Ljudisolering - Tfe - Umeå universitet

UMEÅ UNIVERSITET
Tillämpad fysik och elektronik Laborationer i byggnadsakustik
Osama Hassan 2010-09-07
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 100-3150 Hz och sedan bestämma vägt fältreduktionstal.
Ekvationen för fältreduktionstal fås av den följande utryck:
1

R′
= L
S
− L
M
⎛ AM
⎞
−10
log⎜
⎟ (1)
⎝ S ⎠
där LS= medelvärde av ljudtrycksnivån i sändarrummet, LM= medelvärde av ljudtrycksnivån i
mottagarrummet, och AM= absorptionen i mottagarrummet (m 2 S). Denna ekvation anger hur
mätningarna ska gå till.
Medelvärde av ljudtrycksnivån i rummet kan fårs genom:
⎛ L ⎡ p1
Lp
2 ⎞
⎜ 1
⎤
L = 10log
⎢10
10 + 10 10 + ..... ⎥
⎟
p
(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 LS 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. LM 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

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 LB
⎞
L = 10log⎜10
10 −10
10 ⎟ (dB) (3)
⎜
⎟
⎝
⎠
där LSB = ljudnivå för signal och bakgrundljud (dB) och LB 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

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, Rw, 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

Referenser
Tabell 1: Reduktionstal för dörr, mätt i laboratorium
Frekvens, Hz R D , dB
50 25
63 27
80 28
100 29
125 30
160 34
200 35
250 37
315 39
400 37
500 36
630 36
800 37
1000 38
1250 39
1600 39
2000 40
2500 43
3150 45
4000 45
5000 45
Hassan, Osama, Grundläggande byggnadsakustik, tillämpad fysik och elektronik, 2010
Åkelöf, Leif, byggnadsakustik, AB Svensk Byggtjänst, 2001
5

Redovisning av laboration i byggnadsakustik
Reduktionstal mätt i laboratorium, Rw: _______dB
Reduktionstal mätt i fält, R’w: _______ dB
Slutsats:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Grupp nummer: __________________
Namn:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
6