Для комфортного проживания людей требуется соблюдение научно обоснованных норм по проникновению шума в помещения, где они проводят основное время. В СНиП 23-03–2003 такие нормы установлены, например, для жилых помещений (табл. 1). По СНиП 23-03–2003 к инженерному оборудованию, связанному с трубопроводными системами и оказывающему наиболее существенное влияние на шумовой режим зданий относятся: системы вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления; встроенные трансформаторные подстанции (ТП), встроенные индивидуальные тепловые пункты (ИТП), крышные котельные (п. 11.1). При этом, исходными «производителями» шума в перечисленных системах являются вентиляторы, кондиционеры, фанкойлы, отопительные агрегаты (калориферы), регулирующие устройства в воздуховодах (дроссели, шиберы, клапаны, задвижки), воздухораспределительные устройства (решетки, плафоны, анемостаты), повороты и разветвления воздуховодов, насосы и компрессоры кондиционеров (п. 11.2). Для снижения шума вентилятора в п. 11.3 рекомендуется выбирать агрегат с наименьшими удельными уровнями звуковой мощности; обеспечивать работу вентилятора в режиме максимального КПД; снижать сопротивление сети и не применять вентилятор, создающий избыточное давление; обеспечивать плавный подвод воздуха к входному патрубку вентилятора. Для снижения шума от вентилятора по пути его распространения по воздуховодам следует предусматривать центральные (непосредственно у вентилятора) и концевые (перед воздухораспределительными устройствами в воздуховоде) глушители шума; ограничивать скорость движения воздуха в сетях величиной, обеспечивающей уровни шума, генерируемого регулирующими и воздухораспределительными устройствами, в пределах допустимых значений в обслуживаемых помещениях (п. 11.4). В качестве глушителей шума систем вентиляции могут применяться трубчатые, пластинчатые, цилиндрические и камерные, а также облицованные изнутри звукопоглощающими материалами воздуховоды и их повороты (п. 11.5). Конструкцию глушителя следует подбирать в зависимости от размера воздуховода, требуемого снижения уровней шума, допустимой скорости воздуха на основании расчета по соответствующему своду правил. Для ограничения распространения повышенного шума от инженерного оборудования в другие помещения здания вентиляционные камеры, ТП и т.д. следует располагать подальше от помещений, требующих особенно низкого шумового фона; виброизолировать агрегаты с помощью пружинных или резиновых виброизоляторов; применять звукопоглощающие облицовки в вентиляционных камерах и других помещениях с шумным оборудованием; применять в этих помещениях полы на упругом основании (плавающие полы); применять ограждающие конструкции помещений с шумным оборудованием с требуемой звукоизоляцией (п. 11.6). Устройство централизованной принудительной приточной вентиляции в жилых зданиях — слишком дорогое удовольствие и используется крайне редко. Поэтому межкомнатные двери большинства жилых домов монтируются с щелями, через которые и проникают шумы. Так, вентиляционная щель в 15 мм под дверью санузла снизит звукозащитный показатель Rw перегородки на 5–9 дБ. К примеру, сквозное отверстие диаметром 70–75 мм в стене разделяющей квартиры даже при Rw = 50 дБ позволит переговариваться с соседями. Естественно, санитарно-технические узлы нельзя отнести к помещениям, в которых проводится много времени. Вероятней всего именно по этой причине в СНиП 23-03–2003 отсутствуют какиелибо нормативные ограничения по уровню шума для санитарно-технических узлов жилых зданий. Однако кухонные, туалетные и ванные комнаты в наибольшей степени насыщены трубопроводами и сантехприборами, которые являются источниками значительного шума. Естественно шум от трубопроводов и сантехприборов распространяется на другие помещения, вследствие чего нормированные уровни шума для того или иного из них могут быть превышены. С тем, чтобы обеспечить выполнение норм (см. табл. 1) и чтобы как-то ограничить влияние указанных шумовых явлений, в СНиП приводятся определенные рекомендации по выбору и устройству строительных конструкций (перекрытий,стен, перегородок и т.п.). Чтобы соблюсти указанные нормативы необходимо знать не только звукоизолирующую способность строительных элементов, ограничивающих сантехузлы, но и уровни шума, обуславливаемые тем или иным его источником (имеются в виду канализационные трубопроводы, водопроводы, смесители, смывные бачки унитазов и др.). Причем трубопроводы сегодня могут монтироваться из труб различных материалов, выбор которых достаточно обширен, в том числе с точки зрения акустических характеристик. Однако данных по акустическим параметрам внутренних трубопроводных систем в отечественной литературе практически нет. Прежде всего, рассмотрим природу шума, создаваемого трубопроводами в помещениях зданий [1]. В разговорах часто используют два близких по смыслу слова: «звук» и «шум». Звук — это физическое явление, вызванное колебательным движением частиц среды. Звуковые колебания имеют определенную амплитуду и частоту. Так, человек способен слышать звуки, различающиеся по амплитуде в десятки миллионов раз. Воспринимаемые нашим ухом частоты располагаются в диапазоне от 16 до 20 000 Гц. Энергетика звука характеризуется интенсивностью (Вт/м2) или звуковым давлением (Па). Природа наделила человека способностью слышать и раскаты грома, и малейший шелест листвы. Для оценки столь разных звуков приняты показатель уровня интенсивности звука L и особые единицы измерения — децибелы (дБ). Порог восприятия звука человеком соответствует звуковому давлению 2и10–5 Па. Шум представляет собой хаотичное, нестройное смешение звуков, отрицательно действующих на нервную систему. Чувствительность человеческого уха к очень низким и очень высоким частотам хуже, чем к частотам речевого диапазона (500–4000 Гц). В приборе шумомере используют особую шкалу «А» (единицы измерения — децибелы А (дБА). В речевом диапазоне они почти совпадают с обычными децибелами. Физиологической характеристикой звука служит его громкость. Снижение уровня интенсивности звука L на 10 дБ субъективно ощущается как уменьшение громкости в 2 раза, а на 5 дБ — как уменьшение громкости на треть. Организм человека неодинаково реагирует на шум разного уровня и частотного состава. В диапазоне 35–60 дБА реакция индивидуальна (по типу «мешает — не мешает»). Шумы в 70–90 дБА длительного воздействия приводят к заболеванию нервной системы, а в 100 дБА и выше — к снижению остроты слуха разной степени тяжести, вплоть до развития полной глухоты. По характеру распространения шума в помещении различают два вида, отличных по своей природе: воздушный и структурный. Воздушный шум вызывается звуковыми волнами в форме колебаний воздуха, например, от динамика громкоговорителя (рис. 1, а). Такие шумы преобладают на улице, вне помещений. Структурный шум — ударного происхождения, например, от удара молотка по стене (рис. 1, б). Наверняка многим приходилось наблюдать на собственном опыте, что стук по трубе центрального отопления (при этом создается шум в 45–60 дБА) на одном этаже слышен на всех остальных этажах многоэтажного дома и воспринимается, как будто бы источник шума находится рядом. Такие шумы, в зависимости от проводящей среды, распространяются на очень большие расстояния от источника и для человеческого слуха наиболее неприятны. Внутренние трубопроводы являются источниками обоих видов шума. Например, во внутренних канализационных трубопроводах шумы возникают следующим образом. При сбросе воды находящиеся в ней взвешенные вещества, совершая хаотичные перемещения как вдоль, так и поперек трубопровода, вызывают непрерывную вибрацию его стенок, что и создает звуки. Одни из них передаются через воздух посредством звуковых волн, которые вызывают вибрацию частиц в строительных конструкциях, тем самым распространяя шумы в соседние помещения (рис. 2). Наблюдения показывают, что при турбулентном течении стоков в трубопроводах может возникать наиболее сильный, так называемый «булькающий шум». Эти и другие шумы распространяются через заделку и крепления трубопроводов, вызывают вибрацию стен, через которые шум распространяется в соседние помещения (рис. 3). Для изоляции от воздушного шума достаточно перекрытия толщиной 160 мм [2]. В монолитном домостроении используются перекрытия толщиной 200–250 мм. Но даже при такой толщине уровень ограничения проникновения ударного шума не достигается. Необходимо дополнительно устраивать звукоизолирующие полы. Вокруг оживленных магистралей уровень шума может достигать 80 дБА. По санитарным нормам днем через приоткрытое окно не должно проникать больше 40 дБА. Для того, чтобы вам, находясь в комнате, показалось, что вы пребываете в абсолютной тишине, уровень шума не должен превышать 20 дБА. В большинстве случаев городская квартира находится под «давлением» 40–50 дБА. Максимальная цифра, на которую способны уменьшить шум многослойные конструкции — 15 дБ. Фактически это предел для дополнительной звукоизоляции существующих стен и перекрытий. С помощью акустического потолка можно снизить шум максимум на 10 дБА. При толщине 70 мм четырехслойной панели, например, марки ЗИПС, можно снизить шум на 10 дБА. Удвоение массы стены может обеспечить снижение всего на 6 дБА. Жилые дома современной постройки отличаются высокой насыщенностью трубопроводными системами. Это горячее и холодное водоснабжение, канализация и водостоки, отопление, нередко принудительная вентиляция и кондиционирование. Указанные системы состоят, как правило, из множества элементов. Это трубы,вентиляционные короба, фасонные соединительные части (отводы, тройники, крестовины и т.п.), фитинги (угольники, кресты, переходники и т.п.), смесители, водоразборные и запорные краны и вентили, водо- и теплосчетчики, регулирующая аппаратура, унитазы, мойки, биде, ванны и умывальники, вентиляционные установки и кондиционеры с электродвигателями, различные детали крепежа, водосточные воронки и т.д. и т.п. Все эти элементы в той или иной степени участвуют либо непосредственно в создании шума, либо в его передаче и распространении по помещениям. Шумы, источником которых являются трубопроводные системы, в совокупности с шумами, приходящими в здания с улицы, могут превысить допустимые для нормального проживания людей в жилых домах уровни. Хотя в СНиПе 23-03–2003 внутренние трубопроводы водоснабжения, отопления и водоотведения не отнесены к разряду инженерного оборудования, оказывающего существенное влияние на шумовой режим зданий, тем не менее, расположение их относительно строительных конструкций в разделе «элементы ограждающих конструкций, связанные с инженерным оборудованием» регламентируются: «пропуск труб водяного отопления, водоснабжения и т.п. через межквартирные стены не допускается (п. 9.21), они должны пропускаться через междуэтажные перекрытия и межкомнатные стены (перегородки) в эластичных гильзах (из пористого полиэтилена и других упругих материалов), допускающих температурные перемещения и деформации труб без образования сквозных щелей (рис. 4). Полости в панелях внутренних стен, предназначенные для соединения замоноличенных труб, должны быть заделаны безусадочным бетоном или раствором». Насколько достаточно этих рекомендаций судить трудно. Ведь методик расчета уровня шума, который сопровождает течение воды по водоподающим и водоотводящим трубопроводам в зависимости от температуры, свойств воды и стоков, от геометрических и прочностных параметров труб и других элементов трубопроводных систем до сих пор не предложено. Согласно ГОСТ 27679–88 «Защита от шума в строительстве. Санитарно-техническая арматура. Метод лабораторных измерений шума» измерения должны проводиться в реверберационных камерах либо в специальных реверберационных помещениях. Получается, что решение о параметрах элементов и трубопроводных систем в целом необходимо принимать задолго до начала строительства — в процессе проектирования внутренних трубопроводных сетей. В таких случаях приходиться пользоваться приближенными данными с известной корректировкой. Шум от исправных водопроводов при заполнении бачка к унитазу достигает максимально 67 дБА. При наполнении ванной — 36–58 дБА, а при вытекании воды из крана — в 44–50 дБА. Однако наиболее заметен шум водопровода при неисправной водоразборной арматуре. Замечено, что скрежещий звук, переходящий в свист, от изношенных резиновых прокладок в кранах или смесителях приближается порой к уровню около 100 дБА. (Для сравнения, уровень шума от музыкального центра — 85 дБА, пианино — 80, электрополотера — 83, электробритвы — 60, пылесоса — 75, телевизора — 70, работающей стиральной машины — 68, холодильника — 42, приготовления пищи на плите — 42, спокойного разговора людей — 65, детского плача — 78, мусоропровода — 58, перемещения лифта — 42, открытия/ закрытия дверей лифта — 52 дБА). Особенностью этих шумов является, как правило, их кратковременность, и, по желанию, они могут быть ограничены либо прекращены в любой момент. Чтобы мгновенно избавиться от звука дефектной прокладки приходиться отказываться от пользования водой, перекрывая ее доступ. С более слабыми неприятными звуками обычно мирятся, так как они весьма непродолжительны— возникают только при определенных пропусках расходов воды. Для исключения их вообще следует своевременно менять прокладки либо пользоваться смесительной арматурой с кран-буксами, например, с керамическими запирающими пластинками. При организованном сливе воды (в процессе пользования ванной, туалетом, стиркой белья) в санитарно-технических приборах уровень шума повышается обычно на 15–20 дБА. Продолжительность его регулируется самим жильцом. При утечках воды из кранов, смесителей смывных бачков уровень повышения шума значительно меньше (на 5–10 дБА), однако он раздражает своей непрерывностью. Еще один раздражающий фактор — бесполезная потеря такого важного продукта, как питьевая вода. Борьба с такими шумами весьма проста. Поэтому следует своевременно устранять причины утечек. Шумы систем отопления на уровне, превышающем обычные значения (10–15 дБА) в 2–2,5 раза, приходится слышать только, как правило, во время сезонного пуска тепла. В такие периоды нагретый воздух, накопившийся в нижних ярусах систем отопления, устремляясь вверх по трубам с большими скоростями, создает шумовые эффекты. Продолжается это максимум 1–2 дня. Шум, производимый сточной водой, считается наиболее раздражающим, особенно в сочетании с другими шумами, например, с шумом дорожного движения за окном, что особенно актуально именно сейчас в связи с резко возросшими потоками автомобильного транспорта. Такие шумы во многом зависят от организации слива воды в сантехнических приборах, количества отводных линий, присоединяемых к канализационным стоякам и, естественно, характера течения стоков. К факторам, в наибольшей степени определяющим уровень возникающего шума, в первую очередь, относятся: материал труб и фасонных соединительных частей; вид и качество крепежа элементов; место прокладки водоотводящих трубопроводов (открыто, в шахтах, непосредственно внутри стен, и т.п.); характер изменения направлений вертикальными стояками или горизонтальными отводными линиями; наличие случайных звуковых «мостов», создающих плотный контакт трубопровода со стенами, перекрытиями или при бетонной заделке труб, в стеновых или потолочных зонах. Распространенная практика устройства в элитных домах санузлов через стену со спальными комнатами приводит к тому, что шум льющейся и проходящей по трубам воды мешает сну и отдыху. Сюда же добавляются жесткое крепление труб и слива воды. Встраиваемые в стены и потолок оборудование и инженерные коммуникации также способствуют распространению шума. Как показывает анализ опыта проектирования, строительства и эксплуатации внутренних водоотводящих трубопроводов, в настоящее время используется ряд мер, которые позволяют добиться существенного снижения влияния указанных факторов на повышение уровня шума либо полного их исключения. Среди них следует указать: ❏применение звуконепроницаемых водосточных трубопроводов; ❏использование креплений со звукоизоляционным внутренним слоем; ❏прокладку трубопроводов в шахтах, закрываемых звуконепроницаемыми, в той или иной степени, стенами; ❏использование 45-градусных (двух) и 30-градусных (трех) отводов для перехода из вертикального в горизонтальное направление, вместо короткозамкнутых 87-градусных отводов, или 90-градусных отводов с большими радиусами закругления. Образование случайных звуковых «мостов» предотвращается посредством оборачивания труб мягкими материалами, такими как минеральная вата и т.п. Традиционный способ существенного ограничения уровня шума — использование более массивных труб. Ведь чем больше масса трубы, тем меньше она вибрирует, тем меньше воздушный звук, исходящий от трубы (рис. 2), и структурный звук, передающийся строительным элементам здания(рис. 3). В процессе протекания стоков по внутренним водоотводящим трубопроводам происходит преобразование энергии. При этом трубы приходят в колебательное движение, в результате которого и возникают шумы. Они передаются через крепления трубопровода и гильзы строительным конструкциям, вызывая их вибрацию, и распространяются в радиальном направлении через трубу в окружающий воздух (звуковые волны). Металлические (чугунные) трубы хорошо проводят звуковые волны в продольном направлении. Полимерные трубы существенно подавляют такое распространение звуковых волн. Радиальное же распространение в них звука зависит от плотности материала. Плотный материал труб трудно привести в движение, и потому чугунные трубы подавляют звуковые волны более эффективно, чем пластмассовые. Пластмассовые водоотводящие трубопроводы, являются, к сожалению, существенными источниками шума. Для защиты помещений от шума, источником которого являются водосточные системы, их необходимо располагать в технических помещениях или нишах с достаточно массивными стенами, выполненными, например, из бетонных блоков или с применением многослойных гипсовых плит, закрепленных по обеим сторонам на одиночных или двойных металлических стойках. Ограничение влияния от обоих видов шума достигается посредством соответствующего планировочного решения расположения помещений. Например, изоляции комнаты от не нуждающегося в изоляции помещения, где находится источник шума (кухня или кладовка). В жилых домах ванные комнаты, туалеты и кухни следует располагать одну над другой. Изменение планировки комнат в квартирах с отступлением от этого правила, нередко приводит к увеличению уровня шума в жилых комнатах. Замечено, что уровень шума в помещениях, находящихся под полимерными канализационными трубопроводами с ответвлениями диаметром, равным половине диаметра основного трубопровода или более, может подняться на 12–15 дБА. Канализационные трубопроводы не следует прокладывать открыто на стенах и под потолками помещений. Если все-таки такой прокладки избежать не удается, то необходимо предусматривать соответствующие меры по звукоизоляции труб. Так, уровень шума на расстоянии 0,6 м от стояка канализационного полиэтиленового трубопровода диаметром 110 мм, проложенного открыто без изоляции и полностью заполненного (скорость течения стоков 0,16 м/с) составляет 56 дБА [3]. Звукоизоляция труб минеральной ватой (плотность ~125 кг/м3) толщиной 50 мм позволяет снизить шум в среднем до 43 дБА. При расположении трубопровода в коробе из гипсовых панелей толщиной 13 мм удалось добиться снижения шума в среднем до 40 дБА. (По значениям индексов изоляции воздушного шума Rw гипсокартонная перегородка (Rw = 48 дБА) превосходит кирпичную стенку (Rw = 45 дБА) на 3 дБА. При этом толщины двух конструкций практически равны: толщина кирпичной стены без штукатурки — 120 мм, а толщина гипсокартонной перегородки — 125 мм). Дополнительной изоляцией труб минеральной ватой толщиной 50 мм с плотностью ~~75 кг/м3 удалось снизить шум минимально до 28 дБА и до 26 дБА (при плотности минеральной ваты 125 кг/м3). Эти мероприятия позволили уложиться в нормативные требования по уровню допустимых шумов (35 дБА — для жилых помещений и 40 дБА — для кухонь). Ограничения уровня шумов, создаваемых водоотводящими трубопроводами, можно также добиться их трассировкой, выбором труб, расстановкой креплений, расположением и заделкой гильз. Водосточные трубопроводы необходимо располагать за строительными элементами, которые могут защищать от распространения шума. Например, канализационные трубопроводы целесообразно устраивать в санитарно-технических кабинах [4], которые позволяют располагать их за задними стенками, либо использовать шахт-пакеты с канализационными и водопроводными этаже-стояками [5], которые также закрываются звукоизолирующими панелями. За рубежом возросшие требования по звукоизоляции внутренних канализационных трубопроводов определили необходимость новых подходов. Один из них связан с использованием труб с трехслойной стенкой, например, PK-3S. Правда, в процессе разработки максимально экономичных решений, при которых усилия разработчиков в основном направлены на снижение расходов, такие трубы зачастую рассматриваются как предметы «акустической роскоши», а не как элементы стандартной системы, необходимые для достижения уровня фонового шума в помещениях на уровне 35 дБА. Тем не менее, такие трубы активно применяются во многих зарубежных странах [6]. Они могут быть использованы и у нас в стране, особенно при строительстве элитных зданий. Толщина внешнего слоя стенки такой трубы — 3,4 мм (табл. 2, столб. 2). Твердый полимер (например, из PP-C), из которого она выполнена, придает трубе прочность и кольцевую жесткость. Внутренний слой стенки толщиной 1,2 мм (табл. 2, столб. 2) может быть выполнен из этого же либо из другого полимера. Между этими слоями на клею располагается слой вспененного эластомера (например, поролена) толщиной 1,1 мм (табл. 2, столб. 2). Именно этот слой и является демпфером возможных вибраций. Использование для устройства водоотводящих трубопроводов таких труб, например, POLO-KAL 3S, позволяет ограничить исходящий от них шум уровнем в 3–4 дБА. Уровень шума от фасонных соединительных частей с однослойными стенками, идентичный уровню шума от труб POLO-KAL 3S, достигается за счет увеличения их массы при толщине стенки 5,7 мм (табл. 2, столб. 2). Снижение уровня шума от трубопроводов из таких труб достигается также пропуском их через строительные конструкции посредством гильз с обязательной заделкой зазора между ними каким-либо эластичным материалом (рис. 5), аналогично тому, как это приведено в СНиП 23-03–2003 для трубопроводов отопления (рис. 4). Другое направление связано с использованием чугунных труб (рис. 6, а) трехслойной конструкции [7]: средний слой — чугунный (плотностью 7,2 10–6 г/м3), внутренний — эпоксидная смола и наружный слой — акриловый лак (толщиной 40 мкм). Трубы выпускаются без раструбов и соединяются посредством стальных стяжных хомутов (рис. 6, б) и резиновых манжет. Трубопроводы из таких труб крепятся к строительным конструкциям с использованием этих же хомутов, что обеспечивает пониженные характеристики шумности (табл. 2, столб. 5).
Литература 1. http://www.acoustic.ru; www.tiho.ru. 2. www.obustrojstvo.ru. 3. Ingemar Bjorklund, Gosta Kallin, Per Jansson, Par Liljestrand, Holger Malmsten, Jens Martin Storheil. Строительство трубопроводных систем с применением пластмассовых труб. Северное объединение производителей пластмассовых труб. Стокгольм. 1999. Русское издание. 2000. 4. Ведомственные строительные нормы по монтажу внутренней канализации и водостоков из ПВХ-труб в жилых и общественных зданиях. ВСН 48-96 (ГУП «НИИ Мосстрой и Мосстройлицензия). 5. Технические рекомендации по проектированию, изготовлению и монтажу шахтпакетов с применением полипропиленовых труб при капитальном ремонте внутренних систем водоснабжения и канализации зданий. ТР 150-03 (ГУП «НИИ Мосстрой). 6. www.poloplast.com. 7. Материалы фирмы SAINT-GLOBAIN. Das Haus — Entwaesserung System aus Gusseisen fuer Spezialisten, 2004. РИСУНКИ:1~1~; 2~2~; 3~3~; 4~4~; 5~5~; 6~6~; ТАБЛИЦЫ:1~7~;2~8~;
