Mäta ljudnivåer och beräkna vägt reduktionstal för skiljevägg i byggnad

Transkript

1 UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Laborationer i byggnadsakustik Osama Hassan Byggnadsakustik: Luftljudisolering Mäta ljudnivåer och beräkna vägt reduktionstal för skiljevägg i byggnad Inledning Med ljudisolering avses en konstruktions förmåga att hindra ljudenergi att passera genom en konstruktion. Att bestämma ljudisoleringen av en skiljande vägg ska skillnaden i ljudtrycksnivå mellan två rum mätas. Vid mätning av isolering är situationen ofta den som illustreras i Figur 1. Stadigvarande ljud alstras med hjälp av en högtalare i sändarrummet. Ljudtrycksnivån blir praktiskt taget konstant i rummet med undantag för ett litet, och i detta sammanhang ointressant område närmast högtalaren och rummets väggar. Ljudet manifesterar sig fysikaliskt i form av variationer av lufttryck. Dessa variationer medför att det kommer att råda en tryckskillnad mellan väggarnas båda sidor. Detta resulterar i att väggen kommer att svänga i takt med tryckfluktuationer. Dessa svängningar orsakar sedan en ljudutstrålning åt båda hållen. Strålningen tillbaka in i rummet med högtalaren är ointressant eftersom den är för liten i förhållande till det ljud som redan finns där. Strålningen till mottagarrummet är däremot viktigt eftersom det är denna som resulterar i att ljud transmitteras genom väggen. Observera dock att även andra ytor i rummet sätts i vibrationer av rummets ljustryck. Till exempel kommer högtalarrummets golv at vibrera på ungefär samma sätt som väggen mellan de båda rummen. Vibrationer kommer att spridas i stommen vilket medför att exempelvis golvet i det sändarrummet också kommer att vibrera och därigenom stråla ut ljud. Ljud kan även överföras via flankerande byggnadsdelar, ett fenomen som kallas flanktransmission. Ljudmätning och utvärdering av ljudisolering I laborationsarbete ska vi utforska reduktionstalen för väggen mellan två rum i Teknikhuset. Denna består av en dubbelvägg med en dörr. I de förberedande uppgifterna beräknas reduktionstal för väggen med hjälp av laboratorieresultat redovisade i handbok. Från de beräknade reduktionstalen kan man beräkna ett vägt reduktionstal, för skiljekonstruktionen. Vid laborationstillfället ska konstruktionens reduktionstalskurva mätas. Vid mätning bestäms reduktionstalet vanligen för 16 tersband med lägsta frekvensen lika med 100 Hz och högsta lika med 3150 Hz. Vi kommer därför att mäta fältreduktionstal för väggen för samtliga tersband inom frekvensområdet Hz och sedan bestämma vägt fältreduktionstal. Ekvationen för fältreduktionstal fås av den följande utryck: 1

2 R = L S L M AM 10 log (1) S där L S = medelvärde av ljudtrycksnivån i sändarrummet, L M = medelvärde av ljudtrycksnivån i mottagarrummet, och A M = absorptionen i mottagarrummet (m 2 S). Denna ekvation anger hur mätningarna ska gå till. Medelvärde av ljudtrycksnivån i rummet kan fårs genom: L p 1 Lp 2 1 L = 10log p 10 (2) n där n är antal positioner i rummet där ljudnivån uppmätas. Observera att på allra senaste tid har dessa gränser börjat luckras upp och man mäter nu ofta dessutom i tersbanden mellan 50 och 100 Hz samt mellan 3150 och 5000 Hz. Figur 1: Uppställning för mätning av luftljudisolering Vid bestämning av L S exciteras sändarrummet med brus med hjälp av en högtalare och ljudnivån mäts med en mikrofon kopplad till en mätdator. Ljudnivån mäts på antal punkter i rummet i ca 15 sekunder. På grund av interferenseffekter bör varje mikrofonposition vara belägen minst 1 m från närmaste begränsningsyta och från högtalaren. L M bestäms på samma sätt men med mikrofonen i mottagarrummet (högtalaren fortfarande kvar i sändarrummet!). Samma mätutrustning (även samma mikrofon) används, så att eventuella systematiska fel elimineras (vi bildar ju skillnaden!). 2

3 Eventuell korrigering för Bakgrundsljud Bakgrundsljudet måsta alltid kontrolleras. Signalnivån (bakgrundljudet) i mottagarrummet bör ligga minst 6 db (helst 10 db) under ljudnivån i mottagarrummet. Om skillnaden är mindre än 10 db beräknas korrektionerna för varje frekvensområde som en korrigerad ljudnivå i mottagarrummet, enligt den följande ekvationen: L SB L B L = 10log (db) (3) där L SB = ljudnivå för signal och bakgrundljud (db) och L B är ljudnivå för bakgrundsljud (db). En lösning för höga bakgrundbuller under mättningar är att man öka på ljudets intensitet eller styrka. Detta kan göras med att öka volymen för förstärkaren som anslutas vanligen till en högtalare. Efterklangstid Efterklangstiden anger hur snabbt ljudenergin försvinner i ett rum sedan ljudkällan stängts av. Måttet definieras som den tid det tar för ljudet att avta med 60 db och efterklangstider finns angivna i en mängd standarder och rekommendationer. Efterklangstiden beräknas genom att använda Sabins ekvation: där V= rummets volym (m 3 ), T= efterklangstid (s) 0.16V A= (4) T För att mäta efterklangstid i mottagarrummet exciteras mottagarrummet med brus med hjälp av en högtalare och en mikrofon kopplad till en mätdator. Observera att för grov uppskattning av rummets T, kan Figuren 2 användas. 3

4 Figur 2. Lämplig efterklangstid i olika typer av lokaler. Kan användas för en grov bedömning av T (efter Åkerlöf, 2001). Att göra: Beräkna teoretiskt vägt reduktionstal, R w, för vägg baserat på resultat från mätningar i laboratorium ur handböcker. Reduktionstal för dörr mätt i laboratorium visas i Tabell 1. Mät ljudtrycksnivåer i sändar- och mottagarrum. Beräkna vägt reduktionstal, R w, från mätresultaten. Jämför teoretiskt reduktionstal med reduktionstal mätt i fält. Är reduktionstalet acceptabelt för denna typ av vägg? Vad beror skillnaden mellan det uppmätta resultatet och det teoretiska resultatet? OBS! Med avseende på efterklangstiden, gör mätningar enligt ovan och jämför resultatet med figur 2, diskutera eventuella avvikelser! 4

5 Tabell 1: Reduktionstal för dörr, mätt i laboratorium Frekvens, Hz R D, db Referenser Hassan, Osama, Grundläggande byggnadsakustik, tillämpad fysik och elektronik, 2010 Åkelöf, Leif, byggnadsakustik, AB Svensk Byggtjänst,

6 Redovisning av laboration i byggnadsakustik Reduktionstal mätt i laboratorium, R w : db Reduktionstal mätt i fält, R w : db Slutsats: Grupp nummer: Namn: 6