Бескаркасная панель для бескаркасного звукоизолирующего ограждения

Полезная модель относится к области строительства. Бескаркасная панель для бескаркасного звукоизолирующего ограждения может быть использована в жилых, общественных и промышленных зданиях в качестве: 1) перегородок между помещениями; 2) акустических экранов вокруг шумных участков; 3) стенок звукоизолирующих кожухов для шумного оборудования.
Одной из основных задач современного строительства является создание ограждающих конструкций с высокими звукоизолирующими свойствами, которые обеспечивают требуемую защиту от шума в помещениях гражданских и промышленных зданий. При этом одним из важнейших критериев является снижение массы и толщины ограждений. Данную задачу позволяет решить применение многослойных конструкций.
Наиболее близкой к заявляемой, по технической сущности и достигаемому результату, выбранной в качестве прототипа, является звукоизолирующее ограждение (патент на полезную модель №153758). Данное ограждение является многослойной сэндвич-панелью и состоит из двух внешних листовых облицовок, среднего слоя из жесткого, легкого, пористого материала и двух разделительных слоев из упругого материала. Слои ограждения склеиваются между собой. Для соединения отдельных панелей между собой и прикрепления их к конструкциям здания, по периметру каждой панели предусмотрены металлические «П-образные» профили, к которым прикрепляются внешние листовые облицовки.
Недостатком известного звукоизолирующего ограждения является трудоемкость монтажа из-за большой массы отдельной панели, которая составляет от 95 кг до 110 кг при размере 2,5×1,2 м, при листовых облицовках из гипсоволокнистых листов (ГВЛ) толщиной по 12,5 мм и средним слоем из пенопласта или жесткой минеральной ваты толщиной от 50 мм до 200 мм.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, создание бескаркасной панели для бескаркасного звукоизолирующего ограждения, обеспечивающей требуемую защиту от шума в помещениях гражданских и промышленных зданий и снижение массы отдельных панелей для облегчения возможностей их ручного монтажа в помещениях зданий.
Технический результат заключается в снижении трудоемкости монтажа из-за снижения массы отдельных панелей, за счет исключения каркаса и уменьшения в 2 раза объема материала отдельных вертикальных элементов, при сохранении требуемой защиты от шума в помещениях гражданских и промышленных зданий.
Технический результат достигается тем, что бескаркасная панель для бескаркасного звукоизолирующего ограждения представляет собой внешнюю листовую облицовку, к внутренней поверхности которой прикреплены вертикальные элементы из жесткого легкого материала, а по периметру установлены стальные уголки.
Вывод о достижении результата: использование полезной модели позволяет уменьшить массу ограждающей конструкции в 2 раза за счет снижения массы бескаркасной панели: одна бескаркасная панель имеет массу от 48 кг до 55 кг в зависимости от толщины (от 50 мм до 200 мм). Данная масса позволяет монтировать отдельные бескаркасные панели звену из двух человек вручную. Каждая бескаркасная панель имеет собственные точки крепления к конструкциям здания, при этом бескаркасные панели, расположенные напротив друг друга (параллельно, в две линии), не имеют жестких соединений между собой. К внутренней поверхности каждой бескаркасной панели прикреплены отдельные вертикальные элементы из жесткого легкого материала. При монтаже звукоизолирующего ограждения в здании вертикальные элементы из жесткого легкого материала двух отдельных бескаркасных панелей, расположенных напротив, вставляются друг в друга по принципу «паз-гребень», не образуя при этом ни одной жесткой связи между собой. Отдельные вертикальные элементы из жесткого легкого материала в бескаркасных панелях обеспечивают необходимую прочность и устойчивость бескаркасных панелей для бескаркасных звукоизолирующих ограждений.
С внутренней стороны листовых облицовок может быть закреплен сплошной слой тонкого упругого материала, к которому прикрепляются отдельные вертикальные элементы из жесткого легкого материала (акустическое разобщение слоев).
Снижение массы, по сравнению с прототипом, достигается за счет: 1) отсутствия стального каркаса; 2) уменьшения в 2 раза объема жесткого легкого материала, который выполнен в виде отдельных вертикальных элементов, а не в виде сплошного слоя.
Бескаркасная панель для бескаркасного звукоизолирующего ограждения является продукцией заводского изготовления, на строительной площадке осуществляется только его монтаж.
После монтажа бескаркасного звукоизолирующего ограждения поверх одной из внешних листовых облицовок бескаркасных панелей (с одной стороны бескаркасного звукоизолирующего ограждения) может быть закреплена дополнительная внешняя листовая облицовка. Это позволяет дополнительно повысить звукоизоляцию ограждения.
Полезная модель иллюстрируется следующими фигурами: на фиг. 1 изображена схема с бескаркасными панелями для бескаркасного звукоизолирующего ограждения; на фиг. 2 - схема с бескаркасными панелями для бескаркасного звукоизолирующего ограждения с дополнительным тонким упругим слоем, размещенным на внутренних поверхностях листовых облицовок (акустическое разобщение слоев); на фиг. 3 - схема с бескаркасными панелями для бескаркасного звукоизолирующего ограждения с дополнительными внешними листовыми облицовками; на фиг. 4 - частотные характеристики звукоизоляции бескаркасных панелей для бескаркасных звукоизолирующих ограждений, изображенных на фиг. 1 и фиг. 2; на фиг. 5 - частотные характеристики звукоизоляции бескаркасных панелей для бескаркасных звукоизолирующих ограждений, изображенных на фиг. 1 и фиг. 3.
Бескаркасная панель для бескаркасного звукоизолирующего ограждения (фиг. 1) представляет собой внешнюю листовую облицовку 1, к внутренней поверхности которой прикреплены вертикальные элементы 2 из жесткого легкого материала, с помощью клеевого соединения 3. По периметру бескаркасной панели установлены стальные уголки 4. Стальные дюбель-гвозди 5, стальные винты 6 служат для крепления бескаркасных панелей к конструкциям здания и для соединения смежных бескаркасных панелей между собой.
При необходимости акустического разобщения внешних листовых облицовок 1 и отдельных вертикальных элементов 2 из жесткого легкого материала, ограждение может содержать сплошной слой тонкого упругого материала 7, который прикреплен к внутренним поверхностям внешних листовых облицовок 1 с помощью клеевого соединения 3, к которому, в свою очередь, прикреплены с помощью клеевого соединения 3 отдельные вертикальные элементы 2 из жесткого легкого материала (фиг. 2).
Бескаркасная панель может содержать дополнительные внешние листовые облицовки 8, прикрепляемые поверх внешних листовых облицовок 1 стальными саморезами 9, с одной стороны бескаркасного звукоизолирующего ограждения или с обеих сторон бескаркасного звукоизолирующего ограждения (фиг. 3).
Бескаркасные панели для бескаркасного звукоизолирующего ограждения между двумя помещениями гражданского или промышленного здания (перегородка) монтируются следующим образом. На стенах, полу и потолке помещения производится разметка места установки перегородки, с учетом двух параллельных линий установки отдельных бескаркасных панелей. Первая бескаркасная панель первой линии устанавливается в углу помещения вертикально и прикрепляется к стене, полу и потолку стальными дюбель-гвоздями 5 через стальные уголки 4, которые установлены по периметру каждой отдельной бескаркасной панели с шагом 300 мм. Затем таким же образом монтируются вторая и последующие бескаркасные панели первой линии по всей длине помещения. Смежные бескаркасные панели первой линии соединяются между собой стальными винтами 6 через стальные уголки 4, которые установлены по периметру каждой бескаркасной панели с шагом 300 мм. После монтажа первой линии бескаркасных панелей по всей длине помещения начинается монтаж второй линии отдельных бескаркасных панелей, параллельной первой линии. Для этого отдельные вертикальные элементы 2 из жесткого легкого материала бескаркасных панелей первой и второй линий вставляются друг в друга по принципу «паз-гребень» (фиг. 1). При этом вертикальные стыки отдельных бескаркасных панелей первой и второй линий должны иметь смещение относительно друг друга не менее 300 мм, чтобы избежать сквозного прохождения звуковых волн через стыки. После завершения монтажа второй линии отдельных бескаркасных панелей по всей длине помещения, все стыки и углубления для крепежных элементов (стальные дюбель-гвозди 5, стальные винты 6) во внешних листовых облицовках 1 первой и второй линий отдельных бескаркасных панелей шпаклюются и готовятся под финишную отделку (окраска, оклейка обоями и др.).
Внешние листовые облицовки 1 выполняются из твердых листовых материалов толщиной от 10 мм до 30 мм: гипсоволокнистые листы (ГВЛ), гипсокартонные листы (ГКЛ), цементно-стружечные плиты (ЦСП), ориентированно-стружечные плиты (ОСП) и др. материалы. Отдельные вертикальные элементы 2 выполняются из жесткого легкого материала толщиной от 40 мм до 200 мм, шириной 100 мм: жесткая минеральная вата, жесткие материалы на основе древесного волокна, пенопласт, пенополистирол и др. материалы. Тонкий упругий слой акустического разобщения 7, расположенный между вертикальными элементами 2 из жесткого легкого материала и листовыми облицовками 1, выполняется толщиной от 2 мм до 5 мм из матов полиэфирного волокна, вспененного полиэтилена и др. материалов. Для соединения между собой бескаркасных панелей для бескаркасного звукоизолирующего ограждения (листовых облицовок 1 с отдельными вертикальными элементами 2 из жесткого легкого материала; листовых облицовок 1 с тонким упругим слоем акустического разобщения 7; отдельных вертикальных элементов 2 из жесткого легкого материала с тонким упругим слоем акустического разобщения 7) используются полимерные клеи, обеспечивающие высокую адгезию и жесткое соединение. Дополнительные внешние листовые облицовки 8 выполняются из тех же материалов, что и внешние листовые облицовки 1.
3
3
3
Экспериментальные исследования звукоизоляции разработанных бескаркасных звукоизолирующих ограждений, содержащих бескаркасные панели, проведены в реверберационных камерах лаборатории акустики ННГАСУ по стандартной методике ГОСТ 27296 «Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения». Объектом для проведения измерений являлось ограждение размером 4,0×2,5 м (длина × высота), состоящее из отдельных бескаркасных панелей, каждая из которых состоит из следующих материалов: внешние листовые облицовки из гипсоволокнистых листов (толщина 12,5 мм, плотность 1150 кг/м); отдельные вертикальные элементы из жесткого легкого материала из жесткой минеральной ваты (толщина 50 мм, плотность 25 кг/м); сплошной слой тонкого упругого материала (акустическое разобщение слоев) из матов упругого материала из полиэфирных волокон (толщина 4 мм, плотность 75 кг/м); склеивание отдельных элементов бескаркасного звукоизолирующего ограждения друг с другом (листовых облицовок 1 с отдельными вертикальными элементами 2 из жесткого легкого материала; листовых облицовок 1 с тонким упругим слоем акустического разобщения 7; отдельных вертикальных элементов 2 из жесткого легкого материала с тонким упругим слоем акустического разобщения 7) выполнялось полимерным клеем; дополнительные внешние листовые облицовки из гипсоволокнистых листов (толщина 12,5 мм, плотность 1150 кг/м).
w
Результаты проведенных измерений представлены на фиг. 4, фиг. 5. По результатам проведенных измерений определены индексы изоляции воздушного шума (R, дБ) для следующих ограждений:
w1
1) бескаркасное звукоизолирующее ограждение (перегородка), выполненное из бескаркасных панелей (фиг. 1): R=47 дБ;
w2
2) бескаркасное звукоизолирующее ограждение (перегородка), выполненное из бескаркасных панелей с акустическим разобщением слоев в виде сплошного слоя тонкого упругого материала 7 (фиг. 2): R=48 дБ;
w3
3) бескаркасное звукоизолирующее ограждение (перегородка), выполненное из бескаркасных панелей с дополнительной внешней листовой облицовкой 8, закрепленной с одной стороны (фиг. 3): R=49 дБ;
w4
4) бескаркасное звукоизолирующее ограждение (перегородка), выполненное из бескаркасных панелей с дополнительными внешними облицовками 8, закрепленными с обеих сторон (фиг. 3): R=51 дБ.
В соответствии с п. 9.2, табл. 2 СП 51.13330 «Зашита от шума» бескаркасные звукоизолирующие ограждения (перегородки), выполненные из бескаркасных панелей (фиг. 1) могут применяться:
wтреб
wтреб
wтреб
1) в жилых зданиях - в качестве перегородок без дверей между комнатами (R≥43 дБ); перегородок между кухней и комнатой в квартире (R≥43 дБ); перегородок между санузлом и комнатой одной квартиры (R ≥47 дБ);
wтреб
2) в административных зданиях и в офисах - в качестве перегородок между кабинетами и отделяющие кабинеты от рабочих комнат (R≥45 дБ).
wтреб
В соответствии с п. 9.2, табл. 2 СП 51.13330 «Защита от шума» бескаркасные звукоизолирующие ограждения (перегородки), выполненные из бескаркасных панелей с акустическим разобщением слоев в виде сплошного слоя тонкого упругого материала 7 (фиг. 2) и бескаркасные звукоизолирующие ограждения (перегородки), выполненные из бескаркасных панелей с дополнительной внешней листовой облицовкой 8, закрепленной с одной стороны, кроме вышеуказанных мест, могут применяться в административных зданиях и в офисах - в качестве перегородок между кабинетами различных организаций (R≥48 дБ).
wтреб
В соответствии с п. 9.2, табл. 2 СП 51.13330 «Защита от шума» бескаркасные звукоизолирующие ограждения (перегородки), выполненные из бескаркасных панелей с дополнительными внешними листовыми облицовками 8, закрепленными с обеих сторон (фиг. 3), кроме вышеуказанных мест, может применяться в гостиницах, имеющих по международной классификации три звезды - в качестве перегородок между номерами (R≥51 дБ).
Анализируя результаты измерений, представленные на фиг. 4, можно сделать следующие выводы:
w1
w
1) бескаркасное звукоизолирующее ограждение (перегородка), выполненное из бескаркасных панелей (фиг. 1) обеспечивает требуемые значения звукоизоляции в нормируемом диапазоне частот от 100 Гц до 3150 Гц. Индекс изоляции воздушного шума составляет R=47 дБ при малой толщине ограждения 75 мм. Можно видеть, что на частотной характеристике звукоизоляции отсутствует снижение звукоизоляции на резонансной частоте «масса-упругость-масса», характерное для сэндвич-панелей. Данный результат обеспечивается за счет эффективного снижения резонансного прохождения звука при изгибных колебаниях внешних листовых облицовок бескаркасных панелей, смонтированных в две параллельные линии, не имеющих жесткого соединения между собой. Снижение звукоизоляции в диапазоне частот от 2000 Гц до 5000 Гц вызвано явлением волнового совпадения для внешних листовых облицовок, однако оно расположено в диапазоне высоких частот и не оказывает негативного влияния на величину индекса изоляции воздушного шума (R, дБ);
w2
w
w2
w1
2) применение акустического разобщения слоев (слой тонкого упругого материала 7, расположенный между внешними листовыми облицовками и отдельными вертикальными элементами 2 из жесткого легкого материала) - см. фиг. 2, позволяет дополнительно повысить звукоизоляцию бескаркасного звукоизолирующего ограждения (перегородки), выполненного из бескаркасных панелей в диапазоне частот от 315 Гц до 2000 Гц - на величины от 1 дБ до 2 дБ. Индекс изоляции воздушного шума составляет R=48 дБ при малой толщине ограждения 83 мм. Данный эффект обеспечивается за счет снижения резонансного прохождения звука при диссипативных потерях в слое тонкого упругого материала 7. Повышение индекса изоляции воздушного шума ограждения за счет акустического разобщения слоев (фиг. 2) составляет: ΔR=R-R=48 дБ - 47 дБ=1 дБ.
Анализируя результаты измерений, представленные на фиг. 5, можно сделать следующий вывод:
w3
w
w3
w1
1) бескаркасное звукоизолирующее ограждение (перегородка), выполненное из бескаркасных панелей с применением дополнительных внешних листовых облицовок 8, закрепленных с одной стороны панели, обеспечивает значительное повышение звукоизоляции в широком диапазоне частот от 100 Гц до 5000 Гц - на величины от 1 дБ до 5 дБ. Индекс изоляции воздушного шума составляет R=49 дБ при малой толщине ограждения 88 мм. Данный эффект обеспечивается за счет смещения резонансной частоты системы «масса–упругость-масса», вызванный увеличением массы внешних листовых облицовок с одной стороны ограждения. Повышение индекса изоляции воздушного шума бескаркасного звукоизолирующего ограждения (перегородки), выполненного из бескаркасных панелей, за счет закрепления дополнительных внешних листовых облицовок с одной стороны составляет: ΔR=R-R=49 дБ - 47 дБ=2 дБ;
w4
w
w4
w1
2) бескаркасное звукоизолирующее ограждение (перегородка), выполненное из бескаркасных панелей с применением дополнительных внешних листовых облицовок 8, закрепленных с обеих сторон ограждения (фиг. 3), обеспечивает дополнительное повышение звукоизоляции в диапазоне частот от 100 Гц до 200 Гц - на величины от 1 дБ до 3 дБ. Индекс изоляции воздушного шума составляет R=51 дБ при малой толщине ограждения 100 мм. Данный эффект обеспечивается за счет дополнительного смещения резонансной частоты системы «масса-упругость-масса», вызванный увеличением массы внешних листовых облицовок с обеих сторон ограждения. Повышение индекса изоляции воздушного шума бескаркасного звукоизолирующего ограждения (перегородки), выполненного из бескаркасных панелей за счет закрепления дополнительных внешних листовых облицовок с обеих сторон ограждения (фиг. 3), составляет: ΔR=R - R=51 дБ - 47 дБ=4 дБ.
Достижение технического результата обеспечено следующим образом:
1) трудоемкость монтажа бескаркасных панелей для бескаркасного звукоизолирующего ограждения (например, перегородки между двумя помещениями в здании) снижена за счет снижения массы панелей в 2 раза по сравнению с прототипом. Данный результат достигнут за счет:
1.1) отсутствия стального каркаса;
1.2) уменьшения в 2 раза объема жесткого легкого материала, который выполнен в виде отдельных вертикальных элементов, а не в виде сплошного слоя;
w
2) бескаркасные звукоизолирующие ограждения (перегородки), выполненные из бескаркасных панелей обеспечивают выполнение нормативных требований СП 51.13330 «Защита от шума» по звукоизоляции (величина индекса изоляции воздушного шума R, дБ) при использовании в качестве следующих типов ограждающих конструкций зданий:
wтреб
wтреб
wтреб
2.1) в жилых зданиях - в качестве перегородок без дверей между комнатами (R≥43 дБ); в качестве перегородок между кухней и комнатой в квартире (R≥43 дБ); в качестве перегородок между санузлом и комнатой одной квартиры (R≥47 дБ);
wтреб
2.2) в административных зданиях и в офисах - в качестве перегородок между кабинетами и отделяющие кабинеты от рабочих комнат (R≥45 дБ);
wтреб
2.3) в административных зданиях и в офисах - в качестве перегородок между кабинетами различных организаций (R≥48 дБ).
wтреб
2.4) в гостиницах, имеющих по международной классификации три звезды - в качестве перегородок между номерами (R≥51 дБ).