Ääneneristys ja akustiikka. Eija Halme-Salo Arkkitehtitoimisto Alpo Halme Oy

Transkriptio

1 Ääneneristys ja akustiikka Eija Halme-Salo Arkkitehtitoimisto Alpo Halme Oy

2 Akustiikan osa-alueita 1 Rakennusakustiikka äänen eristäminen ja vaimentaminen rakenteiden äänitekninen toiminta tärinä Huoneakustiikka, saliakustiikka tilan mitoitus, muotoilu ja pintaverhousrakenteiden määrittely Sähköakustiikka äänen tallennus, toisto ja siirto äänitekniset mittaukset -> mittaustekniikka

3 Akustiikan osa-alueita 2 Ympäristömelu kaavoitukseen liittyvä äänitekniikka ympäristön äänilähteet, liikenne, tuotantolaitokset, urheilualueet jne. Rakennusten tekniset laitteet rakennusten teknisten laitteiden äänitekninen hallinta Työpaikkojen melu työtilojen äänitekninen suunnittelu melun torjunta

4 Peruskäsitteitä Kuultava ääni on väliaineen molekyylien värähtelyä. Äänilähde pistemäinen (palloaalto), viivamainen (sylinteriaalto), tasomainen Etenee aaltoliikkeenä pitkittäis- (esim. ilma) tai poikittaisaaltoina Äänilähde voi olla suuntaava, puheella esim. selvä suuntaavuus Heijastuminen

5 Ääni heijastuu kuin valo

6 Pinnan muoto suuri tai pieni äänen aallonpituuteen verrattuna

7 Äänen vaimeneminen Etäisyysvaimennus (palloaallossa 6 db/2xmatka) Äänitaso alenee eristävän rakenteen läpi kulkiessaan Äänienergia muuttuu toiseksi energiamuodoksi (tavallisesti lämmöksi) vaimennus kitkan vuoksi, riippuu taajuudesta, huokoisissa ja avosoluisissa materiaaleissa vaimennus suurta

8 Äänen eristys ja vaimennus Aaltovastus ja reduktioluku, absorptio

9 Huoneakustiikan perusteita

10 Huoneen muodon vaikutus heijastuksiin

11 Puhujan sijoitus tilassa Suorakaidetilan heijastukset ja vaimennukset

12 Huoneen leikkausmuodon vaikutus heijastuksiin

13 Kaareva muoto keskittää heijastukset Pyöreässä tilassa polttopisteilmiöitä ja ns. ryömivä kaiku Kluuvikadun Fazer

14 Absorptiomateriaalien luokat

15 Absorptiokerroin ja heijastuksen vaimeneminen db 0,2 1 db 0,4 2 db 0,5 3 db 0,6 4 db 0,7 5 db 0,75 6 db 0,8 7 db 0,84 8 db 0,88 9 db 0,9 10 db 0,95 13 db 0,99 20 db 0, db

16 Reikäresonaattorin absorptiokerroin Ilmavälin suuruuden vaikutus

17 Huokoinen materiaali vaimentaa tehokkaasti keskikorkeita ja korkeita ääniä. Mitä paksumpi materiaali, sitä alemmilta taajuuksilta vaimennus alkaa

18 Mineraalivillan absorptiokerroin

19 Huokoisen vaimennusmateriaalin paksuus Materiaali toimii tehokkaasti, kun sen paksuus tai sijainti on neljännes äänen aallonpituudesta Aallonpituus λ = c/f (c = äänen nopeus, f = äänen taajuus) c 340 m/s f = 20 Hz λ=17 m f = 200 Hz λ = 1,7 m f = 2000 Hz λ= 0,17 m

20 Jälkikaiunta-aika T = 0,16V/ƩA

21 Sabinen peruskaava T = 0,16V/ƩA A =ɑxs Sabinen ja Knudsenin kaava ottaa huomioon ilman vaikutuksen T = 0,16V/ƩA+4kV

22 Vaimennusmateriaalin tarve

23 Äänen eristäminen

24 Eristystarpeen arviointi 1 Pätee, kun yleismelun taso 35 db(a). Jos hiljaisempaa, tarvitaan suurempi eristävyys R`w = 30 db seinä lähinnä näkösuoja - GP70/ R`w = 35 db normaali puhe kuuluu seinän läpi ja sanoistakin voi saada selvää - GP 70/ M70 R`w = 40 db normaali puhe kuuluu seinän läpi mutta sanoista ei saa selvää - 70 mm betoni - 85 mm tiili molemmin puolin tasote - GP70/ M70

25 Eristystarpeen arviointi 2 R`w = 45 db normaali puhe ei kuulu seinän läpi mm betoni mm tiili molemmin puolin tasote - GP95/ M95 R`w = 50 db voimakas puhe kuuluu seinän läpi mutta sanoista ei saa selvää mm betoni mm tiili molemmin puolin tasote - GP 70/ M30+50 R`w = 55 db voimakas puhe ei kuulu seinän läpi mm betoni mm tiili molemmin puolin tasote - GP70/ M70+70

26 Sisäinen ääneneristävyys Määräykset ja ohjeet Määräykset asuinrakennuksissa Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa C1 Muille rakennuksille ohjeellisia arvoja sisäpuoliselle eristävyydelle RakMK C1 Ohjeellisia arvoja rakennusten ääniteknisen luokituksen standardissa SFS 5907:2004 Asumisterveysasetuksesta ja ohjeesta johdettavissa eristystarpeita Ilmaääneneristysluku rakennuksessa R w tai laboratoriossa Rw, askeläänitasoluku L`n,w rakennuksessa ja Ln,w laboratoriossa

27 Rakennuksen ääneneristävyys liikenteen melua vastaan Määräykset kaavassa Vaatimus rakennusluvan ehdoissa Asumisterveysasetus (sisämelun taso) Vaatimuksen lukuarvo ilmoittaa ulkona ja sisällä vallitsevien äänitasojen erotuksen (Ympäristöministeriö 493: Liikennemelun huomioonottaminen kaavoituksessa ) R w+ctr, (R w+c, RAt,e, RAv,e, LA)

28 Yksinkertaisen seinän eristävyys Aaltovastuslaki reduktioluku R =W1/W2 = 4Z1Z2/(Z1+Z2)² betonin aaltovastus Ns/m³, ilman aaltovastus 407 Ns/m³, läpäisysuhde 0,00018, reduktioluku 37,5 db, eristävyys 2 x R = 75 db Massalaki R = 20 lg m + 20 lg f - 49, eristävyys paranee 6 db/oktaavi taajuuden noustessa (käytännössä 4-5 db) Huonontavina tekijöinä resonanssi ja koinsidenssi Mitä suurempi ero materiaalien aaltovastuksilla ja mitä suurempi massa rakenteella, sitä parempi ääneneristys

29 Kaksinkertaisen seinän eristävyys Verrataan 10 cm:n, 20 cm:n betoniseinää ja 2 x 10 cm:n seinät välissä ilmarako 5cm 20 cm:n ja 2 x 10 cm:n seinät matalilla taajuuksilla noin 5 db 10 cm:n seinää parempia kaksinkertaisen massan vuoksi Kaksinkertaisella rakenteella ylimääräinen resonanssi joka huonontaa eristävyyttä ko. taajuudella Ko. resonanssitaajuuden yläpuolella 2 x 10 cm parempi kuin 20 cm

30 Ääntä eristävä rakenne on aina tiivistettävä moitteettomasti Raon suuruus 10 % 1 % 0,1 % 0,01 % 0,001 % 0,0001 % 0,00001 % 0,000001% Enimmäiseristävyys 10 db 20 db 30 db 40 db 50 db 60 db 70 db 80 db

31 Levyseinän tiivistys normaali ja painumavara

32 Runkoääni ja sivutiesiirtymä

33 Sivutiesiirtymän vaikutus seinän eristävyyteen

34 Runkoäänen ja tärinän eristäminen Rakennusrungossa etenevä värähtely Sivutiesiirtymä huonontaa ilmaääneneristävyyttä Sivutiesiirtymä voidaan poistaa katkaisulla oikeassa paikassa, äänen säteilyä vähentävällä verhouksella, sopivilla liitosdetaljeilla, riittävän raskailla rakenteilla Teknisten laitteiden tärinäneristykseen laitekohtaisesti mitoitetut tärinäneristimet. Mitoitus lähtee jäykästä alustasta. EI KELLUVIA LATTIOITA.

35 Askeläänen eristys Askelääneneristys pysty- ja sivusuunnassa, pehmeät päällysteet, pehmeäalustaiset päällysteet, kelluvat rakenteet Sivusuunnassa maanvarainen huonekohtainen laatta, joka irrotetaan muusta rungosta Pystysuunnassa ripustettu levyrakenteinen alakatto Sivutiesiirtymä poistettava Askelääneneristys portaasta

36 Askeläänen eristävyys

37 Nuumäen päiväkoti

38 Päiväkodin vaimennuksen suunnittelu Vaimennustarve jälkikaiunta-ajan mukaan SFS standardi 5907: Leikki- ja lepohuone luokka A/B < 0,5 s - Leikki- ja lepohuone luokka C < 0,6 s - Liikunta ja musiikkitila luokka A/B 0,6..0,8 s - Liikunta ja musiikkitila luokka C 0,8 1,0 s - Porrashuoneet ja käytävät luokka A/B < 0,8 s - Porrashuoneet ja käytävät luokka C < 1,1 s

39 Vaimennusverhoukset Verhouksille katto yleensä hyvä paikka, sillä eivät alttiina kolhuille. Seinille, jos tärykaikua tai seisovia aaltoja tai polttopisteilmiö tai ei mahdu kattoon tai katosta tarvitaan hyödyllisiä heijastuksia. Ajurinmäen päiväkoti

40 Vaimennusten sijoittelu päiväkodissa Leikki- ja lepohuoneet, vaimennus koko kattoon, lisäksi seinille, jos kaarevia tai suorakaiteen muotoisessa aina toiselle kahdesta yhdensuuntaisesta seisovien aaltojen välttämiseksi Seinäverhouksina voidaan käyttää myös kiinnityspintoja, materiaalipaksuuden oltava kuitenkin riittävä Materiaaleiksi suositellaan A-luokan vaimennusmateriaalia

41 Vaimennusmateriaalin suojaaminen Suositellaan käytettäväksi A- luokan materiaaleja. Jos materiaali suojataan reikälevyllä tai rimoituksella tai harvalaudalla tms. vaimennusluokka putoaa. Vaimennusmäärää tulee vastaavasti kasvattaa. Säleikkö, rakoa 50 % tai reikälevy reikää n. 15 % => noin1,25 x määrä Harvalauta, rakoa 10 % => noin 1,5 x määrä

42 Opinmäen päiväkoti

43 Monitoimisali Jälkikaiunta-aika pääkäyttötarkoituksen mukaan (liikunta ja musiikki), jolloin kokonaisvaimennustarve A-luokan materiaalilla % katon alasta. Huomioitava sijoittelussa muodon vaikutus, haitalliset heijastukset, tärykaiun riski, hyödyllisten heijastusten riittävä saanti

44 Taikurinhattu

45 Sinirikon päiväkoti

46 Sinirikon päiväkoti

47 Ajurinmäen päiväkoti

48 Muiden tilojen vaimennus Usean henkilön toimistossa koko katto, yhden hengen henkilöhuoneissa ei välttämätön, suositellaan kuitenkin puolet katon alasta Perhekonsultaatiotila puolet katon alasta (reunat) + yhdelle seinälle Aulassa, eteisissä ja käytävissä vaimennusta katon alan verran Portaikoissa katto ja lepotason alapinta Tekniset tilat katon alan verran Henkilökunnan sosiaalitiloissa katon alan verran Keittiössä katossa Hygienialevyn tyyppinen vaimennus

49 Korkeat tilat Jotta ääni ei jää pyörimään korkeisiin kuiluihin esim. kattolyhtyihin, niiden seiniin vaimennusta. Juvanpuiston lastentalo

50 Päiväkodin ilmaääneneristävyys SFS 5907:2004 Leikki- ja lepohuoneiden välillä luokka A/B R`w > 52 db, jos ovi käytävälle 39 db Leikki- ja lepohuoneiden välillä luokka C 44 db, jos ovi käytävälle 34 db Musiikki ja liikuntatila luokka A/B 65 db, jos ovi käytävälle 44 db Musiikki ja liikuntatila luokka C 57 db, jos ovi käytävälle 39 db Tilojen väliset ovet luokka 35 db äeovi (Rw > 42 db)

51 Päiväkodin askeläänitasoluku SFS 5907:2004 Leikki- ja lepohuoneesta tai niihin rinnastettavasta tilasta tai käytävästä leikki- tai lepohuoneeseen luokka A/B L`n,w < 58 db Leikki- ja lepohuoneesta tai niihin rinnastettavasta tilasta tai käytävästä leikki- tai lepohuoneeseen luokka C 63 db Edellyttävät pehmeää tai pehmeäalustaista päällystettä Musiikki- tai liikuntatilasta leikki- tai lepohuoneeseen sekä luokka A/B että luokka C 49 db Edellyttää kelluvaa lattiaa tai rungosta irrotettua laattaa