4 Teh. Akust 2 - Merjenje prostorske in gradbene akustike

5. Merjenje prostorske in gradbene akustike
Prof. dr. Mirko Čudina
Ljubljana, 2012/2013
1
5. Merjenje prostorske in gradbene akustike
vključuje:
- Merjenje odmevnega časa, T60
- Merjenje koeficienta absorpcije, α
- Merjenje izolirnosti, Rw in
- Merjenje difuzije, s
2
5.1. Določanje odmevnega časa
Odmevni čas lahko:
- Računamo ali
- Merimo
3
1
5.1.1. Izračun odmevnega časa (a)
V primeru difuznega zvočnega polja, koeficienta absorpcije α <
0,2, ter če upoštevamo še absorpcijo zvoka v zraku, kar ustreza
ekvivalentu 4mV, uporabljamo Sabinovo enačbo:
T 60 S a b =
0,1 6 3 ⋅ V
A c el
T 60 Sab =
(5.1)
0 ,163 ⋅ V
A cel + 4 m ⋅ V
V - Volumen prostora
(5.2)
n
Acel = S ⋅ α Sab = ∑ [Si ⋅ (α Sab )i ] =α 1S1 + α 2 S2 + α 3 S3 + ......... + α i Si
i =1
5.1.1. Izračun odmevnega časa (b)
V primeru, ko je koeficient absorpcije α >0,2 uporabljamo ustrezno
Eyring-ovo enačbo:
T 60 Ey =
0,163 ⋅V
− S cel ln(1 − α ) + 4 ⋅ mV
(5.3)
0,163 = (24·ln10)/c
m je gostota energije na m ali zmanjšanje zvočnega tlaka v dB/m:
m = ∆Lzr / 4,34
(5.4)
Drugi člen v imenovalcu v enačbah (5.1) in (5.3) v zaprtih manjših
prostorih lahko zanemarimo.
5
5.1.1. Izračun odmevnega časa (c)
Pri modeliranju prostora lahko odmevni čas približno izračunamo
po Sabinovi formuli, če so poznani:
višina H = …… m
dolžina L = …… m
širina B = …… m
S koeficientom absorpcije:
asten = …, atal = ……, astropa = ……
Za povprečni aavg = …… je efektivna absorpcijska površina
Ae=…… m2
Za sobo s prostornino V =……. m3
je pripadajoči odmevni las T60 = 0,161V/Ae = …….. sek.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/acoustic/revtim.html#c4
6
2
5.1.1. Izračun odmevnega časa (d)
Stene
Material
Okna, vrata in druge površine
Material
Dimenzija
Spredaj
x
Zadaj
x
Levo
x
Desno
x
Strop
x
Tla
x
Koliko
125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Ocenjeni odmevni čas T60 sobe je …… sek
7
5.1.1. Izračun odmevnega časa (e)
Windows,Doors and other Surfaces
Material
Walls
Material
Size
How
Many
0
Front
Gyps um board
Glas s-windows
x
1
4
0
Back
Gyps um board
Glas s-windows
x
1
4
0
Gyps um board
Left
Glas s-windows
x
1
6
0
Right
Gyps um board
Glas s-windows
x
1
6
0
Ceiling
Concrete-painted
Glas s-windows
x
1
24
0
Floor
Wood floor
Carpet on concrete
x
1
24
125 Hz
250 Hz
500 Hz
1000 Hz
Estimated RT60 of your room is
2000 Hz
1.8
4000 Hz
seconds
http://www.sae.edu/reference_material/pages/Reverberation%20Time%20Calculator.htm
5.1.1. Izračun odmevnega časa (f)
Materiali absorpcijskih površin s 125 Hz
koeficienti α
0,01
Tla: marmor: 82 m2
Strop: absorpcijski razred B : 82 m2
0,75
Čelna stena: beton z ometom: 21 m2
0,01
Opečna stena z ometom: 53 m2
0,03
Lesena vrata
0,12
0,10
Steklo na oknih: 35 m2
Zavese: 33 m2
0, 10
Sedeži - leseni: kom 32
0,03
Ekvivalentne absorpcijske površine (m2) 125 Hz
Tla: marmor: 82 m2
0,82
Strop: absorpcijski razred
B: 82 m2
61,50
bela 2
Čelna stena: beton z ometom: 21 m2
2,10
Opečna stena z ometom: 53 m2
1,59
0,31
Lesena vrata: 2, 6 m2
3,50
Steklo na oknih: 35 m2
Sedeži - leseni: kom 32
0,96
Zavese 33 m2
3,30
Klopi in pult: 12 m2
0,96
0,13
Parapeti z radiatorji: 13 m2
Prazna predavalnica s sedeži
75,17
Odmevni čas T (s) za 125 Hz
0,52
prazno predavalnico
250 Hz
0,48
250Hz
500Hz
1000Hz
2000Hz
0,01
0,75
0,01
0,03
0,10
0,15
0,20
0,03
250 Hz
0,82
61,50
2,10
1,59
0,26
5,25
0,98
6,60
0,98
0,26
80,34
0,02
0,90
0,01
0,04
0,08
0,10
0,30
0,04
500 Hz
1,64
73,80
2,10
2,12
0,20
3,50
1,28
9,90
1,28
0,39
96,21
0,02
0,90
0,02
0,04
0,05
0,05
0,40
0,05
1000 Hz
1,64
73,80
4,20
2,12
0,13
1,75
1,60
13,20
1,60
0,52
100,56
0,03
0,03
0,90
0.80
0,03
0,03
0,05
0,06
0,05
0,05
0,05
0,05
0,50
0,55
0,05
0,05
2000 Hz 4000Hz
2,46
2,46
73,80
65,60
6,30
6,30
2,65
3,18
0,13
0,13
1,75
1,75
1,60
1,60
16,50
18,15
1,60
1,60
0,65
0,78
107,54 101,55
500 Hz
0,40
1000 Hz 2000 Hz
0,36
0,39
4000Hz
4000 Hz
0,38
9
3
5.1.2. Merjenje odmevnega časa (a)
T60 = 60
a)
∆t
∆L p
[s]
(5.5)
Lp dB
0
∆Lp
α
60
čas t
∆t
b)
c)
Slika 5.1. Merjenje odmevnega časa: a) princip merjenja, b) določanje T60 in c) T30
10
5.1.2. Merjenje odmevnega časa (b)
Odmevni zvok je vsota vseh odbitih zvokov v prostoru
Slika 5.2. Merjenje odmevnega časa T30
11
5.1.2. Merjenje odmevnega časa (c)
Odmevni čas lahko merimo kot totalno vrednost za vse frekvence
ali pri posameznih frekvenčnih pasovih, praviloma v 1/3 oktavnih
oz. (terčnih) in sicer pri: 40 Hz, 50 Hz, 63 Hz, 80 Hz, 100 Hz, 125 Hz, 160
Hz, 200 Hz, 250 Hz, 315 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 630 Hz, 800 Hz,
1000 Hz, 1250 Hz, 1600 Hz, 2000 Hz, 2500 Hz, 3150 Hz, 4000 Hz, 5000
Hz, 6300 Hz, 8000 Hz, 10000 Hz. Odmevnost je enaka po celem prostoru.
Zvoč ni tlak v Pa
Raven zvočnega tlaka v dB
Časovni interval povprečenja τ
120
100
80
60
40
20
0
0
0.33
0.66
Čas v s
a)
1.0
120
100
80
60
40
Časovni interval znotraj katerega
izvajamo interpolacijo
20
0
0
0.33
0.66
1.0
Čas v s
b)
Slika 5.3. a) Časovni potek signala zvočnega tlaka p(t), b) Časovni potek ravni zvočnega tlaka Lp(t)
12
4
5.1.2. Merjenje odmevnega časa (d)
Na sliki 5.4 so prikazane posamezne faze izmerjenega
odmevnega časa.
Direktni impulz
zgodnji odmevi
pozni odmevi
Raven [dB]
10 dB
odmevnost
Čas [msek]
30 msek
250 msek
0.6 - 3 sek
b)
a)
Slika 5.4. Odmevni čas: a) prikaz impulznega odmeva s prikazom zgodnjih odmevov (rdeče)
in poznih odmevov (zeleno), b) natančnejša razdelitev obdobij v odmevnem času
Odmevni čas variira od 0 s v večji gluhi sobi do ca. 16 s v odmevnici prostornine 200 m3. V drugih prostorih so vrednosti nekje
vmes. V učilnicah in predavalnicah je do 1,5 ÷ 0,8 s in v
snemalnem studiu do 0,3 sekunde.
13
1
1.5
2
2.5
125
16 kHz
60
3
8000
12.5 kHz
70
16000
8 kHz
10 kHz
80
4000
6.3 kHz
90
2000
100
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
500
4 kHz
5 kHz
110
1000
400 Hz
120
250
130
Odmevni čas [s]
Raven zvočnega tlaka [dB]
5.1.2. Merjenje odmevnega časa (e)
Oktave [Hz]
Čas [s]
a)
b)
Slika 5.5. a) T60 pri različnih tercah za predavalnico V/8, b) primerjava T60 za predavalnici
V/2 in V/8 pri različnih oktavah.
T20
Slika 5.6. Primerjava izmerjenih vrednosti za odmevni čas T20 za impulzni odmev 1.-, 2.- in 3.reda z izračunanimi vrednostmi po Sabinu s pomočjo komercialnega paketa (softwera) za
prostorsko akustiko - program CATT
14
5.1.2. Merjenje odmevnega časa (f)
M7
M6
M8
M5
M9
M4
M10
M3
M11
M2
M12
M1
1200
M9
M11
M6
M8
M12
M5
M7
M4
M3
M2
1000
Vokumen v m3
M10
800
600
400
200
0
III/3
III/4
III/5
V/2
V/8
Predavalnica
M1
w
o
d
in
W
b)
Source
Source
Blackb oard
Blackboar
Source
Blackboard
Source
Blackboard
Source
Odmevni čas v s
V/8
V/2
Blackboard
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Co mputer room
Wooden lin ing
III/3
Wooden lin ing
III/4
a)
Wooden lin ing
III/5
III/3
III/4
III/5
V/2
V/8
Predavalnica
c)
Slika 5.7. a) Merjenje odmevnega časa v predavalnicah na FS, b) primerjava med volumni
predavalnic in c) primerjava med izmerjenimi T60 za vseh 5 predavalnic
15
5
5.1.2. Merjenje odmevnega časa (g)
b)
a)
Slika 5.8. Merjenje parametrov prostorske akustike: a) merjenje odmevnega časa v
neki cerkvi in b) impulzni odziv pri merjenju T60
16
5.1.2. Merjenje odmevnega časa (h)
Slika 5.9. Merjenje odmevnega časa v Cankarjevem domu (ZAG)
17
5.1.2. Merjenje odmevnega časa (i)
Slika 5.10. Merjenje odmevnega časa z referenčnim virom v Cankarjevem domu
18
6
5.1.2. Merjenje impulznega odziva (j)
Ker se prostor lahko predpostavi kot akustični prenosni sistem,
podaja impulzni odziv kompleten popis sprememb opazovanega
zvočnega signala, ki potuje iz ene točke prostora v drugo, in
skoraj vsi parametri, ki nas zanimajo, se lahko izpeljejo iz njega,
vsaj v principu.
Impulz je lahko poljubne oblike
znotraj frekvenčnega obsega 10 kHz
(kar je za akustiko prostora dovolj),
katerega trajanje ne sme biti daljše
od 50 ms. Na sliki 5.35 je prikazan
autokorelogram v odmevnici s playback metodo.
Slika 5.11. Autokorelogram filtriranega impulza s
centralno frekvenco 2000 Hz: a) na abscisi je enota
20 ms, b) isto kot a) vendar je enota na abscisi 5 ms
19
5.1.2. Standardni zvočni vir (k)
Pri meritvah prostorske akustike je izrednega pomena usmerjenost zvočnega vira, saj usmerjen zvočni vir seva v eno smer
več zvoka kakor v drugo, zato so dejanske meritve nepopolne.
Da bi se temu izognili se za meritve
impulznega odziva v prostoru uporablja
standardni zvočni vir, ki seva zvok v vse
smeri enako- neusmerjeno, (slika 5.12).
Ta ima sistem 12 do 20 enakih in enako
razporejenih zvočnikov na obodu pravilnega polihedrona ali dodecaedra (geom.
telo, ki ga omejuje dvanajst skladnih
pravilnih rombov - peterokotnikov).
Vendar je treba poudariti, da je strogo
vzeto ta vir hrupa neusmerjen le pri
nizkih frekvencah.
Slika 5.12. Dodecahedron zvočnik
za akustične meritve
20
5.2. Merjenje koeficienta absorpcije
Merjenje koeficienta absorpcije je možno:
- v odmevnici in
- v Kundtovi ali impedančni cevi
21
7
5.2.1. Merjenje koeficienta absorpcije v odmevnici (a)
b)
a)
Slika 5.13. Merjenje koeficienta absorpcije v odmevnici: a) postavitev vzorca na tleh
odmevnice in b) impulzni odziv in izmerjenimi odmevnimi časi po terčnih pasovih
Površina preskušanega materiala je običajno med 10 in 12 m2 in
z razmerjem širine proti dolžini od 0,7 do 1.
22
5.2.1. Merjenje koeficienta absorpcije v odmevnici (b)
V odmevnici primernih dimenzij merimo koeficient absorpcije
po standardu SIST EN ISO 11654-99. Merimo odmevni čas s T60‘
in brez preizkušanca T60. V primeru s preizkušancem je odmevni
čas krajši, zaradi zmanjšanja gostote zvočne energije. Iz
razmerja časov dobimo absorpcijski koeficient po Sabinu αSab:
α Sab =
55,3 ⋅V
Sc
 1 S '− S 
 ' −

 T60 S 'T60 
(5.6),
pri tem so: c hitrost zvoka v zraku 340 m/s, S' - celotna površina
vseh površin odmevnice z montiranim preizkušancem, S površina preskušanega materiala.
Vrednost koeficienta absorpcije po Sabinu αSab je lahko zaradi
difrakcije na robovih preizkušanca tudi večja od 1.
23
5.2.1. Merjenje koeficienta absorpcije umetniških slik (c)
Merjenje koeficienta absorpcije umetniških slik v akreditirani
odmevnici volumna 201 m3 po EN ISO 20354-98 standardu.
Slika 5.14. Merjenje koeficienta absorpcije umetniških slik v odmevnici po ISO 20354-98 standardu
24
8
5.2.1. Merjenje koeficienta absorpcije umetniških slik (d)
Izmerjene vrednosti koeficienta absorpcije umetniških slik (12
olj na platnu) s celotno površino 11,33 m2 (od tega je bilo 6,91 m2 ali 61%
površina platna in preostalih 4,42 m2 ali 39% površina lesenih okvirjev) so
a)
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
63
Absorpcijski koeficient
Absorpcijski koeficient
prikazane na sliki 5.15a.
Na sliki 5.15b je prikazana primerjava s koeficientom
absorpcije filca treh različnih debelin 10, 20 in 30 mm.
125
250
500
1K
2K
4K
b)
Frekvenca Hz
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
63
30 mm
Filc
Slike
125
250
500
1K
20 mm
10 mm
2K
4K
Frekvenca Hz
Sliki 5.15. a) Koeficient absorpcije umetniških slik in b) primerjava s filcom različnih debelin
Vidimo, da je koeficient absorpcije umetniških slik do 0,25, kar pomeni,
da absorbirajo do 25% celotne vpadle zvočne energije in to v najbolj
slišnem delu spektra govornih frekvenc, med 500 in 1500 Hz, kar je
rezultat zračne rege za platnom, ki deluje kot resonator.
25
5.2.1. Merjenje koeficienta absorpcije umetniških slik (e)
Vpliv debeline barvnih nanosov na platnu
Absorpcijski koeficient
0,6
platno + olje (2 x debel nanos)
paltno + olje (1 x debel nanos)
platno + olje (srednje debel nanos)
platno + olje (tenek nanos)
platno + grund
0,5
0,4
0,3
platno brez
grunda
0,2
0,1
Prazna Kundtova cev
0
0
500
1000
1500
2000
Frekvenca [Hz]
2500
3000
Slika 5.16. Absorpcijski koeficienti za različne debeline barvnih nanosov na platnu umetniških slik
merjeno v impedančni (Kundtovi) cevi
Vpliv debeline zračne rege za platnom: a) brez barve in b) z barvnim nanosom)
Slika 5.17. Učinek zračnosti za platnom na koeficient absorpcije: a) za čisto platno in b) za platno
26
z oljnim barvnim premazom debeline 1,5 mm
5.2.2. Merjenje koeficienta absorpcije v Kundtovi cevi (a)
vložek z majhno refleksijo
preskušanec (npr. steklena volna)
zvočnik
premik mikrofona
L
D1
D2
zaključna plošča
skala za ugotavljanje položaja miktrofona
Slika 5.18. Merjenje α v Kundtovi (Impedančni) cevi s premikanjem enega
mikrofona
Merimo razliko med maksimalno in minimalno ravnjo zvočnega
tlaka stojnega valovanja v cevi ∆L v dB ter lego prvega in
drugega minimuma,
 anti log(∆L / 20) − 1 

 anti log(∆L / 20) + 1 
α n = 1 − 
2
(5.7)
27
9
5.2.2. Merjenje koeficienta absorpcije v Kundtovi cevi (b)
Generator signala
Pisalnik
računalnik
Testni vzorec
Absorpcijski vložek
Slika 5.19. Merjenje α v Kundtovi (Impedančni) cevi z dvema fiksnima
mikrofonoma
Ker je absorpcijski koeficient α odvisen od frekvence ga
praviloma merimo pri različnih frekvencah, navajamo
pa ga za posamezne oktavne pasove.
28
5.3. Merjenje zvočne izolirnosti
Razlikujemo:
- Merjenje zvočne izolirnosti pred zvokom v zraku
- Merjenje zvočne izolirnosti pred udarnim zvokom
29
5.3.1. Določanje zvočne izolirnosti sten pred zvokom v zraku (a)
I 
L2 = 10.log  2 
 I0 
I 
L1 = 10. log  1 
 I0 
τ, S
1
2
W1 = I1 .S
W
2
= ( I 1 . S ).τ = I 2 . S
A2 = α .S
Slika 5.20. Določanje zvočne izolirnosti pregrade med prostoroma (brez stranskega prenosa zvoka)
Zvočno izolirnosti določimo z meritvami po sliki 9.10 in izračunamo s pomočjo
naslednje enačbe:
R = L1 − L2 + 10 log (S / A2 )
(5.8)
pri tem je S - skupna površina testirane pregrade (npr. vrata ali
okna), v m2, in A2 = S ⋅ α Sab - celotna zvočna absorpcija v sprejemni
30
sobi po Sabinu v m2.
10
5.3.1 Določanje zvočne izolirnosti sten pred zvokom v zraku (b)
Če so pri prenosu zvoka med prostoroma udeležene tudi
stranske poti prenosa zvoka, npr. v zgradbah, potem je zvočna
izolirnost, t.i. gradbena zvočna izolirnost R’, po naslednji enačbi:
S 
1 n

R ' = L1 − L 2 + 10 log  12 
L = 10 ⋅ log10  ∑100,1Li  (5.9)
 A2 
n 1

pri tem je:
L1 povprečna raven zvočnega tlaka v sobi z virom hrupa pri dani frekvenci v dB,
L 2 povprečna raven zvočnega tlaka v sprejemni sobi (brez vira) pri dani
frekvenci v dB,
S12 - skupna površina testirane pregrade (stene med prostoroma), (to je
običajno površina preskušanega panela, npr. vrata ali okna, medtem ko
površino stene, zaradi majhnega vpliva, lahko zanemarimo), v m2, in
A2 = S ⋅ α Sab celotna zvočna absorpcija v sprejemni sobi po Sabinu v m2.
V praksi nas pogosto zanima le izolacija med enim in drugim prostorom, v teh primerih izračunamo zmanjšanje hrupa po naslednji
enačbi:
RNR = L1 − L 2
(5.10)
31
5.3.1. Določanje eno-številčne vrednosti izmerjene zvočne
izolirnostisten pred zvokomv zraku (c)
70
sprejemna sosedna soba
mikrofon na
vrtljivem stojalu
mikrofon na
vrtljivem stojalu
zvočnik
ojačevalnik
filter
generator
hrupa
a)
filter
merilni
ojačevalnik
zapisovalnik
ravni hrupa
Izolirnost pregradne stene
soba z virom hrupa
60
50
40
30
20
100
200
400 500 800
1600
3150
centralna frekvenca 1/3 oktave Hz
b)
Slika 5.21. Merjenje zvočne izolirnosti pregradnih sten: R je normirana ali referenčna krivulja, R'
je izmerjena krivulja gradbenega elementa, Rw odčitamo pri 500 Hz
32
5.3.1. Določanje eno-številčne vrednosti izmerjene zvočne
izolirnostisten pred zvokomv zraku (d)
Slika 5.22. Tipičen sistem za merjenje zvočne izolirnosti s Single/Dual Channel Real-time
Analyzers, Types 2123 and 2133
33
11
Izolirnost pregradne stene v dB
5.3.1. Določanje enoštevilčne vrednosti zvočne izolirnosti
pregradnih sten Rw pred zvokom v zraku (3)
70
60
R
50
40
3
R je normirana ali referenčna
krivulja,
R' je izmerjena krivulja
gradbenega elementa,
Rw odčitamo pri 500 Hz
erco
1 d B/t
o
r c Rw=45 dB
/te
dB
R’
30
20
100
200
400
800
1600
3150
500
centralna frekvenca 1/3 oktave Hz
Slika 5.23. Določanje enoštevilčne vrednosti
zvočne izolirnosti pregradnih sten
Normirano ali referenčno krivuljo R premikamo vzporedno po 1
dB toliko časa, da je povprečno odstopanje zvočne izolirnosti
pregrade v negativni smeri, pod standardno krivuljo (šrafirana
površina) med 1 in 2 dB.
34
5.3.1. Določanje ovrednotene gradbene zvočne izolirnosti Rw’ (e)
V kolikor vpliv prenosa zvoka po stranskih poteh ni zanemarljiv,
kar je v terenskih razmerah običajno, takrat govorimo o gradbeni
zvočni izolirnosti Rw’.
Gradbena zvočna izolirnost se določa na osnovi podatkov o
zvočni izolirnosti posameznih gradbenih elementov ali sklopov za
merodajne poti prenosa zvoka, in sicer po standardih iz serije
SIST EN 12354. Nekaj primerov gradbene zvočne izolirnosti R'w
so podani v tabeli 5.1.
Konstrukcijski sklop
Opečni zid
Opečni zid
Betonska stena
Montažna predelna stena
Montažna predelna stena
2x mavčne plošče
Opeka + mavčne plošče
Okna dvojna zasteklitev
Sobna vrata
Dvojna vrata
Debelina pregrade
15 cm + omet
18 cm + omet
15 cm
73 kg/m2
18 kg/m2
Ia (dB)
43
47
53
41
28
40
52
25
15
30
Tabela 5.1. Primeri indeksov
ocenjene zvočne izolirnosti
R'w
Slika 5.24. Merjenje izolirnosti pregradnih sten v EMPA Zurich
35
36
12
5.3.2. Merjenje zvočne izolirnosti pred udarnim zvokom R (a)
A
A
B
B
B
B
b)
a)
Slika 5.25. Merjenje zvočne izolirnosti stropa pred udarnim zvokom: a) standardni izvor udarnega
zvoka, b) normirane ravni zvočnega tlaka udarnega zvoka pri različnih frekvencah zvoka
37
5.3.2. Normirana raven zvočnega tlaka udarnega zvoka (b)
Normirana raven zvočnega tlaka udarnega zvoka v prostoru pod
podno konstrukcijo v dB je:
 A 
 AT
Ln ' = Lu ' −10 log  o  = Lu '−10 log o 60
 0,163 V
 AS 2 



(dB)
(5.11)
pri tem je:
Lu' z meritvami ugotovljena raven udarnega zvoka v prostoru
pod podno konstrukcijo v dB,
Ao je konstanta (10 m2),
AS 2 = S ⋅ α Sab
je ekvivalentna absorpcijska površina sprejemnega
prostora po Sabinu,
V je prostornina prostora pod medetažno konstrukcijo v m3 in
T60 je odmevni čas prostora pod medetažno konstrukcijo v s.
38
Normirana jakost udarnega
zvoka dB
5.3.2. Določanje eno-številčne vrednosti izolirnosti pred
udarnim zvokom Rw’ (c)
Izolirnost stropnih konstrukcij pred udarnim zvokom določamo s
pomočjo standardne krivulje zvočne izolirnosti Rnw’ pri 500 Hz.
a)
70
2
60
R'
R=64
dB
w
50
40
8
parket
estrih
5
izolacija
10
betonska
plošča
30
20
100
200
400 500 800
1600
3150
Centralna frekvenca 1/3 oktave Hz
b)
Slika 5.26. a) Oblika protokola o izmerjeni zvočni izolirnosti stropne konstrukcije; R je normirana
ali referenčna krivulja, R' je izmerjena krivulja gradbenega elementa, Rw odčitamo pri 500 Hz,
b) skica strukture preskušane konstrukcije
Standardno krivuljo R, ki predstavlja minimalno vrednost zvočne
izolirnosti stropne konstrukcije proti udarnem zvoku (slika 5.25),
premikamo vzporedno po 1 dB toliko časa, da je povprečno odstopanje normiranih ravni zvočnega tlaka udarnega zvoka v negativni
39
smeri (v tem primeru nad standardno krivuljo) med 1 in 2 dB.
13
5.3.2. Korekcija eno-številčne vrednosti izolacije pred
udarnim zvokom (d)
Poleg enoštevilčne vrednosti Lnw’ standard SIST EN ISO 7172:1997 uvaja še korekcijo za spektralno prilagoditev Cl.
Enoštevilčna vrednost korekcije za spektralno prilagoditev Cl
predstavlja vrednost, ki jo je potrebno prišteti k vrednosti Lnw’,
da dobimo dejanski zvočnoizolacijski učinek za zaščito pred
hrupom hoje. Postopek določanja vrednosti Cl iz podatkov o
normiranih ravneh zvočnega tlaka udarnega zvoka v
posameznih frekvenčnih pasovih je opredeljen v istem
standardu.
Primer 4: Za ugotovljene vrednosti Lnw’ (Cl) = 68(+1) dB pomeni,
da znaša efektivna ovrednotena normirana raven zvočnega tlaka
udarnega zvoka za hojo po podni konstrukciji 68+1 = 69 dB.
40
5.3.3. Različni deskriptorji za zvočno izolirnost v Evropi (a)
Slika 5.27. Deskriptorji za zvočno izolirnost proti zvoku v zraku in udarnem zvoku v Eevropi
41
5.3.3. Predlog za poenotenje deskriptorjev za zvočno izolirnost proti zvoku v zraku in proti udarnem zvoku v Evropi (b)
Tabela 5.2. Predlog za nove deskriptorje zračnega in udarnega
hrupa v zgradbah namenjenih za stanovanja
Področje uporabe
zvočne izolirnosti
Optimalni
deskriptor
Optimalno
frek. območje
Novo
ime
Hrup v življenjskem
prostoru od
sosedov
Rw + C50-5000
50 – 5000 Hz
Rliving
Prometni hrup
Rw + Ctr,50-5000
50 – 5000 Hz
Rtraffic
Razumljivost
govora
Rw + Cspeech
Udarni hrup v
stanovanjih
Ln,w + CI,50-2500
200 – 5000 Hz Rspeech
50 – 2500 Hz
Rimpact
42
14
5.3.3. Definicija zvočne izolirnosti in referenčne vrednosti (c)
Rxx = 10⋅ lg
PIncident
PTransmitte d
dB
Rxx = 10 ⋅ lg
∑10
∑10
Li /10
i
( Li − Ri ) / 10
dB
i
(5.12)
(5.13)
Li = Spekter referenčnega vira
0
-10
Li / dB
-20
-30
living
traffic
-40
speech
Fig. 5.287. Referenčni spekter vira za zvok v zraku
-50
50
100
200
400
800
1600 3150
43
frequency / Hz
5.3.3. Definicija zvočne izolirnosti za udarni zvok in referenčna vrednost (d)
Za ISO teptalno napravo
(5.14)
0
Rimpact
P

= 10 ⋅ lg  Incident 
 PRadiated 
Rimpact
 ∑10 Li 10 


= 10 ⋅ lg  i ( Li − Ri ) 10 

 ∑10

 i
-10
Li / dB
-20
-30
impact
-40
-50
50
(5.15)
100
200
400
800 1600 3150
frequency / Hz
(5.16)
Ri = 78 + 10 ⋅ lg ( f i 1 Hz ) − Ln,i
(5.17)
Rimpact = 119 − ( Ln , w + C I ,50 − 2500 + 15)
Fig. 5.29. Referenčni spekter vira za udarni zvok
44
5.3.3. Ime in prevzem novega standarda v bodočnosti (e)
Stari standard ISO 717
novi standard ISO 16 717
Prehodno obdobje
Fig. 5.30. Prehodno obdobje do prevzema standarda
45
15
5.3.3. Delovan skupina za pripravo standarda (e)
Fig. 5.31. Delovna skupina za izdelavo novega standarda ISO 16 717
46
5.4. Merjenje difuzije zvočnega valovanja (a)
Porazdelitev usmerjenosti odbitega zvočnega polja se določi
eksperimentalno z merjenjem razprševanja (scattering) zvoka v
različnih smereh od difuzorja s pomočjo usmerjanja mikrofona v
različne smeri in primerjavo s poznejšo intenzivnostjo zvoka
dobljeno v ustreznih časih relativno z vpadnim direktnim zvokom
pri motenem zvočnem viru.
Zvočnik
Rotirajoči
panel
Os rotacije
Mikrofon
Zvočnik
na tleh
Vzorec na
vrtljivem podstavku
a)
b)
Slika 5.32. a) Zgradba eksperimenta za merjenje razprševanja zvoka od hrapave površine,
b) merjenje koeficienta absorpcije zrcalno odbitega zvoka
47
5.4. Merjenje difuzije zvočnega valovanja (b)
Slika 5.33. Koeficient razprševanja (scattering) v odvisnosti od frekvenc
za materiale z različno hrapavostjo površin, od 0,015 do 0,9
Vrednosti na sliki 5.32 so dobljene za koeficient razprševanja
(scatterin) pri srednji frekvenci 707 Hz ali v povprečju od 500
do 1000 Hz. Izven tega območja so po Odeonu (Danska)
koeficient razprševanja razširili v vrednosti za nižje ali višje
oktavne pasove z uporabo interpolacije in ekstrapolacije.
48
16
5.4. Merjenje difuzije zvočnega valovanja (c)
Pogosto nas ne zanima toliko diagram razprševanja ampak slika
katera karakterizira difuzno refleksijo stene. V ta namen se
celotna odbita energija razdeli v del s in druga z 1-s, ki
označujeta relativne energije zrcalno in difuzno odbitih
komponent. Nas zanima kako izmeriti s, ki je definiran kot:
s=
I spec
(5.18),
I o (1 − α )
pri tem Io in Ispec pomenita vpadno in zrcalno odbito valovanje,
α je koeficient absorpcije preizkušanca.
Eksperimentalne rezultate koeficienta razprševanja (scattering)
δ = 1-s, ki jih je dobil Vorländer po direktni metodi (povprečje čez
vse smeri vpada zvoka) v odmevnici, kaže slika 5.33.
Polcilinder
Pravokotne letve
δ
odmevnica
prosto polje
Frekvenca [kHz]
a)
Frekvenca [kHz]
b)
Sliki 5.34. Koeficient razprševanja
(scattering), δ = 1-s nepravilno postavljenih
letev na ravni panel v odvisnosti od
frekvenc;
metoda v prostem polju,
metoda v odmevnici: a) polcilindrični
prerez (premera 2 cm) in b) pravokotni
prerez (z dolžino stranice 2 cm)
49
5.4. Implementacija absorpcijskega materiala v obliki kock za
povečanje difuzije zvoka v prostoru in kontrolo odmevnega
Časa (d)
Slika 5.35. Koncertna dvorana, obdelana nad orkestrom. Minneapolis Orchestra Hall iz 4.11.1974.
50
5.5. Natančnost akustičnih meritev
Problem je obdelan v privzetem standardu ISO 140-2 (Akustika
- Meritve zvočne izolacije v stavbah in gradbenih elementih, 2.
del: Določanje, verifikacija in uporaba podatkov o natančnosti).
Za arhitekta so v tem standardu pomembne le informacije o
nenatančnosti akustičnih meritev, ki so posledica slučajnih in
sistemskih napak, in da mora upoštevati, da obstaja precejšnja
toleranca v natančnosti merilnih rezultatov. Kar pomeni, da
mora predvideti ustrezno rezervo zvočne izolirnosti, to je, da
predvidi večjo stopnjo zvočne izolirnosti gradbenega elementa
kot jo standard predpisuje.
Poleg tega standarda je še en krovni standard »Visokogradnja –
izražanje zahtev koristnika, 3. del Akustični zahtevi«, ki govori o
zahtevah koristnikov prostora. V tem standardu so navedene
zahteve koristnika prostorov po zaščiti pred motnjami
povzročenimi s hrupom, zaščiti pred prisluškovanjem (med
sosednjimi prostori) in zagotavljanju akustične kvalitete prostora.51
17