Ääniratkaisut suunnittelusta toteutukseen. Esitys

Transkriptio

1 Ääniratkaisut suunnittelusta toteutukseen Esitys

2 PROMETHOR OY - Akustiikan ja värähtelyn asiantuntijayritys - Henkilölukumäärä 11 - Päätoimialat: 1) rakennus- ja huoneakustiikka, 2) ympäristömelun hallinta, 3) akustinen tuotekehitys, 4) liikenteen ja louhinnan tärinämittaukset ja -ratkaisut sekä 5) teollisuuden työpaikkojen meluntorjunta Promethor Turku, puh. (02) Helsinki, puh. (09) ,

3 Mitä on hyvä akustiikka? Ääni kuuluu? Ääni ei kuulu? Kuuluu vain, mitä pitää, ei muuta? EI KUULU MITÄÄN?

4 1) Akustisen suunnittelun lähtökohtia ja tavoitteita 2) Ääni fysikaalisena ilmiönä 3) Käsitteitä 4) Ääneneristävyys 5) Äänenabsorptio 6) Huoneakustiikan kiemuroita 7) Lisää esimerkkejä

5 Akustisen suunnittelun tarkoitus Rakennuksen tai yksittäisen tilan tulee olla Tarkoituksenmukainen Terveellinen Viihtyisä Näistä jonkin puuttuminen - vahingoittaa suoraan tai välillisesti investoijan intressejä ja - haittaa aina käyttäjän toimintaa.

6 Akustisen suunnittelun tarkoitus Akustisessa suunnittelussa huomioidaan Tilojen äänellinen toimivuus Tarkoitukseen soveltumaton tila on hukkatilaa Terveysvaatimusten täyttyminen Tilassa ei voida toimia normien alittuessa Viihtyisyys Tila palvelee parhaiten täyttämällä vaatimukset ja odotukset

7 Viisi askelta äänenhallintaan 1) Ohjearvot ja äänitavoitteet 2) Liittäminen suunnitteluun 3) Rakennuksen äänenvaimennusratkaisut 4) Laitteiden äänenvaimennusratkaisut 5) Toiminnallinen ääniympäristö

8 Rakennuksen elinkaari ja akustinen suunnittelu 1) Uuden tilan tarveharkinta- ja suunnitteluvaihe Käyttäjän tarpeiden kartoitus Käyttäjän toiminnan vaatimukset ja niiden mukaisten akustisten suunnitteluarvojen sopiminen Suunnittelu Sovittujen tavoitteiden konkretisointi eri suunnitelmina» ARK» RAK» LVIS» AUDIO» AV

9

10

11

12 Rakennuksen elinkaari ja akustinen suunnittelu 2) Uuden tilan rakentaminen Rakentajan ohjaus ja valvonta Suunnitelmien noudattamisen valvonta Valittujen ratkaisujen työohjeiden laadinta Suunnitelmien muutokset

13 Rakennuksen elinkaari ja akustinen suunnittelu 3) Uuden tilan käyttöönotto Käyttäjän opastus Toiminnallinen koulutus, esimerkiksi» Toimistokäyttäytyminen» Laitekoulutus Vastaanottomittaukset Sovittujen tavoitteiden saavuttamisen varmistus mittauksin Raportointi jää rakennuksen asiakirjoihin

14 Rakennuksen elinkaari ja akustinen suunnittelu 4) Olemassa olevan tilan korjaukset ja pienet muutokset Käyttäjän tarpeiden kartoitus Muutostöiden mahdollisuudet ja hankaluudet Suunnittelu Mahdollisten ratkaisujen suunnittelu Rakentaminen Työn ohjaus ja valvonta Käyttöönotto Vastaanottomittaukset ja käyttäjän opastus

15 Rakennuksen elinkaari ja akustinen suunnittelu 5) Olemassa olevan rakennuksen käyttötarkoituksen muutos Käyttäjän tarpeiden kartoitus Muutostöiden mahdollisuudet ja hankaluudet Suunnittelu Ratkaisujen suunnittelu, suunnitelmien muutokset yleisiä rakennustyön edistyessä Rakentaminen Työn jatkuva ohjaus ja valvonta Käyttöönotto Vastaanottomittaukset ja käyttäjän opastus

16 Suunnittelukohteita - Asuinrakennukset - Toimistotilat - Hotellit, majoituslaitokset - Ravintolat - Elokuvateatterit - Auditoriot - Konserttisalit - Opetustilat - Tuotantolaitokset - Liiketilat, kaupat, liikekeskukset - Liikuntatilat - Yksityiskodit - Kirkot, seurakuntakodit, kappelit - Terveydenhuoltotilat -

17 Opetustilojen äänikysymyksiä - Äänitasot - Ulkona - Sisällä - Ilmaääneneristävyys - Seinät - Ovet - Ikkunat - Erityisen meluisat tilat huomioitava - Askel- ja muu runkoääneneristävyys - Välipohjamateriaalit - Konehuoneet - Meluisat opetustilat - Huoneakustiikka - Opetustiloissa - Käytävillä - Muissa tiloissa

18 Ääni fysikaalisena ilmiönä Ääni on mekaanista aaltoliikettä, joka etenee väliaineessa Ilmassa pitkittäinen aaltoliike Kiinteissä rakenteissa poikittainen aaltoliike Kiinteissä rakenteissa myös muut aaltomuodot, kuten taivutusaalto Äänen nopeus ilmassa 340 m/s (20 C) Ihmisen kuulemat äänitaajuudet f = Hz Aallonpituus λ = 17 mm 17 m

19

20 Ääni fysikaalisena ilmiönä Ääni Heijastuu Absorboituu Taipuu (diffraktio) Taittuu (refraktio) Läpäisee materiaalin vaimentuen

21 Äänitekniset suureet Äänitaso: Äänitasolla ilmaistaan äänen voimakkuus. Äänenpaineen p ja vertailuäänenpaineen p 0 (= 20 μpa) suhteen kaksikymmenkertainen kymmenkantainen logaritmi =20lg(p/p 0 ). Rakennuksen äänitasoissa huomioidaan yhtäjaksoisesti toimivien laitteiden yhdessä aiheuttama keskiäänitaso L A,eq,T ja enimmäisäänitaso L A,max. Äänitason yksikkö on desibeli (db).

22

23 Äänitason painotus

24 Ilmaääneneristävyys: Tiloja erottavan rakenteen kyky eristää äänilähteestä ilman välityksellä ympäristöön kantautuvaa ääntä. Ilmaääneneristysluvun R w yksikkö on desibeli (db). Mitä suurempi ilmaääneneristysluku sitä parempi ilmaääneneristävyys. Ilmaääneneristysluku R w tai R w on kahden huoneen tai muun tilan välistä ilmaääneneristävyyttä kuvaava luku, joka saadaan vertaamalla taajuuskaistoittain mitattua ilmaääneneristävyyttä standardoituun vertailukäyrään. Ilmaääneneristysluku merkitään R w, kun kyseessä on eristävän rakenteen laboratoriomittaus ja R w, kun kyseessä on mittaus rakennuksessa.

25 Ilmaääneneristysluvun R w vähimmäisarvoja eri tilojen välillä db RAVINTOLAN JA ASUNNON VÄLILLÄ 75 LIIKETILAN JA ASUNNON VÄLILLÄ 60 ASUINHUONEISTOJEN VÄLILLÄ VÄHINTÄÄN 55 C1/1998 LUOKKAHUONEIDEN VÄLILLÄ 48 SFS 5907 (SUOSITUS) LUOKKAHUONEIDEN VÄLILLÄ 44 C1/1998 (VÄHIMMÄISARVO)

26 Askelääneneristävyys: Askelääni on muihin tiloihin kuuluva runkoääni, jonka aiheuttaa esimerkiksi kulkeminen lattialla tai portaissa tai esineiden ja huonekalujen siirtely. Askeläänentasoluvun L n,w yksikkö on desibeli (db). Mitä pienempi askeläänitasoluku sitä parempi askelääneneristävyys. Askeläänentasoluku on askelääneneristävyyttä tilojen välillä kuvaava luku, joka saadaan vertaamalla taajuuskaistoittain mitattua ja normalisoitua äänenpainetasoa standardoituun vertailukäyrään. Askeläänitasoa merkitään L n,w, kun kyseessä on tilojen välisen rakenteen laboratoriomittaus ja L n,w, kun kyseessä on mittaus rakennuksessa. KEITTIÖÖN TAI MUUHUN ASUINHUONEESEEN ENINTÄÄN 53 db PORRASHUONEESTA ASUINHUONEESEEN ENINTÄÄN 63 db

27 Jälkikaiunta-aika: Aika, jonka kuluessa äänitaso laskee 60 db äänilähteen lopetettua toimintansa. Jälkikaiunta-ajan sekunti (s). yksikkö SUURI URHEILUHALLI TAI KIRKKO TEOLLISUUSHALLI KONSERTTISALI KERROSTALON PORRASHUONE Tavoite / Käytännössä esiintyviä arvoja 4 6 s / 8 10 s 1 2 s / 3 4 s 1,5 2,5 s 0,7 1,0 s / 2 3 s HUOM! C1/1998 MÄÄRÄYSARVO: 1,3 s ENINTÄÄN TAVANOMAINEN OLOHUONE 0,4 0,6 s AVOTOIMISTO 0,3 0,5 s / 0,3 1,0 s HYVIN VAIMENNETTU STUDIOTILA 0,2 s ULKOTILA, KAIUTON HUONE 0 s? Milloin on olemassa jälkikaiuntaa?

28 Puheensiirtoindeksi STI (Speech Transmission Index): Luku, jolla esitetään puheen siirron laatua tavuerotettavuuden kannalta. Indeksin lukuarvo voi vaihdella välillä 0 1. Voidaan käyttää myös nopeaa puheensiirtoindeksiä RASTI (Rapid Speech Transmission Index). STI Alle 0,30 Puheen erotettavuus Esimerkkejä tiloista Kelvoton 0,30 0,45 Huono Vanha kirkko 0,45 0,60 Välttävä Kaikuisa auditorio tai konserttisali 0,60 0,75 Hyvä Hyvin suunniteltu suuri auditorio Yli 0,75 Erinomainen Hyvin suunniteltu luokkahuone tai pieni auditorio

29 Ääneneristävyys / lämmöneristävyys Ääneneristävyys: - ilmatiiviys - absorptiomateriaalin määrä rakenteissa riippuu olosuhteista ja mitoista - runkoääneneristyksessä dynaaminen jäykkyys ratkaisee Lämmöneristävyys: - ei rakoja, ilmatiiviys ei aina oleellista - materiaalin jäykkyys ei ratkaisevan tärkeää

30 Ääneneristyksen heikentymä: Kerrostalossa asuntojen väliseen elementtiseinään on nostettaessa tullut alareunaan tuskin havaittava hiushalkeama => mitattu R w = 48 db ja puhe kuului asunnosta toiseen.

31 Ratkaisu: halkeama saumattiin elastisella tiivistysmassalla. => mitattu R w = 58 db, puhe ei kuulunut asunnosta toiseen Ilm aääneneristävyys R ' Halkeama tukittu, R'w = 58 db Halkeaman kanssa, R'w = 48 db ISO Vertailukäyrä 55 db Terssikaistan keskitaajuus f [Hz]

32 Ääneneristävyys / äänenvaimennus Ääneneristävyys: Äänen tehotason aleneminen sen kulkiessa eristävän rakenteen läpi. Äänenabsorptio: Energiahäviöiden aiheuttama ääniaallon vaimenema sen edetessä väliaineessa tai heijastuessa rajapinnasta.

33 Absorptiosuhde (absorptiokerroin) ja absorptioala Absorptiosuhde on pinnan absorboiman ja siihen osuvan äänitehon suhde. Absorptioala on pinnan ala kerrottuna sen absorptiosuhteella.

34 Absorptiosuhteita

35 Äänenabsorptioon vaikuttavia tekijöitä Materiaalin huokoisuus ja virtausvastus Materiaalin paksuus Materiaalin monikerrosrakenne Mahdolliset verhoukset Verhouksen rei itys tai raot Verhouksen paksuus ja jäykkyys Kosteussuojaus Materiaalin asennustapa Taustapinnassa kiinni Alakattona Vapaasti riippuvana

36 Esimerkki, ei näin: Koulun ääntä absorboivat rei itetyt kipsilevyt on maalattu ruiskuttaen heti asennusvaiheessa. Kipsilevy on mennyt tukkoon ja sen vaimennuskyky on oleellisesti huonontunut.

37 Absorptiomateriaalin sijoitus huoneessa Käyttötarkoituksen mukaan Katto yleensä suurin ja käytettävin pinta Yleensä on edullista sijoittaa mahdollisimman paljon vaimennusmateriaalia myös seinälle Vaimennusmateriaalin tulisi olla näkyvissä eli äänellä pitää olla mahdollisuus osua siihen Pöytien ja tuolien alapintoja voi käyttää vaimennukseen, mutta piilossa absorptiolevyjen teho ei yleensä ole kovin hyvä. Materiaali tulee valita myös kulutuskestävyyden mukaan eli kosketeltavissa olevien pintojen tulee kestää.

38 Laskennallisen arvauksen ja lopputuloksen ero Sijoitus määrää lopputuloksen, kun äänikenttä ei ole diffuusi Mitä hajasijoitetumpi sitä parempi hyötysuhde Perinteinen laskenta Sabinen kaavalla (T = 0,16 V/A) antaa usein optimistisen tuloksen Tilan muoto ja heijastavat pinnat tulee huomioida

39 B1 B A A0 A

40 s 3 2 Global reverberation time SabT EyrT EyrTg T-15 % Mean absorption coeff. AbsC AbsCg 1 T-30 Tref k 2k 4k Oct k 2k 4k Oct k 2k 4k EyrT 1,02 1,01 0,87 0,84 0,85 0,82 s EyrTg 1,08 1,09 0,95 0,92 0,93 0,90 s SabT 0,70 0,71 0,62 0,61 0,62 0,61 s T-15 1,14 1,15 1,03 1,03 1,06 0,99 s T-30 0,98 0,98 0,93 0,91 0,94 0,90 s Tref 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 s AbsC 14,50 14,57 16,71 17,03 16,36 15,47 % AbsCg 13,84 13,57 15,38 15,63 15,00 14,13 % MFP 3,99 3,98 4,00 4,00 3,99 4,00 m Diffs 13,59 18,81 23,96 21,37 16,82 14,64 % Trunc 459,6 ms Rays (used/oct) 0 (lost/oct) 0 (absorbed/oct) Angle 1,33 degrees

41 A

42 s 3 2 Global reverberation time SabT EyrT EyrTg T-15 % Mean absorption coeff. AbsC AbsCg 1 T k 2k 4k Oct k 2k 4k Oct k 2k 4k EyrT 0,77 0,66 0,51 0,51 0,51 0,49 s EyrTg 0,76 0,65 0,51 0,50 0,51 0,49 s SabT 0,84 0,73 0,58 0,58 0,59 0,56 s T-15 1,21 1,11 0,94 0,97 1,04 0,87 s T-30 1,29 1,13 0,98 1,00 1,06 0,92 s AbsC 18,34 20,98 26,18 26,16 25,40 25,09 % AbsCg 18,36 21,04 26,32 26,29 25,51 25,20 % MFP 3,86 3,86 3,87 3,86 3,86 3,87 m Diffs 10,00 10,02 9,99 10,02 10,02 10,02 % Trunc 10000,0ms Rays (used/oct) 0 (lost/oct) 0 (absorbed/oct) Angle 2,02 degrees

43 Äänenvaimennusmateriaalit Huokoinen materiaali muuttaa ilmamolekyylien liikeenergian lämmöksi => ääni vaimenee. Materiaalia tulee olla - riittävän paljon, vähintään huoneen lattiapinta-alan verran - riittävän paksu» Kankaan vähintään 300 g/m 2 (laskoksella)» Paneeliverho tmv. > 500 g/m 2» Riittävä absorptiokerroin (väh. 0,8).» Absorptiolevynä vähintään 40 mm Promethor Turku, puh. (02) Helsinki, puh. (09) ,

44 Joitakin muistettavia asioita: 1) Matot harvoin vaimentavat puheääniä (ovat liian ohuita), toimivat askeläänivaimentimena yleensä hyvin 2) Taustapintaan kiinnitettävien materiaalien tulee olla riittävän paksuja tai asennuksen kokonaispaksuuden riittävä 3) Rei itetyt pinnat vaativat riittävän taustatilan 4) Em. riittävä tilan korkeus on yleensä mm 5) Mikään ei korvaa riittävää pinta-alaa