Bygningsfysik Lyd og bygninger

Transkript

1 Bygningsfysik Lyd og bygninger Ministeriet for Børn og Undervisning, marts Materialet er udviklet af Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri i samarbejde med Niels Erik Hvam, Hansenberg. Materialet kan frit kopieres med angivelse af kilde. Materialet kan frit viderebearbejdes med angivelse af følgende tekst: Dette materiale indeholder en bearbejdning af Bygningsfysik lyd, marts 2013, udviklet for Ministeriet for Børn og Undervisning af Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri i samarbejde med Niels Erik Hvam, Hansenberg. 1

2 Forord Hæftet behandler emnet Lyd og bygninger og understøtter opnåelse af målene i uddannelserne: Bygningsreglementet Foto og illustrationer er venligst udlånt af Wikipedia, Brüel&Kjær, Rockwool og ISOVER Udvalget takker faglærerne som har medvirket i udarbejdelsen af dette materiale. Herudover takker vi branchen for ideer til og konstruktiv kritik af materialet. Målgruppe: Bygningshåndværkere. Indhold Forord... 2 LYD:... 3 Høreskader:... 5 Lyd og benævnelser:... 5 Lydtryk Frekvens:... 6 Bølgelængden:... 6 Lydens fysiske styrke og db begrebet Bygningsregulativers lydtekniske benævnelser og begreber:... 8 Luftlydisolation R w Trinlydniveau L'nw... 8 Efterklangstiden:... 9 Lydabsorption Brand og lyd

3 LYD: Mennesket og de fleste andre hvirveldyr opfatter lyd med ørerne. Tilstedeværelsen af to ører samt selve det ydre øre sikrer evnen til at retningsbestemme en lyd, høresansen har da også stor betydning for det enkelte individ ikke bare til kommunikation men hjælper også i forbindelse med den daglige navigation i vore omgivelser. Ørets opbygning 1. Det ydre øre 2. Øregangen 3. Trommehinden 4. Mellemøret 5. Hammeren 6. Ambolten 7. Stigbøjlen 8. Det ovale vindue 9. Sneglen 10.Det runde vindue 11.Hørenerven Selv om øret er bygget op efter samme princip på de fleste hvirveldyr, er der stor forskel på hvordan høreevnen udnyttes. Hvis der anvendes høje frekvenser, kan der tegnes et komplet lydbillede, som nærmest kan erstatte synet, hvorimod lave frekvenser er velegnede til kommunikation over lange afstande, da lave frekvenser har en længere rækkevidde end meget korte frekvenser. Flagermus har f.eks. en høreevne, der er så fintfølende, at den erstatter synet, hvorimod elefanter, der har behov for at kommunikerer med den øvrige flok, der tit er spredt over store afstande benytter meget lave frekvenser til at meddele den øvrige familie, hvor man befinder sig. Mennesket bruger primært sin hørelse til kommunikation på forholdsvis kort afstand, og vores øre er da også skabt til netop dette formål og har derfor sin største følsomhed i taleområdet. 3

4 Ørets følsomhed Ørefølsomhedskurver eller hørestyrkekurver Opbygningen af det menneskelige øre og især øregangen bevirker en vis forstærkning af lyden (10-18 db) i området Hz, hvilket forklarer hørelsens store følsomhed i netop dette frekvensområde. Følsomheden aftager mod yderområderne af vores høreområde og lavere lyde end 20 Hz og højere end Hz er vort øre ikke i stand til at opfange. Ørets funktion: Det ydre øre opfanger og forstærker til en vis grad lyden. Trommehinden virker som en mikrofon, der opfanger de mekaniske svingninger. 4

5 Mellemøret indeholder tre knogler (-hammer, ambolt og stigbøjle)- som overfører trommehindens vibrationer til det indre væskefyldte øre. Her transformeres væskesvingningerne til nerveimpulser af de ca hårceller der er placeret langs den såkaldte basilarmembran. Da forskellige dele af basilarmembranen har resonans ved forskellige frekvenser, udføres der i det indre øre en indledende frekvensanalyse. Derpå ledes nerveimpulserne til hjernen, hvor den egentlige lydopfattelse finder sted. Høreskader: Da den yderste del af øret er mekanisk, er det da også her skaderne opstår når øret udsættes for et for stort lydtryk. Dersom øret udsættes for et konstant lydtryk på 85dB eller derover mere end 8 timer hver dag, begynder nedbrydningen af høreevnen og jo større lydtrykket er jo hurtigere opstår høreskaderne. Høreskader starter normalt med at der tabes høreevne på bestemte frekvensområder, der bliver med andre ord huller i høreevnen. Normalt forsvinder evnen til at høre høje toner først, man bliver med andre ord tunghør, og har svært ved at føre en samtale i rum med mange personer og efterhånden som høreevnen skades forsvinder der flere og flere frekvenser fra høreområdet. Da høretabet typisk er i taleområdet, er dette stærkt generende i forbindelse med kommunikation med arbejdskolleger og øvrige omgangskreds. Lyd og benævnelser: Lydens udbredelseshastighed: Hastigheden hvormed lyden udbredes er afhængig af mediet som lyden forplantes igennem. I luft ved 20 o C er lydens udbredelseshastighed 343 m/s. I vand er lydens udbredelseshastighed ca m/s og i jern ca m/s. Hvis tryk og materialetæthed ændres vil dette også resultere i et ændret udbredelseshastighed af lyden, men i det daglige har dette ingen betydning 5

6 Lydtryk. Lydbølgens energi. Jo højere en bølge er jo større energi besidder bølgen. Afstanden fra x-aksen til bølgetop målt lodret kaldes ampityden. Teknisk måles lydtryk i w/m 2 som omsættes til decibel db Frekvens: Antallet af hele svingningsperioder (bølgelængder), som bølgebevægelsen udfører pr. sekund, kaldes frekvensen, betegnes Hertz og forkortes Hz. Bølgelængden: Bølgelængden opgives i centimeter og meter og betegner den korteste afstand, målt i lydens udbredelsesretning, mellem to punkter i bølgebevægelsen med samme svingningstal eller den distance lydbølgen gennemløber i periodetiden, se planche ovenover. Beregning af bølgelængden ved en given frekvens: Lydens hastighed 340 m/sek., divideret med frekvensen resulterer i bølgelængden. (Frekvensen regnes ud fra lydens udbredelseshastighed i luft) Eksempler: 6

7 Frekvensen 100 Hz har en bølgelængde på 3,40 meter. Frekvensen 1000 Hz har en bølgelængde på 34 centimeter. Frekvensen Hz har en bølgelængde på 3,4 centimeter. Lydens fysiske styrke og db begrebet. Vort øre har evnen til at skelne lyd over et stort område. Ved en frekvens på 1000 Hz vil den svageste lydintensitet, et normalt øre kan opfatte være omkring w/m 2 svarende til (0, w/m 2 ) medens en lydintensitet på 1 w/m 2 vil give smerter i øret, Øret kan altså opfatte den energi, lyden indeholder over et meget stort område. Da en faktor på ca er en upraktisk størrelse at operere med, og øret ikke opfatter en fordobling af lydintensiteten som en fordobling af lyden, men nærmest logaritmisk, bruger vi Bells logaritme når vi taler lyd. EKSEMPEL: Vi sammenligner lydens intensitet med en vejlængde. Betragt referencelængden 1m som den svageste lyd vort øre kan opfatte. Vejlængde gange større Logaritme til Bell db reference end reference til Bell 1 m 1= m 10= m 100= m 1000= km 10000= km 20000= 10 4,3 4,3 43 NB: Bemærk at en fordobling af referencen = en fordobling af energimængden i lyden kun giver en forøgelse på 3 db. 100 km = Høreværn. 8,5 85 Ørets smertegrænse =

8 Bygningsregulativers lydtekniske benævnelser og begreber: Luftlydisolation R w. Luftlydisolation er det antal db. Som en bygningskonstruktion er i stand til at dæmpe lyd i svingningsområdet Hz med spring på 1/3 oktav. Man skaber f.eks. et lydtryk på 90 db på der ene side af en væg, kan man nu kun måle et lydtryk på 35 db på den anden side af væggen må konstruktionen altså have en dæmpning på 55 db. Jo lavere tal der måles jo bedre er konstruktionen. Trinlydniveau L'nw Trinlydniveauet er det lydtryk der kan måles under den etageadskillelse hvorpå den standardiserede bankemaskine arbejder. Jo højere tal der måles jo dårligere er konstruktionen. 8

9 Måling af trinlydsniveau Standardiseret bankemaskine. Brüel&Kjær Brüel&Kjær standardiserede bankemaskine. Type 3207 bruger 5 hamre med en vægt på 500 g for hver hammer. Hver hammer har en faldhøjde på 40 mm og slår 2 gange i sekundet hvilket giver en arbejdsfrekvens på 10 Hz. Maskinen er konstrueret således at den opfylder såvel nationale som internationale standarder. Efterklangstiden: 9

10 Et rums akustik beskrives ofte ved dets efterklangstid, der defineres som den tid der går fra en lydgiver standses til lydtryksniveauet er faldet 60 db. Lydabsorption. Et materiales lydabsorption er et udtryk for, hvor stor en del af den indfaldne lydenergi der absorberes pr. fladeenhed (se fig. 1). 10

11 Fig. 1 Lydabsorptionen udtrykkes ved dens absorptionskoefficient a, der kan udtrykkes på tre forskellige måder: Lydabsorptionskoefficienten a varierer fra 0-1,0. a =1,0 svarer til 100% lydabsorption a =0,0 svarer til 0% lydabsorption a =absorberet lyd / indfalden lyd Forskellige materialers evne til at optage (absorbere) lyd. Absorptionskoeffecienter. Materialer Absorptionskoeffecienter α Bølgelængder i Hz Gulvbelægninger: Trægulv på strøer 0,15 0,11 0,10 0,07 0,06 0,07 Parketstave i asfalt 0, ,07 0,06 0,06 0,07 Linoleum og vinyl på beton 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 Tæpper kraftig kvalitet 0,11 0,14 0,20 0,33 0,52 0,82 11

12 Mure og beklædningsmaterialer Beton 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,04 Pudset teglstensmur 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 9mm gipsplade på25mm forskalling pr.600mm 0,14 0,16 0,08 0,06 0,02 0,06 Do. med 25mm Rockwool bag 0,26 0,20 0,08 0,06 0,02 0,06 Porebeton 0,07 0,04 0,08 0,08 0,15 0,27 Vinduer Med alm. 3mm glas 0,35 0,25 0,18 0,12 0,07 0,04 Termorude 0,10 0,07 0,05 0,05 0,02 0,02 Gardiner let foldede 0,07 0,31 0,49 0,81 0,66 0,54 Åbninger Vindue åbent mm Rockwool pladebatts nedhængt 300mm 0,78 0,68 0,70 0,67 0,77 0,65 50mm Rockwool pladebatts direkte på beton 0,25 0,85 1,07 0,84 0,83 0,84 Genstande Absorptionsenheder pr. m 2 Siddende person 0,17 0,36 0,47 0,52 0,50 0,46 Polstret stol 0,11 0,18 0,28 0,35 0,45 0,42 Kilde Rockwoll. Ovenstående værdier er vejledende. Ved lydeguleringer af lokaler bør der altid indhentes gældende materialeværdier fra producenten. 12

13 Udstyr til lydmåling: 1. Højtaler med 12 lydkilder. 2. Lydkanon, kan give retningsbestemt impulsstøj på op til 105 db. 3. Lydmåler. 4. Bankemaskine 13

14 Brand og lyd Når man udfører konstruktioner med henblik på lydisolering, er det oftest meget beskedne ændringer der skal til, for at konstruktionerne også vil fungere som brandhæmmende bygningsdele. Nedenstående eksempler fra Isover. Ikke bærende, vandrette bygningsdele DETAIL Tegn. nr. PRINCIPSNIT BRAND FORVENTET LYDISOLATION R w L n,w REFERENCER (side 11) BD30 [EI 30] db Loft mod uudnytteligt tagrum Dantest - attest F (side 11) BD 30 [EI 30] db Loft mod uudnytteligt tagrum DBI-rapport G10053 og H (side 12) BD 30 [EI 30] 30 db Loft mod uudnytteligt tagrum Gyproc og Danogips (side 13) BD 30 [EI 30 ] 30 db Loft mod uudnytteligt tagrum DBI-rapport G (side 13) BD 60 [EI 60] db Loft mod uudnytteligt tagrum Gyproc (side 14) db Loft mod uudnytteligt tagrum BR-S 98 (Småhuse) Bærende, vandrette bygningsdele DETAIL Tegn nr. PRINCIPSNIT BRAND FORVENTET LYDISOLATION R,w L,n,w REFERENCER (side 15) BD 30 [-EI 30] db 80dB Etageadskillelse Brandteknisk Vejledning (side 15) BD 60 [REI 60] 45 db 75 db Etageadskillelse DBI-rapport G (side 16) BD 60 [REI 60] db 55 db Etageadskillelse med trinlydsgulv Norges Brandtekniske Laboratorium (side 17) BD 60 [REI 60] 45 db 75 db Etageadskillelse - renovering Brandteknisk Vejledning 30 14

15 (side 17) BD 60 [REI 60] db Loftkonstruktion DBI-rapport G (side 17) BS 60 [REI 60 A2-s1,d0] Etageadskillelse SBI 172 Ikke bærende, lodrette bygningsdele DETAIL Tegn. nr. PRINCIPSNIT BRAND FORVENTET LYDISOLATION R, w L, n,w REFERENCER (side 18) BD 30 [EI 30] 35 db Lette skillevægge Brandteknisk Vejledning (side 18) BD 60 [EI 60] 55 db Lette skillevægge Gyproc TDD 70/ M (side 19) BS 60 [EI60 A2-S1,d0] 52 db Lette skillevægge Danogips System IQ (side 19) BD 60 [EI 60] db Lette skillevægge TOP: Træ & Brand DBI j.nr Brandteknisk Vejledning (side 20) BS 60 [EI60 A2-S1,d0] 52 db Lette skillevægge Danogips System Y (side 21) BD 30 [EI 30] 30dB Skunkvæg Dantest - attest - F 1490 Bærende, lodrette bygningsdele DETAIL Tegn. nr. PRINCIPSNIT BRAND FORVENTET LYDISOLATION R, w L, n,w REFERENCER (side 22) BD 30 [EI 30] db Lette skillevægge Brandteknisk Vejledning (side 22) (side 23) BD 60 [REI 60] BD30 [REI 30] 45 db Lette skillevægge TOP: Træ & Brand DBI j. nr Brandteknisk Vejledning db Lette ydervægge Danogips System BY 2200 Dantest F (side 24) BS 60 [EI60 A2-S1,d0] 60 db Lejlighedsskel Brandteknisk Vejledning 30 Stråtag 15

16 DETAIL Tegn. nr. PRINCIPSNIT BRAND FORVENTET LYDISOLATION R, w L, n,w REFERENCER (side 25) BD 30 [EI 30] db Tagkonstruktion Brandteknisk Information Dantest F3404 Stråtag DETAIL Tegn. nr (side 26) PRINCIPSNIT REFERENCER Renovering DBI-rapport E Brandteknisk Vejledning (side 27) Nybygning DBI-rapport E Brandteknisk Vejlednin 16