Meluntorjunta ELEC-EE5640 Ääneneristävyys rakennuksissa. 28.9.2015 Valtteri Hongisto

Esitys aiheesta: "Meluntorjunta ELEC-EE5640 Ääneneristävyys rakennuksissa. 28.9.2015 Valtteri Hongisto"— Esityksen transkriptio:

1 Meluntorjunta ELEC-EE5640 Ääneneristävyys rakennuksissa. 28.9.2015 Valtteri Hongisto valtteri.hongisto@ttl.fi

2 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.2 Ilmaääneneristys rakennuksessa Äänen läpäisyreitit: Suora ääni erottavan rakenteen läpi rakenteelliset sivutiesiirtymät –lattia, katto, seinät –hormit –runkoon kiinnitetyt LVIS- putkistot ilmareitit –avoimet ikkunat tai ovet talotekniikka –ilmastointikanavien seinämiä pitkin –ilmastointikanavissa siirtyvä ilmaääni raot –tiivistyspuutteet, asennusvirheet tai rakenteiden elämisen tai kulumisen aiheuttamat Laboratorio R tai D –vain suora ääni Rakennus R' tai D' –kaikki äänireitit Rakenteellisia sivutiesiirtymiä käsittelee oppikirjan luku 4. Tämä luku käsittelee pilkuttomia

3 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.3 Labra vs. kenttä L n,w L' n,w

4 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.4 Ilmaäänen sivutiesiirtymäreitit Sivutiesiirtymät voivat olla rakenteellisia –esimerkiksi värähtelynä lattiaa tai seinän kautta** –lämpoputkistoja pitkin –ilmaääni muuttuu runkoääneksi ja säteilee takaisin ilmaääntä vastaanottohuoneessa ilmareittiä pitkin kulkeutuvia –avoimien ikkunoiden/ovien tai rakojen kautta taloteknisiin laitteistoihin liittyviä –ilmastointikanavat

5 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.5 Esimerkki voimakkaasta sivutiesiirtymästä Kevytväliseinä rakennettiin 60 mm kelluvan betonilaatan päälle: R'w52dB. Tavoitetaso R’ w 60dB. Laatan koinsidenssi 400 Hz Katkaisemalla laatta kevytväliseinän kohdalla ja rakentamalla väliseinä kantavaan lattiaan asti saatiin R’w62dB

6 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.6 Esimerkki: Betoni 180 mm labrassa vs. rakennuksessa tyypillisesti betonin kenttäarvo on noin 4 dB laboratorioarvoa pienempi, jos sivuavat rakenteet ovat pintamassaltaan samaa luokkaa kuin betonilla (noin 500 kg/m 2 )

7 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.7 Mitoitusmalli massiivirakenteille Suoria äänireittejä on 1 kpl (Dd). Sivuavia äänireittejä on 12 kpl –Sivuavia rakenteita pitkin(Ff) –Väliseinästä sivuavaan rakenteeseen kulkeutuvia (Df) ja –Sivuavasta rakenteesta väliseinään eteneviä 4 kpl (Fd).

8 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.8 EN 12354-1 yksinkertaistettu mallinnusmenetelmä Perustuu R w -arvoihin, ei taajuuslaskentaa Suora reitti: Sivuavat reitit Kokonaisuus Kantava: R s Lisäeriste: R Dd

9 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.9 Jäykkien liitosten värähtelyeristävyys K Jos m’ 1 =m’ 2 =m’ 3 =m’ 4, X-liitos vaimentaa 9 dB ja T-liitos 6 dB.

10 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.10 Laskentaesimerkki

11 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.11 Laskentaesimerkki ilman 10 dB lisärakennetta

12 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.12 Laskentaesimerkki 10 dB lisärakenteen kanssa

13 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.13 ESIMERKKI: Sivutiesiirtymä paritalon alapohjassa Ongelman paikallistaminen Ääni kuului olohuoneesta toiseen Korvalla kulkureittiä ei löytynyt Intensiteettimenetelmällä (R=L p1 -L I2 - 6) määritetyt äänitehotasot huonepinnoilta ennen ja jälkeen lattian lisäeristämisen. Alleviivaus+lihavointi kertoo, että ääntä säteilee pinnasta merkittävästi. Hongisto (2001) Appl Acoust

14 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.14 ESIMERKKI: Sivutiesiirtymä paritalon alapohjassa Lattian lisäeristysratkaisu (a) Alkuperäinen lattia. f 0 =600 Hz. (b) Uusi lattia. Toteutettiin huoneistossa 2. f 0 =175 Hz. Hongisto, Appl Acoust 2001

15 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.15 ESIMERKKI: Sivutiesiirtymä paritalon alapohjassa Ilmaääneneristävyys ennen ja jälkeen lisäeristyksen Käyrien selitykset: A – alkup. tilanne 53 dB B –lattian lisäeristämisen jälkeen 56 dB C – ISO 717-1 vertailukäyrä asennossa 53 dB Resonanssi 500 Hz hävisi Hongisto, Appl Acoust 2001

16 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.16 ESIMERKKI: Sivutiesiirtymä paritalon alapohjassa Askeläänitasot ennen ja jälkeen lisäeristyksen Käyrien selitykset: A – Alkuperäinen lattiarakenne B – Uusi lattiarakenne Resonanssi siirtyi pienemmälle taajuudelle, samoin kuin ilmaäänen kohdalla Hongisto, Appl Acoust 2001

17 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.17 ESIMERKKI: Sivutiesiirtymä paritalon eteisessä Ilmaääneneristävyys R’ eteisten välillä Käyrien selitykset: A – Alkuperäinen tilanne B – Tilanne uusien ovirakenteiden jälkeen C – Kuten A+ peitelevy toisen oven päällä D – ISO 717-1 vertailukäyrä asennossa Hongisto, Appl Acoust 2001

18 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.18 ESIMERKKI: Sivutiesiirtymä paritalon eteisessä Ilmaääneneristävyys R’ ulko-ovelle Käyrien selitykset: E – Yksi ulko-ovi alkuperäisessä tilanteessa F – Kuten E + lisäeristys oven päällä –50 mm villa + puukehys –22 mm lastulevy Hongisto, Appl Acoust 2001 1600 Hz resonanssi

19 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.19 ESIMERKKI: Sivutiesiirtymä paritalon eteisessä Ulko-oven rakenneparannus (a) Alkuperäinen rakenne. Teoreettinen dilataatioresonanssin taajuus 1600 Hz. (b) Uusi rakenne, joka oli riittävä tason R’w55dB saavuttamiseksi (juuri ja juuri). Hongisto, Appl Acoust 2001

20 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.20 ESIMERKKI: Sivutiesiirtymä paritalon keittiössä Askelääneneristävyys Käyrien selitykset A – Alkuperäinen tilanne Klinkkeri suoraan betoniin B – Parannettu tilanne, joustava kerros asennettu klinkkerin alle C – ISO 717-2 vertailukäyrä Joustavan pintamateriaalin askeläänitason parannus L noudattaa joustavien aluspinnoitteiden teoriaa (luku 3) Hongisto, Appl Acoust 2001

21 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.21 Ulkoseinän sivutiesiirtymätutkimus Tutkittiin miten ulkoseinä (Flanking wall) vaikuttaa huoneiden väliseen äänieristykseen, kun seinä (Separating wall) pidettiin samana LÄHDE: Ruukki Construction/VTT VS1 mittaus

22 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.22 Ulkoseinän sivutiesiirtymätutkimus Väliseinä (Separating wall) R w (C 100-3150 ; C 50-3150 )=64 (-1, -2) dB

23 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.23 Ulkoseinän sivutiesiirtymätutkimus L2: ulkoseinää ei katkaista R w =51 dB mittaus

24 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.24 Ulkoseinän sivutiesiirtymätutkimus L1: sisempi levy katkaistu väliseinän kohdalla R w =55 dB mittaus

25 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.25 Ulkoseinän sivutiesiirtymätutkimus L3: sisäpuoliset levyt koolattu huoneen sisään R w =58 dB mittaus

26 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.26 Ulkoseinän sivutiesiirtymätutkimus L4: ulkoseinässä rangat + katkaisu VS1 kohdalla R w =59 dB mittaus

27 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.27 Ulkoseinän sivutiesiirtymätutkimus L6: ideaalinen liitos: ei mekaanista kytkentää R w =60 dB mittaus

28 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.28 Rakojen vaikutus ääneneristävyyteen Yksinkertainen laskentamalli Jos rakenteen kokonaispinta- ala on S 1 ja ääneneristävyys R 1, ja raon vastaavasti S 2 ja R 2, on raon ja rakenteen yhteisääneneristävyys R yhteis Jos rako on kovaseinäinen, voidaan ensimmäisessä approksimaatiossa asettaa raon ääneneristävyys nollaksi, eli R 2 =0 dB.

29 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.29 Rakojen vaikutus ääneneristävyyteen Esimerkki rakojen vaikutuksesta

30 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.30 Rakojen vaikutus ääneneristävyyteen Oviesimerkki

31 31 Oven tiivistyksen vaikutus Oven äänieristykseen vaikuttaa erityisen paljon tiiveys. Samalle ovelle saatu laboratoriossa 24-46 dB R w rs=kumitiiviste ts=teippaustiiviste pb=profiililista Hongisto et al. (2000 ) J Sound Vib

32 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.32 Äänivuodon paikallistaminen intensiteettimenetelmällä Intensiteettitaso 15 cm oven pinnasta, 500 Hz laivan hyttiovirakenteen kehitys sähkölukon äänivuodon korjaus Hongisto et al. (1996) Noise Con Eng J

33 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.33 Ilmaäänen sivutiesiirtymä kanavistoa pitkin Kanaviston äänireitti huomioitava, kun huoneistojen välinen tavoitetaso ylittää 35…45 dB R’ w Sivutiesiirtymä estetään kanavaäänenvaimentimella Sivutiesiirtymä voimakkaampi suurella kanavakoolla –suuaukon impedanssi pienenee kanavakoon kasvaessa –pienemmässä kanavassa suurempi vaimennus [dB/m]

34 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.34 Ilmaäänen sivutiesiirtymä kanavistoa pitkin Karkea laskentamalli Kanaviston ääneneristävyys [dB] missä –D lähtö =huoneen 1 pääte-elimen äänenvaimennus Ei olemassa testistandardia, eikä laskentayhtälöä Arvoa 0 vastaa avointa aukkoa (sisältää varmuusvaraa) –D ä on kanavistossa mahdollisesti olevan äänenvaimentimen äänenvaimennusarvon D ä –D k sisältää matkalle kertyvät haara- ja mutkavaimennukset (yleensä muutamia desibelejä) –D p =pääte-elimen tai avoimen kanavan pään päätevaimennus D p Rakenteen ja ilmareitin yhteisääneneristävyys –S ivk on ilmanvaihtokanavan fysikaalinen pinta-ala [m 2 ]

35 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.35 Ilmaäänen sivutiesiirtymä kanavistoa pitkin - Laboratoriomittaus päätelaite (esim. liesituuletin) sijoitetaan vierekkäisiin kaiuntahuoneisiin yhteiskanava kulkee kaiuntahuoneiden rinnalla yhteiskanavien päissä äänenvaimentimet (yhteiskanava ei heijastele)

36 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.36 Ilmaäänen sivutiesiirtymä kanavistoa pitkin Mittaus vs. laskenta Avoimet kanavan päät KANAVAOSAT huoneesta 1 huoneeseen 2: 90° mutka 125 kanava 600 mm 125/160 suppari T-haara 160/250 250 runkokanava 3000 mm T-haara 160/250, suppari 125/160, 125 kanava 600 mm, 90° mutka Vaimentamaton tilanne: Avoimet kanavapäät, ei päätelaitteita Vaimennettu tilanne: kanavat tulpattu Hongisto V, Häggblom H, Työterveyslaitos, 2009. sivu 29

37 Kanaviston ilmaääneneristävyys Kuva: Laine, Suomen LVI-Liitto r.y. Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.37

38 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.38 Huoneäänen siirtyminen ilmakanavaan L W2 on kanavan sisälle päätyvä äänitehotaso L p,1 on äänitaso huoneessa R on kanavan ilmaääneneristävyys S k on kanavan pinta-ala huoneessa Molemmat yhtälöt validoimatta Suomessa Pyöreiden kanavien ilmaääneneristävyydet hankalia saada selville (arvot vaihtelee lähteittäin ja yhtälöt hankalia) VDI 2081

39 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.39 Kanavaäänen siirtyminen huoneeseen L p,2 on äänenpainetaso huoneessa [dB] L W1 on äänitehotaso kanavan sisällä [dB] R on kanavan ilmaääneneristävyys [dB] S k on kanavan pinta-ala huoneessa [m 2 ] A on huoneen absorptioala [m 2 -Sab] S 1 on kanavan poikkipinta-ala [m 2 ] VDI 2081

40 Aalto-yliopisto. Meluntorjunta ELEC-E5640. Ääneneristävyys rakennuksissa.40 Esimerkki 0.65 mm teräskanava Ø200 mm kulkee kahden toimistohuoneen lävitse väliseinän kohdalla on joustava liitos, jolloin runkoääntä ei siirry teräskanavaa pitkin sovelletaan edellisiä kaavoja peräkkäin tarkastellaan puheääntä –lähetyshuone: 60 dBA –vastaanottohuone: 26 dBA –tasoeroksi saadaan 34 dBA äänen sivutiesiirtymä kanavan ilmatilaa pitkin on merkittävä JOHTOPÄÄTÖS: kanaviston kotelointi tarpeen, jos ääneneristysvaatimus huoneiden välillä ylittää R'w35dB 2.7m