انتقال صوت در جدارهای نورگذر


انتقال صوت در جدارهای نورگذر
امروزه انتظارات ما از راحتی و کارایی ساختمان ها در حال تغییر است. شهرهای در حال توسعه، مسیرهای حمل و نقل شلوغ تر، تغییر سبک و سیاق خانه ها لزوم تمرکز بر دستیابی به "آسایش صوتی" را نشان می دهند. در سال های اخیر مشکل صداهای ناخواسته و مضر که با عنوان آلودگی صوتی شناخته می شوند، رو به افزایش بوده است. انتخاب سیستم های مناسب برای جدارهای نورگذر، می تواند تاثیر شگرف و قابل توجهی در آسایش صوتی یک ساختمان داشته باشد. برای شناخت سیستم های در وپنجره ای که عملکرد صحیحی در قبال کنترل آلودگی های صوتی دارند، باید مفاهیمی را در زمینه صوت و ویژگی های آن با هم مرور کنیم:
شدت صوت
شدت یک صدا با واحد dB (دسی بل) بیان می شود. شدت صوت بیانگر میزان قدرت یک منبع صداست که در عموم اصطلاح بلندی در این مورد به کار می رود. منابع صدای قوی تر، مقادیر dB بالاتری دارند مثلا صدای یک پرنده (50dB) بلندتر (قوی تر) از صدای افتادن یک برگ (10dB) می باشد.
 
فرکانس صوت
صدا می تواند به صورت تک فرکانس تولید شود (مثل یک نوت موسیقی منفرد) و یا از چندین فرکانس (مثل صدای ترافیک) تشکیل شده باشد. فرکانس در واحد Hz (هرتز) بیان می شود. زمانی که در رابطه با درجات بالا یا پایین صدا صحبت می کنیم به فرکانس آن اشاره داریم و عموما صداها را در سه دسته تقسیم بندی می کنیم: صدای بالا (زیر)، متوسط و پایین (بم). صدای ترافیک شهری در دسته صداهای پایین قرار گرفته در حالیکه صدای سوتی که از یک کتری در حال جوش شنیده می شود، صدایی با درجه بالا می باشد.
بلندی و درجه با همدیگر (یعنی ترکیب شدت و فرکانس صوت) در شرایط آکوستیکی محیط و نحوه کنترل آن تاثیرگذار هستند.

 
کارایی آکوستیکی یک پنجره
کارایی آکوستیکی یا صوتی یک پنجره با شاخص (وزنی) کاهش صوت با نماد Rw مشخص می گردد. مقدار Rw با اندازه گیری میزان کاهش صوت در واحد dB با بکارگیری یک پنجره به منظور عایق کردن در مقابل یک منبع صوتی، تعیین می گردد.
با بهبود عملکرد صوتی یک پنجره مقدار Rw آن افزایش می یابد. به عنوان مثال پنجره ای با Rw=41 عملکرد صوتی بسیار بهتری نسبت به پنجره ای با Rw=30 دارد.

 
80dB – 38dB = 42 dB
صدای داخل Rw پنجره صدای بیرون

Rw نشان دهنده عملکرد متوسط یک پنجره در قبال طیف گسترده ای از صداها می باشد. یکی از نکات قابل توجه در بکارگیری این شاخص این است که عکس العمل گوش انسان به تفاوت در سطح صدا خطی نیست بلکه لگاریتمی می باشد. این بدان معنی است که ما نسبت به تغییرات بسیار کوچک در سطح صدا بسیار حساس هستیم و آن را بسیار بیشتر یا کمتر از تغییرات سطح صدا ادراک می کنیم.
شدت صوت یک گفتگوی معمولی در حدود 60dB، جاده ها 80dB و ساخت و ساز (در یک سایت ساختمانی) حدودا 100dB می باشد. توجه کنید صدایی که می تواند برای ما آزاردهنده باشد افزایش اندکی در میزان سطح صوت ( 40-10دسی بل) داشته اما ممکن است ما آن را تا دو برابر صدای یک گفتگوی معمولی ادراک کنیم. در کاهش میزان صدا توسط یک پنجره نیز همین اتفاق می افتد، مثلا با کاهش 10dB صوت (یعنی افزایش مقدار Rw به اندازه 10dB) صدای شنیده شده 50% کاهش می یابد. (75% <--- 20dB ---> %87 , 30dB  )
کارشناسان بهداشت مقادیری را برای میزان صدای قابل قبول در محیط های مختلف ارائه کرده اند، طبق یکی از مدل های متداول ارائه شده، برای اتاق خواب صدایی در محدوده  35-30 دسی بل، اتاق مطالعه 40-35 دسی بل، پذیرایی 45-40 دسی بل و محل کار 50-45 دسی بل مجاز می باشد. پس می توان گفت که برای یک ساختمان مسکونی در منطقه ای با متوسط صدای 70dB انتخاب پنجره ای با Rw در محدوده 30 تا 35 دسی بل مناسب می باشد چرا که منجر به احساس صدایی به میزان 40-35 دسی بل در ساختمان خواهد شد. برای ساختمانی با کاربری های خاص باید از مقادیر بالاتر Rw استفاده کرد.
 

مقادیر تصحیحی Rw

برای آنکه توصیف بهتری از عملکرد آکوستیکی یک پنجره که باید عایق انواع مختلفی از صداها باشد، ارائه کنیم باید از مقادیر تصحیحی Rw استفاده کنیم که معمولا داخل پرانتز کنار مقدار اصلی نوشته می شوند؛ مثلا Rw= 36 (-1,1). این مقادیر طراحی شده اند تا در روابط و ملاحظات پیچیده ای که بین شدت صوت و فرکانس صوت وجود دارد، تعادلی برقرار کنند. در واقع با اعمال این مقادیر تصحیحی به مقدار اصلی Rw می توان به توصیف واقعی تری از عملکرد صوتی پنجره در قبال صداهایی با فرکانس های متفاوت دست یافت. مقدار اول را با “C” نشان داده و به منظور محاسبه Rw برای فرکانس های متوسط و بالا (مثل صدای صحبت کردن) استفاده می شود. نماد مقدار دوم “Ctr” بوده و همان کاربرد را برای فرکانس های متوسط و پایین (مثل صدای ترافیک) دارد.
چند نمونه از انواع صداها به لحاظ بالا یا پایین بودن فرکانس را می توان چنین معرفی کرد:
 
فرکانس های بالا (C) فرکانس های پایین (Ctr)
  •    صداهای روزمره زندگی (صحبت کردن، موسیقی، تلویزیون)
       بازی کردن بچه ها
       عبور و مرورهایی با سرعت بالا (بزرگراه ها)
       برخاستن جت (از فاصله نزدیک)
  •    عبور و مرور در خیابان های شهری
       صدای هواپیما
       برخاستن جت (از فاصله دور)
       صدای آمپلی فایر (موسیقی شدت یافته)

در کل کنترل صدایی با در زمره فرکانس های بالا سخت تر از صداهای فرکانس پایین است. آنچه که در عملکرد صوتی پنجره ها بررسی می شود عموما عملکرد آکوستیکی پنجره در قبال صداهایی با فرکانس متوسط و پایین می باشد. 

 

عوامل موثر در عملکرد صوتی پنجره ها

انتخاب صحیح اجزای سازنده پنجره و نصب دقیق آن تضمین می کند که در یک ساختمان به نتیجه ای مطلوب در راستای حذف یا کاهش آلودگی های صوتی دست پیدا کنید. صداهای خارجی مثل صدای عبور و مرور در خیابان ها یا صدای هواپیما در فرودگاه ها می تواند باعث آسیب و صدمه گردد که همواره از نگرانی های اصلی ساکنین اطراف آن ها می باشد. توانایی و قابلیت کاهش صدای یک پنجره (یا در) به پارامترهای مختلفی بستگی دارد:
انتخاب شیشه
کیفیت گسکت و درزگیره
پیکربندی پنجره
نصب صحیح

 

انتخاب شیشه
شیشه تک جداره
به عنوان یک قانون کلی، هنگامی که از شیشه های تکجداره استفاده می کنیم، کارایی صوتی با افزایش ضخامت شیشه بهبود پیدا می کند.


شیشه لمینت

شیشه لمینت نسبت به شیشه ساده کاهش صدای بیشتری دارد. شیشه لمینت از دو جام (قطعه) شیشه که توسط یک لایه چسب میانی (polyvinyl butyral) به هم فشرده شده اند، تشکیل شده است. لایه میانی معمولا ضخامتی برابر 0.38 میلیمتر دارد اما از آنجا که به جذب ارتعاشات کمک می کند باعث بهتر شدن عملکرد صوتی در پنجره می گردد.


شیشه دوجداره

با وجود اینکه شیشه های دوجداره در کاهش صدا خوب عمل می کنند اما لزومی ندارد که یک شیشه دوجداره حتما نسبت به تکجداره عملکرد بهتری داشته باشد به ویژه اگر با شیشه تکجداره لمینت مقایسه شود.
عملکرد آکوستیکی شیشه های دوجداره هنگامیکه ضخامت جام های شیشه افزایش یافته و شیشه ها دارای ضخامت متفاوتی نسبت به یکدیگر باشند (سیستم شیشه های دوجداره غیرمتقارن) بهتر خواهد بود. استفاده از شیشه های دوجداره غیرمتقارن مثلا 4-6 تفاوت محسوسی در کاهش صوت نسبت به شیشه های دوجداره معمولی که ضخامت یکسان داشته و در واقع متقارن هستند، ایجاد می کند. نکته قابل ذکر دیگر آنکه در شیشه های دوجداره معمولا فاصله بین دو شیشه کمتر از 20 میلیمتر می باشد و در چنین حالتی با تغییر فاصله شاهد تفاوت چندانی در عملکرد صوتی نخواهیم بود. بهبود عملکرد صوتی زمانی اتفاق می افتد که فاصله بین دو شیشه که از هوا و یا آرگون پر شده است بیش از 50 میلیمتر باشد. برای ایجاد چنین فاصله ای (که در کنترل صداهای فرکانس بالا هم موثر هستند) معمولا از نصب دو پنجره در کنار یکدیگر استفاده می شود.

 

کیفیت گسکت و درزگیر
بکارگیری گسکت های با کیفیت از قبیل EPDMها و استفاده از پلی آمیدها در ساختار پنجره می تواند تاثیر بسزایی در عملکرد صوتی پنجره داشته باشد. گرچه جنس پروفیل ها تاثیر محسوسی در وضعیت آکوستیکی پنجره ندارد اما پلی آمیدها در پنجره های آلومینیومی ترمال بریک و درزگیرها و گسکت های لاستیکی مرغوب می توانند در کاهش صدای عبوری از پنجره موثر باشند.
 
پیکربندی پنجره
طراحی و پیکربندی یک پنجره بر روی توانایی آن در عایق بندی صوتی موثر است به این صورت که در طراحی برخی از پنجره ها درزبندی بهتری نسبت به سایرین وجود دارد. برای مثال پنجره های لولایی به نحوی طراحی شده اند که لنگه هنگام بسته شدن درزگیرها را کاملا تحت فشار قرار می دهد و در چنین حالتی نسبت به پنجره های کشویی که حد فاصل لنگه و چارچوب را درزگیرهایی با جنس موهر پر می کنند، عملکرد صوتی بسیار بهتر می باشد. همانند آب، امواج صوتی نیز از یک سیستم با درزبندی ضعیف عبور می کنند. بهترین عملکرد صوتی به ترتیب متعلق است به پنجره های لولایی و کلنگی، درهای لولایی و فولدینگ، در و پنجره های لیفت اسلاید و درنهایت در و پنجره های کشویی.
با برآیند گیری بین دو موضوع افزایش تعداد لت های پنجره که منجر به بهبود وضعیت آکوستیکی می شود و در مقابل هوابندی ضعیف تر در نتیجه افزایش تعداد لت ها که می تواند بهبود عملکرد صوتی ایجاد شده را خنثی کند می توان نتیجه گیری کرد که سایز و مساحت پنجره تاثیر قابل توجهی در کاهش صدای عبوری از پنجره ندارد.
 
نصب
بدون توجه به اینکه اجزای یک پنجره تا چه حد خاص بوده و یا چگونه ساخته شده باشد، پنجره ای با نصب ضعیف به هیچ وجه نمی تواند عملکرد صوتی مناسبی داشته باشد، بنابراین در و پنجره ها همواره باید توسط افراد متخصص و آموزش دیده نصب گردند. درواقع می توان با قاطعیت گفت که درزبندی و هوابندی کامل یک پنجره نسبت به بسیاری از عوامل دیگر مهم تر و موثرتر می باشد.
  •