Акустическая строительная конструкция Российский патент 2004 года по МПК E04B1/86 

Задачей данного изобретения является создание акустической строительной конструкции, выполненной по принципу изоляции "массив - эластичная прослойка - массив" и содержащей плиты из минеральной ваты.

Изобретение описывается в основном на примере акустических перегородок здания, однако оно не ограничивается только этим частным типом акустической строительной конструкции и в равной степени относится и к вертикальным обшивкам, полам и потолкам, служащим целям звукоизоляции в различных типах зданий.

Звукоизоляция или акустическая коррекция здания обычно достигается при помощи плит или полотнищ из минеральной ваты, звукоизоляционные свойства которых общепризнаны в настоящее время.

Критериям звукоизоляции или акустической коррекции отвечают многочисленные системы типа "массив - эластичная прослойка - массив"; так, например, такие системы могут представлять собой перегородки, состоящие из минераловатных плит, расположенных между по меньшей мере двумя гипсовыми плитами, или могут быть в виде вертикальных обшивок, составленных из минераловатных плит, соединенных по меньшей мере с одной гипсовой плитой и приклеенных или механически закрепленных на кирпичной или бетонной стене. Насчитывается огромное количество разновидностей таких систем, при этом их звукоизоляционные свойства зависят от трех параметров: поверхностной плотности и характера перегородки, толщины и характера эластичной прокладки, толщины и характера звукопоглощающей прослойки (US 3506088 А).

В настоящее время отмечается возрастающий спрос на более эффективные системы как для звукоизоляции, так и для акустической коррекции, особенно в секторе нежилых зданий и сооружений. Это связано с тем, что в городской черте располагается много промышленных зданий и развлекательных комплексов, а современные требования по акустике таких зданий предписывают, чтобы общий уровень звукоизоляции был выше 50 дБ(А), то есть чтобы звукоизоляция между самими помещениями, звукоизоляция в направлении из помещений наружу и звукоизоляция в направлении снаружи внутрь помещений были выше 50 дБ(А).

Вместе с тем, к требованиям повышенной эффективности этих акустических систем добавляется необходимость использования в них промышленных материалов, отвечающих оптимальному соотношению качества и стоимости.

Суть данного изобретения заключается в реализации акустической строительной конструкции в соответствии с принципом изоляции "массив - эластичная прослойка - массив", позволяющей одновременно повысить звукоизоляционные свойства и добиться простоты и скорости установки для снижения общей стоимости системы.

Эта задача решается при помощи акустической строительной конструкции, отвечающей принципу изоляции "массив - эластичная прослойка - массив", при этом каждая из двух масс системы содержит по меньшей мере один жесткий элемент, и эти массивы разделены как минимум одной минераловатной плитой, сочетающейся с по меньшей мере одной воздушной прослойкой. Такая конструкция предусматривает, чтобы жесткие элементы были изготовлены в виде поддонов U-образного поперечного сечения, при этом U-образные полости заполнены как минимум одной минеральной ватой. Предпочтительно закреплять оба массива системы на элементах здания механически, и предпочтительнее их располагать с двух сторон каркасных элементов здания.

Таким образом, заполненные поддоны составляют массивы системы, в которой благодаря наполнителю контролируется поверхностная плотность, а звукоизоляционные свойства упомянутого массива усиливаются благодаря акустическим свойствам, присущим минеральной вате. Такое сочетание поддона и минеральной ваты способствует созданию эффективной акустической обшивки.

Кроме того, такие жесткие элементы, закрепленные на каркасе здания, сами служат несущей конструкцией. Действительно, в отличие от перегородок, состоящих из минераловатных плит, расположенных как минимум между двумя гипсовыми плитами, образующими массивы системы, такие элементы не требуют использования дополнительных металлических каркасных деталей для закрепления упомянутых массивов системы на каркасе здания. Таким образом, использование этих жестких элементов позволяет отказаться от дополнительного металлического каркаса и делает установку массивов системы быстрой и простой.

При таком способе коэффициент акустического поглощения конструкции превышает 50 дБ(А), а иногда даже 60дБ (А).

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения кромки бортов U-образных поддонов имеют дополняющие друг друга формы, что позволяет соединять поддоны между собой так, чтобы их днища составляли единую сплошную поверхность. Это дает возможность получать панели большой площади, сводя к минимуму количество точек крепления поддонов к каркасным элементам здания, поскольку эти поддоны зацепляются друг за друга, их можно закреплять механически на одном из этих концов.

В данном изобретении предпочтение отдается варианту, в котором одна из концевых кромок загибается в виде планки во внешнюю сторону поддона, а другая концевая кромка профилируется так, чтобы в нее входила планка концевой кромки другого поддона, и имеет предложение в виде крыла, направленного во внешнюю сторону поддона параллельно его днищу. Это соответствует упрощению и сокращению времени сборки. Кроме того, профилированная кромка благодаря своему крылу позволяет легко осуществлять крепление поддона, так как после его установки на место доступ к этому крылу остается свободным. Преимуществом такого профилированного конца является и то, что он позволяет избежать повреждений при установке и удержании наполнителя поддона. Паз, в которой входит планка другого поддона, удерживает в определенном положении наполнитель в данной части поддона, а в противоположной части этого поддона наполнитель удерживается крылом профилированного конца соседнего поддона.

В одном из вариантов реализации изобретения по меньшей мере один из поддонов изготавливается из цельного листа.

В другом варианте реализации этого изобретения по меньшей мере один из поддонов выполнен из перфорированного листа, отверстия которого повышают рассеивающий эффект минераловатного наполнителя поддона. Конструкция, таким образом, не только эффективна в плане звукоизоляции, но также и в плане акустической коррекции, так как обладает хорошим коэффициентом поглощения.

В изобретении предпочтение отдается способу крепления поддонов к каркасу здания при помощи обыкновенных или акустических распорных элементов.

Такие распорные элементы увеличивают расстояние между двумя массивами в системе "массив - эластичная прослойка - массив", позволяя тем самым увеличить толщину воздушной прослойки.

Акустические распорные элементы позволяют также сделать упомянутые массивы независимыми друг от друга в акустическом плане, чтобы избежать передачи вибрации.

Преимущественно используются простые или акустические распорные элементы с регулируемой длиной распорки. Благодаря этому, при необходимости можно регулировать толщину воздушной прослойки при унифицированном типе распорного элемента.

В одном из наиболее оптимальных вариантов изобретения U-образная полость поддонов заполняется минеральной ватой, имеющей большую плотность, например каменной ватой. Имея гораздо большую плотность, чем стекловата, каменная вата позволяет увеличить общую поверхностную плотность поддона по сравнению с использованием стекловаты.

В другом варианте изобретения поддоны заполняются минеральной ватой меньшей плотности, например стекловатой, но при этом в них помещают по меньшей мере одну дополнительную нагрузку, например гипсовую плиту, располагаемую либо на дне поддона, либо на поверхности. Таким образом, общая поверхностная плотность поддона контролируется благодаря добавлению элемента с высокой объемной плотностью.

В предпочтительном варианте реализации изобретения оба поддона располагаются днищами к наружной стороне конструкции.

В этом случае минеральная вата, заполняющая поддоны, выполняет три главных акустических функции. Она увеличивает массу, играет дополнительную звукопоглощающую роль и позволяет увеличить толщину воздушной прослойки. Такой тип реализации особенно предпочтителен для целей звукоизоляции.

В другом варианте реализации изобретения днища обоих поддонов направлены внутрь конструкции.

В этом случае минеральная вата сочетает в себе две главных акустических функции. Она увеличивает массу и играет роль рассеивателя звука. Этот вариант изобретения имеет преимущества при акустической коррекции.

Еще один вариант изобретения предусматривает расположение днища одного поддона в наружную сторону конструкции, а другого - внутрь конструкции.

При этом варианте проявляются уже описанные выше главные акустические функции в зависимости от ориентации поддонов. Этот тип расположения применяется для обшивки зданий.

Согласно одному из вариантов изобретения поддоны являются одновременно основой для покрытия при отделке акустической конструкции, например гипсовыми плитами или деревянной обшивкой. Такие покрытия могут нести чисто эстетическую функцию, но не должны при этом ухудшать акустические свойства минеральной ваты. Если вата используется в качестве звукопоглотителя, то покрытие должно выполняться из перфорированного листа или абсорбирующих материалов. В любом случае, применение тех или иных покрытий должно отвечать критериям звукоизоляции, акустической коррекции, эстетики, огнестойкости, приемлемой стоимости и т.д.

Другие преимущества и характеристики показаны в описании примеров реализации изобретения со ссылкой на фигуры.

Фиг.1 - разрез по горизонтали акустической конструкции согласно изобретению.

Фиг.2 - разрез по горизонтали другой акустической конструкции согласно изобретению.

Фиг.3 - разрез по вертикали первого типа реализации акустической конструкции согласно изобретению.

Фиг.4 - разрез по вертикали второго типа реализации акустической конструкции согласно изобретению.

Фиг.5 - разрез по вертикали третьего типа реализации акустической конструкции согласно изобретению.

Представленные различные акустические конструкции состоят из поддонов 1 и 2, заполненных плитами 3 из каменной ваты, разделенными стекловатными слоями (плитами) 4 в сочетании с воздушной прослойкой 5.

В данном случае поддоны 1 и 2 выполнены из цельного оцинкованного листа толщиной в 0,75 мм и имеют в поперечном сечении U-образную форму.

Поддоны 1 и 2 имеют размеры: глубина 70 мм, высота 400 мм и длина от 3,25 до 8 м, при этом длина будет зависеть от расстояния между двумя каркасными элементами здания, к которым будут крепиться поддоны 1 и 2. Эти каркасные элементы здания представлены на фиг.1 и 2 в виде металлических стоек 6 и 7.

Поддоны 1 и 2 соединяются между собой путем вставления друг в друга их бортов 8 и 9. Таким образом, путем соединения между собой поддонов 1 и 2 легко достигается желаемая высота или ширина акустической конструкции.

Согласно фигурам сторона 9 имеет планку 17, которая входит в профиль 18 борта 8 соседнего поддона 1 или 2. При таком соединении днища 10 и 11 поддонов 1 и 2 расположены в одной плоскости. Крыло 19 борта 8 позволяет крепить поддоны 1 или 2 к элементам здания любыми известными способами, в частности при помощи распорного элемента. Такой тип поддона 1 или 2 удобен для установки слоя (плиты) каменной ваты 3: край слоя (плиты) 3 вводится между профилем 18 и днищем 10 или 11 поддона 1 или 2, а затем на днище 10 или 11 поддона 1 или 2 укладывается остальная часть слоя (плиты) 3. После заполнения поддона 1 или 2 этот поддон 1 или 2 навешивается на уже установленный поддон 1 или 2 и прикрепляется к каркасным элементам здания на уровне крыла 19. Таким образом, слой (плита) 3 каменной ваты удерживается с одной стороны профилем 18, а с другой стороны крылом 19 соседнего поддона 1 или 2, ранее закрепленного на каркасе здания.

Поддоны 1 и 2 заполнены слоями (плитами) каменной ваты 3 толщиной 70 мм и плотностью 110 кг/м³.

После заполнения поддонов 1 слоями (плитами) 3 каменной ваты иих закрепления на стойках 6 и 7 здания пространство между стойками 6 и 7 заполняется стекловатными плитами 4 любым известным способом, в частности насаживанием на соединительные штыри. Стекловатные плиты 4 толщиной от 120 до 200 мм закрыты с лицевой стороны обычным или алюминиевым парозащитным покрытием. Примером таких плит 4 могут служить изделия компании "Изовер Сент-Гобен", выпускаемые в продажу под названием "Моноспейс 36". После установки этих стекловатных плит 4 заполненные слоями (плитами) 3 каменной ваты поддоны 2 закрепляются на стойках 6 и 7 здания симметрично уже закрепленным на них поддонам 1. Установленные таким образом акустические конструкции отвечают принципу изоляции "массив - эластичная прослойка - массив": упомянутые массивы состоят из поддонов 1 и 2, заполненных слоями (плитами) 3 из каменной ваты. Изготовление таких конструкций путем установки поддонов 1 и 2 на стойки 6 и 7 представляется быстрой и более упрощенной по сравнению с уже существующими акустическими конструкциями.

Фиг.1 представляет акустическую конструкцию, где днища 10 и 11 поддонов 1 и 2 обращены наружу по отношению к данной конструкции. Эти поддоны 1 и 2 закреплены на стойках 6 и 7 здания при помощи акустических распорных элементов 12. Такие акустические распорные элементы 12 известны строителям в виде противовибрационных элементов, выпускаемых фирмой "Полстра". Акустические распорные элементы 12 позволяют сделать массив системы "массив - эластичная прослойка - массив" независимыми в акустическом плане, исключая тем самым возможность передачи вибрации. В качестве отделочной обшивки тыльные стороны поддонов 1 и 2 покрываются гипсовыми плитами 13 и 14. Гипсовые плиты 13 и 14 закрепляются непосредственно на поддонах 1 и 2, например, с помощью винтов, при этом эти плиты могут также служить основой для отделочных работ. Такая акустическая конструкция может находить применение в качестве звукоизоляционной перегородки здания.

Фиг.2 представляет акустическую конструкцию, в которой днища 10 и 11 поддонов 1 и 2 обращены внутрь этой конструкции. Поддоны 1 и 2 закреплены непосредственно на стойках 6 и 7 здания любым известным способом, например при помощи винтов или гвоздей. Поддоны 1 и 2 расположены таким образом, что плиты 3 каменной ваты образуют внешние поверхности акустической конструкции. Поэтому к внешним краям поддонов 1 любым известным способом прикрепляется перфорированный лист 15, а к внешним краям поддонов 2 любым известным способом прикрепляется наружной стальной кожух 16.

Перфорированный лист 15 и наружный стальной кожух 16 могут быть закреплены обыкновенными винтами. Как будет показано ниже, такая акустическая конструкция может применяться, в частности, в качестве звукопоглощающей перегородки здания.

Фиг.3 представляет разрез по вертикали первого типа реализации акустической конструкции согласно изобретению.

На этой фигуре днища 10 и 11 поддонов 1 и 2 обращены к наружной стороне конструкции. В этом варианте реализации каменная вата, заполняющая поддоны 1 и 2, сочетает три основные акустические функции:

- Она увеличивает массу в системе "массив - эластичная прослойка - массив".

Таким образом, применение плит 3 из каменной ваты толщиной 70 мм и плотностью 170 кг/м³ позволяет увеличить поверхностную плотность до 12 кг/м².

- Она играет роль звукопоглотителя, дополняющего поглощение звука, уже обеспечиваемое стекловатными слоями 4, учитывая, что эластичная прослойка системы уже на 80% полости заполнена стеклянной ватой.

- Она позволяет увеличить толщину воздушной прослойки 5.

Действительно, эластичная прослойка системы образована промежутком между двумя массивами системы. Этот тип конструкции позволяет, таким образом, увеличить толщину воздушной прослойки 5 примерно до 50% толщины слоя (плит) 3 каменной ваты.

Такое применение изобретения имеет преимущество при установке звукоизолирующих перегородок.

Фиг.4 представляет разрез по вертикали второго типа реализации акустической конструкции согласно изобретению.

На этой фигуре днища 10 и 11 поддонов 1 и 2 обращены внутрь конструкции. При таком типе конструкции наполнитель из каменной ваты поддонов 1 и 2 сочетает две основные акустические функции:

- Как и в предыдущем варианте, увеличивает массу в системе "массив - эластичная прослойка - массив".

- Играет роль рассеивателя звука вместе с внешним покрытием с использованием перфорированного листа или абсорбирующего материала.

Такому типу реализации отдается предпочтение при установке звукоизолирующей или звукопоглощающей конструкции.

Фиг.5 представляет разрез по вертикали третьего типа реализации акустической конструкции согласно изобретению.

На этой фигуре днище 10 поддона 1 обращено внутрь конструкции, а днище 11 поддона 2 обращено наружу. В этом типе конструкции наполнитель из каменной ваты поддонов 1 и 2 выполняет различные акустические функции, описанные в двух первых вариантах и зависящие от ориентации упомянутых поддонов 1 и 2. Этот вариант изобретения примечателен тем, что позволяет достичь эффективной звукоизоляции при сохранении эффективной акустической коррекции с одной стороны конструкции. Свое применение такой вариант находит при наружной обшивке зданий.

В таблице представлены измеренные значения коэффициентов акустического ослабления для следующих конструкций здания:

№ 1. Между двумя поддонами без наполнителя находится воздушная прослойка толщиной 420 мм. Эти поддоны 1 и 2 из описанных выше фигур располагаются так, как показано на фиг.3.

№ 2. Аналогично № 1, но поддоны заполнены стекловатными слоями (плитами) толщиной 70 мм и плотностью 12 кг/м³.

№ 3. Аналогично № 1, но поддоны заполнены слоями (плитами) каменной ваты толщиной 75 мм и плотностью 155 кг/м³.

№ 4. Аналогично № 3, но воздушная прослойка уменьшена в результате помещения между двумя поддонами стекловатного слоя (плиты) толщиной 160 мм и плотностью 16 кг/м³ (соответствует фиг.3).

№ 5. Аналогично № 4, но наружные части каждого поддона покрыты гипсовой плитой толщиной 18 мм и с поверхностной плотностью 15 кг/м³ (соответствует фиг.1).

№ 6. Аналогично № 5, но гипсовая плита заменяется листом толщиной 60 мм и с поверхностной плотностью 5 кг/м³.

№ 7. Аналогично № 4, но один из поддонов заменяется перфорированным поддоном, а другой поддон покрывается листом, аналогичным конструкции № 6.

Замеры коэффициентов акустического ослабления были произведены в соответствии с нормами NF S 31-049, S 31-050 и S 31-051 в установке, соответствующей указанным нормам, на строительных конструкциях размерами 3,95 х 2,55 м².

Из приведенной таблицы следует, что эффективные акустические свойства акустических строительных конструкций согласно изобретению, а именно конструкций № 4, 5, 6 и 7 не вызывают сомнений.

В самом деле, благодаря системе "массив - эластичная прослойка - массив" согласно изобретению можно получить как минимум коэффициент акустического ослабления в 55 дБ(А), а совершенствуя базовую конструкцию № 4, можно довести величину коэффициента акустического ослабления до 76 дБ(А), что на сегодняшний день является отличным результатом.

Изобретение не ограничивается типами реализации конструкций, представленными на фигурах. Поддоны 1 и 2 могут быть выполнены из перфорированного оцинкованного листа для повышения звукопоглощающего эффекта каменной ваты в поддонах 1 и 2, в частности, когда днища 10 и 11 поддонов 1 и 2 обращены наружу конструкции, при этом поддоны могут нести покрытия, например, в виде гипсовой плиты.

Кроме того, поддоны 1 и 2 могут также заполняться стекловатными плитами. В этом случае поверхностная плотность поддонов увеличивается за счет размещения дополнительной нагрузки со стороны их днища или наружной плоскости. Примером такой нагрузки может служить гипсовая плита, связанная с днищем поддона при помощи вяжущего минерального материала типа строительного гипса.

Изобретение не ограничивается приведенными примерами, оно касается любого типа акустической строительной конструкции, отвечающей принципу изоляции "массив - эластичная прослойка - массив", при котором каждая из двух масс системы "массив - эластичная прослойка - массив" содержит как минимум один жесткий элемент и отделяется от другой массы как минимум одной минераловатной плитой в сочетании по меньшей мере с одной воздушной прослойкой, при этом упомянутые жесткие элементы представляют собой поддоны U-образного сечения и заполнены внутри U-образной полости как минимум одним минераловатным слоем (плитой).

Изобретение относится к строительству, в частности к звукоизоляции. Задачей изобретения является одновременно повышение звукоизоляционных свойств и скорости установки и упрощение конструкции для снижения общей стоимости системы, касается акустической строительной конструкции по типу изоляции "массив - эластичная прослойка - массив", в которой каждый из двух массивов системы "массив - эластичная прослойка - массив" содержит как минимум один жесткий элемент и отделен от другого массива как минимум одним минераловатным слоем (плитой) в сочетании с по меньшей мере одной воздушной прослойкой. В акустической строительной конструкции жесткие элементы выполнены в виде поддонов U-образного сечения и заполнены внутри U-образной полости по меньшей мере одной минеральной ватой. При этом коэффициент акустического ослабления превышает 50 дБ(А) и может превышать 60 дБ(А). 14 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Акустическая строительная конструкция, выполненная по принципу изоляции "массив - эластичная прослойка - массив", при котором каждый из двух массивов системы "массив - эластичная прослойка - массив" содержит, по меньшей мере, один жесткий элемент (1, 2) и отделен от другого массива, по меньшей мере, одной минераловатной плитой (4) в сочетании, по меньшей мере, с одной воздушной прослойкой (5), причем указанные жесткие элементы (1, 2) выполнены в виде поддонов U-образного сечения и заполнены внутри U-образной полости, по меньшей мере, одной минеральной ватой (3), отличающаяся тем, что оба массива системы расположены по разные стороны элементов (6, 7) каркаса здания, при этом коэффициент акустического ослабления конструкции превышает 50 дБ(А) и предпочтительнее превышает 60 дБ(А).2. Акустическая строительная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что оба массива системы прикреплены механически к элементам (6, 7) здания.3. Акустическая строительная конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что борта (8, 9) U-образного профиля поддонов (1, 2) выполнены дополняющей друг друга формы с возможностью зацепления поддонов (1, 2) один за другой для образования из днищ (10, 11) единой сплошной поверхности.4. Акустическая строительная конструкция по п.3, отличающаяся тем, что один борт (9) каждого поддона выполнен со сгибом в виде планки, направленной в наружную сторону от поддона и параллельной днищу (10, 11) поддона (1, 2), а другой борт (8) выполнен с профилем, пригодным для приема планки другого поддона (1, 2).5. Акустическая строительная конструкция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из поддонов (1, 2) выполнен из цельного листа.6. Акустическая строительная конструкция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из поддонов (1, 2) выполнен из перфорированного листа.7. Акустическая строительная конструкция по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что поддоны (1, 2) закреплены на элементах (8, 9) здания при помощи простого или акустического распорного элемента (12).8. Акустическая строительная конструкция по п.7, отличающаяся тем, что распорный элемент (12) имеет распорку регулируемой длины.9. Акустическая строительная конструкция по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что поддоны (1, 2) заполнены внутри минеральной ватой высокой плотности.10. Акустическая строительная конструкция по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что поддоны заполнены внутри минеральной ватой низкой плотности, например стекловатой, и включают, по меньшей мере, одну дополнительную нагрузку, например гипсовую плиту, располагаемую на днище (10, 11) поддона (1, 2) или на его поверхности.11. Акустическая строительная конструкция по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что днища (10, 11) обоих поддонов (1, 2) обращены наружу конструкции.12. Акустическая строительная конструкция по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что днища (10, 11) обоих поддонов (1, 2) обращены внутрь конструкции.13. Акустическая строительная конструкция по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что днище (11) одного из двух поддонов (2) обращено наружу конструкции, а днище (10) другого поддона (1) обращено внутрь конструкции.14. Акустическая строительная конструкция по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что поддоны (1, 2) являются основой для покрытий (13, 14, 15, 16), необходимых для отделки акустической конструкции.15. Акустическая строительная конструкция по п.14, отличающаяся тем, что покрытиями (13, 14) являются гипсовые плиты.