Suunnitteluopas Äänenvaimennus leijuvat akustiikkakentät vai täysin peittävä alakatto 1
1. Standardit... 3 2. Äänenvaimennuksen mittaustapa... 3 3. Ääntä vaimentavat, leijuvat sisäkattokentät... 6 4. Akustinen suunnittelu leijuvilla sisäkattokentillä... 7 5. Leijuvat akustiikkakentät verrattuna täysin peittävään alakattoon... 10 6. Ecophon Solo -levyjen äänenvaimennus ja muodot... 10 7. Ecophon Solo -levyjen akustinen suunnitteluohje... 14 8. Miten Master Matrix -levyjen äänenvaimennus määritellään?... 17 9. Erilaisten peittomäärien vaikutus... 18 2
1. Standardit Useimpien tuotteidemme äänenvaimennusominaisuudet on arvioitu kahden standardin mukaisesti: ISO 354 ja ISO 11654. ISO 354 on perusmenetelmä, jossa vaimennus mitataan kaiuntaisessa huoneessa. Tämä standardi määrittelee, miten ääntävaimentavien alakattojen kuin yksittäisten Sololevyjenkin vaimennuskyky tulee mitata. Standardi myös kuvaa kuinka pystysuuntaiset levyt kuten Bafflet pitää mitata. ISO 11654 antaa lisätietoa siitä, kuinka ISO 354 mukaan mitattu vaimennus voidaan yksinkertaistaa. Menetelmät on tarkoitettu mittaamaan vaimentavia kattoja, mutta ei yksittäisiä kappaleita kuten leijuvia akustiikkalevyjä. Standardin ISO 11654 avulla saadaan ISO 354 standardin terssikaistoittain mitattu vaimennus muunnettua oktaavikaistoittain todelliseksi äänenvaimennuskertoimeksi α p. Todellisen äänenvaimennuskertoimen perusteella voidaan määritellä painotettu absorptiokerroin α w. Yksittäinen absorptiokertoimen α w arvo saadaan vertaamalla todellisia äänenvaimennuskertoimia referenssikäyrään. Painotetun absorptiokertoimen,α w, mukaisesti vaimentimet voidaan määritellä A- ja E-luokkien välille, jossa A-luokan painotettu absorptiokerroin, α w, on suurempi tai yhtäsuuri kuin arvo 0.90. Standardien lopputuloksena saadaan ISO 354:2003 Acoustics Measurements of sound absorption in a reverberation room Vaakasuuntaiset äänenvaimentimet Yksittäiset äänenvaimentimet Pystysuuntaiset äänenvaimentimet ISO 11654:1997 Acoustics Sound absorbers for use in buildings Rating of sound absorption Todellinen absorptiokerroin α p Painotettu absorptiokerrroin α w Äänenvaimennusluokat A - E 2. Äänenvaimennuksen mittaustapa Mittauksen perusteena käytetään Sabinen kaavaa (1), joka keksittiin 1900-luvun alussa. Sen avulla lasketaan jälkikaiunta-aika sekunneissa, huoneen tilavuus kuutiometreissä ja ekvivalenttiabsorptioala neliömetreissä. Yksittäisen levyn ekvivalenttiabsorptioala ja levyn pinta-ala ovat eri asioita ja ekvivalenttiabsorpitioala merkitään sabin-liitteellä keksijänsä mukaan. Jälkikaiunnan ja ekvivalenttiabsorptioalan merkitystä kuvataan alempana. Sabinen kaava lasketaan seuraavasti T=0,16V/A (1) Missä T on jälkikaiunta-aika sekunneissa (s), V on huoneen kuutiotilavuus metreissä (m 3 ) ja A on ekvivalenttiabsorptioala sabinin neliömetreissä (m 2 sabin). Jälkikaiunta-aika saadaan laskemalla, www.ecophon.com 3
kuinka paljon aikaa menee siihen, että äänenpaine putoaa 60 db äänilähteen sammuttua. Normaalisti jälkikaiunta-aikaa mitataan ja tarkastellaan eri taajuuksilla. Usein jälkikaiunta-aika ilmoitetaan oktaavikaistoilla 125-4000 Hz. Kuva 1. Jälkikaunta-ajan määrittely Akustoivan alakaton ekvivalenttiabsorptioala saadaan kertomalla absorptiokerroin alakaton fyysisellä pinta-alalla, eli A=α S jossa α absorptiokerroin ja S alakaton pinta-ala. Jos absorptiokerroin on 1.0, silloin ekvivalenttiabsorptioala on yhtä suuri kuin alakaton fyysinen pinta-ala. Joskus ekvivalenttiabsorptioalaa kutsutaan avoimeksi ikkunaksi. Syynä tähän on se, että vaimentimen fyysinen pinta-ala ja todellinen absorptiokerroin imevät yhtä paljon äänienergiaa kuin samankokoinen avoin ikkuna, jonka absorptiokerroin on 1.0. Esimerkki: Kooltaan 2.7 x 1.2=3.24 m2:n suuruisen seinäakustiikkalevyn absorptiokerroin on 0.70 250 Hz:n taajuudella. Ekvivalenttiabsorptioala 250 Hz:n taajuudella on silloin A =.70 x 3.24=2.27 m2 - sabin. Eli avoimen ikkunan vertauksella tämä tarkoittaa 2.27 m2:n kokoista avointa ikkunaa, jonka absorptiokerroin on 1.0 (α=1.0), mikä vaimentaa yhtä paljon äänienergiaa kuin 3.24 m2:n kokoinen seinäakustiikkalevy, jonka absorptiokerroin on 0.70. Kuva 2. Avoimen ikkunan ekvivalenttiabsorptioala on yhtä suuri kuin ikkunan pinta-ala, kun absorptiokerroin on 1.0 (α=1.0). Käytettäessä Sabinen kaavaa olettamuksena on, että äänikenttä on diffuusi. Diffuusi äänikenttä tarkoittaa karkeasti ottaen, että sama määrä äänienergiaa leviää tasaisesti joka suuntaan. Tämä vaatii toteutuakseen ääntä hyvin heijastavat seinät ja paljon ääntä hajottavia elementtejä. Kaiuntainen huone, katso kuva 3, on toteutettu niin, että äänikenttä on diffuusi. Tämän tyyppisiä huoneita käytetään erilaisten materiaalien vaimennustehokkuuden mittaamiseen. 4
Jos vaimentavan levyn pinta, johon äänet osuvat on tarkasti määriteltävissä kuten on tilanne vaimentavien alakattojemme osalta, voidaan absorptiokerroin laskea jakamalla ekvivalenttiabsorptioala pinta-alalla, johon äänet osuvat. Absorptiokerroin saadaan kaavasta; α=a abs /S S on vaimentavan pinta-ala Absorptiokerrointa ei pystytä määrittelemään, jos vaimentava materiaali on kooltaan pieni tai jonka äänille altistuva pinta-ala ei ole yksikäsitteinen. Voimme kuitenkin käyttää ekvivalenttiabsorptioalaa määrittääksemme vaimennustehon. Tämä on erittäin hyödyllinen ja tärkeä ominaisuus, mikä saadaan Sabinen kaavaa hyödyntämällä ja tarkoittaa sitä, että jopa erimuotoisten esineiden, kuten huonekalujen tai ihmisten vaimennuskyky voidaan määritellä ekvivalenttiabsorptioalan avulla. Normaalisti vaimentavan alakaton absorptiokerroin mitataan tietyllä asennuskorkeudella. Eri asennuskorkeuksilla mitattaessa akustiikkalevyjä ympäröi kehys, joka on yhtä korkea kuin asennuksen kokonaiskorkeus (o.d.s.), ks. kuva 4. Kokonaiskorkeus on levyn pinnan, johon äänet osuvat, ja lattian välinen etäisyys. Kehystä käytettäessä äänet osuvat vain levyn toiselle puolelle. Normaalisti huoneet, joissa jälkikaiunta mitataan, ovat tilavuudeltaan 200 m3 ja mitattavan näytteen tulisi olla kooltaan 10 12 m2 välillä. Kuva 4. Absorptiokertoimen mittaaminen kaiuntaisessa huoneessa. 5
Mitattaessa pienempiä yksiköitä, joihin ääni osuu ympäriinsä eri puolilta, kuten meidän Solo-levyt, ei absorptiokerrointa voi käyttää, koska pinta-alaa, johon äänet osuvat, ei pystytä määrittelemään. Riippuen lattian ja levyn välisestä korkeudesta, äänet osuvat enemmän tai vähemmän levyn taustapinnalle, ks. kuva 5. Tämän tyyppisistä vaimentimista käytetään joskus nimitystä tilavaimentajat. Käytettäessä Sabinen kaavaa meidän ei tarvitse määritellä pinta-alaa, vaan käytämme ekvivalenttiabsorptioalaa määritelläksemme vaimennuksen tehokkuuden. Kuva 5 Ekvivalenttiabsorptioalan avulla määritellään pienikokoisten levykenttien kokonaisvaimennus. Mitattaessa leijuvien akustiikkalevyjen ekvivalenttiabsorptioalaa kaiuntaisessa huoneessa, on yleensä tarpeellista mitata useampi näyte samalla kertaa. Tämä johtuu siitä, että ISO 354 standardin mukaan ekvivalenttiabsorptioalan pitää olla suurempi kuin 1 m 2 sabin mutta pienempi kuin 12 m 2 sabin. Normaalisti matalien taajuuksien vaimennuskyvyn mittaaminen määrää näytteiden määrän. Toinen vaatimus on, että näytteiden pitää olla vähintään 2 metrin päässä toisistaan. Joskus on vaikea toteuttaa molempia vaatimuksia. Esimerkiksi, jos ekvivalenttiabsorptioalan, A tot, mittaamiseen käytetään kolmea näytettä, ilmoitetaan yhden näytteen ekvivalenttiabsorptioalaksi A näyte =A tot /3. 3. Ääntä vaimentavat leijuvat akustiikkakentät Leijuvien sisäkattojen käyttö lisää tilankäytön joustavuutta ja tarjoaa akustiseen suunnitteluun uusia vaihtoehtoja. Leijuvat sisäkattoelementit ovat tehokas tapa lisätä huoneeseen äänenvaimennusmateriaalia. Käytettäessä leijuvia sisäkattoelementtejä ääni kiertää myös levyn taustapinnalle, jolloin huoneen äänikenttä kohtaa entistä suuremman levypinta-alan. Suurissa tiloissa, kuten avotoimistoissa, ravintoloissa ja kauppakeskuksissa, leijuvia sisäkattoja voidaan sijoittaa lähelle työskentelypisteitä, joissa hyvää ääniympäristöä tarvitaan kommunikointiin, keskittymiseen tai toipumiseen. Suurissa tiloissa leijuvat sisäkatot luovat yksilöllisen ja paikallisen ääniympäristön. Sellaisia ovat esimerkiksi vastaanotto- ja informaatiopisteet tai taukotila osana suurta ja meluisaa tilaa. On tiloja, joissa yhtenäistä sisäkattoa ei voida asentaa. Esimerkiksi silloin, kun tilan lämpötilaa voidaan säätää betonivälipohjasta (termisesti aktivoitu rakenne TABS) tai kun tilassa on suuria lasipintoja. Tällöin leijuvilla sisäkattokentillä voidaan luoda hyvä ääniympäristö tilaan. Leijuvia sisäkattoelementtejä voidaan suunnitella joko vaaka-asennukseen tai vaihtoehtoisesti riippupaneeleina. Ääntävaimentavia leijuvia sisäkattoelementtejä voidaan käyttää myös, jos tavanomainen sisäkatto ei saa aikaan riittävän hyvää äänenvaimennusta. Lisäämällä tilaan joko vaakaan tai pystyyn asennettuja äänenvaimennuslevyjä, äänitaso alenee ja ääniaaltojen eteneminen huoneessa estyy. Leijuvien sisäkattokenttien vaikutus kuulijaan: Parempi puhe- ja kuuntelumukavuus Vähentynyt stressi ja stressin kaltaiset ilmiöt Vähentynyt äänentuottoelinten rasitus 6
Helpompi keskittyminen Leijuvien sisäkattokenttien akustinen vaikutus: Vähentynyt äänen eteneminen Melun väheneminen leijuvien kenttien läheisyydessä Kohentunut puheen selkeys Parantunut suuntakuulo Lyhyempi jälkikaiunta-aika Suurissa tiloissa leijuvat sisäkattokentät voivat täydentää tavanomaista seinästä-seinään -sisäkattoa. Edellä mainittujen seikkojen lisäksi sijoittamalla tilaan leijuvia sisäkattokenttiä työryhmien yksityisyys kohenee ja äänen pitkänmatkansiirtymä vaikeutuu. Huomaa: Yleisesti tavanomainen sisäkatto on akustisesti parempi ratkaisu kuin leijuvat sisäkattoelementit. Tämä pätee erityisesti matalilla taajuuksilla. Etenkin opetustiloissa matalien taajuuksien äänenvaimennus on tärkeää. 4. Akustinen suunnittelu leijuvilla akustiikkakentillä Room Acoustic Comfort (RAC) on Ecophonin kehittämä konsepti. Se on huoneakustinen malli, jonka tarkoituksena on optimoida tilan käyttäjien toiminnot tilassa. Tilan ääniympäristön laatu riippuu sen subjektiivisesta kokemisesta ja seuraavat akustiset mittarit on siksi huomioitava: Äänen voimakkuus Puheen selkeys Äänen eteneminen Kaikuisuus RAC TM -konsepti tukee eri rakennusprojektin vaiheita ja sillä voidaan selittää, kuinka ääniympäristö vaikuttaa ihmisiin. Sen avulla voidaan määrittää oleelliset huoneakustiikan kuvaajat sekä valita soveltuvin akustiikkaratkaisu. Katso lisätietoja: www.ecophon.fi Alla on ohjeita huoneakustiikan suunnitteluun Ecophon Solo levyillä: Jos työskentelytilaan sijoitetaan yksittäisiä levyjä, ne on sijoitettava mahdollisimman lähelle työpistettä, jotta ne suojaisivat työpistettä taustameluheijastuksilta. Levyjen tulisi kattaa koko työskentelyalue ja mieluusti jopa hiukan ylittää alueen. Mikäli leijuvia elementtejä käytetään tavanomaisen sisäkattokentän lisänä, on eduksi käyttää useita pienempiä levyjä tasaisesti tilaan jaettuna sen sijaan, että kattaisi vain tietyn osan huoneesta. Käyttämällä lukuisia pienempiä levyjä kuten Ecophon Solo saadaan diffuusimpi äänikenttä, mikä yleisesti koetaan akustisesti hyvänä. Jos työpiste sijaitsee lähellä heijastavia seiniä, suositellaan ääntävaimentavien seinälevyjen käyttöä Ecophon Solo levyjen lisänä. 7
Leijuvat sisäkattoelementit helpottavat äänilähteiden paikallistamista työpisteiden läheisyydessä. Tämä parantaa tilan hallinnan kokemista ja luo vähemmän stressaavan työskentely-ympäristön. Korkea asennus Leijuvien sisäkattoelementtien käyttö voi merkittävästi parantaa kaikuisan huoneen akustisia olosuhteita. Saavutettava parannus riippuu levyjen lukumäärästä ja sijainnista. Kun levyt asennetaan ryhmittäin, levyjen absorptioala riippuu levyjen välisestä etäisyydestä. Kun levyt on sijoitettu hyvin lähelle toisiaan, levykohtainen absorptioala jonkin verran pienenee. Kun ryhmän levyjen välinen etäisyys on vähintään 500 mm, levykohtainen absorptioala vastaa yksittäisen äänenvaimennuslevyn arvoa, eikä ryhmittelyn aiheuttamaa vähennysilmiötä tapahdu. Matala asennus Ecophon Solo - kun halutaan parempi akustiikka: Ecophon Solo levyjen käyttö kannattaa erityisesti: Kun tavanomaista seinästä seinään alakattoa ei voida asentaa tilaan. Kun jo olemassa olevan sisäkaton äänenvaimennusteho ei riitä. Esimerkkitapauksia: 8
1. Termisesti aktivoitujen lämmönsäätöjärjestelmien käyttö (TABS) 2. Äänen etenemisen estäminen suuressa avotilassa 3. Paikallinen akustointitarve esim. vastaanottotilan yllä 4. Suuret lasipintaiset tilat Erilaisten Ecophon Solo ratkaisujen huoneakustista vaikutusta kuvaamaan on laskettu erilaisia huoneakustiikan tunnuslukuja. Laskelmat perustuvat huonetilan diffuusin äänikentän oletukselle. Siksi huonetilaan tarvitaan ääniaaltoja hajottavia huonekaluja, jotta alla olevan taulukon arvoihin päästäisiin. Yleensä huoneissa ei ole riittävästi ääniaaltoja hajottavia esineitä diffuusin äänikentän saavuttamiseksi. Sen vuoksi taulukon arvoja on syytä tarkastella vain karkeina arvioina. Huomaa, että taulukon arvot viittaavat keskitaajuuksien 500 ja 1000 Hz keskiarvoon. Erityisesti matalien taajuuksien vaimennukseen tavanomainen alakatto on akustisesti tehokkaampi ratkaisu. Leijuvia sisäkattokenttiä voidaan täydentää Ecophon Akusto Wall seinälevyillä. Tyhjä huone 30 % peitto 60 % peitto Täysi alakatto Alakatto Ei Ecophon Solo 30 % alakattoa peittoala sisäkatosta 41 kpl 1200 x 1200 tai 20 kpl 1200 x 2400 Ecophon Solo 60 % peittoala sisäkatosta 83 kpl 1200x1200 tai 41 kpl 1200 x 2400 Täysin peittävä alakatto Master A/alpha Jälkikaiuntaaika Puheen selkeys (Määritelmä) Äänitason lasku huoneessa 3.0 s 0.9 s 0.6 s 0.5 s 21% 54% 68% 75% ref - 5 db - 6 db - 8 db Taulukossa osoitetaan Ecophon Solo ratkaisujen akustinen vaikutus verrattuna täysin peittävään alakattoon. Taulukon arvot viittaavat keskitaajuuksien 500 Hz ja 1000 Hz keskiarvoon. Huoneen mitat ovat korkeus x leveys x pituus = 4m x 10m x 20m. Huomaa, että huoneen tyypistä ja sen käyttösovelluksesta riippuen toiset tekijät ovat toisia tärkeämpiä. 9
5. Leijuvat akustiikkakentät verrattuna täysin peittävään alakattoon Täysin peittävä alakatto on yleensä akustisesti tehokkaampi ratkaisu kuin leijuvat akustiikkakentät. Tämä pätee erityisesti matalilla taajuuksilla. Tämä selitetään alla olevassa esimerkissä, joka koskee tavanomaista luokkahuonetta pinta-alaltaan 57 m 2. Täysin peittävää Ecophon Master A alakattoa, jonka asennuksen kokonaiskorkeus (ods) on 200 mm, verrataan Ecophon Solo ratkaisuun (mitat 1200 mm x 2400 mm), jonka asennuskorkeus on 400 mm ja peittoala 60 % katosta. Master A/alpha versus Ecophon Solo 60,0 Equivalent absorption area, m2 Sab 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Master A/alpha ods 200 mm, coverage 100 % Ecophon Solo 1200x2400, ods 400 mm, coverage 60 % 0,0 125 250 500 1000 2000 4000 Frequency, Hz Kuva 6. Solo vai täysin peittävä alakatto 6. Ecophon Solo levyjen äänenvaimennus ja muodot Ecophon Solo levyjen ja vastaavien leijuvien akustiikkalevyjen akustinen vaikutus eroaa täysin peittävään alakattoon verrattuna, jossa vaimennus ilmaistaan todellisen äänenvaimennuskertoimen avulla. Leijuvien akustiikkakenttien osalta näin ei voi tehdä seuraavista tekijöistä johtuen: Ääni osuu Ecophon Solo levyihin enemmän tai vähemmän joka puolelta. Ei ole kuitenkaan tarkasti määriteltävissä, kuinka suurelle alueelle levystä ääni osuu. Tämä tulisi tuntea, jotta todellinen absorptiokerroin olisi mahdollista laskea. Täysin peittävän alakaton osalta määrittely sen sijaan on yksikäsitteistä. Ecophon Solo -levyjä on saatavissa monen kokoisina ja erimuotoisina. Normaalisti leijuvat akustiikkalevyt ovat kooltaan pieniä verrattuna alakattoon ja tämä aiheuttaa diffraktiota ( ääniaaltojen taipumista ), ja tämän ilmiön takia todellisen äänenvaimennuskertoimen käyttö ei ole sopivaa. Leijuvien akustiikkalevyjen vaimennusteho riippuu tilasta ja jossain määrin myös levyjen muodosta. ISO 354 mukaan yksittäisen levyn kuten Ecophon Solon äänenvaimennustehokkuus ilmaistaan ekvivalenttiabsorptioalana A. Yksikkönä ilmaistaan m 2 Sab tai m 2 Sabin. 10
Yleensä leijuvien akustiikkalevyjen ekvivalenttiabsortioala ilmoitetaan oktaavikaistoittain välillä 125 Hz 4000 Hz. Ecophonin leijuvien akustiikkalevyjen akustisista ominaisuuksista voidaan todeta seuraavaa: Ecophon Solo levyn absorptioala riippuu kantavan rakenteen ja levyn välisestä etäisyydestä. Etäisyyden kasvattaminen yleensä lisää absorptioalaa keskitaajuuksilla ja korkeilla taajuuksilla eli välillä 500 Hz - 4000 Hz. Kun etäisyys on noin 1 metri tai enemmän, enimmäisabsorptioala on tällöin saavutettu. Edellä mainitun asennusetäisyyden lisäksi absorptioala riippuu leijuvan sisäkattoelementin koosta. Muodolla on yleensä vähäinen merkitys. Alla olevissa kuvissa eri asennuskorkeuksien alla esitetään levyn pinta-alan ja ekvivalenttiabsorptioalan välinen suhde. 11
Equivalent absorption area per unit (m 2 Sab) 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 4000 Hz 2000 Hz 1000 Hz 500 Hz 250 Hz 125 Hz Overall depth of system: 1000 mm 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Area of free-hanging unit (m 2 ) Equivalent absorption area per unit (m 2 Sab) 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 4000 Hz 2000 Hz 1000 Hz 500 Hz 250 Hz 125 Hz Overall depth of system: 400 mm 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Area of free-hanging unit (m 2 ) 12
Equivalent absorption area per unit (m 2 ) 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 4000 Hz 2000 Hz 1000 Hz 500 Hz 250 Hz 125 Hz Overall depth of system: 200 mm 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Area of free-hanging unit (m 2 ) Kuva 7. Ekvivalenttiabsorptioala levyn pinta-alaan nähden eri asennuskorkeuksilla Esimerkki 1: Arvioi ekvivalenttiabsorptioala Ecophon Solo levylle, jonka pinta-ala on 2 m 2 ja asennuskorkeus 1 metri. Ylläolevista kuvista saadaan tulokseksi: Taajuus 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz A, m 2 Sab 0.6 1.3 2.6 3.8 3.9 3.6 13
7. Ecophon Solo levyjen akustinen suunnitteluohje Yksinkertaistaaksemme Ecophon Solo tuotteiden akustista suunnittelua, olemme laskeneet vakiotuotteidemme ekvivalenttiabsorptioalan levyä kohden. Ekvivalenttiabsorptioala per levy on ilmoitettu taajuuskaistoittain taulukossa 1. Taulukko 1. Tuote Koko (mm) O.d.s. (mm) Pintaala (m 2 ) Ekvivalenttiabsorptioala levyä kohden (m 2 sabin) 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz Ecophon 800 x 800 200 0.64 0 0.5 0.9 1.2 1.2 1 Solo 400 0.1 0.5 0.8 1.3 1.3 1.2 Square 1000 0.3 0.4 0.9 1.4 1.4 1.3 1200 x 200 1.44 0.5 1.1 1.9 2.2 2.2 1.9 1200 400 0.6 1 1.8 2.5 2.5 2.4 1000 0.5 0.9 1.9 2.8 2.8 2.6 Ecophon Solo Rectangle Ecophon Solo Circle Ecophon Solo Circle XL Ecophon Solo Ellipse Ecophon Solo Octagon Ecophon Solo Heptagon Ecophon Solo Hexagon Ecophon Solo Pentagon Ecophon Solo Triangle 2400 x 1200 200 2.88 0.9 2.4 3.4 4 4.1 3.8 400 1.3 2 3.2 4.6 4.6 4.3 1000 0.9 1.9 3.6 5.3 5.3 5 ø 800 200 0.50 0.0 0.4 0.8 1.0 1.0 0.8 400 0.1 0.4 0.7 1.1 1.1 1.0 1000 0.2 0.3 0.8 1.2 1.2 1.1 ø 1200 200 1.13 0.3 1 1.6 1.9 1.9 1.6 400 0.4 0.9 1.4 2.1 2.1 1.9 1000 0.3 0.8 1.5 2.3 2.3 2.1 ø 1600 200 2.01 1.1 1.8 2.5 3.0 3.0 2.8 400 0.9 1.5 2.3 3.3 3.4 3.4 1000 0.6 1.5 2.5 3.8 3.9 3.8 2400 x 1000 1200 x 1200 1168 x 1198 1040 x 1200 1139 x 1198 1039 x 1200 200 1.89 0.6 1.6 2.4 2.8 2.8 2.6 400 0.8 1.3 2.2 3.2 3.2 3.0 1000 0.6 1.2 2.4 3.6 3.6 3.4 200 1.19 0.3 1.0 1.6 1.9 1.9 1.7 400 0.4 0.9 1.5 2.1 2.1 2.0 1000 0.4 0.8 1.6 2.4 2.4 2.2 200 1.03 0.2 0.8 1.4 1.7 1.7 1.5 400 0.3 0.8 1.3 1.9 1.9 1.8 1000 0.4 0.7 1.4 2.1 2.1 2.0 200 0.94 0.2 0.8 1.3 1.6 1.6 1.4 400 0.3 0.7 1.2 1.8 1.8 1.6 1000 0.3 0.6 1.3 2.0 2.0 1.8 200 0.94 0.2 0.8 1.3 1.6 1.6 1.4 400 0.3 0.7 1.2 1.8 1.8 1.7 1000 0.3 0.6 1.3 2.0 2.0 1.8 200 0.62 0.1 0.5 1.0 1.2 1.2 1.0 400 0.1 0.5 0.9 1.3 1.3 1.2 1000 0.2 0.4 0.9 1.4 1.4 1.3 14
Seuraavien esimerkkien mukaan hyödynnämme taulukon 1 lukuarvoja, joiden avulla voimme laskea tarvittavan määrän Solo levyjä saavuttaaksemme vaaditun jälkikaiunta-ajan tai ekvivalenttiabsorptioalan määrän. Esimerkki 2: Avotoimistoon vaaditaan 0.5 sekunnin jälkikaiunta-aika taajuuskaistoille 500 ja 1000 Hz. Tyhjän toimisto tilavuus on 2.7m x 7.5m x 17.7m=358 m 3 ja katon pinta-ala on 133 m 2. Jälkikaiunta-aika tyhjässä toimistossa keskitaajuuksilla 500 ja 1000 Hz on 2 sekuntia. Koska kattopinta on osa termisesti aktivoitua rakennetta (TABS), ei vaimentavaa alakattoa voi asentaa. Sen sijaan pitää käyttää tuotetta Solo Square,1200x1200mm, ja asennuskorkeuden (o.d.s.) tulee olla 200 mm. Kysymys: Kuinka monta Solo Square (1200x1200) levyä tarvitaan saavuttaaksemme halutun jälkikaiunta-ajan? Ratkaisu: Tarvittava ekvivalenttiabsorptioala, jolla päästään 0.5 sekunnin jälkikaiunta-aikaan, saadaan Sabinen kaavan avulla A=0.16V/T. Tilavuuden V= 358 m 2 ja jälkikaiunta-ajan T= 0.5 s avulla saamme: A=0.16*358/0.5=115 m 2 sabin. Ekvivalenttiala tyhjässä huoneessa on A 0 =0.16*358/2=29 m 2 sabin. Josta saamme erotuksen 115-29=86 m 2 sabin. Taulukosta 1 saamme keskimääräisen ekvivalenttiabsorptioalan taajuuskaistoille 500 ja 1000 Hz Solo Square (1200x1200) -levylle. Tulos 200 mm:n asennuskorkeudella on 2.1 m 2 sabin per levy. Solo Square levyjen määrä joka tarvitaan päästäksemme arvoon 86 m 2 sabin huoneessa, on 86/2.1=41 levyä. Tästä saamme levyjen peittopinta-alan 41x1.44/133 = 44%. Esimerkki 3: Ecophon suosittelee Solo levyjä käytettäväksi 60 prosenttia kattopinta-alasta termisesti aktivoitujen rakenteiden (TABS) yhteydessä. Verrattuna vaimennusta täysin peittävään kattoon, Solo tuotteet eivät ole yhtä tehokkaita matalilla taajuuksilla. 60 prosentin peittoa suositellaan ja lisäksi kannattaa harkita käytettäväksi vaimentavia seinälevyjä ja seinäkkeitä. Kysymys: Mihin jälkikaiunta-aikaan päästään käyttämällä Solo Square (1200x1200) levyjä 60 prosenttia lattiapinta-alasta? Ratkaisu: 60 prosenttia 133 m 2 :n lattiapinta-alasta on 80 m 2. Tarvittava määrä Solo Square levyjä, joilla saamme 60 prosentin peiton, on 80/1.44 = 56 kpl. Levyjen ekvivalenttiabsorptioala on 56x2.1=118 m 2 sabin. Yhteenlaskettu ekvivalenttiabsorptioala huoneessa on 29+118=147 m 2 sabin, josta 29 m 2 tuli tyhjästä huoneesta. Vastaava jälkikaiunta-aika on 0.16x358/147 = 0.39 s. Esimerkki 4: Joskus avotoimiston vaatimukseksi vaimennuksen osalta on annettu A=1.1 x lattiapinta-ala taajuuksilla 500-4000 Hz. Kysymys: Kuinka monta Solo Square (1200x1200) levyä tarvitaan täyttääksemme vaatimukset ja mikä tulee olemaan levyjen peittopinta-ala? 15
Ratkaisu: Vaadittava määrä vaimennusta on 1.1x133=146 m 2 sabin. Keskimääräinen ekvivalenttiabsorptioala levyä kohden taajuuksilla 500 ja 4000 Hz on 2.1 taulukon 1 mukaan. Levyjen määräksi tulee 146/2.1=70 ja peittoalaksi saadaan 70x1.44/133=76%. Peittoala on suurempi kuin mitä Ecophon suosittelee TABS-rakenteiden yhteydessä. Siksi on suositeltavaa vähentää levyjen määrä 60 prosenttiin peittoalasta ja lisätään vaimennusta seinäpinnoille tai käytetään vaimentavia seinäkkeitä. Huomautus 1: Sabinen kaavaa käytettäessä olettamuksena on, että huoneessa on suuri määrä ääntä hajottavia elementtejä. Todellisuudessa, ja varsinkin avotoimistoissa, erot mitattujen ja laskettujen jälkikaiunta-aikojen suhteen ovat melko suuria. 16
8. Miten Master Matrixin levyjen äänenvaimennuksen määritellään? Master Matrix -levyjä voidaan käyttää erilaisissa muodoissa ja asetelmissa, ks. kuva 8. Käytettäessä täysin peittävää kattoa tai pieniä leijuvia kenttiä, meillä ei ole ongelmia. Näissä tapauksissa pitäydymme normaaleissa käytännöissämme ja käytämme vaimennuksen määrittelyyn absorptiokerrointa täysin peittävien kattojen osalta ja ekvivalenttiabsorptioalaa per levy leijuvien kenttien osalta. Kuinka ollakaan, herää kysymys miten menetellä vaimennuksen määrittelyssä silloin, kun Master Matrix-levyjä käytetään suurissa kentissä. Kuva 8. Master Matrix erilaisissa asetuksissa. Kun mitataan absorptiokerrointa vaimentavalle katolle käyttäen ISO 354 standardia, otetaan 10 m 2 :n suuruinen näyte. Tällöin oletetaan, että 10 m 2 edustaa koko kattoa. Näytteitä, jotka ovat paljon pienempiä kuin 10 m 2, pitää käsitellä yksittäisinä kappaleina ja vaimennusta kuvataan ekvivalenttiabsoprtioalan avulla. Näin ollen voidaan ajatella, että 10 m 2 on raja, joka erottaa suuret ja pienet kentät. Yksittäisille kentille, jotka ovat pienempiä kuin 10 m 2 ja joita asetellaan harvakseltaan, paras kuvaaja on ekvivalenttiabsorptioala. Kentille, jotka ovat suurempia kuin 10 m 2, annetaan vaimennuksen kuvaajaksi sama tunnusluku kuin täysin peittävälle katolle eli todellinen absorptiokerroin sekä vastaava α w -arvo ja absorptioluokka välillä A E. Tämä nyrkkisääntö on kuvattu kuvassa 9. 17
Kuva 9. Nyrkkisääntö, milloin käytetään absorptiokerrointa ja ekvivalenttiabsorptioalaa. Huomautus 2. Master Matrix -kenttien, jotka ovat pieniä (<10 m 2 ), vaimennus määritellään ekvivalenttiabsorptioala per levy mukaisesti samalla tavoin kuin teemme Solo tuotteidemme osalta. Samat ohjeet levyjen välisistä etäisyyksistä kuin asennuskorkeuksistakin, joita käytetään Ecophon Solo tuotteiden osalta, koskee myös Master Matrix -levyjä pienissä asetelmissa. Erilaisten muotojen vaikutusta arvioidaan samalla tavoin kuin Solo tuotteiden osalta, ks. kappale 6. 9. Erilaisten peittomäärien vaikutus Levyjen minimietäisyys Master Matrix -kentässä on 40 mm. Tätä etäisyyttä on kuitenkin mahdollista kasvattaa, jolloin se vaikuttaa peittoalueeseen. Kun Master Matrixia käytetään koko katon alueella tai suurissa kentissä, vaikuttaa peittosuhde absorptiokertoimeen. Kuvassa 10 kuvataan asetelmia eri peittosuhteilla. Vaikutus absorptiokertoimeen esitetään kuvassa 11. Kuvista voidaan päätellä, että 80 100 prosentin välinen peittoalueiden vaikutus absorptiokertoimeen on vähäinen. 18
Kuva 10. Asetelmat erilaisilla peittoaloilla. a) levyn koko 1200 x 2400, levyjen väli 340 mm, peittoala 81% b) levyn koko 1000 x 1160, levyjen väli 40 mm ja 350 mm, peittoala 83% c) levyn koko 560 x 1160, levyjen väli 40 mm, peittoala 93% d) levyn koko 1200 x 2400, levyjen väli 40 mm, peittoala 97% e) levyn koko 1200 x 1200, levyjen väli 40 mm, peittoala 96%. 19
Kuva 11. Master Matrix peittoalueiden vaikutus kuvan 10 asetelmien mukaisesti. Vertailukohtana Master E täysin peittävällä katolla. 20