Введение

Измерение звукопроницаемости. Класс звукоизоляции (или STC) – это целочисленная оценка способности строительной конструкции ослаблять воздушный шум. В США он широко используется для оценки внутренних перегородок, потолков, полов, дверей, окон и конструкций наружных стен. За пределами США используется индекс звукопоглощения ISO (SRI). Показатель STC приблизительно отражает уменьшение уровня шума в децибелах, которое может обеспечить конструкция. STC полезен для оценки дискомфорта, вызванного речью, но не музыкой или шумом механизмов, поскольку эти источники содержат больше низкочастотной энергии, чем речь. Существует множество способов повысить класс звукоизоляции конструкции, однако два основных принципа – увеличение массы и общей толщины. Как правило, класс звукоизоляции двойной стены (например, двух блоков толщиной 4 дюйма, разделенных воздушным зазором 2 дюйма) выше, чем у одинарной стены той же массы (например, однородного блока толщиной 8 дюймов).

Определение

Класс звукоизоляции (STC) – это единый числовой метод оценки эффективности снижения передачи звука стенными перегородками. STC предоставляет стандартизированный способ сравнения продукции, такой как двери и окна, выпускаемой разными производителями. Чем выше число, тем эффективнее звукоизоляция по сравнению с более низким числом. STC – это стандартизированный показатель, определяемый по ASTM E413 на основе лабораторных измерений, выполненных в соответствии с ASTM E90. ASTM E413 также может использоваться для определения аналогичных показателей на основе полевых измерений, выполненных в соответствии с ASTM E336. Термины "звукоизоляция" и "звуконепроницаемость" используются как взаимозаменяемые, хотя термин "звуконепроницаемость" предпочтительнее за пределами США. Термин "звукозащита" обычно не используется в архитектурной акустике, так как это неверное название и подразумевает полную неслышимость.

Субъективная корреляция

В ходе исследований акустики разработали таблицы, сопоставляющие значение STC с субъективным восприятием. Приведенная ниже таблица используется для определения степени звукоизоляции, обеспечиваемой типичной многоквартирной застройкой. Как правило, разница в один-два пункта STC между схожими конструкциями субъективно незначительна. + STC и различимость звуков STC Что можно услышать 25 Нормальную речь можно понимать 30 Громкую речь можно понимать 35 Громкая речь слышна, но неразборчива 40 Громкая речь слышна как бормотание 45 Громкую речь слышно, но она не воспринимается как речь 50 Громкие звуки едва слышны 60+ Хорошая звукоизоляция; большинство звуков не мешают соседним жильцам. Такие таблицы, как эта, сильно зависят от уровня фонового шума в помещении, где звук воспринимается: чем выше уровень фонового шума, тем выше воспринимаемая звукоизоляция.

Исторические

До присвоения показателя STC, характеристики звукоизоляции перегородки измерялись и представлялись в виде среднего показателя звукопоглощения в частотном диапазоне от 128 до 4096 Гц или от 256 до 1021 Гц. Этот метод полезен для сравнения однородных перегородок, подчиняющихся закону массы, но может быть обманчив при сравнении сложных или многослойных стен. В 1961 году организация ASTM International приняла стандарт E90-61T, который стал основой для современного метода STC. Стандартная кривая STC основана на европейских исследованиях многоквартирного строительства и близка к характеристикам звукоизоляции кирпичной стены толщиной 9 дюймов.

Текущий

Номер STC вычисляется на основе значений звукопоглощения, измеренных на шестнадцати стандартных частотах в диапазоне от 125 Гц до 4000 Гц. Эти значения коэффициента звукопоглощения затем наносятся на график уровня звукового давления, и полученная кривая сравнивается со стандартной эталонной кривой, установленной ASTM. Показатели звукоизоляции, такие как STC, измеряются в специально изолированных и спроектированных лабораторных камерах. При проектировании строительных перегородок и ограждений существует практически бесконечное количество реальных условий, которые могут повлиять на звукоизоляцию на объекте.

Акустическая среда

Звук распространяется как по воздуху, так и по твердым конструкциям, и при проектировании звукоизолирующих стен и потолков необходимо учитывать оба этих пути. Для устранения звука, передающегося по воздуху, необходимо исключить все воздушные пути между помещениями. Это достигается герметизацией швов и устранением всех звуковых утечек. Для устранения шума, передающегося по конструкции, необходимо создавать системы изоляции, снижающие механические соединения между этими конструкциями.

Масса

Добавление массы к перегородке снижает передачу звука. Это часто достигается путем добавления дополнительных слоев гипсокартона. Предпочтительнее использовать несимметричные слои, например, гипсокартон разной толщины. Эффект от добавления нескольких слоев гипсокартона к каркасу также варьируется в зависимости от типа и конфигурации каркаса. Удвоение массы перегородки не удваивает показатель STC, поскольку STC рассчитывается на основе нелинейных измерений звукопоглощения в децибелах. Таким образом, установка дополнительного слоя гипсокартона на стальной каркас легкого калибра (25 га или легче) приведет к увеличению STC примерно на 5 пунктов, в то время как на деревянном или стальном каркасе тяжелого калибра это приведет лишь к увеличению на 2-3 пункта STC. Однако дополнительный вес, усложнение конструкции и плохая теплоизоляция обычно ограничивают использование каменных перегородок в качестве эффективного решения для звукоизоляции во многих строительных проектах. В последние годы производители гипсокартона начали предлагать облегченные гипсокартонные плиты: гипсокартон нормального веса имеет номинальную плотность 43 фунта на кубический фут, а облегченный гипсокартон – 36 фунтов на кубический фут. Это не оказывает существенного влияния на показатель STC, однако облегченный гипсокартон может значительно ухудшить низкочастотные характеристики перегородки по сравнению с гипсокартоном нормального веса.

Поглощение звука

Поглощение звука заключается в преобразовании акустической энергии в другую форму энергии, как правило, в тепло. Добавление звукопоглощающих материалов к внутренним поверхностям помещений, например, панели из стекловолокна, облицованные тканью, и плотные шторы, приводит к уменьшению энергии отраженного звука в помещении. Однако, подобные звукопоглощающие внутренние отделочные материалы не оказывают существенного влияния на класс звукоизоляции. Установка звукопоглощающей изоляции, например, плит из стекловолокна и надувной целлюлозы, в полости стен или потолка значительно повышает класс звукоизоляции. Когда два слоя жестко соединены или связаны стойками, звукоизоляция системы зависит от жесткости стоек. Тонкостенные (25 калибра и тоньше) обеспечивают лучшую звукоизоляцию, чем стальные стойки 16-20 калибра, и заметно превосходят деревянные стойки по эффективности. При установке толстостенных стальных или деревянных стоек с шагом 16 дюймов (406 мм) по центру образуются дополнительные резонансы, которые еще больше снижают звукоизоляционные характеристики перегородки. Для типичных гипсокартонных стен этот резонанс возникает в диапазоне 100–160 Гц и, предположительно, является комбинацией резонанса массы-воздуха-массы и резонанса изгиба, возникающего при плотной опоре пластины жесткими элементами. Однослойные металлические перегородки более эффективны, чем однослойные деревянные перегородки, и могут повысить показатель STC до 10 пунктов. Однако, при использовании в двухслойных перегородках разница между металлическими и деревянными стойками незначительна. Демпфирование обычно повышает звукоизоляцию перегородок, особенно в среднем и высоком частотном диапазонах. Также демпфирование используется для улучшения звукоизоляционных характеристик стеклопакетов. Ламинированное стекло, состоящее из интерлейера из поливинилбутираля (или PVB), обладает лучшими акустическими свойствами, чем неламинированное стекло той же толщины.

Утечка звука

Для эффективной звукоизоляции все отверстия и щели должны быть заполнены, а ограждающая конструкция герметично запечатана. В таблице ниже приведены результаты испытаний звукоизоляции стеновой перегородки с теоретической максимальной потерей звука 40 дБ между помещениями и площадью перегородки 10 квадратных метров. Даже небольшие открытые щели и отверстия в перегородке приводят к непропорциональному снижению звукоизоляции. 5%-ное отверстие в перегородке, обеспечивающее беспрепятственную передачу звука между помещениями, снизило потери звука с 40 дБ до 13 дБ. 0,1%-ная открытая площадь снижает потери звука с 40 дБ до 30 дБ, что типично для стен, где герметизация выполнена неэффективно. Акустические ленты и герметики используются для улучшения звукоизоляции с начала 1930-х годов. Хотя ранее применение лент в основном ограничивалось оборонными и промышленными приложениями, такими как военно-морские суда и самолеты, недавние исследования доказали эффективность герметизации щелей и, следовательно, повышения звукоизоляционных характеристик перегородки. + Затухание звука в зависимости от процентной открытости барьера. Потери звука % открытой площади 13 дБ 5% открытой 17 дБ 2% открытой 20 дБ 1% открытой 23 дБ 0,5% открытой 27 дБ 0,2% открытой 30 дБ 0,1% открытой 33 дБ 0,05% открытой 37 дБ 0,02% открытой 39,5 дБ Практический максимум потерь 40 дБ Теоретический максимум потерь.

Фланговые

Строительные нормы обычно допускают погрешность в 5 баллов между значением STC, полученным в лабораторных условиях, и измеренным на объекте. Однако исследования показали, что даже при качественном строительстве и герметичной установке разница между лабораторным и полевым показателями сильно зависит от типа конструкции.

Особые изменения STC

По своей природе, показатель STC определяется результатами лабораторных испытаний, проведенных в идеальных условиях. Существуют и другие варианты показателя STC, разработанные для учета реальных условий эксплуатации.

Композитные СТК

Эффективность звуроизоляции ограждающей конструкции, включающей несколько звуроизолирующих элементов, таких как двери, окна и т.п.

Класс видимой передачи звука (ASTC)

Звукоизоляционные характеристики перегородки, измеренные на объекте в соответствии с ASTM E336 и нормализованные для учета различных отделочных материалов помещений и площади испытываемой перегородки (то есть для сравнения одной и той же стены, измеренной в пустой гостиной и в акустически обработанной студии звукозаписи).

Нормированный класс шумоизоляции (NNIC)

Характеристики звукоизоляции перегородки, измеренные на объекте в соответствии с ASTM E336 и нормализованные для учета времени реверберации в помещении.

Класс шумоизоляции (NIC)

Звукоизоляция перегородки, измеренная на объекте по стандарту ASTM E336, не приведена к нормальным условиям помещения для измерений.

Класс передачи полевого звука (FSTC)

Уровень звукоизоляции отдельных элементов в перегородке, измеренный на объекте и полученный за счет подавления влияния обходных звуковых путей. Это может быть полезно при измерении стен с дверями, когда необходимо исключить влияние двери на измеренный полевой индекс звукоизоляции STC. Метод испытаний FSTC ранее был описан в ASTM E336, однако в последней версии этого стандарта информация о FSTC отсутствует.

Класс звукопередачи дверей (DTC)

Звукоизоляция дверей при измерении по стандарту ASTM E2964.

Юридические и практические требования

В разделе 1206 Международного строительного кодекса 2021 года указано, что звукоизоляция между жилыми помещениями и общественными и техническими зонами должна составлять не менее STC 50 при испытании в соответствии с ASTM E90, или NNIC 45 при полевых испытаниях в соответствии с ASTM E336. Однако не во всех юрисдикциях IBC используется в качестве строительного или муниципального кодекса.

Класс наружной/внутренней передачи (OITC)

Класс передачи звука наружным и внутренним помещениям (OITC) — это стандарт, используемый для определения степени проникновения шума из наружных источников в здание. Он основан на стандартной классификации ASTM E 1332 для оценки ослабления звука при проникновении извне внутрь. В отличие от STC, который базируется на спектре шума, ориентированном на звуки речи, OITC использует спектр шума источника, учитывающий частоты вплоть до 80 Гц (шум от самолетов, поездов и грузовиков) и с большей весовой долей низких частот. Значение OITC обычно используется для оценки, анализа и выбора наружных остеклений.