CC BY
31Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Reports of the VI Academic reading «Actual issues of building physics»
УДК 699.86
И.Е. ЦУКЕРНИКОВ1, д-р техн. наук ([email protected]), И.Л. ШУБИН1, д-р техн. наук, Н.Е. ЩУРОВА1, инженер; Т.О. НЕВЕНЧАННАЯ2, д-р техн. наук ([email protected])
1 Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, Россия, Москва, Локомотивный проезд, 21) 2 Московский государственный университет печати им. Ивана Федорова (127550, Москва, ул. Прянишникова, 2а)
Особенности применения международного стандарта
ISO 717-1:2013 в России
Одночисловая оценка изоляции воздушного шума в зданиях и элементами зданий в виде индексов изоляции и членов спектральной адаптации, обобщенно учитывающих характер спектра шума, падающего на ограждение, широко применяется в мировой практике. Соответствующие параметры для всех применяемых на практике спектральных характеристик изоляции воздушного шума и универсальный метод их определения установлены международным стандартом ISO 717-1:2013. В настоящей работе рассматриваются особенности введения данного стандарта в России, учитывающие требования российской системы стандартизации. Выполнено также сопоставление А-корректированных спектров шума различных категорий железнодорожного транспорта, эксплуатируемого на российских железных дорогах, с примененными в международном стандарте спектрами уровней звука, используемыми для вычисления членов спектральной адаптации. На примере показаны расхождения в получаемых с их помощью значениях членов спектральной адаптации и предложены соответствующие рекомендации.
Ключевые слова: изоляция воздушного шума, оценка, одночисловой параметр, индекс изоляции.
I.E. TSUKERNIKOV1, Doctor of Sciences (Engineering) ([email protected]), I.L. SHUBIN1, Doctor of Sciences (Engineering), N.E. SHCHUROVA1, Engineer; T.O. NEVENCHANNAYA2, Doctor of Sciences (Engineering) ([email protected]) 1 Research Institute of Building Physics of RAABS (21, Lokomotivniy Driveway, Moscow, 127238, Russian Federation) 2 Moscow State University of Printing Arts (2a, Pryanishnikova Street, Moscow, 127550, Russian Federation)
Features of International Standard ISO 717-1:2013 Application in Russia
The single-number estimation of airborne sound insulation in buildings and building elements in the form of weighted sound reduction indexes and spectrum adaptation terms, considering in general a spectrum nature of sound falling on a protection design, is widely applied in world practice. Corresponding parameters for all spectral characteristics of airborne sound insulation put into practice and a universal method of their definition are established by the International Standard ISO 717-1:2013. Features of introduction of the International Standard are considered, which take into account the requirements of the Russian standardization system. Comparison of the A-weighted noise spectra for various categories of the railway transportation, to be maintained on the Russian railways, to the sound level spectra, applied in the International Standard to calculate the spectral adaptation terms. The divergences in values of spectral adaptation terms received are shown by the concrete example and corresponding recommendations are offered.
Keywords: airborne sound insulation, rating, single-number quantity, weighted sound reduction index
Оценка звукоизоляции воздушного шума с помощью одночисловых параметров позволяет упростить формулировки акустических требований в строительных документах. Она используется в рекламных проспектах фирм - изготовителей звукоизоляционных изделий и определяется при испытаниях ограждающих конструкций [1-4]. По их значениям оценивают способность ограждающих конструкций обеспечивать акустический комфорт в помещениях зданий посредством звукоизоляции от внутренних и внешних источников шума [5, 6].
Выполненные в середине 80-х гг. прошлого столетия исследования советских [7] и шведских [8] ученых показали тесную связь между изменением одночисловой интегральной оценки звукоизоляции межквартирных ограждений и вызванным им изменением субъективной оценки беспокоящего воздействия бытового шума. Эти исследования позволили сделать вывод, что индексы звукоизоляции достаточно надежно выражают способность конструкций снижать реальные бытовые шумы и их использование для нормирования и оценки звукоизоляционных свойств
62015 ^^^^^^^^^^^^^
внутренних конструкций зданий оправданно [9]. В результате в действующих сводах правил СП 51.13330.2011 и СП 23-103-2003 установлены требуемые предельные значения индексов изоляции воздушного шума внутренними ограждающими конструкциями для жилых, общественных зданий и вспомогательных зданий производственных предприятий, а также звукоизоляции окон в зависимости от значений эквивалентных уровней звука у фасада жилых и административных зданий при наиболее интенсивном движении транспорта.
В настоящее время в России используются два одночисловых параметра: индекс изоляции для оценки изоляции воздушного шума внутренними ограждающими конструкциями жилых и общественных зданий, а также вспомогательных зданий производственных предприятий и параметр ^^тран, характеризующий изоляцию наружными светопроницаемыми ограждающими конструкциями внешнего шума, создаваемого потоком городского транспорта. Для других характеристик изоляции воздушного шума, установленных в межгосударственном стан- 3
Доклады VI Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Уровни звука А эталонного спектра шума потока городского транспорта
Таблица 1
f Гц 100 125 160 200 250 315 400 500 630
LA1/3oct, ДБ 55 55 57 59 60 61 62 63 64
LAоЛ, дБ 61 65 68
f Гц 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
LA1/3oct, дБ 66 67 66 65 64 62 60
LAоЛ, дБ 71 69 -
дарте ГОСТ 27296-2012, национальном стандарте России ГОСТ Р ИСО 10140-2:2012 и международных стандартах ISO 140-4:1998, ISO 140-5:1998, соответствующие одно-числовые параметры в российских нормативных документах не установлены. Кроме того, в силу различного физического смысла используемых одночисловых параметров, различаются и методы их определения. Индекс изоляции воздушного шума Rw определяется посредством сопоставления частотной характеристики изоляции ограждающей конструкцией, рассчитанной или измеренной в третьоктав-ных или октавных полосах частот, с нормативной кривой, характеризующей требуемую изоляцию для обобщенного бытового шума при среднестатистическом значении отношения площади ограждения к эквивалентной площади звукопоглощения, защищаемого от шума помещения. Изоляция шума городского транспорта ЯАтрш наружными светопроницаемыми ограждающими конструкциями определяется с помощью выражения:
R
lAiран
= 75-101gXl0
(¿л-Я-ую
где ^ - значение спектральной характеристики изоляции воздушного шума данным ограждением в 1-й третьоктав-ной или октавной полосе частот, дБ; ЬА1 - значение частот-
но корректированного по характеристике шумомера A уровня звукового давления (уровня звука A) эталонного спектра потока городского транспорта в г-й третьоктавной или октавной полосе, дБ, в соответствии с данными табл. 1; n - число третьоктавных или октав-ных полос.
Указанные обстоятельства обусловливают целесообразность применения в России международного стандарта ISO 717-1:2013, вводящего соответствующие одночисловые параметры для всех применяемых на практике спектральных характеристик изоляции воздушного шума строительными ограждающими конструкциями и устанавливающего единый универсальный метод их определения.
Особенности применения международного стандарта. Международный стандарт ISO 717-1:2013 вводит одночисловые параметры изоляции воздушного шума в зданиях и элементами зданий, такими как стены, полы, двери и окна, в виде индексов изоляции (^w, R'w, R'4s°,w, R'tr,s,w) и индексов приведенных и стандартизированных разностей уровней звукового давления (A,/w, A,e,w, D„iW, Ai>, D^jJ для °ценки прямой или косвенной передачи звука через ограждающие конструкции. Стандарт вводит также два члена спектральной адаптации, С и С,„ прибавля-
емые к соответствующему индексу для учета характеристик спектра шума, падающего на ограждение. В работе [10] показано, что неучет спектрального состава шума приводит к существенным расхождениям при одночисловой оценке изоляции воздушного шума ограждениями. Для представления характеристики строительных элементов предлагается использовать запись типа Rw (С; С r) и значение одно-числового параметра определять только по третьоктавно-му спектру. Представление характеристики здания следует выполнять в виде требования, чтобы сумма одночислового параметра и члена спектральной адаптации была не ниже требуемого значения.
Установленные стандартом правила определения одно-числовых параметров соответствуют применяемым в России для определения индекса изоляции воздушного шума Rw. Поэтому расширение с его введением номенклатуры одночисловых параметров не вызывает каких-либо сложностей. Вместе с тем их набор следует ограничить номенклатурой частотных характеристик изоляции, для которых существуют действующие в России нормативные документы, устанавливающие методы их измерения. Так, в настоящее время следует исключить из перечня одночисловых параметров, характеризующих изоляцию воздушного шума в зданиях, величины Л'45>, R'^, D^^, D^^, поскольку международный стандарт ISO 140-5:1998, устанавливающий метод измерения соответствующих им частотных характеристик, не введен в России.
Таблица 2
Спектры уровней звука А для вычисления членов спектральной адаптации
(1)
Среднегеометрическая частота, Гц Уровень звука А, Ltj, дБА, в полосах частот
Спектр № 1 для вычисления C Спектр № 2 для вычисления С,г
Третьоктава Октава Третьоктава Октава
100 125 160 -29 -26 -23 -21 -20 -20 -18 -14
200 250 315 -21 -19 -17 -14 -16 -15 -14 -10
400 500 630 -15 -13 -12 -8 -13 -12 -11 -7
800 1000 1250 -11 -10 -9 -5 -9 -8 -9 -4
1600 2000 2500 -9 -9 -9 -4 -10 -11 -13 -6
3150 -9 -15
Примечание. Все уровни являются ^-корректированными и общий уровень звука А нормализован к 0 дБА.
4
62015
Научно-технический и производственный журнал
Reports of the VI Academic reading «Actual issues of building physics»
0
-5
-10
Введение членов спектральной адаптации и правил определения их значений требует определенного обоснования. Члены спектральной адаптации С и СГг введены для того, чтобы учитывать различные спектры источников шума. В международном стандарте ISO 717-1:2013 в качестве обобщенных спектров применены два спектра: спектр № 1, соответствующий розовому шуму, и спектр № 2, соответствующий шуму дорожного транспорта. Корректированные в соответствии с характеристикой A шумомера уровни звука для указанных спектров приведены в табл. 2.
Спектр № 1 используют при вычислении члена спектральной адаптации С и рекомендуют применять при оценке звукоизоляции шумов проживания (разговор, музыка, радио, телевидение); играющих детей; рельсового транспорта, движущегося на средних и высоких скоростях; магистрального дорожного транспорта, движущегося на скорости более 80 км/ч; реактивного самолета, летящего на короткие расстояния; предприятий, излучающих в основном средне- и высокочастотные шумы. Спектр № 2 используют при вычислении члена спектральной адаптации С,г и рекомендуют применять при оценке звукоизоляции следующих источников шума: городской автодорожный транспорт; рельсовый транспорт, движущийся на низких скоростях; винтовой самолет; реактивный самолет, летящий на дальние расстояния; дискотека; кинотеатр с многоканальным звуковоспроизведением; предприятия, излучающие в основном низкие и среднеча-стотные шумы.
Члены спектральной адаптации определяют с помощью выражения:
Относительные спектры шума железнодорожного транспорта
Таблица 3
Источник шума Относительная частотная характеристика, дБ, при среднегеометрических частотах октавной полосы, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Пассажирский поезд с локомотивной тягой -12,6 -15,5 -18,4 -5,6 -3,7 -6,4 -11,5 -23,4
Грузовой поезд (все типы) +2,8 -5,8 -6 -2,5 -5,2 -7 -12,1 -21,8
Электропоезд -15,1 -17 -17,3 -4,3 -3,3 -6,2 -13,5 -24,2
Высокоскоростной поезд +1 -4,5 -13,9 -7,2 -4,6 -5,1 -10,8 -19,4
-15
ч
§
-20
-25
-30
-35
2
I*-' /
6
'—и... \з /
л«* •7
125
250
500 f Гц
1000
2000
cy.= -101g£l0
(ц-хцпо
где индекс у соответствует номеру спектра шума: у = 1 или 2 (табл. 2); Ьу - уровень звука А, дБА, из табл. 2 для 1-й частотной полосы спектра шума У; X - изоляция воздушного шума, Я,, или фактическая изоляция воздушного шума, Л/, или приведенная разность уровней звукового давления, или стандартизированная разность уровней звукового давления, БпТ,, измеренные в 1-й полосе частот и округленные до 0,1 дБ; Х„ - одночисловой параметр, дБ, рассчитанный по частотным спектрам Я, Л', Б„ или БпТ в октавных или тре-тьоктавных полосах частот; индекс г соответствует порядковому номеру третьоктавной полосы в диапазоне от 100 до 3500 Гц (п = 16) или порядковому номеру октавной полосы в диапазоне от 125 до 2000 Гц (п = 5).
Спектр № 1 соответствует А-корректированному спектру источника розового шума, для которого уровень звукового давления в октавных и третьоктавных полосах частот является постоянной величиной и может быть представлен выражением [11]: Ьг = Ь0+С, где Ь0 соответствует уровню произведения квадрата звукового давления Рр, создаваемого источником розового шума на некоторой опорной частоте /0, на эту частоту (Хо=10 ^ [Ро '/<¡1 (4 ■ Ю"10)]); С = -1,6 дБ для октавного спектра и С = -6,4 дБ для треть-
1 — спектр № 1; 2 — спектр № 2; 3 — пассажирские поезда; 4 — грузовые поезда; 5 — электропоезда; 6 — высокоскоростные поезда
октавного спектра (в [11] ошибочно записано С = -3,4 дБ). При этом для получения значений спектра, приведенных в табл. 1, с точностью до 0,1 дБ следует принять Ьо = -3,5 дБ. В результате общий уровень звука А спектра № 1 оказывается нормализованным к 0 дБ (ЬА = 0 дБА), что позволяет использовать сумму С+Х№ для оценки снижения ограждающей конструкцией общего уровня звука А падающего на нее воздушного шума.
Спектр № 2 может быть получен из эталонного спектра транспортного шума, приведенного в табл. 1, посредством вычитания из него значения соответствующего этому спектру общего уровня звука А, равного 75 дБА. В результате сумма Д+ С1г=ЯАтран. Действительно, из выражения (2)
" (£а-Дг)/10
" " I
(2)
имеем Rw+C,
-Ra2= -lOlgllO
(табл. 1) - 75, получаем для RA
. Подставляя L2= выражение (1), т.
'AI
е.
RA2=RAipaH. Таким образом, введение в соответствии с ISO 717-1:2013 членов спектральной адаптации приводит при оценке изоляции наружными светопрозрачными ограждающими конструкциями к значениям, соответствующим RATpaH, т. е. не приведет к необходимости переаттестации эксплуатируемых фасадных конструкций зданий. Кроме того, как и в случае спектра № 1, сумму Xw+ C,r можно использовать для оценки снижения ограждающей конструкцией общего уровня звука A.
В приложении А международного стандарта ISO 717-1:2013 указано, что если известен A-корректиро-ванный спектр определенного вида шума, его можно сравнить с данными табл. 2 и выбрать соответствующий член
62015
5
Доклады VI Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
Ц M .1
Научно-технический и производственный журнал
спектральной адаптации. Национальным стандартом России ГОСТ Р 54933-2012 для источников шума железнодорожного транспорта, эксплуатируемых на российских железных дорогах, введены относительные спектры шума, приведенные в табл. 3.
На рисунке проведено сопоставление Скорректированных значений этих спектров со значениями спектров № 1 и 2 в октавных полосах частот из табл. 2. Только для грузовых поездов спектр шума согласуется со спектром № 1. Для остальных категорий поездов согласование с обоими спектрами, используемыми для вычисления членов спектральной адаптации, имеет место в полосах со среднегеометрическими частотами 500-1000 Гц. В низкочастотном диапазоне расхождения существенны.
В связи с этим были выполнены расчеты членов спектральной адаптации для примера, приведенного в таблице С1 ISO 717-1:2013, с использованием всех приведенных на рисунке спектров. При использовании спектров № 1 и 2 получены значения С=-1 дБ и Ctr=-3 дБ. Как и следовало ожидать, для грузовых поездов получили Сгп=С=-1 дБ. Для электропоездов Сэп=0 дБ, для пассажирских и высокоскоростных поездов Сп.п=Свп=1 дБ.
Выводы. Выполненный анализ показал возможность и целесообразность введения оценки изоляции воздушного шума в зданиях и элементами зданий с помощью одночис-ловой оценки в соответствии с рекомендациями международного стандарта ISO 717-1:2013. Введение устанавливаемых стандартом правил позволит определять все одночис-ловые параметры изоляции воздушного шума строительными конструкциями единым методом, применяемым в международной практике. Это даст возможность отечественным предприятиям, изготовляющим ограждающие конструкции зданий, представлять свою продукцию на мировом рынке в соответствии с принятой в мире практикой и проводить ее аттестацию по звукоизолирующим характеристикам по единой методике. Кроме того, введение международного стандарта ISO 717-1:2013 в России не приведет к необходимости переаттестации эксплуатируемой строительной продукции.
Вместе с тем при определении членов спектральной адаптации при наличии источников железнодорожного шума следует руководствоваться спектром № 1, так как его использование дает более близкие значения к величинам, соответствующим относительным спектрам по ГОСТ 54933-2012. При необходимости можно использовать ^-корректированные относительные спектры для шума пассажирских поездов, электропоездов и высокоскоростных поездов в соответствии с ГОСТ 54933-2012.
Список литературы
1. Материалы для звукоизоляции зданий и сооружений. Киев: ООО «Акустик Трафик», 2014. 16 с.
2. Цукерников И.Е., Шубин И.Л. Заявление и проверка значений изоляции воздушного шума звукоизоляционных изделий экраном // Жилищное строительство. 2011. № 10. С. 37-39.
3. Осипов Г.Л., Бобылев В.Н., Борисов Л.А. и др. Звукоизоляция и звукопоглощение. М.: ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство Астрель», 2004. 450 с.
4. Шубин И.Л., Цукерников И.Е., Николов Н., Писарски А. Основы проектирования транспортных шумозащитных экранов. М.: ИД «БАСТЕТ», 2015. 208 с.
б| -
5. Боганик А.Г. Акустический комфорт. Часть I. Звуко- и виброизоляция от внутренних источников в жилом здании // Технологии строительства. 2008. № 4 (59). С. 1-7.
6. Боганик А.Г. Акустический комфорт. Часть II. Звуко- и виброизоляция жилого здания от внешних источников шума и вибрации // Технологии строительства. 2008. № 7 (62). С. 1-5.
7. Крейтан В.Г. О нормировании звукоизоляции в жилых домах // Жилищное строительство. 1985. № 2. С. 18-20.
8. Bodlund K. Ljudklimatet imoderna svenska bostader. Buggforskningsradet. Boras, 1984. 84 p.
9. Крейтан В.Г. Защита от внутренних шумов в жилых домах. М.: Стройиздат, 1990. 260 с.
10. Tsukernikov I.E., Nevenchannaya T.O., Nekrasov I.A. A-weighted sound pressure level calculation for penetrating noise. Proceedings of 37th International Congress InterNoise 2008. Shanghai, China. 2008.
11. Цукерников И.Е., Шубин И.Л., Невенчанная Т.О. Оценка снижения уровня звука шумозащитным экраном // Жилищное строительство. 2012. № 6. С. 40-44.
References
1. Materialy dlya zvukoizolyatsii zdanii i sooruzhenii [Materials for sound insulation of buildings and constructions]. Kiev: SC «Acoustic Traffic». 2014. 16 p.
2. Tsukernikov I.E., Shubin I.L. Declaration and verification of airborne so-und insulation values for sound insulators in use in Russia. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2011. No. 10, pp. 37-39. (In Russian).
3. Osipov G.L., Bobilev V.N., Borisov L.A. et all. Zvukoizolyatsiya i zvukopogloshchenie [Sound insulation and absorption]. Moscow: SC «Publishing house AST»: SC «Publishing house Astrel». 2004. 450 p.
4. Shubin I.L., Tsukernikov I.E., Nikolov N., Pisarsky A. Osnovy proektirovaniya transportnykh shumozashchitnykh ekranov [Bases of designing transport noise barriers]. Moscow: PH «BASTET», 2015. 208 p.
5. Boganik A.G. Acoustic comfort. Part I. Sound- and vibro insulation from internal sources in a residential building. Tekhnologii stroitel'stva. 2008. No. 4 (59), pp. 1-7. (In Russian).
6. Boganik A.G. Acoustic comfort. Part I. Sound- and vibro insulation of a residential building from external sources of sound and vibration. Tekhnologii stroitel'stva. 2008. No. 7 (62), pp. 1-5. (In Russian).
7. Kraitan V.G. About rationing of sound insulation in houses. Protection against noise. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 1985. No. 2, pp. 18-20. (In Russian).
8. Bodlund K. Ljudklimatet i moderna svenska bostader. Buggforskningsradet. Boras. 1984. 84 p.
9. Kraitan V.G. Zashchita ot vnutrennih shumov v zhilyh domah [Protection against internal noise in houses]. Moscow: Stroiizdat.1990. 260 p.
10. Tsukernikov I.E., Nevenchannaya T.O., Nekrasov I.A. A-weighted sound pressure level calculation for penetrating noise. Proceedings of 37th Intern. Congr. Inter-Noise 2008, Shanghai, China. 2008. Paper in 08 860.
11. Tsukernikov I.E., Shubin I.L., Nevenchannaya T.O. Assessment of sound level decrease by noise barrier. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2012. No. 6. pp. 40-44. (In Russian).
^^^^^^^^^^^^^ 62015
