Heliisolatsioon

Heli kandub edasi läbi seinte ja põranda pannes kogu konstruktsiooni vibreerima. Selline vibratsioon tekitab teisele poole uusi helilained, mis on väiksema intensiivsusega. Heli kandumist ühest ruumist teise nimetatakse "müralevikuks".

Kadu heli liikumisel ehk helisummutustegur R dB on näitaja, mis väljendab seina, põranda, ukse või teiste bärjaaride efektiivsust heli tõkestamisel. Heli liikumisel tekkiv kadu varieerub sagedustes ja see on tavaliselt suurem kõrgemates sagedustes. Heli edasi kandumisel tekkiva kao näitaja ühik on detsibell (dB9). Mida suurem on seinas heli kandumisel tekkiv kadu, seda efektiivsem on see heli liikumise või soovimatu müra tõkestamisel.

Ehitistes on kahte tüüpi heliisolatsiooni: õhumüraisolatsioon ja dünaamiline heliisolatsioon. Õhumüraisolatsiooni kasutatakse siis, kui isoleeritav heli tekib otse õhku ning see on määratletud helisummutustegurit kasutades. Dünaamilist heliisolatsiooni kasutatakse hõljuvate põrandate puhul ning see on määratletud helirõhu tasemega, mis kandub kõrvalruumist allapoole.

 

Heliisolatsioon 

  1. Otsene heli edastamine 
  2. Kaudne edasikandumine 
  3. Heli kaudne kohale jõudmine 
  4. Helileke  

a) Õhumüraisolatsioon

Kui helilaine põrkub kahte ruumi eraldava vaheseinada, siis osa sellest peegeldub ja osa kandub edasi teise ruumi.

R = 10log10 W1/W2 


   R (dB) W1/W2   
 Õhumüraisolatsioon
10 10 
20  100 
30  1 000 
40 10 000 
50 100 000
60  1 000 000


Ühekihilistes struktuurides, nagu näiteks ühtlane betoonsein, toimub edasikandumine gravitatsiooniseaduse järgi, et mida suurem on struktuuri mass, seda vähem heli kandub edasi.
 
Kergete struktuuride puhul, mis koosnevad mitmest kihist, nagu näiteks kipssein, on kohaldatav vabavõnkumine. Kui kasutatakse suure neelavusega materjali, nagu näiteks kivivill, vedruna kahekihilise seina vahel, siis paraneb selle heliisolatsioonivõime. Mida suurem on tühimik, seda tõhusam on kivivilla kasutegur. Üldjuhul on võimalik näitajat R tõsta 5-10dB võrra täites tühimikud villaga. Alljärgnev joonis võrdleb ühe- ja kahekihilisi struktuure, mis on sama kaaluga.

Helisummutusindeks



Helisummutuskoefitsiendi R'i kalkulatsioon põhineb testitulemustel, mis on sooritatud erinevatel sagedustel. Tulemused kantakse koos viidetega kõverale vahemikku 100Hz ja 3150Hz 1/3-oktavilise intervalliga. Kui mõõtmised tehakse SITU's (reaalses hoones), siis väärtused on tähistatud R'iga. Standartse testi käiku on kirjeldatud normis EN ISO 140, kus on antud standartsed meetodid laboris ning kohapeal toimuvateks mõõtmisteks.

Laboris ja kohapeal toimuvate mõõtmiste tulemuste dB suurused võivad märkimisväärselt erineda sõltuvalt ehituse detailidest ja kvaliteedist.

Vaheseinad koosnevad erinevatest elementidest - näiteks sein, milles on uksed ja aknad, omab hoopis teistsugust heli edasi kandumise karakteristikut - seega peab olema arvutatud üldine helisummutuskoefitsient.
 
Helisummutustegur aukude ja lõigete puhul on peaaegu 0dB. Seega on aukude ja sisselõigete mõju tähtis näiteks seinade ristumiskohas, ilma tihendusribadeta uste ja akende kohal ning kõikide muude vajalike avade ja eraldiste puhul. Kui sisselõigetes on heli neelav materjal, siis see suurendab helisummutustegurit.

Kaalutud helisummutustegur Rw

Kui täpsustada vaheseinte akustilise omadusi täpsemalt, oleks kasulik kirjeldada heliisolatsiooni numbriga. Kaalutud helisummutuskoefitsient Rw on märgistusmeetod, mida on kirjeldatud nomris EN ISO 717-1. See meetod sobib standardviidete kõveraga helisummutuskoefitsiendi kohta.

Normis EN ISO 171-1 leidub samuti märgistusmeetod, kus Rw-i väärtuse lõpus on kaks C-terminit,mis on rakendatud kahte müraspektri varianti mitmete müratüüpide kohta. Need kaks näitajat Rw + C and Rw + Ctr, sisaldavad sagedusi 100-3150 Hz aga võivad laieneda kuni 50-5000 Hz. Kuivõrd liikluses ja tehastes on kõrge müratase just 100 Hz juures, siis on soovitatav kasutada laiendatud sagedusala.

Rw + C summaarne väärtus annab vähendatud väärtuse dBA's spektrile tasemega, mis on võrdselt kõrge kõigi kolmandik-oktavite ribadega. Seda on võimalik kasutada:
  • Igapäevategevustes (rääkimine, muusika, raadio, televisioon) 
  • Keskmise ja suure kiirusega raudteedel 
  • Kiirteel, kus kiirused ületavad 80 km/h 
  • Lühimaa reaktiivlennukite puhul 
  • Tehastes, mis tekitavad keskmise ja kõrge tasemega müra
Rw + Ctr summarne väärtus annab samuti vähendatud väärtuse dBA spektrile, kus domineerivad madalsagedused, nagu näiteks:
  • Linnaliiklus 
  • Madala kiirusega raudteed 
  • Peomuusika 
  • Tehased, mis tekitavad peamiselt madala või keskmise tasemega müra  

b) Dünaamiline heliisolatsioon

Õhus olev heliallikas tekitab vibratsiooni ümbritsevas õhus, mis levib laiali ning omakorda paneb vibreerima läheduses olevad seinad ja põrandad. Dünaamiline heliallikas tekitab vibratsioone otse esemetes, mida see puudutab. Need vibratsioonid levivad kogu ruumi ja esemete peale laiali. Esemete vibreerimine paneb vibreerima ka õhu ning kuuldavad ongi need uued õhuvõnked.
 
Põrandad peaksid vähendama õhus levivat heli ning samuti, kui nad on eluruumi kohal, vähendama ka dünaamilist heli. Tahke ja raske põranda õhus leviva heli vähendamise võime tuleneb selle massist ning dünaamilise heli vähendamine tuleneb selle pehmest kattest.

Hõljuv põrand sisaldab väga elastse materjali kihti, mis suuresti isoleerib kõndimispinda konstruktsioonist ja see isolatsioon aitab kaasa nii õhus leviva kui ka dünaamilise heli isoleerimisele.
  • Tähtis on valida sobiv materjal ning veenduda, et see ei oleks jäikasid helisildu, nagu näiteks kinnitused ja torud. 
  • Peeab vältima õhuvahesid, kaasa arvatud neid, mis tekivad kokkutõmbumisest. Poorsed materjalid ja tühikud peavad olema tihendatud. 
  • Vältima peab resonantsi. See tekib siis, kui mingi struktuuri osa (näiteks vooder) vibreerib tugevalt mingil kindlal sagedusel (helikõrgusel) ning toodab sellel helikõrgusel rohkem energiat.

Dünaamiline isolatsioon arvutatakse mõõtes helirõhku, mis tekitatakse standartse haamrimeetodiga. Tulemusi kajastatakse kõveraga vahemikus 50-5000 Hz.

Kui arvutatakse ühenumbrilist suurust Ln,W or L’n,W, siis 16 sageduse tasemeid võrreldakse helisummutuskoefitsiendi arvutamisel standartsete kõveratega samasugustes tingimustes. Ainuke erinevus mõõdetud ja standartse kõvera vahel seisneb sellisel juhul standartsest kõverast kõrgemal. Ln on mõõdetud laboris, kuid L’n on mõõdetud reaaltingimustes. Nii Ln and L’n , puhul tähendavad madalad väärtused head heliisolatsiooni.

Puidust taladega põrandate puhul on dünaamilise heliisolatsiooni jaoks samuti vaja kahte spektrite terminit Ci,100-2500 ja Ci,50-2500. Erinevus laboris mõõdetud ja reaaltingimustes mõõdetud tulemuste vahel tekib hoonete kõrvalistest iseärasustest. Päris hoones ei liigu heli ainult läbi disainstruktuuri, nagu näiteks põrand, vaid samuti ka läbi kinnitavate konstruktsioonide
to the floor.

Dünaamiline jäikus

Dünaamiline jäikus on väga tähtis poorsete materjalide omadus eriti siis, kui materjal on kinnitatud kahe tahke kihi vahele (sandwichpaneelid, ujuv põrand). Mineraalvilla puhul on see näidatud ühikuga MN/m3, sest mineraalvill on tavaliselt katkematu.

PAROC kivivill koosneb tahkest materjalist ja õhust. Kui seda kasutatakse kaitsva kihina, siis peame kindlaks tegema selle dünaamilise jäikuse nii mineraalkiudude kui ka õhu oma eraldi, seega dünaamiline jäikus = sd + sa (sd on materjali jäikus ning sa on suletud õhu jäikus).

Katsestandarditele vastavalt peab mineraalvilla dünaamiline jäikus olema märgitud koormusel 200, kui seda kasutatakse ujuva põranda all. Mida väiksem on dünaamilise jäikuse väärtus, seda parem on dünaamiline heliisolatsioon.

Kivivilla tooted, mida kasutatase kõndimismüra isoleerimiseks, on spetsiaalselt disainitud põrandate jaoks. Võrreldes katuse- või pinnaplaatidega võrreldes on kiud nendes horisontaalselt. Horisontaalsed kiud klokeerivad paremini heli läbivust. Erinevus võib olla kuni 5 dB või isegi rohkem. See tähendab 1 klassilist vahet.

PAROC ROS


Massivedru süsteem

Hõljuva põranda peamine idee seisneb massivedru süsteemil. Mida pehmem on vedru, seda parem on vibratsiooni summutus. Samamoodi ka massiga - mida raskem, seda parem. Kui vahepõrand ei ole piisavalt raske, siis hõljuv põrand ei tööta massivedru süsteemi tõttu. Praktikas peaks vahepõrand olema viis korda raskem, kui ujuv põrand.
Dünaamiline heliisolatsioon on mõõdetav standartse koputusmasinaga. Kvaliteetne dünaamiline heliisolatsioon L’n,w eeldab:

Betoonist ujuv põrand: 
  • Raske vahepõrand 
  • Pehme ja elastne vahekiht 
  • Raske ujuv põrand  

Ideaalne massivedru süsteem:

Ideaalne massivedru süsteem




Oma ekstreemsete mõõtmete juures on mass stabiilne ning ei oma kineetilist energiat. Samas on vedru maksimaalselt survestatud ja seetõttu salvestub kogu mehhaaniline energia potentsiaali. Kui mass hakkab liikuma ja jõuab vedru tasakaaluasendisse, muudetakse kogu mehhaaniline energia kineetiliseks energiaks.

Kõik vibreerivad süsteemid põhinevad energiat salvestavate ja energiat edasikandvate osade koosmõjul.

Massivedru süsteemi sagedus (Hz, vibratsioonide arv ajaühikus) on

Spring system frequency

kus k on vedru konstant (mineraalvill) ja m on mass (vahepõrand). Mida väiksem on f, seda parem on isolatsioon. Seega tõstes massi või vähendades vedru konstanti saame tuletada parima isolatsiooni.

c) Kaudne edasikandumine


Kaudne edasikandumine on keerukam kui heli edasikandumine, kus helist tulenev vibratsioon kandub hoone teistesse ruumidesse edasi ruumides olevate esemete kaudu. Näiteks, kui teraskonstruktsiooniga hoones hakkab raam ise vibreerima, siis võib see edasikandumine kuuldav olla.

Osa helist võib jõuda hoones teise ruumi läbi kaudsete elementide, nagu näiteks välisseinad või laed. Et seda vältida, tuleb hoolikalt jälgida tootja juhiseid. Joonis on näidatud välisseina lahendusi.
 Kaudne edasikandumine
Lahendused kaudse edasikandumise riski vähendamiseks

Kaudse edasikandumise vältimiseks on tihti kehtestatud nõudeid erinevate elementide ohutusmääradele.