Izolacyjność akustyczna Cz. 3 Analiza i ocena wyników pomiarów - Izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych dla ścian wewnętrznych

Wstęp

Jest to trzecia część serii poświęcona obliczeniom mającym na celu uśrednienie wyników i przedstawienie ich w formie gotowego raportu pomiarowego. Następnie przedstawiony został proces oceny izolacyjności akustycznej, którego celem jest obróbka wyników w taki sposób by były one możliwe do porównania z wymaganymi wartościami przez normy wartościami izolacyjności akustycznej. W tej części zarówno analiza wyników jak i późniejsza ocena odnosi się do izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych, ścian wewnętrznych.

Inne częsci w serii

• Cz. 1 Normy i akty w izolacyjności akustycznej 
• Cz. 2 Procedura pomiarowa - Izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych dla ścian wewnętrznych

Spis treści

- Obliczenia wykonywane po pomiarze

- Uśrednianie wartości w pomieszczeniu nadawczym i odbiorczym

- Obliczanie różnicy poziomów

- Obliczenia Wzorcowej różnicy poziomów

- Obliczenia Przybliżona izolacyjność akustyczna właściwa

- Uśrednianie wyniku dla wszystkich pozycji źródła dźwięku

- Prezentacja wyników pomiarowych

- Raport pomiary

- Formularz do prezentacji wyników

- Ocena izolacyjności akustycznej

- Rodzaje jednoliczbowych wskaźników oceny

- Procedura obliczeniowa

- Obliczenia dla pasm oktawowych

- Korekcja związana z widmowymi wskaźnikami adaptacyjnymi C i Ctr

- Procedura dopasowania

- Przykładowe obliczenia

- Końcowe wartości oceny izolacyjności akustycznej

- Wymagania związane z izolacyjnością akustyczną

- Wymagania dotyczące izolacyjności akustycznej w budynkach mieszkalnych

- Podsumowanie

Obliczenia wykonywane
po pomiarze

W ramach pomiarów wykonane zostały następujące pomiary: 

• pomiar tła akustycznego w pomieszczeniu odbiorczym
• pomiar czasu pogłosu w pomieszczeniu odbiorczym
• pomiar poziomu ciśnienia akustycznego przy włączonym źródle w pomieszczeniu odbiorczym 
• pomiar poziomu ciśnienia akustycznego przy włączonym źródle w pomieszczeniu nadawczym

Na podstawie tych pomiarów obliczane są następujące parametry końcowe:

• Przybliżona izolacyjność akustyczna właściwa R’
• Wzorcowa różnica poziomów

Wszystkie wartości parametrów końcowych podawane są dla poszczególnych pasm częstotliwościowych: tercjowych lub oktawowych. 

Uśrednianie wartości w pomieszczeniu
nadawczym i odbiorczym 

Wszystkie pozycje miernika dźwięku, w których wykonywany był pomiar należy uśrednić dla konkretnego pomieszczenia i pozycji źródła. 

W tym celu należy obliczyć Poziom energetycznie uśrednionego poziomu ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu L zgodnie ze wzorem:

$L=10log\frac{1}{n}$ \sum _{i=1}^n${\mathrm{ 10}}^{\mathrm{(0.1}L\mathrm{i)}}$

L - poziom energetycznie uśrednionego ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu

n - liczba punktów pomiarowych dla miernika

Li - wartość poziomu ciśnienia akustycznego w konkretnym punkcie pomiarowym

Przykładowo dla 5 pozycji wzór przyjmie formę:

$L=10log\frac{1}{n}({10}^{0.1\mathrm{(l}\mathrm{1)}}+{10}^{0.1\mathrm{(l}\mathrm{2)}}+{10}^{0.1\mathrm{(l}\mathrm{3)}}+{10}^{0.1\mathrm{(l}\mathrm{4)}}+{10}^{0.1\mathrm{(l}\mathrm{5)}})$

L - Poziom energetycznie uśrednionego ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu

n - liczba punktów pomiarowych dla miernika

L1, L2, …, L5 - Wartość poziomu ciśnienia akustycznego w konkretnym punkcie pomiarowym

Obliczanie różnicy poziomów

Na podstawie uśrednionych wartości energetycznych dla pokoju odbiorczego i nadawczego, możliwe jest obliczenie różnicy poziomów D, zgodnie ze wzorem:

$D=L_{\text{nad}}-L_{\text{odb}}$

Lnad - poziom energetycznie uśrednionego ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu nadawczym 

Lodb - poziom energetycznie uśrednionego ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu odbiorczym

Wartość D wyrażana jest w dB

Obliczenia Wzorcowej różnicy poziomów

Pierwszym parametrem końcowym uzyskanym na podstawie pomiarów jest Wzorcowa różnica poziomów DnT . Parametr ten obliczany jest na podstawie poniższego wzoru

$D_{nT}=D+10log\frac{\mathrm{T}}{\mathrm{T0}}$

D - różnica poziomów

T - czas pogłosu w pomieszczeniu odbiorczym

T0 - czas pogłosu odniesienia, wynoszący 0,5 s.

Wartość DnT wyrażana jest w dB

Obliczenia Przybliżona izolacyjność
akustyczna właściwa

Drugim z końcowych parametrów wyznaczonych w ramach pomiaru jest Przybliżona izolacyjność akustyczna właściwa, obliczana przy pomocy wzoru:

$R\text{'}=D+10log\frac{S}{A}$

D - Różnica poziomów

S - powierzchnia przegrody wspólnej, w metrach kwadratowych

A - Równoważna powierzchnia pochłaniająca w pomieszczeniu odbiorczym, wyrażana w metrach kwadratowych i obliczana ze wzoru:

$A=\frac{\mathrm{0.16V}}{T}$

V - Objętością pomieszczenia odbiorczego, w metrach sześciennych

T - czas pogłosu w pomieszczeniu odbiorczym 

Korekcja 

Wartość R’ wyrażana jest w dB

Uśrednianie wyniku dla wszystkich pozycji źródła dźwięku

Pomiary wykonywane są w przynajmniej dwóch pozycjach źródła dźwięku. Końcowym etapem jest uśrednienie obliczonych wartości Wzorcowej różnicy poziomów Dnt lub Przybliżonej izolacyjności akustycznej właściwej R’ dla wszystkich pozycji źródła. Uśrednianie to należy wykonać w oparciu o poniższe wzory:

$D_{\mathrm{nT}}=-10log\frac{1}{m}\sum _{j=1}^m{10}^{\mathrm{(0.1}-D_{\mathrm{nT},\mathrm{j)}}}$

${\mathrm{R\text{'}}}_{}=-10log\frac{1}{m}\sum _{j=1}^m{10}^{\mathrm{(0.1}-R_{\mathrm{j)}}}$

m - liczba pozycji głośnika

Dnt,j - wzorcowa różnica poziomów dla konkretnej pozycji głośnika j

R’j - przybliżona izolacyjność akustyczna właściwa dla konkretnej pozycji głośnika j

Prezentacja wyników pomiarowych 

Przy określaniu izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych, wyniki zarówno Dnt  jak i R’ powinny być podane w decybelach, dla wszystkich zmierzonych pasm częstotliwościowych, z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.

Prezentacja wyników pomiarów odbywa się na podstawie raportu pomiarowego ze specjalnym formularzem prezentującym wyników.

Raport pomiary

Raport pomiarowy powienin zawierać nastepujące informację:

• wskazanie normy pomiarowej opisującej wykorzystaną procedurę wraz z jej krótkim opisem
• dane organizacji wykonującej oraz zlecającej pomiary
• informację na temat aparatury pomiarowej
• datę badania
• opis identyfikujący badaną przestrzeń
• konkretne parametry przestrzeni pomiarowej, w tym:

               - objętość pomieszczenia nadawczego i odbiorczego 

               - powierzchnię przegrody rozdzielającej

• wartości obliczonego parametru dla całego zakresu badanych częstotliwości
• formularz do prezentacji wyników

Formularz do prezentacji wyników

Jest to ustandaryzowana forma przedstawiania wyników pomiaru izolacyjności w postaci wykresu oraz wartości liczbowych. Poniżej znajduje się przykładowy formularz przeznaczony do prezentacji Wzorcowej różnicy poziomów oraz Przybliżonej izolacyjności akustycznej właściwej. 

Ocena izolacyjności akustycznej

Ocena izolacyjności akustycznej opisana w normie PN-EN ISO 717-1 ma na celu opracowanie jednoliczbowego wskaźnika, określającego wartość izolacyjności akustycznej. Wskaźnik ten określany jest na podstawie wartości w pasmach częstotliwościowych uzyskanych podczas pomiarów. 

Rodzaje jednoliczbowych wskaźników oceny

Jednoliczbowe wskaźniki izolacyjności akustycznej obliczane są na podstawie wybranej wielkości uzyskanej w wyniku pomiarów, w przypadku izolacyjności od dźwięków powietrznych będzie to odpowiednio:

Norma PN-B-02151-3 określająca minimalne wartości izolacyjności akustycznej, jako wskaźnik przyjmuje ważone wskaźniki izolacyjności akustycznej właściwej, dlatego opisaną poniżej procedurę oceny akustycznej przedstawię na podstawie zmierzonej przybliżonej izolacyjności akustycznej R’. 

Procedura obliczeniowa 

Obliczenia związane z oceną izolacyjności polegają na dopasowaniu wartości referencyjnych, na podstawie otrzymanych wyników pomiarów. Odbywa się to za pomocą odpowiedniego zwiększania lub zmniejszania wartości referencyjnych. Cała procedura obliczeniowa została przedstawiona poniżej, na podstawie przykładowych wartości R’ zarejestrowanych w trakcie pomiarów. Obliczenia przeprowadzane są dla pomiarów wykonanych w tercjowych pasmach częstotliwościowych.  

Wartości referencyjne wraz z przykładowymi wartościami zmierzonej przybliżonej izolacyjności akustycznej właściwej R’ zostały przedstawione poniżej w formie tabelarycznej oraz w formie wykresu.

W celu uzyskania jednoliczbowego wskasnika izolacyjności akustycznej, należy przesuwać  krzywą referencyjną z krokiem 1 dB względem wartości zmierzonych w taki sposób, by suma niekorzystnych odchyleń była możliwie duża jednak nie przekraczała 32 dB. Niekorzystne odchylenia to sytuacja, w której dla konkretnej częstotliwości krzywa reprezentująca wartości zmierzone jest mniejsza od wartości referencyjnych. Poniżej przedstawiony został wykres z krzywą referencyjną, zmierzonymi wartościami i krzywą referencyjną po odpowiednim przesunięciu.

Wartości z powyższego wykresu przedstawione zostały w tabeli poniżej.

Analizując powyższą tabele, w celu uzyskania najwyższej wartości niekorzystnego odchylenia, która nie przekraczałaby 32 dB, krzywą referencyjną należało obniżyć łącznie o 22 dB. 

Wartość niekorzystnego odchylania obliczana jest zgodnie ze wzorem:

$Nf=Wf-R_{f\text{'}}$

Nf - Niekorzystna wartość odchylenia w paśmie tercjowym f

Wf - Wartość krzywej referencyjna w paśmie tercjowym f po przesunięciu

R’ - Wartość przybliżonej izolacyjności akustycznej właściwej R’ w paśmie tercjowym f

Zgodnie z definicją niekorzystne odchylenia to takie, w których wartość zmierzona R’ jest mniejsza od wartości referencyjnej, dlatego w przypadku sumy niekorzystnych odchyleń, sumujemy jedynie wartości większe od zera.

Po takiej korekcie należy odczytać jednoliczbowy wskaźnik ważony izolacyjności akustycznej właściwej R’ będący wartością krzywej referencyjnej dla 500 Hz po opisanym powyżej przesunięciu. W kontekście powyższego przykładu wartość ta wynosi RW= 30 dB 

Obliczenia dla pasm oktawowych

Powyższe obliczenia odnosiły się do wyników przybliżonej izolacyjności akustycznej właściwej R’ zmierzonej w pasmach tercjowych. W przypadku gdy pomiary wykonywane były w pasmach oktawowych, wtedy suma niekorzystnych odchyleń powinna być maksymalnie duża jednak nie przekraczać 10 dB. Wartości krzywej referencyjnej dla pasm oktawowych przedstawione zostały w poniższej tabeli.

Korekcja związana z widmowymi​wskaźnikami adaptacyjnymi C i Ctr

Wyznaczony jednoliczbowy wskaźnik izolacyjności akustycznej podlega korekcji związanej z widmowym wskaźnikiem adaptacyjnym. Wskaźnik ten ma na celu uwzględnienie rodzaju hałasu dochodzącego przez przegrodę. Na tej podstawie rozróżnione zostały dwa wskaźniki grupujące poszczególne źródła dźwięku

Procedura dopasowania

Widmowy wskaźnik adaptacyjny obliczany jest zgodnie ze wzorem

$C_j=X_{\mathrm{Aj}}-X_W$

Cj - widmowy wskaźnik adaptacyjny C lub Ctr

Xw - jest jednoliczbowym wskaźnikiem izolacyjności akustycznej R'w lub D’tw

Xaj - jest składnikiem obliczonym na podstawie sumy wszystkich częstotliwościowych pasm zgodnie z poniższym wzorem: 

$X_{\mathrm{AJ}}=-10log\sum {10}^{0.1(Li,j-Xi)}$

i - symbolizuje wartość dla konkretnego pasma częstotliwościowego 

Li,j - jest stabelaryzowaną wartością dla obu wskaźników C i Ctr dla konkretnego pasma częstotliwościowego i

Xi - jest jednoliczbowy wskaźnikiem izolacyjności akustycznej R’ lub Dnt dla konkretnego pasma częstotliwościowego

Przykładowe obliczenia

W poniższym tabeli przedstawiona zostanie obliczenia związane z  korekcja widmowym wskaźniem adaptacyjnym C wczesniej obliczonych wartości przybliżonej izolacyjności akustycznej właściwej R’. 

 Poniżej używają wzoru  obliczana jest suma dla wszystkich pasm oktawowych.

$\sum {10}^{0.1(Li,j-Xi)}=1.46\times {10}^{-3}$

Na podstawie tego obliczana jest wartość Xaj:

$X_{\mathrm{AJ}}=-10log(1.46\times {10}^{-3})$

$X_{\mathrm{AJ}}\approx 28$ 

Znając wartość XAj i wcześniej obliczonego jednoliczbowego wskaźnika R’w możemy obliczyć wartość korekcji związanej z wskaźnikiem C, zgodnie z poniższym wzorem:

$C=X_{\mathrm{Aj}}-R_{w\text{'}}$

$C=28-30$

$C=-2$​

Końcowe wartości oceny izolacyjności akustycznej 

Wskaźnikami ocen izolacyjności akustycznej są jednoliczbe wskaźniki izolacyjności akustycznej skorygowane o widmowy wskaźnik oceny. Poszczególne parametry zostały przedstawione w tabeli poniżej.

Wymagania związane z izolacyjnością akustyczną

Wymagania związane z poziomami izolacyjności akustycznej, zarówno od dźwięków powietrznych jak i uderzeniowych, zostały przedstawione w normie PN-B-02151-3. Aktualna wersja wydana przez PKN pojawiła się w październiku 2015 roku, i została ona również powołana w Rozporządzenie Ministra Infrastruktury. 

Norma PN-B-02151-3 wchodzi w skład całej serii norm PN-B-02151, które oprócz izolacyjności akustycznej poruszają tematykę dopuszczalnych poziomów w pomieszczeniach, czasu pogłosu oraz zrozumiałości mowy w pomieszczeniach. 

W kontekście powyższego opracowania obejmującego izolacyjności od dźwięków powietrznych dla przegród wewnętrznych, norma opisuje wartości dla poszczególnych rodzajów budynków w tym budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej, rozdzielając wymagania na konkretne rodzaje przegród oraz typów budynków.

Wymagania dotyczące izolacyjności
​akustycznej w budynkach mieszkalnych

W przypadku budynków mieszkalnych z wyłączeniem drzwi oraz przegród w obrębie mieszkania, wymagania dla izolacyjności akustycznej podane są w postaci wskaźnika R’A,1. Z tego względu aby konkretna przegroda mogła zostać zweryfikowana pod kątem spełnienia wymagań izolacyjności akustycznej musi zostać poddane opisanej wcześniej metodzie, w tym pomiarom zgodnym z  PN-EN ISO 16283-1 i ocenie izolacyjności zgodnej z PN-EN ISO 717-1. 

Wymagania dotyczące drzwi oraz przegród w obrębie mieszkania podane są w postaci wskaźnika RA,1,R, określanego w trakcie projektowania budynku. Projekty te bazują na izolacyjności akustycznej materiałów, zbadanych w warunkach laboratoryjnych. 

Poniżej przedstawione zostały wymagane wartości wskaźnika, określone w normie  PN-B-02151-3:

Inne częsci w serii

• Cz. 1 Normy i akty w izolacyjności akustycznej 
• Cz. 2 Procedura pomiarowa - Izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych dla ścian wewnętrznych

Podsumowanie

​

Powyższy poradnik miał na celu przybliżenie zagadnień związanych z pomiarami i oceną izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych. Przedstawione akty prawne obejmowały cały zakres wymaganej izolacyjności akustycznej, natomiast poświęcona metodyce skupiła się na izolacyjności dla przegród wewnętrznych. W dalszej części cyklu poruszone zostaną kolejne metodyki w tym izolacyjność ścian zewnętrznych oraz izolacyjność od dźwięków uderzeniowych.