volně do prostoru, jsou akusticky účinné obě jeho plochy. Je vhodný pro úpravy hlučnosti ve sportovních halách, krytých bazénech apod. Zavěšuje se zpravidla na nosná ocelová lana kotvená pod stropem.

71 UPLATNĚNÍ V PRŮMYSLU: IZOLACE – STAVEBNICTVÍ - ODHLUČNĚNÍ BYTOVÝCH A PRACOVNÍCH JEDNOTEK, ODHLUČNĚNÍ STROJŮ, AUTOMOBILOVÝ PRŮMYSL, ... Stavebnictví 1. Vnější hluk z exteriéru (doprava, letadla, práce) 2. Hluk pocházející z ostatních prostor domu (konverzace, hudba, televize) 3. Hluk nesený konstrukcí (kročeje, padající předměty, dveře) 4. Hluk z technických zařízení (topení, ventilace, výtahy)

72 Izolování zdroje hluku pevným materiálem s vysokou objemovou hmotností, který odolá průchodu zvukových vln. Absorpce hluku lehkým porézním materiálem, který vstřebá zvukové vlny. Kombinací obou předchozích se používá model deska – pružina – deska. Pevné části (2) na okrajích fungují jako rigidní desky, zatímco měkká izolace z minerální vlny (1,3) se chová jako pružina. Celek potom pracuje jako jeden velký tlumič.

73 Speciální zvukově-izolační pěna určená pro izolace zdí a příček jak v nové zástavbě, tak při rekonstrukcích je vyrobená pojením polyuretanové drti.

74 Izolace strojů Spojením velmi dobré neprůzvučnosti fólie (na bázi chlorovaného polyetylenu s minerálním plnivem, aromatickým olejem a dalšími aditivy) a pohltivosti dalších materiálů vznikají zvukově izolační sendviče mimořádných vlastností. Pro vytváření těchto zvukově izolačních sendvičů lze použít řadu materiálů, jedná se většinou o zvukově pohltivé materiály tvořené minerálními plstěmi, nebo objemnými netkanými textiliemi. Fólie také snižuje rezonance a vibrace opláštění strojních zařízení. 1. krycí vrstva - Al fólie (může být perforovaná), koženka, textilie, guma, koberec, … 2. pohltivý materiál - (tloušťka mm) - různé typy netkaných textilií a plstí (struto, isocar, itex, vip, obus), molitan, PUR, skelný proplet araver, skelná a minerální vlna, … 3. Neprůzvučná fólie - tloušťka 2, 3 , 4 mm) 4. samolepící vrtsva - vytvořena s použitím akrylátových disperzí 1 2 3 4

75 Automobily Neprůzvučnou fólii lze použít pro snižování hlučnosti v kabinách automobilů a dalších dopravních prostředků. Fólie a její kombinace může být aplikována na vnitřní i vnější stranu protihlukového krytu, může být součástí obložení podlahy, stěn i stropu kabiny. Protihlukové zábrany Jsou vyrobeny ze zvukově izolačních a zvuk pohlcujících panelů - matných a průhledných. Základními použitými materiály jsou hliník a dřevěné mineralizované vlákno. Nosná struktura je tvořena klasickými ocelovými sloupky, jejichž typy a výšky se liší u jednotlivých projektů.

76 Tiché počítače Počítače mají vyloženy vnitřní stěny buď samostatnou fólií nebo v kombinaci s vlákenným zvukově pohltivým materiálem.

77 Izolace vzduchotechnických rozvodů
Pro zvýšení zvukové izolace vzduchotechnických rozvodů a snížení kmitání jejich stěn. Fólie AMS v kombinaci se zvukpohltivým materiálem STRUTO a ochranou hliníkovou fólií zvyšuje útlum hluku ve vzduchotechnickém potrubí. S výhodou se používá jako doplněk k tlumičům hluku. Instaluje se dovnitř do potrubí, zvláště do ohybů, nebo tvarovek. Připevňuje se lepením, nebo mechanicky. Snižuje, nebo úplně odstraňuje požadavky na dodatečné izolace potrubí z hlediska hluku.

78 Zvuková izolace potrubních rozvodů
Sendvičový materiál na bázi olova, oboustranně krytého pryží nebo netkanou textilií. Vlivem své vysoké měrné váhy a snadné tvarovatelnosti je určen pro zlepšení zvukové izolace potrubních rozvodů objektů. Zejména plastového odpadního a vodovodního potrubí.