АКУСТИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
ACOUSTIC CONSTRUCTION FOR INDUSTRIAL PREMISES

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция по патенту РФ №2490400, [прототип], содержащая каркас на перекрытии здания и стены со звукопоглощающей облицовкой.
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента вибродемпфирования межэтажного перекрытия.
Технический результат - повышение прочности и сейсмостойкости здания, а также эффективности шумоглушения.
Это достигается тем, что в акустической конструкции производственных помещений, содержащей каркас цеха, несущие стены с ограждениями в виде пола и потолка, которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, оконные и дверные проемы, а также штучные звукопоглотители, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием, а конструкция пола выполнена на упругом основании и содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух, жестко связанных между собой, базовых плитах межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями через слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен и базовым несущим плитам перекрытия, а между базовыми плитами межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала, а полости базовых плит расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены облицованы звукопоглощающими конструкциями.
На фиг. 1 изображен общий вид акустической конструкции производственных помещений, на фиг. 2 - разрез междуэтажного перекрытия здания, на фиг. 3 - вариант вибродемпфирующей вставки в полостях базовых плит, на фиг. 4 - вариант выполнения звукопоглощающих конструкций ограждений помещения.
Акустическая конструкция производственных помещений (фиг. 1) содержит каркас цеха (на чертеже не показан), оконные 9 и дверные 10 проемы и несущие стены 1-4 с ограждениями 5, 6 (пол и потолок), которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, установленный над шумным оборудованием 11.
Конструкция пола на упругом основании (фиг. 2) содержит установочную плиту 12, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух, жестко связанных между собой, базовых плитах 15 и 18 межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями соответственно 16 и 19 через слои вибродемпфирующего материала 14 и гидроизоляционного материала 13 с зазором 17 относительно несущих стен 1-4 производственного помещения. Чтобы обеспечить эффективную виброизоляцию установочной плиты 12 по всем направлениям слои вибродемпфирующего материала 14 и гидроизоляционного материала 13 выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен 1-4 и базовой несущей плите 15 перекрытия.
Для повышения прочности и сейсмостойкости зданий, а также эффективности звукоизоляции и звукопоглощения в цехах, находящихся под межэтажным перекрытием полости, между базовыми плитами 15 и 18 межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала 20, а полости 16 и 19 базовых плит 15 и 18 расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены 1-4 облицованы звукопоглощающими конструкциями.
В качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловой-локом, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом (на чертеже не показано), например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
В качестве звукопоглощающего материала может быть использован также жесткий пористый материал, например пеноалюминий или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%. В качестве звукопоглощающего материала может быть использован материал в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, или полиуретана, или пластиката, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3÷2,5 мм (на чертеже не показано).
Акустическая конструкция производственных помещений работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, попадает на слои звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций, которыми облицованы несущие стены 1-4 с ограждениями 5, 6 (пол и потолок), а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал и которые установлены над шумным оборудованием 11. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной стенки принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.
3
При установке виброактивного оборудования на плиту 12, происходит двухкаскадная виброзащита за счет вибродемпфирующих вкраплений в саму массу плиты 12, а также за счет слоя вибродемпфирующего материала 14, в качестве которого могут быть использованы: иглопробивные маты типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, материал из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластиката, из звукоизоляционных плит на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м. Причем иглопробивные маты состоят из волокон, имеющих диаметр не ниже предельно допустимого гигиенического значения, не содержат канцерогенных асбестовых и керамических волокон, а в их состав не входят такие вредные связующие, как фенол. Поэтому с уверенностью их можно отнести к классу теплозвукоизоляционных материалов, соответствующих высоким гигиеническим и противопожарным требованиям. При этом стекловолокнистые материалы имеют низкую теплопроводность, не поддаются влиянию пара, масла, воды, обладают высокой температурной стабильностью.
Возможен вариант, когда в полостях 16 и 19 базовых плит 15 и 18 межэтажного перекрытия расположены вибродемпфирующие вставки (фиг. 3), выполненные в виде цилиндра 21 из жесткого вибродемпфирующего материала, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», внутри которого осесимметрично и коаксиально расположен упругий сердечник 22, вдоль оси которого жестко закреплены по всей длине полости демпфирующие диски 23, при этом крайние диски закреплены «заподлицо» с цилиндром 21 из вибродемпфирующего материала, торцы которого, в свою очередь, расположены «заподлицо» с боковыми поверхностями базовых плит 15 и 18.
Звукопоглощающие конструкции (фиг. 4) выполнены в виде жесткой стенки 24 и перфорированной стенки 25, между которыми расположен двухслойный комбинированный звукопоглощающий элемент, причем слой 26, прилегающий к жесткой стенке 24, выполнен звукопоглощающим, а прилегающий к перфорированной стенке слой 27 выполнен с перфорацией 28 из звукоотражающего материала, сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны. Перфорированная стенка 25 имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. При этом звукопоглощающий слой 3 помещен в акустически прозрачный материал, например стеклоткань типа ЭЗ-100, или полимер типа «повиден», или нетканый материал, например «Лутрасил».
Каждая из стенок 24 и 25 может быть выполнена из конструкционных материалов, с нанесенным на их поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщинами материала и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…3,5). Каждая из стенок может быть выполнена из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм. Коэффициент перфорации перфорированных листов принимается равным или более 0,25. Каждая из стенок может быть выполнена из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».
3
3
В качестве материала звукоотражающего слоя 27 может быть применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия, или применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м, или материал на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом.
В качестве звукопоглощающего материала слоя 26 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. Кроме того, в качестве звукопоглощающего материала может быть использован пористый шумопоглощающий материала, например пеноалюминий, или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30÷45%, или металлопоролон, или материал в виде спрессованной крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин 0,3…2,5 мм, а также могут быть использованы пористые минеральные штучные материалы, например пемза, вермикулит, каолин, шлаки с цементом или другим вяжущим, или синтетические волокна, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается пористыми красками, пропускающими воздух, например типа Acutex Т, или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.
В качестве звукопоглощающего материала использован полиэстер.
В качестве звукопоглощающего материала использован пористый волокнистый или пенистый звукопоглощающий материал, который выполнен на основе базальтовых или стеклянных волокон, или открытоячеистого пенополиуретана с защитной звукопрозрачной оболочки из тонкой стеклоткани или алюминизированной лавсановой пленки.
3
В качестве звукопоглощающего материала использован пористый звукопоглощающий керамический материал, имеющий объемную плотность 500÷1000 кг/м и состоящий из 100 массовых частей перлита с диаметром частиц 0,5÷2,0 мм, 100÷200 массовых частей одного или нескольких спекающих материалов и 10÷20 массовых частей связующих материалов. В процессе спекания частицы перлита в точках соприкосновения образуют смежные поры. Этот материал обладает хорошей звукопоглощающей способностью в широком диапазоне частот, но имеет высокую плотность, связанную с содержанием большого количества спекающих материалов.
Звукопоглощающая облицовка работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 2 попадает на слой 4 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а часть звуковой энергии проходит через слой 4 из звукоотражающего материала и взаимодействует со слоем 3 из звукопоглощающего материала, где происходит окончательное рассеивание звуковой энергии. В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходят на нескольких физических уровнях. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.
Возможен вариант, когда прилегающий к перфорированной стенке слой 27 выполнен с перфорацией 28 из звукоотражающего материала, сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров.
Выполнение перфорации на звукоотражающим слое способствует более эффективному шумоглушению на средних частотах, так как часть звуковых волн будет проходить через перфорацию 5 и рассеиваться на слое 3 из звукопоглощающего материала.