Ääneneristys ja akustiikka Eija Halme-Salo Arkkitehtitoimisto Alpo Halme Oy
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
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
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
Ääni heijastuu kuin valo
Pinnan muoto suuri tai pieni äänen aallonpituuteen verrattuna
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
Äänen eristys ja vaimennus Aaltovastus ja reduktioluku, absorptio
Huoneakustiikan perusteita
Huoneen muodon vaikutus heijastuksiin
Puhujan sijoitus tilassa Suorakaidetilan heijastukset ja vaimennukset
Huoneen leikkausmuodon vaikutus heijastuksiin
Kaareva muoto keskittää heijastukset Pyöreässä tilassa polttopisteilmiöitä ja ns. ryömivä kaiku Kluuvikadun Fazer
Absorptiomateriaalien luokat
Absorptiokerroin ja heijastuksen vaimeneminen 0.1 0.5 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 0,999 30 db
Reikäresonaattorin absorptiokerroin Ilmavälin suuruuden vaikutus
Huokoinen materiaali vaimentaa tehokkaasti keskikorkeita ja korkeita ääniä. Mitä paksumpi materiaali, sitä alemmilta taajuuksilta vaimennus alkaa
Mineraalivillan absorptiokerroin
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
Jälkikaiunta-aika T = 0,16V/ƩA
Sabinen peruskaava T = 0,16V/ƩA A =ɑxs Sabinen ja Knudsenin kaava ottaa huomioon ilman vaikutuksen T = 0,16V/ƩA+4kV
Vaimennusmateriaalin tarve
Äänen eristäminen
Eristystarpeen arviointi 1 Pätee, kun yleismelun taso 35 db(a). Jos hiljaisempaa, tarvitaan suurempi eristävyys R`w = 30 db seinä lähinnä näkösuoja - GP70/70 101 R`w = 35 db normaali puhe kuuluu seinän läpi ja sanoistakin voi saada selvää - GP 70/70 101 M70 R`w = 40 db normaali puhe kuuluu seinän läpi mutta sanoista ei saa selvää - 70 mm betoni - 85 mm tiili molemmin puolin tasote - GP70/70 201 M70
Eristystarpeen arviointi 2 R`w = 45 db normaali puhe ei kuulu seinän läpi - 110 mm betoni - 130 mm tiili molemmin puolin tasote - GP95/95 202 M95 R`w = 50 db voimakas puhe kuuluu seinän läpi mutta sanoista ei saa selvää - 150 mm betoni - 180 mm tiili molemmin puolin tasote - GP 70/95 202 M30+50 R`w = 55 db voimakas puhe ei kuulu seinän läpi - 190 mm betoni - 270 mm tiili molemmin puolin tasote - GP70/145 202 M70+70
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
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)
Yksinkertaisen seinän eristävyys Aaltovastuslaki reduktioluku R =W1/W2 = 4Z1Z2/(Z1+Z2)² betonin aaltovastus 9000000 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
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
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
Levyseinän tiivistys normaali ja painumavara
Runkoääni ja sivutiesiirtymä
Sivutiesiirtymän vaikutus seinän eristävyyteen
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.
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
Askeläänen eristävyys
Nuumäen päiväkoti
Päiväkodin vaimennuksen suunnittelu Vaimennustarve jälkikaiunta-ajan mukaan SFS standardi 5907:2004 - 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
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
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
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
Opinmäen päiväkoti
Monitoimisali Jälkikaiunta-aika pääkäyttötarkoituksen mukaan (liikunta ja musiikki), jolloin kokonaisvaimennustarve A-luokan materiaalilla 75 120 % katon alasta. Huomioitava sijoittelussa muodon vaikutus, haitalliset heijastukset, tärykaiun riski, hyödyllisten heijastusten riittävä saanti
Taikurinhattu
Sinirikon päiväkoti
Sinirikon päiväkoti
Ajurinmäen päiväkoti
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
Korkeat tilat Jotta ääni ei jää pyörimään korkeisiin kuiluihin esim. kattolyhtyihin, niiden seiniin vaimennusta. Juvanpuiston lastentalo
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)
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