Lydisolering

Lyd går gjennom de fleste vegger og gulv ved at hele konstruksjonen settes i svingning. Denne vibrasjonen genererer nye lydbølger med redusert intensitet på den andre siden. Inntrengningen av lyd i et rom i en bygning fra en kilde i et annet rom, eventuelt utenfor bygningen, kalles "lydoverføring".

Overføringstap eller lydreduksjonstall, R dB, er et mål på hvor effektivt vegger, gulv, dører eller andre hindringer begrenser lydpassasjen. Overføringstapet varierer avhengig av frekvensen, og tapet er som regel større ved høye frekvenser. Lydoverføringstapet måles i desibel (dB). Jo høyere transmisjonstap en vegg har, desto bedre fungerer den som barriere mot passasje av uønsket støy.

I bygninger utfører man henholdsvis luftlyd- og trinnlydisolering. Luftlydisolering benyttes når man vil dempe lyd som går rett ut i luften, og fastsettes ved hjelp av lydreduksjonstallet. Trinnlydisolering benyttes til flytende gulv og fastsettes utfra lydtrykknivået i det tilstøtende rommet nedenfor. 

Lydisolering 
  1. Direkte lydoverføring
  2. Overføring fra ytterkantene (konstruksjonslyd)
  3. Overhøring
  4. Lekkasje 
     

a) Luftlydisolering

Når en lydbølge treffer en skillevegg mellom to rom, reflekteres en del av lydbølgen, mens resten av den forplantes gjennom skilleveggen.

R = 10log10 W1/W2 


   R (dB) W1/W2   
 Luftlydisolering
10 10 
20  100 
30  1 000 
40 10 000 
50 100 000
60  1 000 000


For ensartede strukturer, f.eks. homogene betongvegger, følger lydoverføringen kraftloven, dvs. at jo mer massivt et materiale er, desto mindre lyd slipper det gjennom.
For tynnere strukturer som består av flere lag, for eksempel gipsvegger, benyttes Hookes lov om fjærkraft. Hvis et høytabsorberende materiale som steinull benyttes som fjær i en vegg med to lag, forbedres lydisoleringen. Jo bredere hulrommet er, desto større effekt får steinullen. En økning på 5–10 dB i R kan oppnås hvis et hulrom fylles igjen, sammenlignet med at det får være tomt. Figuren nedenfor viser henholdsvis en ensartet og tolags struktur med samme totalvekt.

Lyd reduksjon



Beregning av lydreduksjonstall R er basert på testresultater oppnådd ved ulike frekvenser. Resultatene tegnes inn og sammenlignes med en referansekurve mellom 100 og 3150 Hz med et intervall på en tredels oktav. Hvis målingen utføres in situ (i en virkelig bygning), betegnes verdiene som R'. Standardtestens fremgangsmåte fremgår av EN ISO 140, der standardmetoder er angitt for både laboratorie- og feltmålinger. Forskjellen mellom laboratorie- og feltverdiene kan utgjøre flere dB avhengig av bygningselementer og utførelse.

Hvis en skillevegg består av ulike elementtyper, for eksempel en vegg med vinduer og dører som har ulike lydoverføringsegenskaper, må det totale lydreduksjonstallet beregnes.

Lydreduksjonstall for hull og åpninger ligger nær 0 dB. Påvirkning fra hull og åpninger kan derfor være betydelig, for eksempel ved koblingspunkter mellom vegger, ved dører og vinduer uten tetningslister og ved nødvendige åpninger i skillevegger. Hvis man setter inn et lydabsorberende materiale i åpningene, oppnås et høyere lydreduksjonstall for åpningene.
 

Veid reduksjonstall Rw

Når man skal angi en skilleveggs akustiske egenskaper i generelle ordelag, kan det være praktisk å beskrive lydisoleringen med ett enkelt tall. Det veide lydreduksjonstallet, Rw, er en klassifiseringsmetode som er angitt i EN ISO 717-1. Ifølge denne metoden sammenlignes kurven for målt lydreduksjonstall med en standardreferansekurve.
I EN ISO 717-1 er det også angitt en klassifiseringsmetode der Rw-verdien kompletteres av to C-termer som benyttes på to modeller av støyspekteret for ulike typer støy. Disse to termene, Rw + C og Rw + Ctr, ligger også i frekvensområdet 100–3 150 Hz, men kan utvides til 50–5000 Hz. Fordi industri- og trafikkstøy ofte har høye lydnivåer som også ligger under 100 Hz, anbefales det å bruke det utvidede frekvensområdet.
.
Den sammenlagte verdien av Rw + C angir reduksjonstallet i dBA for et spekter med et nivå som er like høyt i alle tredjeoktavbånd. Dette kan benyttes ved måling av:
  • Levende lyd (snakking, musikk, radio, TV)
  • Jernbanetrafikk med middels høy og høy hastighet
  • Veitrafikk som holder en hastighet over 80 km/t
  • Jetfly i nær avstand
  • Fabrikker som avgir middels- og høyfrekvent støy

Den sammenlagte verdien Rw + Ctr angir også reduksjonstallet i dBA, et spekter med hovedsakelig lavfrekvent støy som:

  • Bytrafikk
  • Jernbanetrafikk i langsom bevegelse
  • Nattklubbmusikk
  • Fabrikker som avgir lav- og middelsfrekvent støy

 

b) Trinnlydisolering

En luftbåren kilde forårsaker vibrasjoner i omgivelsesluften. Disse som sprer seg og forårsaker i sin tur vibrasjoner i tilstøtende vegger og gulv. Trinnlyd forårsaker vibrasjoner direkte i elementet det treffer. Disse vibrasjonene spres over hele elementets overflate og inn i tilstøtende elementer som innervegger og indre lag i yttervegger og gulv. Vibrasjonene i elementene får luften omkring dem til å vibrere, og det er disse nye luftbårne vibrasjonene som høres.

Gulv skal redusere luftbårne lyder, og hvis de ligger over en bolig, må de også ha trinnlydisolering. Et tungt massivt gulv reduserer luftbåren lyd gjennom sin masse, og et mykt gulvbelegg reduserer trinnlyden ved opprinnelsesstedet.

Et flytende gulv inneholder et meget fjærende lag som for en stor del isolerer gangflaten fra basen, og denne isolasjonen bidrar til både luftlyd- og trinnlydisolering.

  • Det er viktig å velge et egnet materiale og sikre at det ikke omhegnes av stive elementer som innkapslinger og rør.
  • Luftveier, selv dem som har oppstått på grunn av krymping, må unngås, og porøse materialer og mellomrom ved skjøter i konstruksjonen må tettes.
  • Resonanser må også unngås. Slike kan oppstå hvis en del av strukturen vibrerer kraftig ved en viss lydfrekvens (tonehøyde) og overfører mer energi ved denne tonehøyden.

Trinnlydisolering beregnes utfra lydtrykknivået som måles i samsvar med den standardiserte hammermetoden. Resultatene presenteres som en kurve som strekker seg mellom 50 og 5000 Hz.

Ved beregning av et ensifret tall, Ln,w eller L’n,w, sammenlignes nivåene for de 16 frekvensene med standardkurven, omtrent som ved beregning av lydreduksjonstallet. Den eneste forskjellen er at avviket mellom den oppmålte kurven og standardkurven i dette tilfellet ligger over standardkurven. Ln måles i labben mens L’n måles lokalt. Lave tall for både Ln og L’n innebærer god trinnlydisolering.

Selv for trinnlydisolering kreves to tilpasningstermer for spekteret, C i,100-2500 og C i,50-2500 hvis gulvet har trebjelkelag. Forskjellen mellom resultater som måles i laboratorium kontra lokalt skyldes fenomenet flanketransmisjon i bygninger. I en virkelig bygning overføres lyd ikke bare gjennom for eksempel et gulv, men også via konstruksjoner som avgrenser til gulvet.

Dynamsk stivhet

Dynamisk stivhet er en meget viktig egenskap for porøse materialer, spesielt ved plassering mellom to solide sjikt (sandwichelementer, flytende gulv). For mineralull angis stivheten i MN/m3 fordi mineralull oftest er sammenhengende.
PAROC steinull består av faste partikler og luft. Når den brukes som et fjærende sjikt, skal den dynamiske stivheten fastsettes for både mineralfibrene og luften. Den dynamiske stivheten blir således = sd + sa (sd er materialstivheten og sa er stivheten for innestengt luft).
I samsvar med vedtatte teststandarder skal den dynamiske stivheten i steinull angis for en belastning på 200 kg/m2 hvis steinullen skal benyttes under et flytende betonggulv. Jo lavere verdi for dynamisk stivhet, desto bedre trinnlydisolering.
Steinullprodukter som benyttes i trinnlydisolering, er spesielt utviklet for bruk i gulv. Fibrene ligger hovedsakelig horisontalt i forhold til for eksempel tak- eller gulvplater. Horisontale fibre hindrer forplantning av lyd på en mer effektiv måte. Forskjellen ved bruk i gulv kan være 5 dB eller mer. Dette innebærer en forskjell på en hel klasse.

Paroc ROS


Masse-fjær-system

Hovedtanken med det flytende gulvet er masse-fjær-prinsippet. Jo mykere fjær, desto bedre vibrasjonsdemping. Det samme gjelder for massen. Jo tyngre, desto bedre. Hvis mellombjelkelaget ikke er tungt, fungerer ikke det flytende gulvet, så masse-fjær-systemet ble forandret. I praksis må et mellombjelkelag være fem ganger tyngre enn et flytende gulv.
Trinnlydisolering måles ved hjelp av spesielt utstyr. En god trinnlydisolering L’n,w krever:
Betong med flytende gulv:
  • Tungt mellombjelkelag
  • Mykt, elastisk mellombjelkelag
  • Tungt flytende gulv


    Ideelt masse-fjær-system:

Masse-fjær-system



Ved sine ytterpunkter er massen i hviletilstand og har da ingen bevegelsesenergi. Samtidig er fjærene presset maksimalt sammen og lagrer på den måten all mekanisk energi i systemet som potensiell energi. Når massen er i bevegelse og oppnår fjærenes likevekttilstand, er den mekaniske energien i systemet fullstendig omgjort til bevegelsesenergi. Alle vibrasjonssystemer bygger på samspillet mellom en energilagrende og en energibærende komponent.
Frekvensen (Hz, antallet vibrasjoner per tidsenhet) for et masse-fjær-system er:

Masse-fjær-frekvens

der k er fjærkonstanten (mineralull) og m er massen (mellombjelkelag). Jo lavere f (frekvens), desto bedre isolering. Så ved å øke massen eller redusere fjærkonstanten kan vi oppnå best mulig isolering.

c) Flanketransmisjon

Flanketransmisjon er en mer kompleks form for støytransmisjon der vibrasjonene fra en støykilde forplanter seg til andre rom i bygningen, vanligvis via konstruksjonsdeler i bygningen. I bygninger med stålramme kan den effektive overføringen forsterkes så snart rammen settes i bevegelse.
I en bygning kan en liten del av lydoverføringen mellom to rom gå via en tilgrensende bygningsdel, for eksempel en yttervegg eller en himling. For å unngå dette må produsentens instruksjoner følges nøye. Figuren viser de vanligste løsningene for en yttervegg.
 Flanketransmisjon
Løsninger som reduserer risikoen for flanketransmisjon

Det finnes ofte krav om en sikkerhetsmargin i ulike lyddata for elementer for å unngå flanketransmisjon.