0.7 Особенности защиты от шума энергоэффективных зданий

Сергейчук О.В. (КНУСА), Трохименко Н.А. (НИИСК, г. Киев, Украина)

Методы повышения теплоизоляции зданий не всегда согласуются с методами увеличения их защиты от внешнего шума. Это приводит к тому, что современные энергоэффективные здания нередко обладают более низкой звукоизоляцией наружных ограждающих конструкций по сравнению со старыми зданиями. В статье анализируется взаимосвязь требований по звуко- и теплоизоляции наружных конструкций зданий. Эти вопросы нашли отражение в разработанном в Украине комплексе нормативных документов по защите от шума.

Constructing modern energy efficient buildings, designers often use methods for improving thermal insulation that impair the protection of buildings from the noise, and so new buildings frequently have lower sound insulation than old ones. The article examines the interconnection requirements for acoustics and thermal insulation of external building structures. These issues are reflected in Ukrainians regulations for noise protection.

Энергосбережение в строительстве является одной из приоритетных проблем современности. Одним из направлений решения этой проблемы является оптимизация формы зданий в конкретных природно-климатических условиях. Однако при проектировании зданий необходимо решать комплекс взаимосвязанных задач, некоторые из которых не связаны с тепловой эффективностью домов, но должны быть обязательно учтены в окончательном варианте проекта. К этому классу задач относятся акустические требования к помещениям дома. Эти требования могут повлиять на форму, ориентацию и расположение здания [1] и должны учитываться при конструктивном решении ограждений [2].

В Украине разработан комплекс нормативных документов по защите от шума, который включает Государственные строительные нормы (ДБН) «Строительная акустика» и четырёх национальных стандартов (ДСТУ):

– «Указания по расчёту и проектированию звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий»;

– «Указания по порядку проведения расчёта шума в помещениях и на территориях (акустический расчет)»;

– «Указания по проектированию защиты от шума в помещениях средствами звукопоглощения и экранирования»;

– «Указания по расчёту и проектированию средств защиты селитебной территории от шума».

В разработке этих нормативов приняли участие специалисты семи ведущих научно-исследовательских и учебных организаций Украины и России. Они вступят в действие в 2013 г.

Целью статьи является рассмотрение вопроса учёта специфических требований по звукоизоляции ограждающих конструкций энергоэффективных зданий, их отображение в новых украинских нормах по защите от шума.

Одной из причин ухудшения звукоизоляции наружных ограждающих конструкций современных (энергоэффективных) зданий является разделение в них прочностных и теплоизоляционных функций. В результате этого уменьшилась их масса, поскольку теплоизоляция стала обеспечиваться за счёт эффективных легких утеплителей. А, как известно, в акустике одним из самых важных факторов, увеличивающих звукоизоляцию акустически однородных конструкций, является увеличение их массы. Особенно это негативно проявилось в каркасно-монолитном домостроении, где применяются навесные наружные стены.

Если в старых кирпичных зданиях практически весь шум проникал через окна, а звукоизоляцию глухих частей стен можно было не учитывать, то для легких стен этого допускать нельзя. Поэтому в ДБН указывается, что для ограждений с окнами нормируется результирующая величина звукоизоляции наружного ограждения в дБА, а в ДСТУ по расчёту звукоизоляции приводится методика её расчёта, которая в общем случае определяется по формуле

, (1)

где: – результирующая изоляция воздушного шума составной ограждаю-щей конструкцией в i-той третьоктавной (октавной) полосе частот, дБ; L_e,tri – уровень звукового давления нормализованного спектра транспортного шума в i-той третьоктавной (октавной) полосе частот в соответствии с [3], дБ; k – количество третьоктавных (октавных) полос в частотной характеристике звукоизоляции.

В свою очередь, результирующую изоляцию воздушного шума , дБ, ограждающей конструкцией, которая состоит из нескольких элементов с разной звукоизоляцией, определяют в октавных или третьоктавных полосах частотах по формуле

, (2)

где: S_К – общая площадь составной ограждающей конструкции, м²; S_i – пло-щадь i-го элемента конструкции, м²; R_i – изоляция воздушного шума i-ым элементом конструкции в третьоктавных (октавных) полосах частот, дБ; m – количество элементов составной конструкции, имеющих разную звукоизоляцию.

Для определения изоляции воздушного шума наружным ограждением в дБА можно использовать номограммы, которые дают возможность осуществлять оптимальный подбор звукоизоляции отдельных элементов наружных ограждающих конструкций с окнами при разных соотношениях их площадей с обеспечением нормативной звукоизоляции ограждения в целом. Пример такой номограммы показан на рисунке 1.

Нормативные значения результирующей звукоизоляции наружных ограждающих конструкций с окнами и светопрозрачных фасадных систем для жилых и общественных зданий устанавливаются ДБН в зависимости от эквивалентного и максимального уровней звука у фасада и назначения помещения (таблица 1).

Для помещений или при уровнях звука около фасада здания, которые не вошли в таблицу 1, необходимая звукоизоляция наружных ограждающих конструкций определяется в соответствии с ДСТУ по расчету и проектированию средств защиты селитебной территории от шума. При этом расчёт производится по формуле

= L_{A тер 2} – L_{A пом. доп} – R_{A тран} + 10 lg + 2, (3)

где: L_{A тер 2} – уровень звука в расчетной точке в 2-х метрах от ограждающей конструкции в дБА; L_{A пом. доп} – допустимый уровень звука в помещении; R_{A тран} – поправка в дБА к звукоизоляции при отличии спектра наружного шума от нормализованного спектра транспортного шума; S_огр – площадь наружной ограждающей конструкции данного помещения, м²; А – эквивалентная площадь звукопоглощения в помещении, м²; 2 – поправка на косвенную передачу шума, дБА.

Для жилых помещений, а также близких к ним по размерам и отделке других помещений, вместо формулы (3) допускается использовать формулу

= L_{Aтер 2} – L_{A прим. доп} – R_{A тран} – 3. (4)

При определении необходимой звукоизоляции к значениям, полученным по таблице 1 или по формулам (2-3), необходимо учитывать поправку , которая зависит от отношения S_огр к площади пола S_п в рассматриваемом помещении:

Sогр/Sп	2,5	2,0	1,6	1,3	1,0
,дБА	+4	+3	+2	+1	0

Второй важной причиной, влияющей на снижение звукоизоляции энергоэффективных зданий, является использование в светопрозрачных конструкциях стеклопакетов с малыми воздушными (или заполненными инертным газом) прослойками между стеклами [4].

В ДСТУ по расчёту и проектированию звукоизоляции ограждающих конструкций приводятся методы расчёта частотных характеристик звукоизоляции следующих типов светопрозрачных конструкций:

– с одним стеклом;

– с двумя стёклами одинаковой толщины;

– с двумя стёклами разной толщины;

– с тремя стёклами одинаковой толщины;

– с тремя стёклами разной толщины.

Таблица 1 – Нормативные требования по звукоизоляции наружных ограждающих

конструкций с окнами и светопрозрачных фасадов

Назначение помещений	Необходимые значения звукоизоляции ,дБА в зависимости от эквивалентного и максимального уровней звука у фасада здания
	Эквивалентные уровни звука LA экв, дБА
	до
	Максимальные уровни звука LA макс, дБА
	до
1 Палаты больниц и санаториев1)	23	25	30	35	40	45
2 Кабинеты врачей	23	25	30	35	40	45
3 Жилые комнаты квартир1)	23	23	25	30	35	40
4 Жилые комнаты домов отдыха, пансионатов, домов-интернатов для пожилых людей и инвалидов, спальные помещения в школах-интернатах1)	23	23	25	30	35	40
5 Спальные помещения в детских дошкольных учреждениях	23	23	25	30	35	40
6 Жилые комнаты общежитий1)	23	23	25	25	30	35
7 Номера гостиниц1): – категории 4 и 5 звёзды	23	25	30	35	40	45
– категории 3 звезды	23	23	25	30	35	40
– категории меньше чем 3 звезды	23	23	25	25	30	35
8 Помещения классов, учебные кабинеты, комнаты преподавателей, аудитории школ и других учебных заведений	23	23	25	30	35	40
9 Помещения офисов, банков, кабинеты и рабочие помещения в административных зданиях, научных и проектно-конструкторских организациях	23	23	25	25	28	33
1) Уровни звука около фасадов необходимо определять как для дня, так и для ночи в периоды с наибольшей интенсивностью транспортного движения. При определении необходимой звукоизоляции принимается та величина уровня звука, которая является наиболее неблагоприятной. Примечание 1. Приведенные требования относятся к помещениям с одной наружной стеной со светопроёмами. В противном случае соответствующие величины звукоизоляции нужно увеличить на величину 10lg n (где n – количество наружных стен с окнами). Примечание 2. Для промежуточных значений LA экв и LA макс нормативную величину допускается определять линейной интерполяцией.

Кроме того, для проектировщиков и производителей оконных конструкций даются рекомендации по увеличению звукоизоляции светопрозрачных конструкций. Эти рекомендации сводятся к следующему.

– Повышение звукоизоляции окон достигается увеличением толщины стёкол, увеличением ширины воздушной прослойки между стёклами, обеспечением герметичности притворов окон, закреплением стекла (стеклопакета) в рамах на упругих прокладках, применением триплекса, заполнением стеклопакета тяжелыми инертными газами.

– При использовании окон с тройным остеклением необходимо учитывать специфику звукоизоляции этих конструкций. При размещении среднего стекла посередине воздушной прослойки звукоизоляция не только не повышается, а, наоборот, может уменьшиться в низкочастотном диапазоне, который является наиболее важным для защиты от транспортного шума. При смещении среднего стекла в сторону одного из крайних стёкол звукоизоляция тройного остекления увеличивается, приближаясь к значению звукоизоляции двойного остекления с такой же суммарной толщиной стёкол. Наиболее рациональны конструкции с раздельными рамами, в которых одна рама имеет одинарное остекление, а другая – одинарный стеклопакет со значительным воздушным промежутком между этими рамами. Такая конструкция способна обеспечить как требуемые значения как по тепло-, так и по звукоизоляции. К сожалению, такие конструкции почти не применяются в современных энергоэффективных зданиях.

– Наиболее целесообразным является применение в энергоэффективных зданиях специальных шумозащитных окон, оборудованных вентиляционными элементами с глушителями шума, которые в режиме проветривания обеспечивают необходимые значения, как кратности обмена воздуха, так и звукоизоляции.

– Шумозащитные жилые и общественные здания необходимо оборудовать вентиляционными системами или системами кондиционирования воздуха с обеспечением нормативного воздухообмена при закрытых окнах с необходимой звукоизоляцией.

Заключение

1. Увеличение теплоизоляции ограждающих конструкций в энергоэффективных зданиях во многих случаях приводит к ухудшению их звукоизоляции.

2. При проектировании наружных ограждающих конструкций необходимо комплексно рассматривать вопросы тепло- и звукоизоляции этих конструкций.

3. Современные светопрозрачные конструкции на основе двухкамерных стеклопакетов в ряде случаев обладают плохими звукоизоляционными характеристиками, что обусловлено их конструктивными особенностями.

4. Для остекления энергоэффективных зданий в районах с умеренным климатом имеет смысл использовать раздельно-спаренные окна. Такая конструкция способна обеспечить нормативные значения, как теплоизоляции, так и звукоизоляции.

5. Разработанный в Украине комплекс нормативных документов позволяет решать вопросы проектирования надёжной звукоизоляции современных энергоэффективных зданий.

Литература

1. Сергейчук О.В. Геометричні питання врахування акустичних задач при оптимізації форми енергоефективних будинків [Текст] / О. В. Сергейчук // Зб. наук. праць Київського національного університету технологій та дизайну (спецвипуск) : Геометрич. та комп’ют. моделювання: енергозбереження, екологія, дизайн : доповіді 3-ї Кримської наук.-практ. конференції, Сімферополь-Алушта, 25-29 вер. 2006 р. – К.: КНУТД, 2006. – Вип №4 (30) – С. 143–146.

2. Сергейчук О.В. Оптимизация физико-технических параметров светопрозрачных конструкций в процессе проектирования энергоэффективных зданий [Текст] / О.В. Сергейчук // Биосферносовместимые города и поселения: материалы междунар. науч.-практ. конф. (11-13 дек. 2012 г., Брянск). – Брянск : БГИТА, 2012. – С. 50 – 56.

3. EN ISО 717-1:1996 – Rating  of  sound  insulation  in  buildings  and  building elements – Part 1: Airborne sound insulation . [Текст] – 15 р.

4. Світлопрозорі огородження будинків : навч. посібник для студ. вищ. навч. закл. [Текст] / О. Л. Підгорний, І. М. Щепетова, О. В. Сергейчук, О. М. Зайцев, В. П. Процюк ; під ред. О. Л. Підгорного ― К. : Домашевська О.А., 2005. ― 282 с.