Класс звукопередачи (или STC) – это целочисленный показатель того, насколько хорошо перегородка здания подавляет воздушный шум. В США он широко используется для оценки конфигурации внутренних перегородок, потолков, полов, дверей, окон и наружных стен. За пределами США используется индекс снижения звука ISO (SRI). Рейтинг STC очень приблизительно отражает снижение шума в децибелах, которое может обеспечить перегородка. STC полезен для оценки раздражения, вызванного звуками речи, но не музыкой или шумом оборудования, поскольку эти источники содержат больше низкочастотной энергии, чем речь.
Есть много способов улучшить класс звукопередачи перегородки, но два самых основных принципа — это увеличение массы и общей толщины. В общем, класс звукопередачи двойной перегородки (например, двух стен из блоков толщиной 4 дюйма, разделенных воздушным пространством толщиной 2 дюйма) выше, чем у одиночной стены эквивалентной массы (например, однородной стены из блоков толщиной 8 дюймов).
Определение
STC или класс звукопередачи — это однозначный метод оценки того, насколько хорошо стеновые перегородки снижают передачу звука. STC предоставляет стандартизированный способ сравнения таких продуктов, как двери и окна, произведенных конкурирующими производителями. Более высокое число указывает на более эффективную звукоизоляцию, чем меньшее. STC — это стандартизированный рейтинг, присвоенный ASTM E413 на основе лабораторных измерений, выполненных в соответствии со стандартом ASRM E90. ASTM E413 также можно использовать для определения аналогичных номинальных характеристик на основе полевых измерений, выполненных в соответствии со стандартом ASTM E336.
Звукоизоляция и звукоизоляция используются как взаимозаменяемые понятия, хотя термин «изоляция» предпочтителен за пределами США. Термина «звукоизоляция» обычно избегают в архитектурной акустике, поскольку это неправильное употребление и означает неслышность.
Субъективная корреляция
В результате исследований акустики разработали таблицы, в которых заданный рейтинг STC сочетается с субъективным опытом. Таблица ниже используется для определения степени звукоизоляции, обеспечиваемой типовым многоквартирным домом. Как правило, разница в один-два балла STC между аналогичными конструкциями субъективно незначительна.
Таблицы, подобные приведенной выше, в значительной степени зависят от уровня фонового шума в приемной комнате: чем громче фоновый шум, тем выше воспринимаемая звукоизоляция.
Методика рейтинга
Исторический
До присвоения рейтинга STC показатели звукоизоляции перегородки измерялись и отражались как средние потери при передаче в диапазоне частот от 128 до 4096 Гц или от 256 до 1021 Гц. Этот метод полезен при сравнении однородных перегородок, подчиняющихся закону масс, но может ввести в заблуждение при сравнении сложных или многостворчатых стен.
В 1961 году Международная организация по стандартизации ASTM приняла E90-61T, который послужил основой для метода STC, используемого сегодня. Стандартная кривая STC основана на европейских исследованиях многоквартирного жилого строительства и очень напоминает показатели звукоизоляции кирпичной стены толщиной 9 дюймов.
Текущий
Число STC рассчитывается на основе значений звукоизоляции, протестированных на шестнадцати стандартных частотах от 125 Гц до 4000 Гц. Эти значения потерь при передаче затем наносятся на график уровня звукового давления, а полученная кривая сравнивается со стандартным эталонным контуром, предоставленным ASTM.
Показатели звукоизоляции, такие как STC, измеряются в специально изолированных и спроектированных лабораторных испытательных камерах. Существуют почти бесконечные полевые условия, которые могут повлиять на звукоизоляцию на объекте при проектировании перегородок и ограждений зданий.
Факторы, влияющие на класс звукопередачи
Акустическая среда
Звук распространяется как по воздуху, так и по конструкции, и при проектировании звукоизолирующих стен и потолков необходимо учитывать оба пути. Для устранения воздушного шума необходимо устранить все воздушные пути между помещениями. Это достигается за счет герметичности швов и закрытия всех утечек звука. Чтобы устранить корпусной шум, необходимо создать системы изоляции, которые уменьшают механические связи между этими конструкциями.
Масса
Добавление массы к перегородке снижает передачу звука. Это часто достигается путем добавления дополнительных слоев гипса. Предпочтительно иметь несимметричные листы, например, с гипсом разной толщины. Эффект от добавления нескольких слоев гипсокартона к раме также зависит от типа и конфигурации каркаса. Удвоение массы перегородки не удваивает STC, поскольку STC рассчитывается на основе нелинейного измерения потерь при передаче звука в децибелах. Таким образом, в то время как установка дополнительного слоя гипсокартона на перегородку со стальными стойками из легкой стали (25 калибра или легче) приведет к увеличению STC примерно на 5 пунктов, то же самое на одинарной древесине или одинарной толстостенной стали приведет только к 2–3 дополнительным пунктам STC. Добавление второго дополнительного слоя (к уже трехслойной системе) не приводит к такому резкому изменению STC, как первый дополнительный слой. Эффект дополнительных слоев гипсокартонных листов на перегородках с двойными и разнесенными стойками аналогичен эффекту перегородок из тонкой стали.
Из-за увеличенной массы заливной бетон и бетонные блоки обычно достигают более высоких значений STC (от середины STC 40 до середины STC 50), чем каркасные стены одинаковой толщины. Однако дополнительный вес, дополнительная сложность конструкции и плохая теплоизоляция, как правило, ограничивают использование каменных перегородок в качестве жизнеспособного решения звукоизоляции во многих проектах строительства зданий.
В последние годы производители гипсокартона начали предлагать легкие гипсокартонные плиты: гипс обычного веса имеет номинальную плотность 43 фунта на квадратный фут, а легкий гипсокартон имеет номинальную плотность 36 фунтов на квадратный фут. Это не оказывает большого влияния на рейтинг STC, хотя легкий гипс может значительно ухудшить низкочастотные характеристики перегородки по сравнению с гипсом обычного веса.
Звукопоглощение
Звукопоглощение предполагает преобразование акустической энергии в другую форму энергии, обычно в тепло.
Добавление поглощающих материалов к внутренним поверхностям комнат, например, панелей из стекловолокна с тканевой облицовкой и плотных штор, приведет к снижению отраженной звуковой энергии внутри комнаты. Однако поглощающая обработка внутренних поверхностей такого рода не значительно улучшает класс звукопередачи. Установка поглощающей изоляции, например, стекловолоконных матов и задувной целлюлозы, в полости стен или потолка значительно увеличивает класс звукопередачи. Наличие изоляции в одиночном каркасе из деревянных стоек 2×4, расположенном на расстоянии 16 дюймов (406 мм) по центру, приводит лишь к нескольким баллам STC. Это связано с тем, что стена с каркасом из деревянных стоек 2×4, расположенным на расстоянии 16 дюймов, создает значительные резонансы, которые не смягчаются изоляцией полости. Напротив, добавление стандартной изоляции из стекловолокна в иным образом пустую полость в легких (калибр 25 или легче) стальных перегородках со стойками может привести к улучшению почти на 10 баллов STC.
Другие исследования показали, что волокнистые изоляционные материалы, такие как минеральная вата, могут повысить STC на 5–8 пунктов.
Жесткость
Влияние жесткости на звукоизоляцию может быть связано либо с жесткостью материала звукоизоляционного материала, либо с жесткостью, вызванной методами каркаса.
Методы кадрирования
Конструктивное отделение гипсокартонных панелей от каркаса перегородки может привести к значительному увеличению звукоизоляции при правильной установке. Примеры структурной развязки при строительстве зданий включают упругие каналы, звукоизоляционные зажимы и шляпные каналы, а также каркас с шахматными или двойными стойками. Результаты STC развязки в конструкциях стен и потолков существенно различаются в зависимости от типа каркаса, объема воздушной полости и типа развязывающего материала. При каждом типе конструкции изолированных перегородок необходимо проявлять особую осторожность, поскольку любой крепеж, который механически (жестко) соединяется с каркасом, может нарушить развязку и привести к значительному снижению показателей звукоизоляции.
Когда две створки жестко связаны или соединены шпилькой, звукоизоляция системы зависит от жесткости шпильки. Легкий калибр (калибр 25 или легче) обеспечивает лучшую звукоизоляцию, чем сталь толщиной 16–20, и заметно лучшие характеристики, чем деревянные шпильки. Когда толстостенные стальные или деревянные стойки располагаются на расстоянии 16 дюймов от центра, образуются дополнительные резонансы, которые еще больше снижают звукоизоляционные характеристики перегородки. Для типичных стен с гипсовыми каркасами этот резонанс возникает в диапазоне 100–160 Гц и считается гибрид резонанса массы-воздуха-массы и резонанса изгибной моды, возникающего, когда пластина тесно поддерживается жесткими элементами.
Перегородки с одинарными металлическими стойками более эффективны, чем перегородки с одинарными деревянными стойками, и, как было показано, повышают рейтинг STC до 10 пунктов. Однако, существует небольшая разница между металлическими и деревянными стойками при использовании в перегородках с двойными стойками. Перегородки с двойными стойками имеют более высокий STC, чем перегородки с одинарными стойками.
В некоторых сборках увеличение расстояния между шпильками с 16 до 24 дюймов увеличивает рейтинг STC на 2–3 балла.
Демпфирование
Хотя термины «звукопоглощение» и «демпфирование» часто взаимозаменяемы при обсуждении акустики помещений, акустики определяют их как два различных свойства звукоизолирующих стен.
Некоторые производители гипса предлагают специальные продукты, в которых используется ограниченное демпфирование слоя, которое является разновидностью вязкого демпфирования. Демпфирование в целом повышает звукоизоляцию перегородок, особенно на средних и высоких частотах.
Демпфирование также используется для улучшения звукоизоляционных характеристик оконных конструкций. Ламинированное остекление, состоящее из промежуточного слоя поливинилбутираля (или ПВБ), имеет лучшие акустические характеристики, чем неламинированное стекло эквивалентной толщины.
Утечка звука
Все отверстия и зазоры должны быть заполнены, а корпус герметично закрыт для обеспечения эффективной звукоизоляции. В таблице ниже показаны результаты испытаний на звукоизоляцию перегородки, теоретические максимальные потери которой составляют 40 дБ при переходе из одной комнаты в другую, а площадь перегородки составляет 10 квадратных метров. Даже небольшие открытые щели и отверстия в перегородке непропорционально снижают звукоизоляцию. Открытие на 5% в перегородке, обеспечивающее неограниченную передачу звука из одной комнаты в другую, привело к снижению потерь при передаче с 40 дБ до 13 дБ. Открытая площадь 0,1 % снизит потери передачи с 40 дБ до 30 дБ, что типично для стен, где герметизация не была применена эффективно. Перегородки, которые недостаточно герметичны и содержат расположенные спина к спине электрические коробки, необработанные встроенные светильники и незакрытые трубы. предложить обходные пути для обеспечения звука и значительных утечек.
Акустические ленты и герметики используются для улучшения звукоизоляции с начала 1930-х годов. Хотя в прошлом применение лент в основном ограничивалось оборонными и промышленными применениями, такими как военные корабли и самолеты, недавние исследования доказали эффективность герметизации зазоров и тем самым улучшения звукоизоляционных характеристик перегородки.
Фланговый
Строительные нормы и правила обычно допускают допуск в 5 баллов между рейтингом STC, проверенным в лаборатории, и измеренным на месте; однако исследования показали, что даже в хорошо построенных и герметичных установках разница между лабораторными и эксплуатационными характеристиками сильно зависит от типа сборки.
Специальные варианты STC
По своей природе рейтинг STC получен в результате лабораторных испытаний в идеальных условиях. Существуют и другие версии рейтинга STC, учитывающие реальные условия.
Композитный STC
Чистая звукоизоляция перегородки, содержащей несколько звукоизолирующих элементов, таких как двери, окна и т. д.
Класс передачи видимого звука (ASTC)
Характеристики звукоизоляции перегородки измерены в полевых условиях в соответствии с ASTM E336 и нормализованы с учетом различной отделки помещения и площади тестируемой перегородки (т. е. сравните одну и ту же стену, измеренную в пустой гостиной и акустически сухой звукозаписывающей кабине).
Нормализованный класс шумоизоляции (NNIC)
Характеристики звукоизоляции перегородки измерены в полевых условиях в соответствии с ASTM E336 и нормализованы с учетом времени реверберации в помещении.
Класс шумоизоляции (NIC)
Характеристики звукоизоляции перегородки измерены в полевых условиях в соответствии с ASTM E336, не нормированы на условия помещения, в котором проводятся испытания.
Класс передачи полевого звука (FSTC)
Характеристики звукоизоляции отдельных элементов перегородки, измеренные в полевых условиях и достигнутые за счет подавления эффектов боковых звуковых путей. Это может быть полезно при измерении стен с дверями, когда вы хотите исключить влияние двери на измеряемое поле STC. Метод испытаний FSTC исторически предписывался ASTM E336, однако последняя версия этого стандарта не включает FSTC.
Класс передачи звука двери (DTC)
Звукоизоляционные характеристики дверей измеряются в соответствии со стандартом ASTM E2964.
Юридические и практические требования
В разделе 1206 Международного строительного кодекса 2021 говорится, что разделение жилых помещений и общественных и служебных помещений должно соответствовать STC 50 при испытаниях в соответствии с ASTM E90 или NNIC 45 при полевых испытаниях в соответствии с ASTM E336. Однако не все юрисдикции используют IBC в своих строительных или муниципальных кодексах.
Общий раздел STC
Внутренние стены с 1 листом гипсокартона (гипсокартона) толщиной 1/2 дюйма (13 мм) по обе стороны от деревянных стоек 2×4 (90 мм), расположенных на расстоянии 16 дюймов (406 мм) по центру, без заполнения изоляционного стекловолокна. Каждая полость стойки имеет STC около 33. Когда людей просят оценить их акустические характеристики, люди часто описывают эти стены как «тонкие, как бумага». Они мало что предлагают в плане конфиденциальности. Перегородки с двойными стойками обычно строятся с использованием различных слоев гипсокартонных панелей, прикрепленных к обеим сторонам двойных деревянных стоек 2×4 (90 мм), расположенных на расстоянии 16 дюймов (406 мм) по центру и разделенных воздушным пространством 1 дюйм (25 мм). Эти стены различаются по звукоизоляционным характеристикам от среднего STC-40 до высокого STC-60 в зависимости от наличия изоляции, а также типа и количества гипсокартона. Коммерческие здания обычно строятся с использованием стальных стоек различной ширины, толщины и межцентрового расстояния. Каждая из этих характеристик каркаса в разной степени влияет на звукоизоляцию перегородки.
Прогноз STC
Существует несколько коммерчески доступных программ, которые прогнозируют рейтинги STC перегородок, используя комбинацию теоретических моделей и эмпирически полученных лабораторных данных. Эти программы могут прогнозировать рейтинги STC в пределах нескольких точек тестируемого раздела и в лучшем случае являются приблизительными.
Класс передачи данных вне помещения и внутри помещения (OITC)
Класс передачи звука между помещениями и помещениями (OITC) — это стандарт, используемый для обозначения скорости передачи звука от внешних источников шума в здание. Он основан на стандартной классификации ASTM E-1332 для оценки затухания звука внутри и снаружи помещений. В отличие от STC, который основан на спектре шума, ориентированном на звуки речи, OITC использует спектр шума источника, который учитывает частоты до 80 Гц (движение самолетов/железнодорожных автомобилей/грузовиков) и имеет больший вес в сторону более низких частот. Значение OITC обычно используется для оценки, оценки и выбора наружных стекол.
