Метод нормируемых параметров Метод нормируемых параметров разработан в России группой ведущих строительных акустиков под руководством д.т.н., профессора Георгия Львовича Осипова [1, 2, 3]. По этому методу величина нормируемой звукоизоляции окон, витрин и других видов остекления (далее «окон») определяется следующим образом. Нормируемым параметром звукоизоляции наружных ограждающих конструкций окон здесь является звукоизоляция RAтран [дБ(А)], представляющая собой изоляцию внешнего шума, производимого потоком городского транспорта. Нормативные значения RAтран.н для различных помещений приведены в табл. 1 в зависимости от уровня транспортного шума у фасада здания. Для промежуточных значений расчетных уровней требуемая величина RAтран.н определяется интерполяцией. Исходная фактическая звукоизоляция окна RAтран [дБ(А)] определяется на основании рассчитанной [1, 2] или измеренной [8, 9] частотной характеристики звукоизоляции данного окна Ri [дБ] в третьоктавных полосах частот i. Расчет звукоизоляции окна Ri производит проектант здания, измеренные значения Ri предоставляет проектанту здания фирма-изготовитель окна по результатам лабораторных испытаний. Предпочтение отдается измеренным значениям. Звукоизоляция RAтран определяется с помощью эталонного спектра шума потока городского транспорта Li [дБ] для диапазона средних частот третьоктавных полос: i от 100 до 3150 Гц. Уровни эталонного спектра, скорректированные по кривой частотной коррекции А для шума с уровнем 75 дБ(А), приведены в табл. 2.Для определения величины звукоизоляции окна RAтран по известной частотной характеристике звукоизоляции данного окна Ri следует в каждой треть-октавной полосе частот из уровня эталонного спектра Li (табл. 2) вычесть величину изоляции воздушного шума Ri данной конструкции окна. Полученные величины следует сложить энергетически и результат сложения вычесть из уровня эталонного шума — 75 дБ(А). RAтран [дБ(А)] определяют:где Li — скорректированные по кривой частотной коррекции А уровни звукового давления эталонного спектра в iй третьоктавной полосе частот, дБ(А); Ri — изоляция воздушного шума данной конструкции окна в iй третьоктавной полосе частот, дБ. Нормативные значения RAтран.н [дБ(А)] определяются по табл. 1 при эквивалентных уровнях звука LAэкв [дБ(А)] у фасада здания при наиболее интенсивном движении транспорта (в дневное время, «часпик»). Величина LAэкв может быть или измерена [10] или рассчитана [7].Суть метода нормируемых параметров заключается в том, что нормируется не шум в помещении, а значения звукоизоляции окна. Фактические значения параметра RAтран для конкретных окон должны быть больше или равны его нормативного значения RAтран.н. В результате по RAтран [дБ(А)], согласно формуле (1) и табл. 3, определяется, для каких помещений по назначению и для каких эквивалентных уровней шума у фасада здания выбранная конструкция окна подходит для обеспечения необходимой звукоизоляции. В случае, если для данного помещения и при данных эквивалентных уровнях звука у фасада здания звукоизоляции окна недостаточно, то ее увеличивают, выбрав другую конструкцию, и процедуру повторяют до получения желаемого результата. Первый метод применим к типовому строительству, где возможны решения по хорошему прототипу. Он прост и обычно дает приемлемый результат (это — плюс), но не гарантирует выполнения допустимой нормы шума в помещении (это — минус). Необходимо иметь квалифицированного специалистаакустика и исходные данные звукоизоляции окна Ri и эквивалентных уровней звука у фасада здания LAэкв Метод расчета ожидаемой шумности Метод расчета ожидаемой шумности первоначально разработан группой ведущих судовых акустиков России под руководством д.т.н., профессора Игоря Ивановича Клюкина [3, 4, 5]. Рассмотрим его инженерную суть на основе ключевой формулы строительной акустики для типовой шумовой ситуации в городе [6]. Итак, на улице, в открытом пространстве 1, поток машин или другой источник шума (например, промышленное предприятие) создает шум звуковой мощностью W1 [Вт] с уровнем звуковой мощности Lw1 [дБ(А)]. Источник шума находится в открытом пространстве, например, на улице близко к земле (?1 = 1, Q1 = ?) на расстоянии r1 от стены дома площадью Sст, за которой находится помещение 2 с постоянной Q2 и допустимой нормой шума Lн2. Этот шум, например, с полусферической формой излучения, достигает стену дома с интенсивностью [Вт/м2]:Если интенсивность звука, излучаемая этой стеной в помещение 2, есть Jст, а коэффициент звукоизоляции стены этого здания есть (не путать с расстоянием r1):то мощность звука, проникающая в помещение 2 указанного здания, есть:Примем, что в помещении 2 имеется диффузное звуковое поле со средним коэффициентом звукопоглощения ?2 ограждающих поверхностей и с их общей площадью S2. Тогда постоянная звукопоглощения помещения:и интенсивность звука в центре помещении 2:Отсюда уровень звука Lp2 [дБ(А)] в расчетной точке помещения 2, который должен быть равен или меньше допустимого уровня звука Lн2 [дБ(А)], определяется следующей ключевой формулой строительной акустики:где Lw1 — уровень звуковой мощности источника шума в пространстве 1, дБ(А); Rнс — звукоизоляция стены (окна), дБ(А); Lн2 — допустимый уровень звукового давления на рабочем месте в помещении 2, дБ(А).В открытом пространстве:поэтому в результате имеем:где Lp1 — уровень звукового давления снаружи у стены дома, дБ(А). Требуемая звукоизоляция стены, которая определяется звукоизоляцией окна, рассчитывается по формуле [дБ(А)]:Окончательно имеем [дБ(А)]:где k — коэффициент, учитывающий нарушение диффузного звукового поля в помещении [1].Если источник шума и расчетная точка расположены на территории, расстояние между которыми больше удвоенного максимального размера источника шума (r1 > 2lmax) и между ними нет препятствий, экранизирующих шум или отражающих шум в направлении расчетной точки (снаружи на расстоянии 2 м от ограждающей конструкции), то октавные уровни звукового давления Lp1 [дБ(А)] в этой расчетной точке следует определять следующим образом: ? при точечном источнике шума (отдельная установка на территории, трансформатор и т.д.) — по формуле: ? при протяженном источнике ограниченного размера (стена производственного здания, цепочка шахт вентиляционных систем на крыше производственного здания, трансформаторская подстанция с большим количеством открыто расположенных трансформаторов) — по формуле:В этих формулах значения величин F, W — то же, что и в ключевой формуле строительной акустики [1], а значения величины затухания звука в атмосфере ?a [дБ(А)/км] принимаются отдельно. Эквивалентные уровни звука у фасада здания при наиболее интенсивном движении транспорта (в дневное время, «часпик») Lp1 = LAэкв [дБ(А)] могут быть измерены [10] или рассчитаны [7].Второй метод незаменим для уникальных строительных сооружений, где нет хорошего прототипа. Он более трудоемок, чем первый; требует экспериментального контроля и доводки при строительстве и эксплуатации, а главное — работы высококвалифицированных специалистов-акустиков. На бытовом уровне это — минус. Но второй метод надежно гарантирует выполнение допустимой нормы шума в помещениях. Это его безусловный плюс. Трудности здесь, еще большие чем для первого метода, состоят в получении исходных данных с определенной точностью и надежностью, а именно: звукоизоляции окна Ri, постоянной звукопоглощения помещения Q2, эквивалентных уровней звука LAэкв у фасада здания при наиболее интенсивном движении транспорта (в дневное время, «часпик»). Приближенный метод Приближенный метод разработан под руководством д.т.н., профессора Георгия Львовича Осипова и к.т.н. Игоря Любимовича Шубина [7]. По этому методу требования к необходимой звукоизоляции наружных окон зданий RAтран устанавливаются на основании ожидаемого уровня транспортного шума у фасада, обращенного в сторону источника шума LAэкв.тер2, и допустимого уровня шума в помещении LAэкв.доп в соответствии с нормами, указанными в СНиП 2303–2003 [1]. Расчет ожидаемых уровней транспортного шума может производиться приближенно по формулам Г.Л. Осипова и И.Л. Шубина [7].Снижение внешнего шума конструкцией окна в защищаемом помещении предлагается определять по приближенной в данном случае формуле:где L1 — уровень звукового давления в пространстве источника звука в двух метрах от наружного ограждения, дБ(А); L2 — уровень звукового давления в защищаемом помещении, где необходимо выполнить санитарные нормы шума, дБ(А); S — площадь ограждающей конструкции [м2] со звукоизоляций R; A — эквивалентная площадь звукопоглощения в защищаемом помещении, м2.В нашем случае, если требуемое снижение внешнего шума конструкцией окна должно обеспечить допустимую норму шума в помещении Lн:и для помещений жилых, административных и других обитаемых зданий приближенно можно принять [дБ(А)]:где S0 — площадь окна, м2; Aп — эквивалентная площадь поглощения в помещении, м2; средняя в диапазоне 125–1000 Гц,), то требуемая звукоизоляция окна RAтран.тр [дБ(А)] рассчитывается:RAтран.тр = LAэкв.тер2 – LAэкв.доп – 5 == L1 – Lн – 5. (3) Величина L1 принимается по данным шумовой карты города или задается заказчиком, величина допустимой нормы шума в помещении Lн — по данным СНиП 2303–2003 [1].Выбор конструкции окна по приближенному методу состоит в выполнении следующего требования: фактическая звукоизоляция окна RAтран должна быть не меньше требуемой по формуле (3), т.е. должно выполняться соотношение RAтран ? RAтран.тр. Характеристики конструкции типовых шумозашитных окон со звукоизоляцией RAтран приведены в табл. 3. Третий метод используется, когда нет под рукой надежных исходных данным для первого и второго метода. Этим методом может воспользоваться инженерстроитель, окончивший краткосрочные курсы акустика. Метод прост и гарантирует в первом приближении приемлемый результат. В этом его практическое значение, это — плюс. Минус — в малой надежности обеспечения желаемой тишины с помощью выбранной конструкции шумозащитного окна. Конструкция типовых шумозащитных окон Современное типовое шумозащитное окно состоит из стеклопакета с двумя стеклами, газовой среды между ними и дистанционной виброизолирующей рамки с осушителем. Условием надежности является качественная герметизация стеклопакета. При производстве стеклопакетов используют практически все виды стекол. Алюминий и оцинкованная сталь используются в качестве материала для дистанционных рамок, реже используется пластмасса. Дистанционная рамка выполняется полой внутри, со специальными диффузионными отверстиями. Внутри находится осушитель, который выполняет функцию впитывания самых незначительных объемов воды в межстекольном пространстве, благодаря чему предотвращается выпадение росы внутри стеклопакетов в холодное время года. Как работает осушитель? Частицы осушителя имеют множество пор, диаметр пор больше, чем диаметр атомов или молекул газа, в связи с этим газы диффундируют в эти поры и абсорбируются. Для заделки швов в стеклопакете используют герметики, которые играют в какой-то степени и роль виброизолятора. Важным для герметика является обеспечение прочности стеклопакетов и препятствия проникновению водяного пара в межстекольное пространство. Герметики различают по следующим основным свойствам: сила сцепления со стеклом и материалом дистанционной рамки, эластичность, прочность и время старения, ширина и толщина уплотняющей массы, скорость диффузии молекул через герметик. Качественные стеклопакеты изготавливаются по принципу двойной герметизации. В качестве первичного герметика чаще всего применяется бутил: он обладает наилучшей относительной способностью сопротивляться проникновению водяного пара. Бутиловая масса наносится при температуре чуть больше ста градусов в виде тонкой ленты на обе стороны дистанционной рамки. Когда стекла сдавливают, между стекла ми и рамкой остается разделяющий их бутиловый шов толщиной в несколько десятых долей миллиметра. С наружной стороны стеклопакета делают вторичную герметизацию, т.к. первичный герметик не может обеспечить требуемую прочность кромочного соединения. В качестве вторичного герметика чаще всего используют полисульфид. Межстекольное пространство в стеклопакетах заполняют воздухом, иногда инертными газами — аргоном (Ar) или криптоном (Kr). Звукоизоляция типовых шумозащитных окон и витражей представлена в табл. 3. Пример определения необходимой звукоизоляции окна В качестве примера определим необходимую конструкцию шумозащитного окна жилых комнат квартир в домах категории «В». Исходные данные. По данным шумовой карты города эквивалентные уровни звука у фасада здания принимаем LAэкв = 80 дБ(А) (при наиболее интенсивном движении транспорта — в дневное время, «часпик»). Для исходного окна имеем звукоизоляцию Ri [дБ(А)], указанную в стандартах. Решение. Воспользуемся методом нормируемых параметров. Для этого рассчитаем величину RAтран [дБ(А)] по формуле (1) первого метода:По полученному значению величины необходимой звукоизоляции окна RAтран ? 37 дБ(А) можно сделать вывод согласно табл. 3, что данная конкретная конструкция окна удовлетворяет нормативным требованиям RAтран к звукоизоляции окон для всех помещений №№ 1–6и для эквивалентных уровней звука у фасада здания при наиболее интенсивном движении транспорта (в дневное время, «часпик») LAэкв [дБ(А)] в пределах от 60 до 80 дБ(А).Для LAэкв = 80 дБ(А) у фасада здания при наиболее интенсивном движении транспорта (в дневное время, «часпик») необходимую конструкцию звукоизолирующего окна в жилых комнатах квартир в домах категории «В» имеем из табл. 3 под №10.Но для домов, входящих в категорию «В», должно быть RAтран = 30 дБ(А). Итак, запас равен 7 дБ(А). Можно оставить так, и тогда это окно распространится и на дома категории «А», а можно выбрать другое окно с меньшей звукоизоляцией и процедуру метода нормируемых параметров повторить. Заключение Представленный анализ трех методов определения необходимой звукоизоляции окон жилых и общественных зданий свидетельствует, что в настоящее время не существует единой общепризнанной методики такого определения. Первой метод отражает сложившуюся отечественную и мировую практику в строительной индустрии. Он в основном предназначен для жилых и общественных зданий категории «В» (обеспечение предельно допустимых условий). В частности, к гостиницам категории «В» относятся гостиницы, имеющие по международной классификации менее трех звезд. Этот метод, образно говоря, смотрит в лучшее прошлое [3, 6]. Второй метод предназначен в основном для жилых и общественных зданий категории «А» (обеспечение высококомфортных условий) и категории «Б» (обеспечение комфортных условий) — гостиницы категории «А» имеют по международной классификации четыре и пять звезд, категории «Б» — три звезды. Он использует лучший опыт в более продвинутых по акустике областях науки и техники, а именно в судостроении [4, 5]. В строительной индустрии второй метод, образно говоря, устремлен в будущее [3]. Третий метод пытается сочетать в упрощенной форме первый и второй метод для широкого использования в настоящее время [7], как бы соединить лучшее прошлое с лучшим будущем. Он предназначен для всех категорий зданий и удобен на раннем этапе проектирования. Создание единого метода определения необходимой звукоизоляции окон жилых и общественных зданий — задача будущего. Сейчас все три метода имеют право на существование, каждый со своими плюсами и минусами в области рационального применения. В заключении надо также особо сказать, как не следует определять звукоизоляцию окон. Недопустимо делать это так, как указано в ГОСТ 24866–99 [11]. В данном стандарте основные физические характеристики стеклопакетов указаны таким образом, что требуемые величины звукоизоляции идут без указания ее частотной характеристики, что абсурдно физически и бесполезно практически, в т.ч., конечно, и для определения необходимой звукоизоляции окна любым методом. Этот «прокол» в части определения необходимой звукоизоляции окон свел на нет стандарт, разработанной в спешке специалистами-стекольщиками в сложнейший период перехода нашей страны от плановой экономики к рыночной. ? Статья посвящена памяти Г.Л. ОСИПОВА, д.т.н., профессора, главного строительного акустика, директора НИИСФ (1929–2008 гг.). 1. Строительные нормы и правила СНиП 2303–2003 «Защита от шума». Разработаны Научноисследовательским институтом строительной физики. Приняты и введены в действие постановлением Госстроя России от 30 июня 2003 г. №136 взамен СНиП II12–77 «Защита от шума». 2. Свод правил по проектированию и строительству СП 23103–2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий». Разработан НИИСФ, МНИИТЭП при участии ЦНИИЭПЖилища и МГСУ. Одобрен постнием Госстроя РФ от 25 декабря 2003 г. №217. 3. Боголепов И.И. Звукоизоляция зданий. Учебное пособие. — СПб.: Издво Политехнического университета, 2010. 4. Авферонок Э.И., Беляковский Н.Г., Боголепов И.И., Болгов В.М., Бородицкий Л.С., Велижанина К.А., Вожжова А.И., Дуан Н.И., Егоров Н.Ф., Зинченко В.И., Ильков В.К., Клещев А.А., Клюкин И.И., Колесников А.Е., Лебедева И.В., Ляпунов В.Т., Мальцев К.И., Никифоров А.С., Петров Ю.И., Плахов Д.Д., Полонский Б.П., Попков В.И., Спиридонов В.М., Федорович М.А., Хорошев Г.А. Справочник по судовой акустике. Под общей ред. д.т.н. проф. И.И. Клюкина и к.т.н. И.И. Боголепова. — Л.: «Судостроение», 1978. 5. Боголепов И.И. Промышленная звукоизоляция. Теория, исследования, проектирование, изготовление, контроль. Монография. Предисловие академика АН СССР И.А. Глебова. Рецензенты: Н.И. Иванов, д.т.н. проф., Ю.П. Щевьев, д.т.н., проф. Науч. ред. А.Е. Колесников, д.т.н., проф. — Л.: «Судостроение», 1986. 6. Боголепов И.И. Строительная акустика. Общие профессиональные дисциплины в политехническом университете. Вып. 2 (посвящается памяти академика АН СССР и РАН И.А. Глебова). Предисловие академика РАН Ю.С. Васильева. Под науч. ред. В.Н. Козлова, д.т.н., проф., засл. работника высшей школы РФ. — СПб.: Издво Политехнического университета, 2006. 7. Седов М.С., Бобылев В.Н., Тишков В.А., Едукова Л.В., Борисов Л.А., Градов В.А., Воронина Н.Н., Шубин И.Л., Осипов Г.Л., Пороженко М.А., Никольский А.И., Климухин А.А., Гусев В.П. Звукоизоляция и звукопоглощение. Учеб. пособие. Под ред. Г.Л. Осипова, д.т.н., проф., и В.Н. Бобылева, к.т.н., проф. — М.: Издво АСТАстрель, 2004. 8. ГОСТ 27296–87. Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерений. 9. Международный стандарт Международной организации по стандартизации ISO 140 Acoustics — Measurement of sound insulation in buildings and of building elements (Акустика. Измерение звукоизоляции в зданиях и элементов зданий). 10. ГОСТ Р 53187–2008. Акустика. Шумовой мониторинг городских территорий. 11. ГОСТ 24866–99. Стеклопакеты клееные строительного назначения.