Характеристики звукопоглощающих конструкций

Среди всего многообразия применяющихся в настоящее время конструкций звукопоглощающих облицовок можно выделить три основные группы.

1. К первой группе звукопоглощающих элементов, получивших наибольшее распространение и называющихся плоскими, относятся резонансные поглотители (имеющие воздушную полость, соединенную отверстием с окружающей средой), выполненные из материалов полной заводской готовности (плиты типа «Акмигран», ПА/С, ПА/О и др.), а также пористые поглотители в виде съемных кассет из перфорированных (металлических, асбоцементных, гипсовых) покрытий со звукопоглощающим слоями из ультратонкого стеклянного и базальтового волокон или минераловатных плит различных модификаций (рис. 6). Конструктивные элементы этой группы характеризуются коэффициентами звукопоглощения, как правило, не превышающими 0,8 – 0,9, и с учетом ограниченности занимаемой ими площади в помещении обеспечиваемый такой облицовкой средний коэффициент звукопоглощения в большинстве случаев не превышает 0,5. Коэффициент звукопоглощения плоского элемента является функцией частоты звука, толщины слоя звукопоглощающего материала, угла падения звуковой волны, а для многослойных элементов еще и функцией акустических свойств защитных покрытий (ткань, пленка, перфорированное покрытие).

Для достижения максимального поглощения рекомендуется облицовка не менее 60 % обшей площади поверхностей помещения.

Рисунок 6 – Плоский звукопоглощающий элемент

Оценку эффективности плоских звукопоглотителей принято проводить по формуле

; (13)

, (14)

где a₀ – средний коэффициент звукопоглощения ограждающих поверхностей;

S_огр – общая площадь ограждающих конструкций помещения, м²;

S_обл – площадь, занятая звукопоглощающей облицовкой, м²;

ΔA – площадь звукопоглощения звукопоглощающей облицовки, м²;

a_обл – реверберационный коэффициент звукопоглощения облицовки.

2. Вторую группу составляют объемные (штучные) звукопоглощающие элементы, отличающиеся повышенным (по сравнению с плоскими элементами) на 50 – 70 % коэффициентом звукопоглощения за счет дополнительного поглощения вследствие явлений дифракции звуковых волн и за счет более развитой поверхности звукопоглощения. Известны два типа объемных элементов: однослойные и многослойные. Первый тип представляет собой конструкцию, изготовленную из материалов жесткой, полужесткой, зернистой, ячеистой или волокнистой структуры. Многослойный элемент состоит из легкого каркаса, имеющего форму куба, призмы, пирамиды и звукопоглощающего заполнителя из рыхлых, сыпучих волокнистых материалов и защитного покрытия из ткани или пленки и перфорированного листа (рис. 7).

Рисунок 7 – Объемные (штучные) звукопоглотители

Коэффициент звукопоглощения a_Э0 (табл. 3) считается условным для объемных элементов, так как в отдельных октавных и третьоктавных полосах частот его значения превышают .

Основной акустической характеристикой объемного элемента является эквивалентная площадь звукопоглощения А_Э0, м² , связанная с a_Э0 соотношением:

, (15)

где S_Э0 –площадь поверхности объемного элемента.

Таблица 3 – Реверберационные коэффициенты звукопоглощения α

3. Третья группа звукопоглощающих элементов, являющаяся по существу одной из форм объемного элемента, два размера которого значительно превосходят третий, выделена в самостоятельную из-за исключительной простоты изготовления и монтажа, экономичности, удовлетворительного внешнего вида и высоких огнестойких качеств и получила название элементов кулисного типа. Объединенные определенным порядком размещения в пространстве помещения отдельные элементы образуют пространственную решетку (кулисного или кессонного вида), которую можно рассматривать как звукопоглощающую систему с распределенными параметрами (рис. 8). Условные коэффициенты звукопоглощения системы поглотителей кулисного типа (приведенная к 1 м²поверхности ограждения величина звукопоглощения) достигают значений 2-2,5, т.е. значительно превосходят по своей эффективности элементы первой группы.

Рисунок 8 – Схемы размещения звукопоглощающих элементов:

а – кулисы , б – кессоны

Почти все применяемые звукопоглощающие материалы и изготавливаемые на их основе средства звукопоглощения являются по своей структуре пористыми; их механизм поглощения заключается в превращении энергии звуковой волны в тепловую за счет вязкого трения в капиллярах пор или необратимых потерь при деформации упругого скелета. Исключение составляют специальные колебательные системы, часто выполняемые из непроницаемых гибких материалов, приводимые в движение под действием падающей волны. При таком движении часть энергии теряется за счет внутреннего трения, сопровождающего изгибные колебания.