Характеристики звукопоглощающих конструкций

Среди всего многообразия применяющихся в настоящее время конструкций звукополгощающих облицовок можно выделить три основные группы. К первой группе звукопоглощающих элементов, получивших наибольшее распространение и называющихся плоскими, относятся элементы, выполненные из материалов полной заводской готовности (плиты типа «Акмигран», ПА/С, ПА/О, и др.), а также в виде съемных кассет из перфорированных (металлических, асбоцементных, гипсовых) покрытий со звукопоглощающими слоями из ультратонкого стеклянного и базальтового волокон или минераловатных плит различных модификаций (рис.1). Конструктивные элементы этой группы характеризуются коэффициентами звукопоглощения, как правило, не превышающими 0,8 - 0,9, и с учетом ограниченности занимаемой ими площади в помещении обеспечиваемый такой облицовкой средний коэффициент звукопоглощения в большинстве случаев не превышает 0,5. Коэффициент звукопоглощения плоского элемента является функцией частоты звука, толщины слоя звукопоглощающего материала, угла падения звуковой волны, а для многослойных элементов еще и функцией акустических свойств защитных покрытий (ткань, пленка, перфорированное покрытие).

Рис.1. Плоский звукопоглощающий элемент

Для достижения максимального поглощения рекомендуется облицовка не менее 60 % общей площади поверхностей, ограничивающих помещение.

Оценку эффективности плоских звукопоглотителей принято проводить по формуле

a₁ = [a ₀ ( S _огр - S _обл) + D А ] / S _огр ,(7)

D A = a _обл S _обл , (8)

где a₀- средний коэффициент звукопоглощения ограждающих поверхностей;

S _огр - общая площадь ограждающих конструкций помещения, м²;

S _обл - площадь, занятая звукопоглощающей облицовкой, м²;

D А - величина звукопоглощения звукопоглощающей облицовкой, м²;

a _обл - реверберационный коэффициент звукопоглощения облицовки.

Вторую группу составляют так называемые объемные (штучные) звукопоглощающие элементы, отличающиеся повышенным (по сравнению с плоскими элементами) на 50 - 70 % коэффициентом звукопоглощения за счет дополнительного поглощения вследствие явлений дифракции звуковых волн и за счет более развитой поверхности звукопоглощения. Объемные звукопоглощающие элементы подвешиваются к конструкциям перекрытий над наиболее шумным оборудованием. Известны два типа объемных элементов: однослойные и многослойные. Первый тип представляет собой конструкцию, изготовленную из материалов жесткой, полужесткой, зернистой, ячеистой или волокнистой структуры. Многослойный элемент состоит из легкого каркаса, имеющего форму куба, призмы, пирамиды и т.п., звукопоглощающего заполнителя из рыхлых, сыпучих волокнистых материалов и защитного покрытия из ткани или пленки и перфорированного листа (рис.2).

Рис.2. Объемные (штучные) звукопоглотители

Коэффициент звукопоглощения a _эосчитается условным для объемных элементов, так как в отдельных октавных и третьоктавных полосах частот его значения превышают a _эо > 1.

Основной акустической характеристикой объемного элемента является эквивалентная площадь звукопоглощения А_эо, м², связанная с a_эо соотношением

А _эо = a _эо S _эо , (9)

где S _эо - площадь поверхности объемного элемента.

Акустические характеристики некоторых звукопоглощающих облицовок и штучных (объемных) конструкций приведены в таблице.

Реверберационные коэффициенты звукопоглощения a

Третья группа звукопоглощающих элементов, являющаяся по существу одной из форм объемного элемента, два размера которого значительно превосходят третий, выделена в самостоятельную из-за исключительной простоты изготовления и монтажа, экономичности, удовлетворительного внешнего вида и высоких огнестойких качеств и получила название элементов кулисного типа. Объединенные определенным порядком размещения в пространстве помещения отдельные элементы образуют пространственную решетку (кулисного или кессонного вида), которую можно рассматривать как звукопоглощающую систему с распределенными параметрами (рис.3). Условные коэффициенты звукопоглощения системы поглотителей кулисного типа (приведенная к 1 м² поверхности ограждения величина звукопоглощения) достигают значе­ний 2 - 2,5, т.е. значительно превосходят по своей эффективности элементы первой группы.

Почти все применяемые звукопоглощающие материалы и изготавливаемые на их основе средства звукопоглощения являются по своей структуре пористыми; их механизм поглощения заключается в превращении энергии звуковой волны в тепловую за счет вязкого трения в капиллярах пор или необратимых потерь при деформации упругого скелета. Исключение составляют специальные колебательные системы, часто выполняемые из непроницаемых гибких материалов (например, пластины, пленки), приводимые в движение под действием падающей звуковой волны. При таком движении часть энергии теряется из-за наличия внутреннего трения, сопровождающего изгибные колебания. Такие колебательные системы эффективны на низких частотах.