В поисках тишины. Акустика в архитектуре как элемент качественного строительства

Для жителя большого города со средним и низким достатком тишина стала почти нереальной роскошью, ценность которой все чаще бессознательно искажается – сегодня растет целое поколение «людей с наушниками», фанатов громкой музыки. Однако никто из них не согласится добавить туда, например, рев мотоцикла, ведь музыку мы предпочитаем слушать в этой самой тишине.

6e2375331a2c999d52e7051e3974fa55.jpg

При этом большинство горожан, особенно молодых, по мнению шведских экспертов, перестают различать целый спектр доступных для нормального человека звуков. Однако привычка затыкать уши «бананами» вовсе не означает, что строительная акустика потеряла свою актуальность. Развивается индустрия домашнего кинотеатра, строятся и интенсивно используются концертные залы, кинотеатры и т.п. – своего рода коллективные мега-наушники, но без вреда для слуха.

Одним словом, перед специалистами и целым спектром акустических материалов и технологий, в зависимости от объекта, стоит две задачи – звук убрать или направить его куда следует в надлежащей форме. Учитывая тенденцию, еще и в усиленной.

Есть и третья задача – точнее, ее отсутствие: вообще не брать во внимание акустику как проблему. Это тот случай, когда Вы очень хорошо осведомлены о большинстве жизненных нюансов своих соседей чуть ли не до 5-го этажа. Личный опыт автора гарантированно свидетельствует о трех ярусах подробностей – милых и не очень.

А был ли «шум»?

Что, собственно, мы относим к шуму и звуковому дискомфорту? Что здесь считать объективным, а что надуманным?

На международной конференции «Акустика в архитектуре как элемент качественного строительства», прошедшей в конце октября этого года в Москве, известный датский инженер-акустик Эрик Ипсен отметил, что у современного жителя понятия звукового комфорта и дискомфорта в некоторой степени обусловлены субъективным восприятием действительности (даже дизайном помещения). Звук набегающей на гальку морской волны, сопровождаемый соответствующим видео вызывает у зрителей положительные эмоции. Вместе с тем, если тот же звук наложить на видео насыщенной автострады – зритель получит совсем иное «удовольствие» от прослушанного саунд-трека.

Хотя, по мнению Андрея Гнутика, кандидата физико-математических наук, эксперта по архитектурной акустике компании КНАУФ ГИПС постулат г-на Ипсена не бесспорен, т.к. звук транслировался в записи и в специальной обработке. В реальности человек все же различит шум прибоя и звуки автострады. В целом, субъективная зависимость восприятия звука от визуальной среды, по мнению российского эксперта, не настолько велика, поэтому создание хорошей акустической среды всегда требует работы специалистов в данной сфере.


Звук «в законе»

В проектно-строительной сфере России принято за хороший тон, или устоявшуюся традицию, жаловаться на недостаточность отраслевой нормативной базы, ее неактуальность и прочие, в нашем случае, «законодательные дефекты слуха».

Тем не менее, НИИ Строительной физики РААСН еще в 2011 г. привел отечественные СНиПы в соответствие с новыми, повышенными требованиями.

Вот как эту ситуацию прокомментировала Наталья Щурова, руководитель отдела «Сертификации и патентоведения» НИИ Строительной физики: «В связи с принятием Федерального Закона №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», и утверждением Перечня национальных стандартов и сводов правил, НИИСФ РААСН провел работу по подготовке актуализированной редакции СНиП23-03-2003 «Защита от шума» который введен в действие с 20 мая 2011г.

В результате переработки документа в СП 51.1330.2011 «СНиП 23-03-2003 «Защита от шума». Актуализированная редакция» были внесены изменения. В частности, исследованы и даны ссылки на новые ГОСТы, которые были разработаны за последние годы. В главу 6 были добавлены нормы допустимого шума для операционных больниц, кабинетов врачей и больниц, поликлиник, санаториев, в которых эквивалентный уровень звука составляет 35 дБА, а максимальное значение уровня звука не должно превышать 50 дБА.

Исключена градация зданий на категории «А», «Б» и «В», так как она не оправдала себя, и повышено минимальное значение индекса звукоизоляции воздушного шума для межквартирных ограждений до 52 дБА по сравнению с 50 дБА для категории «В» старого СНиПа. Нормы по звукоизоляции для гостиниц теперь приведены в соответствие с международной классификацией по «звездности», а не для категории гостиниц «А», «Б» и «В», как раньше».

Наталья Щурова также отмечает, что в связи с тем, что последние годы на первых этажах жилых зданий часто размещаются магазины, кафе, рестораны, фитнес-клубы и т.д., изменены требования к звукоизоляции конструкций между встроенными и жилыми помещениями с учетом работы технологического оборудования, а также временем работы предприятия для дневного и ночного режима.

Размещение «шумных» помещений на первых этажах жилых зданий привело к необходимости добавить в СНиП требования по изоляции ударного шума при передаче звука «снизу-вверх».

Введены новые требования к звукоизоляции офисных перегородок. В частности, стены и перегородки, отделяющие офисы различных фирм должны иметь индекс изоляции воздушного шума не менее 48 дБА, в то время как для этих же конструкций, находящихся в одном офисе, индекс изоляции воздушного шума может составлять 45 дБА.

Дополнительно в СНиП введена глава 11, в которой представлены правила проектирования вентиляционных систем, систем кондиционирования и охлаждения воздуха, которые все чаще проектируются в зданиях различного назначения, включая жилые.

Глава 13 «Акустика помещений» была полностью обновлена. Впервые введены нормы допустимого шума, ограничивающего фоновый шум в реконструируемых кинотеатрах, многоцелевых залах. Приведены требования к объемно-планировочным решениям залов с учетом удельного воздушного объема на одно зрительское место в зависимости от назначения зала, уточнено время реверберации залов с учетом их объема и назначения. В актуализированной редакции СНиПа также приведены правила проектирования залов, имеющих потолок в форме купола.

427d5b0cb3663c5858765ab49ebc13fa.jpg

Полного оптимизма от введения актуализированного СНиП не разделяет Александр Боганик, технический директор группы компаний Acoustic Group, кандидат технических наук. «По нашей оценке более 70% жалоб на акустический дискомфорт в многоквартирных домах приходятся на случай повышенных уровней ударных шумов «от соседей сверху». Это связано как с банальным неисполнением требований действующих нормативных документов строителями и проектировщиками, так и с применением застройщиками самых дешевых и недолговечных материалов в качестве звукоизоляционных прокладок в полах зданий.

На этом не вполне благополучном фоне, актуализированный СНиП, вместо того чтобы задавать новые и современные стандарты проектирования, отсылает нас к временам 50-летней давности в части нормирования величины приведенного уровня ударного шума под перекрытиями квартир. В предыдущем СНиП от 2003 г. данный показатель для массового строительства – категории «Б» (комфортное жилье) была 58 дБ. В новом актуализированном варианте осталось только одно значение, и оно снижено до уровня 60 дБ. При этом, в старой редакции СНиП данное требование относилось к категории «В» – «предельно допустимый уровень».

Получается, что в то время, когда все европейские нормы, да и большинство российских документов становятся все более жемсткими, направленными на обеспечение более комфортных условий для жизнедеятельности людей, в области изоляции ударного шума ситуация движется в обратную сторону. Это, в свою очередь, стимулирует застройщика применять еще более тонкие и дешевые прокладки в полах, которые через несколько лет, не имея «акустического» запаса прочности, по своей эффективности выходят далеко вниз за рамки установленного СНиП предела Ln,w = 60 дБ. Как мне представляется, в современных нормативных документах, особенно у нас в стране, должен последовательно применяться известный принцип: делай (проектируй) хорошо, плохо и само получится».

Как отмечает Андрей Гнутик, сегодня впервые, в соответствии с международной классификацией EN ISO вводятся рекомендации по параметрам разборчивости речи STI (RaSTI), прозрачности C80 и другим, критически важным для формирования интерьерной акустики самого высокого качества.

Отдельно эксперт выделяет задачу гармонизации отечественных нормативов и современных зарубежных требований по шумоизоляции, принятых недавно в стандарте EN ISO 717. При этом, западные эксперты, в частности профессор Ханс-Ульрих Хуммель (Германия) считает неоправданным усложнение шкалы оценок индексов ослабления воздушного шума, введенных вместо ранее известного параметра целых трех значений, привязанных к различным частотным диапазонам и условиям измерений. Здесь, видимо, потребуются усилия отечественного сообщества акустиков для достижения нужного консенсуса.

b832db22ebaa17dbf65650243928d82d.jpg

... Стена крепка и звуки стали тише!

Для жилых зданий, особенно «классических» массовых серий, звуковая изоляция – проблема действительно по-прежнему актуальна. Не случайно поднятая недавно волна выступлений ведущих архитекторов против устаревших конструкций КПД в Москве и Подмосковье имеет в себе значительную «звуковую» составляющую. Причем, во внешних ограждающих конструкциях КПД на гибких связях, зданиях с НВФ или «мокрым» фасадом с эффективным утеплителем строительная акустика вполне успешно решает задачи обеспечения звукового барьера.

Камень звукового преткновения (или не преткновения – в зависимости от ситуации) имеет отношение к внутренним стенам. Старый проверенный веками принцип, гласящий, что чем толще стена из кирпича, тем эффективнее звукоизоляция – по-прежнему работает, однако, во-первых, при его реализации теряются драгоценные «квадратные метры», во-вторых – трудозатраты на доставку, подъем и монтаж тяжелых материалов весьма существенны, а в-третьих – ни один инвестор и архитектор не обрадуется дополнительной нагрузке на перекрытия или фундамент.

Итак, что же тогда мы имеем в современной практике, не считая стандартной железобетонной стены КПД?

Стеклянные ограждения, каркасно-обшивные (слоистые) перегородки с пористым наполнителем и комбинированный вариант стены из штучных материалов с ГКЛ и пористым наполнителем.

Среди всех вариантов устройства стеклянной перегородки наиболее надежным следует считать цельностеклянные конструкции со стеклопакетами, дополнительно оснащенными специальными уплотнителями, соединителями, фурнитурой, обеспечивающими защиту от проникновения звука через перегородку и по ее контурам. Специальные накладки изолируют звук не только прямого распространения, но и защищают от его проникновения с боковых стен и перекрытий. Толщина стекла должна быть не менее 12 мм. В итоге однослойная конструкция поглощает до 34 Дб звука. Да, не густо, но на самом деле у такого типа ограждений изоляция звука – функция важная, но по многим факторам – почти побочная. Здесь конструкция скорее решает дизайнерско-мировозренческие задачи, реализует идеи типа «открытого офиса», «прозрачного мира» и т.п.

В принципе, сегодня существуют слайдовые студийные перегородки с индексом звукоизоляции даже свыше 60 дБ! Однако бюджет таких решений «зашкаливает». По информации Андрея Гнутика, например, певец Александр Градский в итоге отказался от такого решения при строительстве своего театра на Серпуховке.

Рассмотрим более приемлемые конструкции, когда функционально в квартире или офисе необходимо достичь изолированного акустического комфорта, проще говоря –добиться максимальной тишины с допустимыми затратами.

Исследования НИИСФ показали, что популярные сегодня перегородки из блоков с небольшой поверхностной плотностью не имеют достаточной звукоизоляции и для достижения искомого эффекта могут быть обшиты минераловатными плитами с оболочкой из ГКЛ или ГВЛВ. Звукоизолирующие возможности подобной конструкции испытывались в НИИСФ в следующем варианте: перегородки из гипсовых плит толщиной 80 мм и из кирпича толщиной 125 мм, обшитые с одной стороны ГКЛ или ГВЛВ с заполнением воздушного промежутка минераловатными плитами плотностью 15 кг/м3.

По результатам измерений индекс изоляции для кирпичной стены составил 35 дБ, для стены из пазогребневых блоков – 39 дБ. Затем были выполнены измерения перегородок, обшитых с одной стороны ГКЛ или ГВЛВ в один или два слоя при различной толщине воздушного промежутка с частичным или полным заполнением его плитами из минваты.

Для кирпичной стены с обшивкой из ГКЛ и ГВЛВ индекс изоляции составил 56–62 дБ, что позволяет применять их в любых помещениях с повышенными требованиями к звукоизоляции перегородок. У стены из гипсовых плит аналогичных конструкций этот показатель находится в пределах 54–59 дБ. То же, более чем достаточно.

Были также протестированы каркасно-обшивные конструкции на основе гипсокартонных и гипсоволокнистых листов с заполнением воздушного промежутка минераловатными плитами.

Перегородка, выполненная на металлическом каркасе ПС 50/50 с заполнением воздушного промежутка минераловатными плитами толщиной 50 мм и с объемной плотностью 15 кг/м3 и с обшивкой из ГКЛ и ГВЛВ, продемонстрировала следующие результаты:

- минплита 15 кг/м3, по 1 слою ГКЛ – 43–45 дБ;

- минплита 15 кг/м3, по 1 слою ГВЛВ – 49–51 дБ.

Приведем здесь ещу несколько показателей для наглядности:

- индекс изоляции конструкции с минплитой 15 кг/м3 толщиной 100 мм, по одному слою ГКЛ составил 51 дБ;

- конструкция: минплита 15 кг/м3 толщиной 50 мм, по два слоя ГКЛ – 51 дБ;

- конструкция: минплита 15 кг/м3 толщиной 100 мм, по два слоя ГКЛ – 54 дБ.

Вообще же было исследовано более 50 вариантов подобных конструкций и максимальный показатель составил 66 дБ, но при условии применения дополнительных звукоизолирующих прокладок.

Действительно, техническая мысль не стоит на месте, и, подобно звуковым волнам, рассеивается на все сферы жизни. Поэтому противозвуковой «пирог» стал усложняться – на рынке появились дополнительные средства. В частности, на основе базальтового картона или в виде полимерно-минеральной мембраны.

Однако в профессиональном сообществе на их «работу в пироге» имеются разные точки зрения.

Во-первых, как отмечает Андрей Гнутик, «жизнеспособность» того либо иного технического решения определяется приростом затрат на достижение искомого результата. Если в качестве прокладок использовать наноматериалы с «космической» ценой, то какими феноменальными свойствами они бы не обладали, широкого распространения они никогда не получат.

Во-вторых, временной фактор: если нужную прокладку между каркасом и обшивкой придется ждать месяцами, то стоит ли в итоге «овчинка выделки»? Здесь побеждает тот, кто предлагает комплексные и одновременно быстрые и малозатратные решения.

В-третьих, новые материалы, помимо звукоизолирующих качеств должны обладать экологическими и противопожарными свойствами. Получит ли в связи с этим широкое распространение такой материал, как «полимерно-битумное» покрытие? Реакция Госпожнадзора здесь будет столь же убедительной, сколь и ультимативно однозначной!

fe1e267b0aa7bd05de52fbf2b0a02a39.jpg

Александр Боганик так комментирует тему новых материалов: «Рынок всегда требует что-то новое, интересное и оригинальное. К тому же в свете высокой стоимости «квадратных метров» в России – это еще должно быть и что-то тонкое. Есть спрос – есть предложение. В результате сейчас на рынке представлено большое количество новых и внешне интересных полимерно-композитных материалов толщиной менее 10 мм, включая мембраны и клеи. При этом результаты независимых акустических тестов раз за разом демонстрируют одно и то же: применение тяжелых гипсокартонных или гипсоволокнистых листов в слоистой конструкции по звукоизолирующим свойствам сопоставимо, а иногда превышает модные, но недешевые новинки».

Как отмечает Михаил Ланэ, ведущий научный сотрудник лаборатории акустики залов НИИСФ: «... Когда мы говорим о применении ГКЛ для обеспечения необходимого звукопоглощения, то очевидно, что сам гладкий гипсокартонный лист не обладает заметным звукопоглощением низких и высоких частот, поэтому он не может быть отнесен к эффективным звукопоглощающим материалам. Однако следует понимать разницу между звукопоглощением самого материала и всей конструкции.

По иному обстоит дело с перфорированным гипсокартонным листом – типичной резонансной звукопоглощающей конструкцией, так как с позиции акустического проектирования перфорированный лист начинает работать, если он размещается на каком-то воздушном относе. Эффект усиливается, когда в конструкции дополнительно размещается звукопоглощающий материал.

Кстати, сам по себе перфорированный ГКЛ не является диковиной на отечественном рынке. В СССР данные плиты стали выпускаться еще в 50-е гг. ХХ в. в связи с необходимостью отделки помещений телевизионных студий. Однако работать с ними было не очень удобно – у отечественного листа был только один вид перфорации, и добиваться необходимых значений приходилось за счет вариаций с толщиной пористого звукопоглотителя и расстоянием воздушного относа.

Какие факторы влияют на звукопоглощающие свойства конструкции с перфорированным ГКЛ?

Во-первых, коэффициент перфорации. Для ГКЛ это 6–25%. В отдельных случаях данная величина может достигать более 30%. Необходимо также учитывать и геометрию перфорации и толщину панели.

Во-вторых, величина воздушного относа. Как правило, она составляет 50–200 мм. Хотя на потолках и в редких случаях на стенах можно встретиться и с большими значениями.

В третьих, наличие пористого звукопоглотителя, толщина которого может варьироваться от 40 мм до 100 мм».

Ученый НИИСФ, выступая на упомянутой выше конференции, отметил еще одно обстоятельство в особенностях применения ГКЛ – значительная часть архитекторов и дизайнеров плохо информирована о возможностях интерьерных решений с использованием перфорированных панелей. В связи с этим Милаил Ланэ рекомендует производителям задуматься о красочных графических иллюстрациях богатого зарубежного опыта применения, проще говоря – эффектной подаче материала для целевой аудитории.

Сегодня акустические листы ГКЛ и ГВЛ демонстрируют широчайшую, в прямом смысле слова, палитру декоративных возможностей: ламинирование, окраска, нанесение графических изображений, имитация камня, металла и т.д. Кроме того звуковые, музыкальные свойства гипса как природного материала с давних времен не имеют достойной альтернативы. Более того, есть большая вероятность того, что именно значительное количество архитектурных «излишеств» в виде гипсовых барельефов, пилястров, колоннад и минискульптур во всемирно известных старинных залах делают их акустически безупречными. Поэтому применение перфорированных металлических листов, например, в аэропортах, не единственное средство из арсенала хай-тека.

Кстати, тема работы со звуком в интерьерах транспортной инфраструктуры достаточно интересна. Своими наблюдениями в этой сфере с нами поделился Николай Шумаков, президент Союза московских архитекторов, главный архитектор института «Метрогипротранс»: «... Если мы берем во внимание объекты метрополитена, в частности, московского, то здесь решить задачи звукоизоляции станций практически невозможно в силу технологических параметров пути и подвижного состава – металлические колеса едут по металлическим рельсам. Эта проблема может решиться только при глобальной трансформации всей системы.

Впрочем... Если сильно захотеть, то ряд мероприятий все же возможен. У нас есть интересный опыт при проектировании станции аэроэкспресса в новом аэропорте «Внуково».

Интерьер станции стал неотъемлемой частью терминала, в котором уровень комфорта, в том числе акустического, был максимально приближен к комфорту внутри аэропорта, насколько это позволяли сделать условия железнодорожной станции. Прежде всего, поверхность стен станции была разбита на равномерные участки выступающих и западающих плоскостей, а между потолочными панелями образовались пазухи, за которыми поверхность железобетонных стен конструкции станции покрыта акустическими матами, которые глушат звук, попадающий в эти зазоры. В отделке стен и потолков было применено сочетание композитных панелей с перфорированными металлическими листами, которые тоже снизили звукоотражающую способность большей части облицованной поверхности станции».

77894b3319f08f4cb17010825850c657.jpg

Эксперт Андрей Гнутик в свою очередь отмечает, что шумоизоляция транзитных узлов, например, станций метрополитена, является сложной, но вполне решаемой задачей. Что является здесь основным источником дискомфорта? Очевидно, двигательная установка метропоезда. Современная конструкция метровагона, как уже давно успели оценить пассажиры, успешно решает эту задачу для пассажиров внутри поезда.

Что же надо сделать для снижения шума в самом вестибюле, где основной уровень шума возникает при торможении и ускорении поезда? Необходимо «обвешать» вагон микрофонами, замерить частотные характеристики звукового излучения, определить основные «каналы» шума и последовательно «гасить» его, используя новейшие методы и материалы. Кстати, геометрические характеристики самих залов могут служить в некоторых случаях «усилителями» такого шума. Ибо любое помещение с источником звука внутри является резонатором, способным усиливать, или подавлять звучание для определенного набора частот.

Звуковая точка

Вообще-то ставить точку в теме акустического комфорта еще рано. Отрасль, создающая акустический комфорт развивается довольно стабильно. По мнению экспертов, и это в полной мере продемонстрировала прошедшая в октябре конференция, отечественная отраслевая наука в союзе с опытом производителей современных акустических материалов и технологий способна достойно отвечать на вызовы времени. Остаются без ответа вопросы, связанные с гармонизацией российских и западных норм, информированностью инвесторов и архитекторов, при этом появляются инновационные запатентованные конструктивные решения и материалы, модернизируется программное обеспечение. Сегодня у российских архитекторов и специалистов по акустике есть все условия, чтобы успешно решать любые поставленные жизнью и инвесторами задачи.

Комментарии