Звукоизоляция современных окон

 
    В вопросах защиты зданий от внешних источников шума первостепенное значение имеет обеспечение требуемой звукоизоляции окон, так как звукоизоляционные свойства глухой части наружного ограждения заведомо имеют более высокие значения, чем остекленный оконный проем. Если конструкция наружного ограждения из кирпичной кладки или бетона в современных зданиях обеспечивает индекс изоляции воздушного шума (Rw, дБ) не ниже 52—54 дБ, то для окон достижение такой звукоизоляции нереально, хотя механизм передачи звуковой энергии через эти ограждения в общих чертах одинаков. Колебательные движения отдельных масс ограждения, возникающие под воздействием внешнего источника звука, излучаются в защищаемое помещение с амплитудой и частотой, пропорциональными параметрам падающей звуковой волны. Только амплитуда колебаний у тонкостенного ограждения (стекла) значительно выше, поэтому и количество передаваемой через него звуковой энергии больше, чем у массивной глухой части стены. Рассматривая остекленное ограждение как колебательную систему, следует отметить, что ее звукоизоляция в значительной мере определяется также разного рода резонансными явлениями, возникающими в области частот нормируемого диапазона. В строительной акустике этот диапазон установлен в границах третьоктавных полос со среднегеометрическими частотами от 100 до 3150 Гц. Из конструктивных факторов, формирующих звукоизоляционные свойства оконных блоков, значение имеют: - толщина и количество стекол в окне; - величина воздушного промежутка между стеклами; - плотность притворов. Необходимо также отметить влияние на звукоизоляцию окон таких факторов, как конструктивное исполнение рамы (имеется в виду материал и профиль), герметизация стекол, а также качество изготовления оконного блока и его монтажа в ограждающей конструкции. Требования к звукоизоляции оконных блоков изложены в ряде нормативных документов, разработанных в настоящее время в Украине. При этом в качестве нормируемых параметров приняты такие интегральные характеристики, как индекс изоляции воздушного шума закрытых окон (Rw, дБ), изоляция воздушного шума потока городского транспорта (RАтранс., дБА) и класс звукоизоляции, определяемый по величине RАтранс. В ДСТУ Б В.2.6—15—99 «Конструкции зданий и сооружений. Окна и двери поливинилхлоридные. Общие технические условия» указано, что индекс изоляции воздушного шума окнами из ПВХ в закрытом положении должен быть не менее 30 дБ. При этом предусматривается, что уровни внешнего шума не должны превышать значений, установленных главой СНиП ІІ-12-77 «Защита от шума». В ДСТУ Б В.2.6—23—2001 «Конструкции зданий и сооружений. Блоки оконные. Общие технические требования» установлено 5 классов, характеризующих требования к звукоизоляции оконных блоков по величине снижения воздушного шума потока городского транспорта: В ДСТУ Б В. 2.6—24—2001 «Конструкции зданий и сооружений. Блоки оконные деревянные со стеклопакетами. Технические требования» указано, что деревянные оконные блоки со стеклопакетами должны обеспечивать изоляцию воздушного шума потока городского транспорта не ниже 26 дБА, что соответствует классу не ниже «Д». Данные о звукоизоляционных свойствах оконных блоков по результатам лабораторных испытаний, проведенных в акустических звукомерных камерах НИИ строительных конструкций, приведены в табл.1. Исходя из полученных результатов испытаний, вкратце рассмотрим влияние конструктивного решения остекленного ограждения на его звукоизоляцию. Традиционно применяемые при строительстве зданий стандартные деревянные окна с двойным остеклением конструктивно выполняются с раздельными или спаренными переплетами. При этом звукоизоляция окон с раздельными переплетами существенно выше, чем в окнах с аналогичным остеклением, но со спаренными переплетами. По величине индекса звукоизоляции это улучшение составляет 5—6 дБ. Основными факторами, влияющими на повышение звукоизоляции, являются увеличение воздушного промежутка между стеклами с 57 до 90 мм и наличие двойного уплотнения створок (табл.1, п.п.1 и 3). Замена толщины стекла в стандартном окне с 3 до 4 мм дает дополнительное увеличение звукоизоляции на 2—3 дБ. Следует отметить, что применяемая ранее установка стекол в деревянных окнах с помощью замазки, различных прокладок с последующим прижатием штапиками оказалась малоэффективной в процессе длительной эксплуатации окон, что зачастую и было причиной снижения их звукоизоляции. Применение стеклопакетов практически решило вопрос герметизации стекол в окнах. Технология изготовления стеклопакетов предусматривает тщательную и, что важно, надежную герметизацию стекол в оконном блоке с помощью профильных резиновых или силиконовых герметиков. Существенным конструктивным недостатком стеклопакетов, с точки зрения звукоизоляции, явилось уменьшение расстояния между стеклами, что усилило в них резонансные явления, которые понижают звукоизоляцию в определенных областях частотного диапазона. Результаты проведенных исследований подтверждают влияние указанных факторов на звукоизоляцию остекленных ограждений. В целом, деревянное окно с однокамерным стеклопакетом, выполненным по схеме (4—16—4) мм, обеспечивает, при тщательном двойном уплотнении створок, индекс звукоизоляции RАтранс.= 27 дБА, индекс изоляции воздушного шума Rw= 31 дБ, класс «Д». В последние годы возникает острая необходимость уменьшения теплопотерь через окна, что привело к разработке оконных блоков с тройным остеклением либо раздельно-спаренных, или на основе двухкамерных стеклопакетов. Звукоизоляция таких окон приведена в таблице 1, п.п.6—8. Специфика передачи звуковой энергии такими системами заключается в том, что при определенных соотношениях параметров воздушных промежутков звукоизоляция оконных блоков с тройным остеклением в наиболее важном низкочастотном диапазоне может оказаться ниже, чем в окнах с двойным остеклением. Учет этого фактора при конструировании окон указывает на то, что наиболее эффективной, с точки зрения тепло- и звукоизоляции, является конструкция окон с раздельно-спаренными переплетами. В одном переплете устанавливается однокамерный стеклопакет, во втором, на возможно большем расстоянии, отдельное стекло (рис. 2). Частотная характеристика изоляции воздушного шума оконным блоком, выполненным по схеме «стеклопакет (4—8—4) — воздушный промежуток 82 мм — стекло 4 мм» приведена на рис.1. Уплотнение стекол и створок окна выполнено достаточно тщательно. При этом индекс звукоизоляции составил RАтранс. = 34 дБА, что соответствует достаточно высокому классу «Б». На том же рисунке, для сравнения, приведены характеристики окна с двухкамерным стеклопакетом и стеклопакетом «Тепловое Зеркало» (энергоэффективный стеклопакет с пленкой вместо среднего стекла). Широкое распространение в последние годы получили окна, имеющие рамы из поливинилхлоридных (ПВХ) профилей с однокамерными или двухкамерными стеклопакетами. Если у деревянных окон рама выполнена из монолитной или клеенной древесины, то в окнах из ПВХ профилей рама имеет многокамерную конструкцию, способствующую более высокой звукоизоляции. А так как площадь ПВХ профилей составляет порядка 20% площади окна, то и их влияние на звукоизоляцию окна в целом является положительным. Сравнивая деревянные окна с аналогичными по остеклению окнами из ПВХ профилей ( п.п. 5, 6, 10, 11) видим, что звукоизоляция последних примерно на 2 дБ выше. Отличительной особенностью окон на основе ПВХ профилей является высокое качество изготовления и надежное уплотнение притворов открывающихся створок. При этом достигается равномерное обжатие уплотняющих прокладок из профильных резиновых элементов с помощью специально разработанных запирающих механизмов. В конструкциях деревянных окон такого качества обжатия уплотнения пока достичь невозможно. К недостаткам окон на основе ПВХ профилей следует отнести сложность получения в них ощутимого для повышения звукоизоляции увеличения воздушного промежутка между стеклами. В целом закономерности передачи звуковой энергии через указанные окна такие же, как и для деревянных окон. Окно двустворчатое с передвижными створками (п.9) имеет пониженную звукоизоляцию (RАтранс. = 23 дБА) из-за незначительного обжатия уплотняющих прокладок. Окна с таким же остеклением (однокамерный стеклопакет по схеме 4—16—4), но с открывающейся поворотно-откидной створкой, обеспечивают значение RАтранс.= 27 : 29 дБА. Представляет интерес конструкция оконного блока с газонаполненным стеклопакетом (п. 11). Здесь промежуток между стеклами шириной 14 мм заполнен аргоном; остекление выполнено из стекол толщиной 6(трипл) и 4 мм. Индекс звукоизоляции такой конструкции окна RАтранс. = 33 дБА, что является достаточно высоким показателем. Одной из причин повышенной звукоизоляции такого окна является то, что скорость звука в среде с аргоном значительно ниже, чем в воздухе. Влияние величин воздушных промежутков на звукоизоляцию окон видно из п.п.12—19. В целом, при небольшом увеличении воздушного промежутка, звукоизоляция окна растет незначительно. Исследования показали, что заметного роста звукоизоляции (RАтранс. = 32 дБА) можно достичь применением в конструкции окна стекол типа «триплекс» (п. 20). Однако при этом заметно возрастает вес окна, что для открывающихся створок существенно, поэтому такие «тяжелые» окна делают, как правило, глухими. Представляет интерес конструкция окна с остеклением под названием «Тепловое Зеркало», где в качестве среднего стекла применяется специальная теплозащитная пленка. Получается тот же двухкамерный стеклопакет, но в облегченном варианте (п.п. 21,22). Средний индекс звукоизоляции таких окон, в зависимости от величины воздушных промежутков, составляет RАтранс. = 30,7 : 31,4 дБА. В заключение следует отметить, что в режиме вентиляции звукоизоляция окон резко снижается: для окон с открывающейся форточкой индекс изоляции воздушного шума Rw = 10—12 дБ, а для окон с поворотно-откидной створкой Rw = 16 дБ.