25575923 

  

480x100px RFT18 engl

 

abs banner 480x120 English

 

glass2018 480x120  

 lisec SS FastLAne

 

20180817doe12 baner-480-100

 

Analiza różnic w wynikach badań izolacyjności akustycznej w szybach zespolonych: porównanie między produktami i laboratoriami
Data dodania: 02.08.18

Parametr izolacyjności akustycznej jest jednym z głównych kryteriów wyboru produktu z jednokomorową szybą zespoloną (Double Glazing Unit – DGU). Standardowe pomiary akustyczne są wykonywane w laboratoriach posiadających certyfikat zgodności wykonywania badań z normą EN ISO10140, w celu określenia izolacyjności akustycznej jednokomorowej szyby zespolonej. Niemniej jednak, pomiar danej konfiguracji jednokomorowej szyby zespolonej w różnych laboratoriach posiadających certyfikat zgodności z EN ISO10140 nie wykazuje takich samych wartości izolacyjności akustycznej.

 

Powstaje zatem pytanie: czy ta różnica wynika z niedokładności produktu w danej konfiguracji szyby zespolonej, czy z powodu niedokładności w badaniach laboratoryjnych? Celem tej analizy badań było określenie ilościowo względnego wpływu produktu i laboratorium na niepewność pomiaru izolacji akustycznej. Przeprowadzono kilka kampanii badawczych w dwóch różnych laboratoriach, które prowadziły do następujących, głównych wniosków.

 

Nie stwierdzono istotnego wpływu linii produkcyjnej lub miejsca produkcji na izolacyjność akustyczną. Ponadto elementy szyby zespolonej, takie jak typ standardowych ramek dystansowych lub standardowe folie laminujące PVB dostarczane przez różnych dostawców itp., nie mają wpływu na izolacyjność akustyczną.

 

Głównym źródłem niedokładności/niepewności są w rzeczywistości rozbieżności między wynikami badań w różnych laboratoriach akustycznych.

 

Niektóre laboratoria otrzymują zatem wyniki z wyższą izolację akustyczną dla tej samej konfiguracji szyby zespolonej, co prowadzi do przewagi konkurencyjnej zarówno dla laboratorium akustycznego, jak i producenta szyby DGU, który „kupuje” pomiar akustyczny w tym laboratorium. Najnowsze modyfikacje w EN ISO 10140 mają na celu zmniejszenie rozbieżności w wartości izolacyjności akustycznej uzyskiwanej z różnych laboratoriów.

 

 

Izolacja akustyczna jednokomorowej szyby zespolonej

 

Pomiary izolacyjności akustycznej jednokomorowej szyby zespolonej (DGU) należy wykonać w certyfikowanym laboratorium akustycznym. Zapis konfiguracji szyby zespolonej podaje grubość poszczególnych dwóch tafli szkła i szerokość komory gazowej.

 

Przykładową, konfiguracja 4(16)4 oznacza dwie szklane tafle o grubości 4 mm i komorę gazową o szerokości 16 mm.

 

Laboratoria akustyczne uwzględnione w tym badaniu są certyfikowane zgodnie z normą ISO 17025 [1], a pomiary są wykonywane zgodnie z serią norm EN 10140 [2].

 

Wymiary próbnej szyby przeznaczonej do badań wynoszą 1480x1230 mm. Zmierzona izolacyjność akustyczna przeszkleń jest określana ilościowo jako Spadek Poziomu Natężenia Przechodzącego Dźwięku (Sound Transmission Loss – STL) w decybelach (dB) dla pasma częstotliwości każdej tercji oktawy w zakresie częstotliwości [100 Hz – 5 kHz].

 

Dla przypomnienia: słyszalny zakres częstotliwości ludzkiego ucha to [20 Hz - 20 kHz], ruch drogowy jest źródłem hałasu o niskiej częstotliwości około 200 Hz, podczas gdy płacz dziecka jest źródłem hałasu o wysokiej częstotliwości około 2 kHz.

 

Przykłady izolacyjności akustycznej zmierzonej dla szyby 4(16)4 pokazano na rys. 1. Im wyższy współczynnik STL, tym lepsza izolacja akustyczna oszklenia.

 

 

2018 7-8 24 1

Rys. 1. Zmierzona wartość izolacyjności akustycznej dla szyby 4(16AIR)4

 

 

Widmo izolacyjności akustycznej szyby DGU na rys. 1 można podzielić na trzy części, zgodnie z teorią izolacji akustycznej dla materiałów warstwowych, opisaną w literaturze przedmiotu [3-5]: 

 

  • przy niskich częstotliwościach około 200 Hz, izolacyjność akustyczna wykazuje spadek. Ta słabość izolacji, klasycznie nazywana „efektem masa/sprężyna/ masa”, jest spowodowana sprzężeniem pomiędzy dwiema szklanymi taflami i powietrzną komorą między nimi. 
  • przy częstotliwościach średnich, w zakresie częstotliwości [300 Hz – 2 kHz], wzrost izolacji można rozumieć jako prawo masy. Im cięższy system, tym lepsza izolacja akustyczna.
  • następny spadek izolacyjności akustycznej występuje około 3 kHz. Zjawisko to odpowiada „efektowi koincydencji”, dla którego prędkości dźwięku w powietrzu i szkle są identyczne. Transfer energii między szkłem a powietrzem jest wówczas optymalny, co prowadzi do osłabienia izolacji akustycznej.

 

 

(...)

Opis ten można uogólnić na dowolny wykres izolacyjności akustycznej szyby zespolonej.

 

Trzy główne wskaźniki RW, RA i RA,tr wyrażone w dB, pochodzą z analizy pomiarów izolacyjności akustycznej, aby uzyskać jednolite wartości wskaźników izolacyjności akustycznej dla danego produktu. Ich obliczenia w zakresie częstotliwości [100 Hz - 3150 Hz] opisano w normie ISO 717-1 [6].

 

Każdy z tych wskaźników podkreśla wagę części widma o różnych zakresach częstotliwości. Indeks RW jest najczęstszą metodą oceny izolacji akustycznej w budynkach i elementach budynków. Wskaźnik RA, tr powinien być stosowany, gdy źródłem hałasu jest ruch drogowy. W przypadku zewnętrznego szumu tła lepiej jest użyć wskaźnika RA.

 

Wskaźniki RA i RA, tr są generalnie uzyskiwane ze wskaźnika RW, przez odpowiednie dodanie do tego wskaźnika ujemnych współczynników korekcji C i Ctr. RW jest liczbą całkowitą, podczas gdy RA i RA, tr mogą być wyrażone w ułamku dziesiętnym. Ostatecznie, izolacyjność akustyczna szyby zespolonej jest wyrażona następująco: RW (C, Ctr). Przykładowo RW (C, Ctr) = 30 (-1,0, -3,0) dB dla szyby 4(16)4 oznacza RW = 30 dB, RA = 29,0 dB i RA, tr = 27,0 dB.

 

Konfiguracje szyb zespolonych mogą być łatwo uszeregowane dzięki tym trzem indeksom akustycznym.

 

Na przykład, szyba 4(16AIR)10 mająca RW (C, Ctr) = 36(-1,0, -4,0) dB ma większą izolacyjność akustyczną niż szyba 4(16AIR)4 z RW (C, Ctr) = 30 (- 1,0, -3,0) dB.

 

Jednak pomiary izolacyjności akustycznej tej samej próbki oszklenia w różnych laboratoriach nie prowadzą do uzyskania takich samych wartości izolacyjności akustycznej. Rozbieżność może osiągnąć 5 dB dla RA,tr dla szyby zespolonej [7]. Celem tego badania jest ustalenie pochodzenia tej rozbieżności, z jednej strony między niekontrolowanymi różnicami właściwości szyby zespolonej, a z drugiej strony różnicami w pomiarach w laboratoriach akustycznych.

 

 

Różnice w izolacyjności akustycznej ze względu na konfiguracje szyb zespolonych

 

W pierwszej kolejności zbadano wpływ parametrów szyby zespolonej, takich jak: lokalizacja miejsca produkcji szyby zespolonej, powtarzalność wyrobów wychodzących z linii produkcyjnych, typ ramek dystansowych, typ i dostawca foli PVB.

 

Wyniki badań szyb zostały przedstawione w Tabeli 1.

 

 

Tabela 1. Badane szyby zespolone

2018 7-8 25 1

 

 

Wszystkie pomiary są wykonywane w tym samym laboratorium akustycznym, które posiada certyfikat ISO10140.

 

Każdy rozważany parametr jest zmieniany niezależnie dla trzech następujących konfiguracji szyby zespolonej 4(16)4, 4(10)10 i 44,2(16)4. ΔRW, ΔRA i ΔRA, tr oznaczają maksymalną różnicę wskaźników akustycznych między próbkami szyb dla rozważanego parametru.

 

Uzyskane wyniki wyszczególniono w Tabeli 2. Skupiamy naszą analizę na zmienności wskaźnika akustycznego RA, tr. Maksymalna różnica w izolacyjności akustycznej szyb 4(16)4 pochodzących z trzech różnych linii produkcyjnych Saint-Gobain wynosi ΔRA, tr = 1,2 dB. Dostawca ramki dystansowej ma również nieznaczny wpływ na izolacyjność akustyczną szyby 4(16)4 – różnica miedzy próbkami ΔRA, tr = 0,4 dB. Wynik ΔRA, tr = 0,2 dB – różnica między próbkami wyprodukowanymi na tej samej linii produkcyjnej podkreśla dobrą powtarzalność procesu produkcyjnego.

 

 

Tabela 2. Wpływ parametrów szyby zespolonej na wskaźniki izolacyjności akustycznej. Pomiary zostały wykonane w tym samym laboratorium akustycznym.

2018 7-8 25 2

 

 

Tabela 3. Zmienność wskaźników izolacyjności akustycznej uzyskanych dla tych samych próbek szyby zespolonej zmierzonych w dwóch laboratoriach

2018 7-8 26 2

 

 

W przypadku szyby zespolonej zawierającej szkło laminowane analizowany jest wpływ różnych dostawców folii PVB i różnych partii folii PVB. Zarówno w przypadku folii PVB do szyb ochronnych (PRO – protect), jak i szyb akustycznych (SIL – silence), nie ma to większego znaczenia – zmiana dostawcy folii PVB i zmiana partii produkcyjnej folii PVB od tego samego dostawcy praktycznie nie wpływa na izolacyjność akustyczną szyby zespolonej. Na podstawie tej analizy można wywnioskować, że izolacyjność akustyczna nie zależy od procesu produkcyjnego i zmiany elementów składowych produktu z tego samego rodzaju.

 

 

Pomiary izolacyjności akustycznej w różnych laboratoriach akustycznych

 

Te same próbki szyby zespolonej są testowane w innym laboratorium akustycznym, posiadającym certyfikat ISO10140. Również w tym drugim laboratorium nie zaobserwowano żadnej zmiany izolacyjności akustycznej zależnej od sposobu produkcji szyby zespolonej.

 

Jednak pojawiają się różnice w wartościach wskaźników izolacyjności akustycznej pomiędzy dwoma laboratoriami, co przedstawiono w Tabeli 2. Maksymalne różnice ΔRA,tr = 2,6 uzyskuje się dla szyby 44,2SIL(16)4, dla konfiguracji 4(16)4, ΔRA,tr = 2,4 dB.

 

Różnica ΔRA,tr jest wyższa niż ΔRA i ΔRW, co prowadzi do wniosku, że różnica znajduje się głównie w zakresie niskich częstotliwości. Jego rzeczywistość potwierdzono na rys. 2.

 

 

2018 7-8 26 1

Rys. 2. Uzyskana izolacyjność akustyczna dla tej samej próbki szyby zespolonej, badanej w dwóch różnych laboratoriach akustycznych. Główne różnice występują przy niskiej częstotliwości (poniżej 300 Hz).

 

 

Te różnice w części widma akustycznego o niskiej częstotliwości można interpretować tak, że wynika ona z różnicy wielkości pomieszczeń występujących między obydwoma laboratoriami. Ta różnica wielkości pomieszczenia oznacza, że charakterystyki akustyczne pomieszczń występujące przy częstotliwości niższej niż tak zwana „częstotliwość Schrödera”, szacowanej na około 300 Hz, będą miały wpływ na wartości izolacyjności akustycznej uzyskiwanej z pomiarów. Rzeczywiście, główne różnice oszacowane pomiędzy obydwoma laboratoriami występują poniżej 300 Hz (pokazano to na rys. 2).

 

 

Nowa aktualizacja normy ISO 10140

 

Aktualizacja normy ISO 10140 została opublikowana w listopadzie 2016 r. [2], w celu dalszego zmniejszenia różnic w wynikach uzyskiwanych w różnych laboratoriach akustycznych. Oba laboratoria akustyczne analizowane w tym badaniu zgadzają się ulepszyć swój sprzęt, aby zachować zgodność z tą aktualizacją. Wg tej aktualizacji izolacyjność akustyczna dwóch referencyjnych szyb zespolonych 6(16)6 i 44,2(16)10, musi znajdować się w określonym zakresie dla pasma częstotliwości każdej tercji oktawy, aby laboratorium uzyskało certyfikat zgodności z ISO 10140.

 

 

Wnioski

 

Nie stwierdzono istotnego wpływu lokalizacji produkcji, rodzaju ramki dystansowej i dostawcy folii PVB na izolację akustyczną szyby zespolonej. Główne źródło różnic pochodzi z laboratorium akustycznego. Nowa wersja EN ISO 10140 ma na celu zmniejszenie tych różnic.

 

 

 

 Fabien Dalzin
Saint-Gobain

 

 

Artykuł opiera się na wykładzie prezentowanym
Konferencji GLASS PERFORMANCE DAYS 2017,która
odbyła się 28-30.06.2017 w Tampere, Finlandia

 

Podziękowanie
Ukończenie tego badania nie byłoby możliwe
bez udziału i pomocy Gillesa Battigelliego,
Fabiena Bouilleta, Christophe Ciny,
Laurenta Courtina, Cécile’a Dalle-Ferriera,
Marca Michau i Nicolasa Nadaud.

 

 

Bibliografia

[1] EN ISO/IEC 17025:2018-02 Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących kalibracyjnych

[2] EN ISO 10140-1:2016-10 Akustyka. Pomiar laboratoryjny izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Część 1: Zasady stosowania dla określonych wyrobów EN ISO 10140-2:2011 Akustyka. Pomiar laboratoryjny izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Część 2: Pomiar izolacyjności od dźwięków powietrznych EN ISO 10140-3:2011 Akustyka. Pomiar laboratoryjny izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Część 3: Pomiar izolacyjności od dźwięków uderzeniowych EN ISO 10140-4:2011 Akustyka. Pomiar laboratoryjny izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Część 4: Procedury pomiarowe i wymagania EN ISO 10140-5:2011 Akustyka. Pomiar laboratoryjny izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Część 5: Wymagania dotyczące laboratoryjnych stanowisk badawczych i wyposażenia

[3]A. J. Tadeu i D. M. Mateus: Sound transmission through single, double and triple glazing. Experimental evaluation » Applied acoustics [Transmisja dźwięku przez pojedyncze, podwójne i potrójne oszklenie (szybę pojedynczą, szybę zespoloną jedno- i dwukomorową). Eksperymentalna ocena, Akustyka stosowana], nr 162, s. 307-325, 2001.

[4] C. Lesueur: Rayonnement acoustique des structures [Przenoszenie dżwieku w konstrukcji], Eyrolles, 1988

[5] F. Fahy: Foundations of Engineering Acoustics [Podstawy inżynierii akustycznej], prasa akademicka, 2001.

[6] EN ISO 717-1:2013-08 Akustyka. Ocena izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Część 1: Izolacyjność od dźwięków powietrznych EN ISO 717-2:2013-08 Akustyka. Ocena izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Część 2: Izolacyjność od dźwięków uderzeniowych

[7] Analiza i wnioski z badań oszklenia metodą Round Robin (algorytm karuzelowy) zorganizowanych wspólnie przez WG CEN TC 126 129

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 07-08/2018