Звукопоглощение. Звукопоглощающие материалы и конструкции

Существуют поглотители:

1) с интенсивным звуковым поглощением в широком диапазоне частот – широкополостные;

2) с интенсивным звуковым поглощением в узком диапазоне частот –узкополостные.

Основными показателями, характеризующими звукопоглощающие материалы, являются:

1) коэффициент звукопоглощения

2) сопротивление продуванию потока воздуха.

Коэффициент звукопоглощения α определяется отношением поглощенной звуковой энергии к падающей

α = Е _погл / Е _пад = (Е _пад – Е _отр) / Е _отр , где

Е_погл - поглощенная звуковая энергия определяется по разности падающей Е _пад и отраженной Е _отр звуковой энергии.

Обычные строительные материалы – стекло, бетон, кирпич, штукатурка и т.п. в общем случае имеют ничтожно малые коэффициенты звукопоглощения (чаще всего в диапазоне 0,01-0.05), т.е. практически полностью отражают падающие звуковые волны (применяются при проектирование акустики залов в качестве звукоотражающих экранов различного типа).

Звукопоглощающими следует называть те конструкции и материалы, у которых коэффициент звукопоглощения α больше 0,2.

Виды звукоизоляционных материалов

Плоскостные:

1) пористые – интенсивно поглощающие звуки высоких частот;

2) колебательные панели – обладающие наибольшим звукопоглощением в диапазоне низких частот;

3) конструкции с перфорированным слоем – звукопоглощающие свойства предопределяются расчетом и проектированием;

Объемные:

4) штучные дифракционные поглотители.

Пористые

В виде панелей. Звукопоглощение пористых материалов обусловлено:

1) вязким трением при движении воздуха в узких каналах и порах;

2) внутренним трением при деформации скелета материала;

3) теплообменом между воздухом в порах и скелете .

Изготавливают в виде плит, которые крепят

1) непосредственно к поверхности,

2) на откосе – на расстоянии обычно 50-100 м.

Могут быть двух видов по материалу:

- Зернистый пористый материал (минеральная крошка, пемза, каолин).

- Волокнистые пористые материалы (древесное волокно, стеклянное или капроновое волокно, асбест, минеральная вата. на битуме, смоле, цементе).

Коэффициент звукопоглощения большинства пористых материалов хорошо работает на средних и высоких частотах и составляет 0,4 ÷ 0, 6.

К пористым материалам также относится драпировка и ковры – применяют при улучшении звукопоглощения в зрительных залах.)

Схемы применяемы плоских звукопоглощающих конструкций различно типа и их частотные характеристики показаны на рис. 6.

Рисунок 6 Схемы звукопоглощающих конструкций и их частотные характеристики

А – открытый проем; б – бетон, кирпич, штукатурка; в – пористый поглотитель вплотную; г – пористый поглотитель на откосе; д – пористый поглотитель вплот-ную с перфорированным покрытием; е,ж,з – резонансные звукопоглотители; и – многослойный резонансный звукопоглотитель: 1 – с воздушным промежутком, 2 – без воздушного промежутка.

а-звукопоглащение

f-частота звука

2.Резонирующие, колеблющиеся под воздействием звуковых волн панели.

Конструкция состоит из плотного гибкого листа (обычно фанерного), шарнирно закрепленного на деревянном или металлическом каркасе с воздушной прослойкой между листом и стеной (потолком) (рис.7).

Гибкий лист из плотного материала действует как масса, а воздушная прослойка за ней – как пружина.

Максимальное звукопоглощение таких конструкций наблюдается на резонансной частоте f_о, смещенной в область достаточно низких частот (до 300 Гц). При определенной жесткости панели и ее размерах можно получить достаточно высокий коэффициент звукопоглощения и на средних и высоких частотах. Для повышении коэффициента звукопоглощения также можно 1) заполнять воздушную прослойку матом из минераловатного волокна, обернутого в мешковину; 2) вводить упругие прокладки по периметру сопряжения листа с каркасом.

Рисунок 7 Конструктивное решение звукопоглощающих деревянных панелей

а – разрез и план; б – узел соединения (сопряжения): 1 – шарнирные сопряжения листа с каркасом; 2 – шайба; 3 – обвязка (25х10 мм); 4 – фанера толщиной не более 10 мм; 5 – звукопоглощающий мат толщиной 50 мм

По сравнению с пористыми поглотителями резонирующие имеют преимущества:

1) долговечнось;

2) гигиеничность;

3) устойчивость против механических воздействий.

Их используют при коррекции частотных характеристик реверберации в радиовещательных, кино- и телестудиях, а также в зрительных залах.

Различного вида резонирующие панели приводятся на рис. 8. Некоторые из них обладают не только значительным звукопоглощением в диапазоне низких частот, но и звукорассеивающим действием.

Рисунок 8 Архитектурные типы звукопоглощающих деревянных панелей

(размеры а и h выбираются в соответствии с акустическими требованиями и резонансной частотой колебаний)

а – деревянная резонирующая панель звукорассеивающего профиля; б – полу-цилиндрическая деревянная резонирующая панель звукорассеивающего профиля; в –плоская деревянная резонирующая панель: 1 – фанера толщиной 10 мм; 2 – дере-вянный каркас» 3 – упругая деформирующая прокладка; 4 – фанера толщиной 4 мм; 5 – деревянная обвязка, приклеенная к листу фанеры