Экология жилой среды в значительной мере зависит от степени шумового «загрязнения», определяемого, наряду с другими источниками, внешним шумом.

Серьезной преградой для внешнего шума является окно, конструктивные особенности которого обеспечивают разную эффективность защиты.

Городской шум

Главным источником шума в городе является транспорт (автомобильный, железнодорожный, авиационный). Обстановка с шумовым загрязнением мегаполисов год от года ухудшается, так как парк автотранспорта больших городов непрерывно растет. На отдельных улицах и примагистральных территориях уровни эквивалентного шума от транспортных потоков в часы пик превышают все допустимые значения. Помимо транспорта на шумовой режим влияют промышленные предприятия и жизнедеятельность населения. Изменился и характер шума: следствием возросшего количества легковых автомобилей стало смещение спектра шума в сторону высокочастотных составляющих.

Измерение шума

Величину звукового давления (L) принято измерять в децибелах (дБ). Разница между уровнями звука в 1дБ - это минимальная величина, различаемая ухом человека. Акустическая среда, которую воспринимает человек, характеризуется диапазоном звукового давления от 0 до 140 дБ. Предельный уровень звукового давления, длительность воздействия которого не приводит к преждевременным повреждениям органов слуха, равен 80-90 дБ. Если же уровень звукового давления превышает 90 дБ, то со временем может развиться частичная или даже полная глухота. Болевой порог - звук интенсивностью 140 дБ (см. табл. 1). Уровень звука в городской среде принято вычислять по особой шкале А (в дБ А) и оценивать по осредненной величине - эквивалентным уровнем звука (ЬАэкв). Согласно СНиПу, можно выделить средние величины шумовых характеристик автотранспорта (табл. 2), железнодорожного и воздушного транспорта (табл. 3), а также промышленных предприятий (табл. 4).

Таблица 1. Диапазон звукового давления, воспринимаемый человеком

СНиП регламентирует допустимый уровень шума для помещений различного назначения (табл. 5), которые можно разделить по классам:
А - высококомфортные условия.
Днем - до 40 дБ А, ночью - до 30 дБ А;
Б - комфортные условия.
Днем - до 45 дБ А, ночью - до 35 дБ А;
В - предельно допустимые условия.

К сожалению, ограничения по шумовым нагрузкам в значительной степени не выполняются. По ориентировочным оценкам в зонах «внешнего» шумового дискомфорта проживают более 60% жителей крупных городов. Наиболее подвержены шуму центральные части города, где практически отсутствуют территории с нормативно-допустимым уровнем шума. Почти 75% городских территорий испытывают акустические нагрузки на 5-10 дБ А выше нормативных, а 10% территорий зашумлены сверх нормы на 20 и более дБ А.

Стекло и шум

«Слабым звеном» в системе звукоизоляции помещений является окно. Ни одна светопрозрачная конструкция не может полностью оградить человека, находящегося внутри здания, от внешнего шума. Проблема в главном компоненте окна - стекле.

Шумовые воздействия на окно, как правило, носят воздушный характер. Внешний источник излучает звуковую волну, которая вызывает колебания стекла, что в свою очередь становится причиной излучения звуковой волны в помещение. Главная опасность воздушного шумового воздействия - это явление пространственно-частотного резонанса, которое резко снижает звукоизоляцию. Оно характерно для шумовых нагрузок высокой частоты. Именно к таким шумам окно особенно чувствительно, и никакое утолщение стекла не сможет значительно увеличить звукоизоляцию. Так, увеличение толщины стекла вдвое (с 3 до 6 мм) улучшит звукоизоляцию всего лишь на 4 дБ А.

Таблица 2. Допустимый уровень шума для помещений различного назначения

Частично решить проблему улучшения звукозащитных характеристик можно за счет установки нескольких стекол, разделенных воздушными промежутками. Но и эта конструкция таит в себе недостатки. Экспериментально доказано, что реально звукоизоляция улучшается в диапазоне частот от 400 до 800 Гц. В других случаях (от 100 до 400 и от 800 до 3000 Гц) эффект от двухслойного (трехслойного) остекления незначителен.

В соответствии с новым СНиПом, при оценке степени защиты светопрозрачных конструкций используется гибкая система нормирования звукоизоляции. Прежде всего, осуществлен переход на международные единицы:

Rw - индекс изоляции воздушного шума, дБ. RATpaH -звукоизоляцию окна, представляющую собой изоляцию внешнего шума потока городского транспорта, дБ А.

Согласно расчетам НИИ строительной физики, звукоизоляция окон КАтран, часто используемых в строительстве стекольных конструкций, не превышает 46 дБА (табл. 3,4).

Для простоты описания формулы остекления принято обозначать ее последовательностью цифр, соответствующей толщинам стекол и промежутков между стеклами (в мм). Для распространенных в строительстве оконных конструкций 4-16-4 звукоизоляция КАтран = 30 дБ А, а при использовании тех же стекол с промежутком 100 мм RATpaH = 35 дБА. Увеличение межстекольного пространства улучшает звукоизоляционные свойства окна, но лишь на несколько процентов.

Расчеты подтверждают, что полностью оградить помещение от внешнего шума невозможно. Например, окна 6-650-6 с высокой звукоизоляцией RATpaH = 46 дБ А, выходящие на тихую улицу местного значения с ЬАэкв = 73 дБ А, понизят внешний шум до 27 дБА, что, бесспорно, соответствует комфортным условиям проживания.

Оконные конструкции и шум

Данные, указанные в табл. 3 и 4, могут быть справедливы (с незначительными погрешностями) для «глухих», хорошо загерметизированных окон. Но значительное влияние на звукоизоляцию оказывают конструкция оконной рамы, тип уплотнения и прижим, обеспечиваемый системой фурнитуры. Материал, из которого изготовлены оконные рамы, защищает от шума примерно с одинаковой эффективностью.

Дерево или пластик?

Распространен миф о пластмассовых окнах, которые будто бы значительно лучше деревянных по параметру шумоизоляции. На самом деле это не так. Как говорилось выше, звук в помещение проникает практически полностью через стекло. Оконная рама занимает гораздо меньшую площадь в сравнении со стеклом, к тому же она более массивна, обладает значительно большей жесткостью. На практике часто бывает, что при замене деревянных окон на пластмассовые субъективно человек отмечает заметное снижение проникающего шума. Но причина этого в том, что заменены старые деревянные окна без уплотняющих прокладок в притворе на новые пластмассовые с эффективными резиновыми прокладками (а часто и с двойными). При одинаковой герметичности притворов звукоизоляция не зависит от материала створок.

Окна из ПВХ

Сегодня в строительстве широкое распространение получили одно- и двухкамерные окна из ПВХ. Согласно проведенным исследованиям, звукоизоляция окон с двухкамерным стеклопакетом не всегда лучше однокамерных. Более того, RATpaH двухкамерного стеклопакета может быть ниже. Промежуточное стекло в такой конструкции размещается посередине между крайними стеклами, что приводит к повышению пространственно-частотного резонанса и, как следствие, ухудшению звукоизоляционных характеристик. Звукоизоляция таких окон колеблется от 30до35дБА.

Окна из дерева

Все звукоизоляционные недостатки окон из ПВХ или алюминия распространяются и на окна аналогичных конструкций, сделанных из дерева. Другой вопрос - деревянные окна с особыми инженерными решениями. К примеру, окна, имеющие три стекла с установленной дополнительной створкой с одинарным стеклом. В этом случае звукоизоляция RATpaH может достигать 39 дБ А. Однако следует помнить, что любое конструкционное усложнение ведет к удорожанию продукта.

Таблица 3. Звукоизоляция

Спецсредства

Существуют экзотические способы улучшения шумоизоляции. Например, с помощью заполнения стеклопакета различными газами. В России эффект от подобных новаций не изучен. Зато специалисты из Чехии и Германии испытывали стеклопакеты с заполнением различными газами.

По результатам этих испытаний заполнение аргоном, неоном, углекислым газом, водородом и фреоном практически не улучшает звукоизоляцию. Отклонение от результатов для аналогичных стеклопакетов с воздухом находятся в пределах + 1 дБ А по интегральной оценке. Единственный газ, дающий устойчивое увеличение звукоизоляции на 2-3 дБ А, - это гексафторид серы (SF6). Другой способ борьбы с шумом - наклеивание на стекло различных пленок. К сожалению, и этот метод малоэффективен. К примеру, представители одной американской фирмы утверждают, что их специальная трехслойная лавсановая пленка толщиной 0,32 мм увеличивает звукоизоляцию окон на 5-6 дБ. Однако эта пленка ни веса, ни жесткости стеклу не прибавляет, а поэтому может только незначительно увеличить звукоизоляцию на высоких частотах за счет демпфирования. Проведенные испытания показали, что при наклеивании пленки с двух сторон на стеклопакет звукоизоляция увеличилась на 1 дБ на частотах выше 1000 Гц. По интегральной величине RATpaH увеличение составило 0,3 дБА.

Открытое окно

Все вышеуказанные расчеты сделаны для плотно закрытых окон, которые препятствуют естественному проветриванию помещения. В России системы принудительного вентилирования, особенно в жилом секторе, слабо развиты. Поэтому большинство наших соотечественников проветривают помещения по старинке - открыв окно. В таких случаях шумоизоляция резко ухудшается. В зависимости от площади открытого элемента (форточка, створка и т. д.) звукоизоляционные свойства снижаются до 8-14 дБА (в среднем, 10 дБА), что фактически обессмысливает борьбу с шумом.

Таблица 4. Звукоизоляция стекольных конструкций

Приточные клапаны

Проветривать помещения с герметичными окнами можно с помощью так называемых приточных шумозащитных клапанов. Эти устройства получили широкое распространение на Западе и сейчас активно внедряются у нас. НП АВОК даже разработало специальный документ ТР АВОК-4-2004 «Технические рекомендации по организации воздухообмена в квартирах многоэтажного жилого дома». В нем отмечены реальные проблемы в плане вентиляции (и, как следствие, шумозащиты), появляющиеся в жилых домах при использовании современных герметичных окнах со стеклопакетами. В четырех из семи рекомендуемых схем систем вентиляции приток внешнего воздуха должен осуществляться через приточные клапаны, устанавливаемые в окне.

Клапаны изготавливаются из разных материалов. Наибольшее распространение получили устройства из пластика. Как правило, они имеют небольшие размеры и крепятся в верхней части окна на сквозной прямоугольной щели в переплете без уменьшения светового проема.

Установка такого устройства возможна не только при изготовлении окна в цеху, но и после монтажа окна на объекте. Количество проходящего извне воздуха регулируется заслонкой, автоматически управляемой с помощью специального датчика-привода из полиамидной ткани по уровню влажности внутреннего воздуха. В полностью открытом положении клапан (при поступлении воздуха извне в объеме 30 м³/ч и перепаде давлений 10 Па) обеспечивает звукоизоляцию транспортного шума от 33 до 42 дБА в зависимости от комплектации.

На сегодняшний день самым эффективным средством звукоизоляции помещений стало применение герметичных окон с приточными шумозащитными клапанами. Именно такая конструкция позволяет добиться соблюдения санитарных норм в любом, даже самом неблагоприятном с точки зрения «шумового» загрязнения районе города. Впрочем, естественное противоборство шума и средств защиты от него продолжается. Победителя определит время.

Нормативные документы по теме
- СНиП 23-03-003 «Защита от шума».
- Свод правил СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий».
- Санитарные нормы СН 2.2.4/1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

Источник: журнал «Строительная инженерия» Дмитрий Дорофеев

Журнал "СЕВЕР строительный" № 8 за 2006 год

Еще статьи на тему "окон":

Качество монтажа окон по-прежнему вызывает вопросы

На Чукотке запустили первое в регионе производство пластиковых окон