Звукоизолация на сградни инсталации

Знаем какво е звук и какво е шум. Когато говорим за звукоизолация, разбираме, че дадена преграда не позволява преминаването на звуковата вълна. Когато говорим за звукопоглъщане, отчитаме доколко свойствата на дадена повърхност не позволяват звуковата вълнà да се отрази и да се върне в същото помещение. Вече сме разглеждали звукоизолацията на сгради. Изяснихме начините и материалите, подходящи за създаване на комфортна звукова среда при стандартни шумове в жилищни или обществени сгради.

Дали тези материали и конструктивни схеми са подходящи и за по-специфични случаи? Как да подходим, ако трябва да се справим със структурни шумове, как да направим безопасен шума в производствено предприятие, как да създадем среда с контролирано звукопоглъщане? Сега ще се опитаме да отговорим на тези въпроси.

Текст: списание Строители

Звукът е механична вълна и се приема, че се дели на две групи - тон и шум. Тонът е звук при равномерно периодично трептене, а трептенията със случаен характер са шум. В ежедневието ни именно шумът е нежеланият звук, който може да увреди и слуха, и психиката на човек. Знаем, че има критерий за оценка - децибел. Ще припомним, че интензитетът се дефинира като енергия, пренесена от звуковата вълна за единица време през единица площ, разположена перпендикулярно на посоката на разпространение на вълнàта. Силата на звука дава представата колко силно се чува даден звук.

Колкото е по-голямо звуковото налягане, толкова по-силно се чува звукът, но възприемането на силата на звука не е правопропорционално на звуковото налягане. Това ще рече, че ако звуковото налягане се увеличи от 1Pa на 2Pa, ние ще усетим същата разлика, както между 10Pa и 20Pa. Затова работим с понятието "ниво на звуково налягане", което е логаритмична функция на звуковото налягане и се мери в децибели [dB] - логаритмичната мярка за сравняване. Именно силата на звука е факторът, който влияе в най-висока степен на човешкото здраве и ежедневен комфорт. Доказано е, че сила на звука около 100÷120dB може да увреди незабелязано слуха ни, усещането при сила на звука над 130dB вече е болезнено, а при над 160dB звукът може да спука тъпанчетата ни.

Как да се справим с някои структурни шумове

Това са шумове, дължащи се на сградните инсталации. Ще се спрем на двата най-често срещани проблема - шум в отоплителните, водопроводните и канализационните тръби, и шум от асансьор.

Звукоизолиране на тръби от ВиК системи и на елементи от отоплителната система

В миналото са използвани тежки тръби, но вече са се наложили полимерните материали. Те са практични, евтини, издръжливи и при ниски, и при високи температури. Къде е слабото им място? Всъщност, какви точно са шумовете в инсталациите, които ни дразнят? Можем да ги групираме в четири основни вида. Въздушният шум се получава, когато въздушен обем, наричан често "въздушна тапа", преминава на пориви през тръбата и взаимодейства с натрупани по стените наслоявания. Вибрационният шум е резултат от факта, че инсталационните тръби обхващат цялата сграда, като приемат и предават всякакви трептения.

Резонансният шум е следствие на свойството на тръбите да реагират като акустична резонансна система и при най-незначителното външно въздействие, било то свиване, разширение или друго. Ударният шум може да възникне при движението на изтичащите води по канализационния щранг, при неправилно или недостатъчно фиксиране на тръбите и при твърде малко разстояние между тях - когато конструктивни елементи се удрят един в друг.

Описаните шумове се проявяват при определени фактори. Първа причина - когато материалът за тръбите не притежава достатъчно добри звукопоглъщащи и звукоизолиращи свойства, както е при полимерните тръби, а и вложените тръби са с много малка дебелина на стените. В този случай подмяната на тръбната мрежа е решение, но може да се използва материал с висок коефициент на звукопоглъщане, с който да се изолират тръбите, и виброизолиращи крепежни елементи.; за частично справяне се изолират стените по пътя на звукоизточника.

Втора причина - неправилно подреждане на тръби една спрямо друга, към стените на помещението, в декоративни канали и др. Ако канализационната система е разположена между етажните плочи, тогава повечето от вибрациите се заглушават, преди да достигнат до съседни помещения. Вграждането на щрангове в междинни стени е неприемливо, но при наличие на такъв случай е необходима двустранна звукоизолация на стената.

Друг фактор, допринасящ за шума от тръби, е лошото закрепване и използването на неефективни уплътнения, които причиняват свирене и вибриране на тръбите, когато през тях преминава вода за битови нужди, отопление или отпадни води. Използването на специални скоби и уплътнения позволява частично да се премахне излишния шум, дори без да се предприемат драстични мерки за звукоизолация на самите тръби.Ясно е, че пълното погасяване на шума от инсталационните системи не е възможно, но то не е и необходимо. Целта е да се намали нивото до там, че да не дразни, да не пречи на съня, т.е.да се осигури комфорт на обитателите. Най-лесният начин да се шумоизолират инсталационните тръби е да се "облекат" с тръбна изолация от базалтова минерална вата, облицована с алуминиево фолио. То предпазва от увреждане и придава на продукта естетичен вид.

Изолацията е снабдена със самозалепваща се лента от алуминиево фолио за лесно затваряне на корпуса. Изпълнява се надлъжно затягане на рулоните върху тръбите с пластмасова, алуминиева или поцинкована стоманена лента през 30÷50cm. Тъй като изолацията е с формата на цилиндър, продава се с различни диаметри, а в надлъжно направление е със срез, то монтажът е лесен и бърз. Време и усилия са необходими във възлите на системите. Тези участъци се изолират с два пласта изолация, така че вторият пласт да покрива всички фуги, които са налични при полагане на първия пласт. Фугата и на втория пласт се затваря с алуминиева лепяща лента.

Обгръщането на тръбите с плътна базалтова вата увеличава теглото им и предотвратява звукови резонанси. Ако около така изолираните тръби се направи гипскартонена кутия, тя ще допринесе не само за естетиката, но и ще осигури допълнителна шумоизолация, ако е изпълнена с пласт звукопоглъщащ материал. (Да си спомним принципната схема "маса-пружина-маса" за справяне с въздушен шум. Масата е гипскартонът, пружината е от минерална вата - всяко нейно микровлакно поема част от кинетичната енергия на звука.)

При отоплителната система, особено при радиаторите, пътят за справяне е друг. При съвременните тънкостенни алуминиеви радиатори, които са с минимални звукопоглъщащи свойства, се получава пренос в помещението на всевъзможни звуци, появили се в системата. Не се препоръчва изолиране, но се търси причината за шума (неправилен монтаж, износени елементи, въздух в системата и др.) и нейното отстраняване. За тръбите от отоплителната система най-използваният вариант е изолиращата кутия от два пласта гипскартон и минерална вата помежду им, но само ако не е възможно да се отстрани шума чрез подобряване на самата система, защото звукоизолиращата кутия спира топлината от тръбите.

Освен плътната базалтова вата, за звукоизолиране на инсталационните тръби се използват и някои други материали. Тръбната изолация от микропореста гума е с основа от синтетичен каучук, който я прави високоеластична, а качествата ѝ са много - тя е водонепроницаема, с ниска топлопроводимост, устойчива към микроорганизми, мухъл и атмосферни влияния. Тръбната изолация от микропорест каучук е с много висока топлоустойчивост и ниска топлопроводимост, гъвкава и еластична, не гние, не позволява развитието на микроорганизми, не поддържа горенето, самогаси се и не отделя капещи частици.

Пенополиетиленовата тръбна изолация също е с добри показатели - влагоустойчива, топлоустойчива, самогаси се, лесно се реже и обработва. Има и тръбна изолация с най-общо наименование плътна еластична мембрана. Това е синтетичен материал на полимерна основа, който не съдържа битум или каучук. Такава мембрана е еластична, здрава и дълготрайна. На пазара се среща или в обикновен вид, или като самозалепваща се, с адхезивно покритие, а е възможен и вариант с предварително залепен пресован пласт от звукопоглъщащ материал - филц, и ламиниране с алуминиево фолио. При изработване на звукоизолиращите "кутии" от гипскартон вместо минерална вата може да се използва вата от пресовани полиамидни влакна.

Какво правим с асансьорите?

Съвременните модели са максимално безшумни. Проблемни са старите асансьори. Има решения на база реформиране на релсов път, устройства за намаляване вибрациите и др., но ние ще търсим решения чрез звукоизолиращи схеми. Един от начините е да се инсталира подложка за намаляване на вибрациите, като се използва подходящ материал за "амортисьор" - например акустичен филц от стъклена минерална вата с голяма плътност, импрегниран чрез специална битумна смес, разработен за защита от ударен шум. Друг начин е да се монтира звукоизолационен материал между асансьорната шахта и помещението. Такъв материал е полиестерната вата, както и полиестерното пано - те са високоефективни при пълночестотно звуково поглъщане. Полиестерната вата е съставена от гъвкави полиестерни влакна. Те поемат много повече кинетична/звукова енергия, отколкото стъклената вата.

Пример за подходящо звукоизолиращо пано за прилагане върху съществуващи стени е предлаганото на пазара многопластово изделие с основа от гипскартон, облицован със звукоабсорбиращ слой от полиестерни влакна и каучукова мембрана с висока плътност. При възможност се използва и трикомпозитен звукоизолационен материал от два слоя филц и един слой от вискозоеластична мембрана между тях. Материалът се залепва добре и по вертикални повърхности, има добри шумоизолационни характеристики, и е с клас на горимост, отговарящ на противопожарните норми.

При този начин не се намалява пространството, необходимо за безпрепятствената работа на асансьора. Трети начин е да се звукоизолира вътрешната стена на асансьорната шахта, при условие, че има достатъчно място. Един конструктивен вариант е монтаж на базалтова минерална вата чрез дюбели, опъване върху ватата и закрепване към стената на стоманена армировъчна мрежа, и полагане на циментова замазка с дебелина поне 2,0cm върху мрежата.

Звукоизолация на производствени помещения

Тук задачата е двустранна. От една страна, подходящите акустични условия в производственото предприятие са от изключително значение за осигуряване на безопасни и комфортни условия на работа, така че да бъдат избегнати професионалните увреждания, произтичащи от шумна работна среда. От друга страна, звукоизолиращите конструкции трябва да предотвратяват нежелания шумов фон извън предприятието, особено ако производството е в сутеренни помещения на жилищни блокове или ако е близо до жилища.

Най-ефективната звукоизолация се получава, ако е проектирана и изпълнена още при изграждане на предприятието, но това не винаги е реалността. Когато се наложи доработване, верният подход е да се проектира и изпълни звукоизолация, която да покрие двете страни на проблема - и вътре, и извън помещенията. На първо място бихме поставили локалната звукоизолация на оборудването. Когато няма технологични пречки, нивото на шума може да бъде понижено с монтаж на виброизолационни подложки под машините, генериращи най-значителни вибрации и шум - стругове, конвейери, отделни компоненти от цялостното оборудване и др.

В допълнение могат да се приложат шумозащитни прегради, отделящи тези машини от общите пространства, да се използват шумозащитни кожуси и/или екрани. На второ място би трябвало да се съсредоточим върху "шумните" цехове - знаем, че в промишлените обекти завишени нива на шум и вибрации се наблюдават в отделни места, а не във всички помещения. За да звукоизолираме даден цех, понякога е напълно достатъчно да се изпълни "плаващ под", да се монтират по тавана и по стените многослойни системи на принципа маса-пружина-маса, за справяне с въздушен шум, и при монтажа да не се пропускат специалните виброкрепежни елементи.

И последно - ако нивото на шума в производственото помещение е превишено незначително, то това се поправя лесно с монтаж на звукопоглъщащи конструкции върху стените. Най-лесният вариант е да се избере звукопоглъщащ панел от полиуретанова пяна с повишена плътност и отворени пори, който да се залепи директно към стената. Такова решение е добро, ако целта ни е само да имаме минимални отражения. Панелите от този материал (това, въпреки сложното наименование, е познатият ни дунапрен) не са звукоизолационни, а звукопоглъщащи изделия.

Всеки вариант на изолиране трябва да се разглежда комплексно - какви резултати дава вътре в помещението, как се отразява на работещите, какви са резултатите извън помещението, как се възприемат от населението. За да се избере най-удачния метод на шумо- и виброизолиране, най-подходящата конструктивна система, както и оптималните материали, е необходимо професионално проектиране, и то от много добър инженер по акустика.

Няколко примерни конструктивни системи и съпътстващи материали: За изолиране на пода се използват съвременни звукопоглъщащи изделия и технологията на "плаващ" под, базирана на липсата на твърда връзка между контура на армираната циментова замазка и стените на помещението. Един от използваните звукопоглъщащи и най-вече виброизолационни материали е акустичната еластична полиуретанова пяна, но с достатъчна плътност, за да поеме натоварването от циментовата замазка върху нея. Друго решение е да се монтират на пода успоредни дървени ребра, между които да се постави плътно стъклена вата.

При всички варианти по периметъра на пода се монтира демпферна лента, която да предотврати наличието на "акустични" мостове. Такива ленти трябва да се използват и в предстенните обшивки и леките преградни стени, като се поставят под и над водещите профили, при контакта им с пода и тавана. Едно от наличните на пазара изделия е лента от слой полиетилен с висока плътност и слой полиетиленова пяна, слепени заедно. Против ударен шум има разработени тънкослойни високоефективни мембрани. Използвана е технологията за производство на "Cross-linked polyethylene", познат у нас като "Омрежен полиетилен", при който молекулните групи са мрежесто разположени и свързани.

Мембраната дори има топлоизолационни свойства. Полага се направо върху подовата плоча и не се закрепва с винтове или пирони, но се спазва изискването мембраната да покрие и поне 10cm от долната част на стените. Замазката се прави много внимателно, за да не се нарани мембраната. Друг вид мембрана е тази, която е изработена на база стирен-бутадиенов каучук, наречен SBR, което ѝ дава висока устойчивост и еластичност и я прави отличен изолатор от ударен шум при подове. Продуктите от този вид имат високи звукоизолационни характеристики и се полагат лесно.

Гъвкавата подложка прилепва много добре към основата - подовата плоча. Наличието на самозалепваща лента по краищата допринася за бързо и лесно полагане с голяма точност. Друг използван материал против ударен шум е експандираният полистирен. Той съдържа 98% въздух и само 2% от обема му са за тънките стени на клетките, които го изграждат. Предлага се на плочи с различна дебелина. Те имат и много добри топлоизолационни свойства, а със своята отворена клетъчна структура материалът не позволява конденз и образуване на мухъл. И тези плочи се полагат под "плаваща" замазка.

За стените или за локалните шумозащитни прегради се монтират поне два пласта гипскартон (маса) с минерална вата (пружина) между тях. Може да е и OSB, но гипскартонът по-лесно се шпаклова и боядисва. Ако масата се увеличи, т.е.монтират се два двойни пласта гипскартон, звукоизолацията се подобрява, без да е променена дебелината на пружината - минералната вата. Вместо минерална вата може да се използва вата от пресовани полиамидни влакна. Тя не гние, не отделя влакна, устойчива е на плесени и има много добри звукопоглъщащи характеристики.

Добър избор е и акустичната еластична полиуретанова пяна с отворени пори. Какъвто и да е звукопоглъщащият материал, той трябва да е положен така, че да запълва максимално плътно пространството между облицовъчните плочи. При нова преградна стена добри резултати ще се получат, ако между два сдвоени пласта гипскартон се положат два пласта минерална вата. Всички дебелини трябва да са резултат от задълбочен анализ на геометрията на помещението, очакваните въздушни шумове, желаните резултати и характеристиките на вложените материали.

И за тавана най-добрият вариант е конструкцията от пластове гипскартон с минерална вата между тях. Освен минералната вата, която поема функциите на шумозаглушител, има и много други възможности. На пазара е наличен еластичен звукоизолационен и звукопоглъщащ панел с вълнообразна повърхност. В него са комбинирани различни слоеве и са постигнати много по-високи нива на звукоизолация, отколкото при минералните вати и дори корка. Средният слой от еластичен поливинил има звукопоглъщащи, звукоизолационни и виброгасителни свойства. Лицевият пласт от порест материал е вълнообразен, със задълбочено изследвана геометрия на вълните, за да се получи максимално звукопоглъщане. Този панел напълно замества минералната вата в гипскартонени предстенни или преградни конструкции, над окачени тавани и под повдигнати подове.

Акустика на студио или зала

Що се отнася до акустиката на студио или зала - там нещата трябва да бъдат поверени на най-добрите! Само ще споменем някои от най-използваните материали: дюшечета от стъклена вата - твърди, полутвърди и меки; плочи, които съдържат перлитов пясък и свързващи вещества – водно стъкло, цимент, различни полимерни съединения; дървесно-влакнести плочи; плочи от газобетон, пено- и газостъкло; плочи от експандиран пенополистирол; рулони от синтетични влакна; перфорирани гипс-фазерни и дървесно-влакнести плочи, и мн.др. Никой от изброените материали не може да се употреби самоцелно - изборът на всеки един, дебелината му, начините на закрепване, наклона - цялото акустично оборудване трябва да е резултат от изключително прецизни акустични изчисления.