Izola ní materiály 4. týden
Š astník Stanislav
Vysoké u ení technické v Brn , Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílc , Veve í 95, 602 00 Brno, Tel: +420 5 4114 7507, Fax +420 5 4114 7502, Email:
[email protected]
Pohlcova e zvuku Materiály a konstrukce na pohlcování zvuku
Konstrukce Materiály - textilní, - vláknité, - pórovité.
- deskové, - membránové, - dutinové, - d rované, - št rbinové, - prostorové.
Rozd lení materiál a konstrukcí na pohlcování zvuku v závislosti na initeli zvukové pohltivosti a konstruk ního ešení
Pohlcova e zvuku initel zvukové pohltivosti α: α = Akustická pohltivost A:
A=
n i =1
Wa W0
α i .Si
(-)
α ∈ [0; 1]
(m2) hodnocení pro f ∈ [125; 4000] Hz, event. f ∈ [63; 8000] Hz.
Rozkládá se na složky: Wr - akustický výkon odražené vlny [W], Wa – akustický výkon pohlcené ásti vlny [W]. Platí: Wi = Wr + Wa Pr chod akustické vlny konstrukcí
Pohlcova e zvuku Princip metody stanovení initele zvukové pohltivosti α •
metoda spo ívá ve vytvo ení podélného stojatého vln ní v trubici, na jejímž konci je vzorek. Z nam eného maxima a minima akustického tlaku stojaté vlny se vypo ítá initel zvukové pohltivosti.
Interference p ímé a odražené stojaté akustické vlny v interferometru
Pohlcova e zvuku Vyjád ení initele zvukové pohltivosti α
•
Pro vln ní v interferen ní trubici platí:
• • • •
kde:
p max = p 1 + p 2 p min = p 1 − p 2
p1 – akustický tlak p ímé vlny [Pa], p2 – akustický tlak odražené vlny [Pa]. Pro stanovení hodnoty initele odrazu zvukové vlny r [-] platí vztah:
p2 r = p1
α =1− r
2
p 22 =1− p 12
•
Pokud pom r maxima a minima akustického tlaku ozna me s [-]:
•
odtud vyplývá vztah:
α =1−
s −1 s +1
2
=
4s (s + 1 )2
s =
p max p min
=
p1 + p 2 p1 − p 2
Pohlcova e zvuku M ící za ízení
K m ení initele zvukové pohltivosti se nej ast ji používá interferometrické m ící soustavy - tzv. Kundtovy trubice 1 2 l0 ∆l
8
7
l1
4
5
10
6
3
d2
9 d1
•
d
l3 5
0
10
l1
Schéma Kundtovy trubice:
(1 - generátor; 2 - analyzátor; 3 - trubice; 4 – držák vzorku; 5 - sonda; 6 - mikrofon; 7 - reproduktor; 8 – vzorek; 9 – píst (dno) držáku; 10 – vzduchová dutina)
Pohlcova e zvuku Laboratorní m ení Na kmito tu 250 – 1800 Hz se používá interferen ní trubice o vnit ním pr m ru (d1) od 85 do 115 mm a délce od 690 do 1000 mm (velká trubice) a pro kmito et od 1800 do 6300 Hz trubice o vnit ním pr m ru od 24 do 33 mm a délce 190 až 280 mm (malá trubice).
•
M í se na kmito tech t etinooktávové ady v rozsahu 250 – 6300 Hz. Pro laboratorní ú ely je možné provád t m ení i pro frekvence jiné. P i rozdílu initel zvukové pohltivosti sousedních t etinooktávových kmito t v tších než 0,3 se doporu uje volit kmito ty v odstupu 1/6 oktávy. N [-]
•
f [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000
Umin [mV] 2,65 2,4 2,5 5,2 3 0,9
Umax [mV] 35 21,5 20 25 6,1 1
n [-] 13,208 8,958 8,000 4,808 2,033 1,111
αΝ [-] 0,261 0,361 0,395 0,570 0,884 0,997
1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 125
250
500
1000
2000
4000 f [Hz]
Porézní pohlcova e zvuku Dopadající zvukový paprsek I1
Fotografie povrchu akustického materiálu SONIT firmy Soning (zv tšeno 70 ×) (k emenný písek bodov pojený epoxidem)
I 2 < I1 I2 Procházející zvukový paprsek
Model pr chodu zvukového paprsku porézním materiálem
Fotografie minerálních rohoží firmy ORSIL astolovice
Porézní materiály jako pohlcova e zvuku lze rozd lit do t í materiálových skupin: • Vláknité - jedná se p edevším o d evovláknité desky, minerální vlna, minerální rohože, atd. • Partikulární / ásticové – akustické materiály jsou tvo eny v tšinou anorganickými ásticemi kameniva pojenými pojivy na organické i anorganické bázi. Jako zástupce t chto materiál je možné jmenovat akustické desky z mezerovitého betonu nebo mezerovité polymer betony. • P nové – pórovité plastické hmoty jako je nap íklad p nový polyuretan, atd.
Porézní pohlcova e zvuku Zvukov pohltivé vlastnosti materiál
Vnit ní struktura materiálu pórovitá s otev enými póry p A.
λ 4
B.
λ 4 dw
[-]
Porézní pohlcova e zvuku 1,0
P ehled frekven ní závislosti initele zvukové pohltivosti α u izola ních materiál - minerální vlny, d ev ných vláken, sklen ných vláken a k emenného písku
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5
(hodnoty v následujících grafech jsou p evzaty z firemních materiál ).
0,4 0,3
minerální vlákna d ev ná vláka
0,2
sklen ná vlákna
0,1 0,0 125
k emenný písek
250
500
1000
2000
4000
B.
A. 1. 2. 3. 2.
1. 50 dW
50
6300 f [Hz]
2. 3. 4. 3.
Akustický podhled z minerální rohože A.- bez vzduchové mezery, B. – zav šený se vzduchovou mezerou A: 1.- nosná konstrukce stropu, 2. – kašírování minerální rohože, 3. – minerální rohož; B: 1. - nosná konstrukce stropu, 2. – vzduchová mezera, 3. – kašírování minerální rohože, 4. – minerální rohož
Kmitající membrána potenciální energie
m kinetická energie
m'
=
c
m (kg) c (m.N-1)
,
hmotnost
poddajnost.
m‘ (kg.m-2) c‘ (m3.N-1)
hmotnost, poddajnost.
ω=
1 2π . m.c
c'
1 m′.c′ ω = 2π . f
1 m.c ω = 2π . f
ω=
fr =
C
(Hz)
fr =
1 2π . m′.c′
(Hz)
L
h
h
Kmitající membrána
2. 1.
1.
l
4.
2. 3.
Schéma kmitající membrány
1. – kmitající membrána, 2. – nosný d ev ný rošt, 3. – nosná konstrukce, 3. – vzduchová mezera nebo pórovitý materiál
Schéma akustické desky AKUPLAT 1. – d evovláknitá deska, 2. – d rování do hloubky 85% h
l
2.
[-]
1.
4.
1,0 s pohltivou vložkou
0,9
3.
bez pohltivé vložky
0,8 0,7
Schéma kmitající membrány s vnit ním tlumením 1. – kmitající membrána, 2. – nosný d ev ný rošt, 3. – nosná konstrukce, 3. – vzduchová mezera nebo pórovitý materiál
0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 fr
f [Hz]
Dutinové rezonátory 2. 3. 4. r
V V1
l
Schéma Helmholtzova rezonátoru s polom rem hrdla r [m] a délkou hrdla l [m]
r
V V1 1.
l
Schéma Helmholtzova rezonátoru s pohltivou vložkou o polom rem hrdla r [m] a délkou hrdla l [m] 1. – vzduchová dutina, 2. – konstrukce, 3. – pohltivý materiál, 4. – hrdlo rezonátoru
Rezonátory: • dutinové, • št rbinové, • d rované. Schéma Helmholtzova rezonátoru
S je plocha pr ezu hrdla rezonátoru, V objem vzduchu a d1 délka hrdla rezonátoru
Pohlcova e zvuku Zvukov pohltivé vlastnosti materiál (podle Akustische Plannung)
1. 50 dW
2. 3. 4. 5. 6.
Schéma konstrukce akustického podhledu [-]
(1. – nosná konstrukce, 2. – vzduchová mezera, 3. – kašírování, 4. – minerální vlna, 5. – hliníková d rovaná) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2
dw = 0 mm
0,1 0,0 125
dw = 100 mm
250
500
1000
1500
2000
4000
6300 f [Hz]
Akustická t lesa 1.
180
10
2. 3. 4. 5.
230
115
Schéma zav šeného zvukového pohlcova e z akustických t les ve tvaru kužele 1. – nosná konstrukce, 2. – plech, 3. – minerální vlna, 4.- tkanina, 5. – kovová kostra
230
Fotografie bezdozvukové místnosti pro zkoušení akustických p ístroj s akustickými t lesy z minerální vlny
Fotografie akustického materiálu na bázi profilovaného polyuretanu firmy AUDIOTECH – Sinfo s.r.o
