Шум – показатель качества инженерных систем зданий

В. А. Устюгов, канд. техн. наук, директор ГУП «НИИ Мосстрой»

А. А. Отставнов, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник ГУП «НИИ Мосстрой»

 

Качество инженерных систем зданий может быть оценено по нескольким показателям. Комплексный показатель шума, как нам кажется, является одним из них. Однако ему до последнего времени уделялось абсолютно не достаточное внимание. Практически отсутствовал контроль соблюдения нормативных характеристик уровня шума в помещениях. Причем сознательно – в целях экономии, которая составляла до 30 % от стоимости строительства.

Уровень шума от бытовых его источников

Вокруг оживленных, например, московских магистралей уровень шума может достигать 80 дБ(А). По санитарным нормам днем в приоткрытое окно не должно проникать больше 40 дБ(А). В комнате только тогда вам покажется, что вокруг абсолютная тишина, если уровень шума не будет превышать 20 дБ(А). В большинстве случаев городская квартира находится под «давлением» 40-50 дБ(А). Многослойные конструкции способны уменьшить шум на 15 дБ. Практически это предел для дополнительной звукоизоляции существующих стен и перекрытий. С помощью акустического потолка можно снизить уровень шума максимум на 10 дБ(А). Четырехслойная панель, например, марки ЗИПС, 70 мм толщиной задержит 10 дБ(А). Удвоение массы стены может обеспечить снижение всего на 6 дБ(А). Уровень шума от некоторых бытовых источников составляет: музыкального центра – 85 дБ(А), электрополотера – 83, пианино – 80, детского плача – 78, пылесоса – 75, телевизора – 70, работающей стиральной машины – 68, спокойного разговора людей – 65, электробритвы – 60, мусоропровода – 58, двери лифта – 52, холодильника – 42, от приготовления пищи на плите – 42, перемещения лифта – 42 дБ(А). Особенностью этих шумов является то, что они действуют, как правило, кратковременно и могут быть ограничены либо прекращены в любой момент. Здания современной постройки отличаются высокой насыщенностью инженерными системами. Среди них – горячее и холодное водоснабжение, канализация и водостоки, отопление и, нередко, принудительная вентиляция и кондиционирование. Они, как правило, состоят 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 элементы в той или иной степени либо непосредственно создают шум, либо участвуют в его распространении по жилым помещениям. Причем чем качественнее выполнен элемент, тем меньше шума он создает и проводит.

Значительным прогрессом стала подготовка вначале московским Правительством городских строительных норм 2.04–97 «Допустимые уровни шума, вибрации и требования к звукоизоляции в жилых и общественных зданиях», а затем и СНиП 23–03–2003 «Защита от шума» Госстроем России. Появление этих документов заставило специалистов обратить должное внимание на шумность инженерных систем, и теперь уровень шума вполне можно рассматривать как показатель их качества.

Шумы, источником которых являются инженерные системы, в совокупности с шумами, проникающими в здания с улицы, могут превысить допустимые уровни (табл. 1).

Таблица 1 (подробнее) Допустимые уровни звука в жилых помещениях зданий (выборка из СНиП 23–03)

Шум в системах вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления создается вентиляторами, кондиционерами, фанкойлами, отопительными агрегатами (калориферами), регулирующими устройствами в воздуховодах (дросселями, шиберами, клапанами, задвижками), воздухораспределительными устройствами (решетками, плафонами, анемостатами), поворотами и разветвлениями воздуховодов, насосами и компрессорами кондиционеров [1, 2].

Системы вентиляции, для устройства которых выбраны агрегаты с наименьшими удельными уровнями звуковой мощности, обеспечивающие работу с максимальным КПД, и снижено сопротивление сети за счет обеспечения плавных подводов воздуха к входным патрубкам, создают меньший шум по сравнению с вентиляционными системами, в которых применены вентиляторы, создающие избыточное давление. Кроме того, на пути распространения шума по воздуховодам в таких системах предусмотрены центральные (непосредственно у вентилятора) и концевые (в воздуховоде перед воздухораспределительными устройствами) глушители, ограничивающие скорость движения воздуха в сетях величиной, обеспечивающей уровни шума, генерируемого регулирующими и воздухораспределительными устройствами, в пределах допустимых значений. В качестве глушителей шума систем вентиляции могут быть применены трубчатые, пластинчатые, цилиндрические, камерные либо облицованные изнутри звукопоглощающими материалами воздухо-воды и их повороты. Конструкции глушителей подобраны в зависимости от размера воздуховодов, требуемого снижения уровней шума, допустимых скоростей перемещения воздушных потоков. Вентиляционные камеры, ТП и т. д. расположены в удалении от помещений, требующих особенно низкого шумового фона. Агрегаты виброизолированы с помощью пружинных либо резиновых виброизоляторов. В вентиляционных камерах и других помещениях с шумным оборудованием использованы звукопоглощающие облицовки, полы устроены на упругом основании (плавающие полы).

В зданиях, в которых устройство централизованной принудительной приточной вентиляции слишком дорого, под дверями и в других местах выполнены щели таким образом, чтобы проникновение шумов через них в другие помещения было минимальным. Ведь вентиляционная щель в 15 мм под дверью санузла снизит звукозащитный показатель (Rw) перегородки на 5–9 дБ. Сквозное отверстие диаметром 70–75 мм, например, в стене, разделяющей квартиры, даже при Rw = 50 дБ стены позволит переговариваться с соседями.

Системы водяного отопления, водоснабжения и канализации производят меньше шума в случаях, когда проход трубопроводов и т. п. через межквартирные стены исключен: они проводятся через между-этажные перекрытия и межкомнатные стены (перегородки) посредством эластичных гильз (из пористого полиэтилена и других упругих материалов) без сквозных щелей.

Шум от исправных водопроводов достигает максимально 67 дБ(А) при заполнении бачка  унитаза водой. При наполнении ванны отмечаются шумы в 36–58 дБ(А)., а при вытекании воды из крана – в 44–50 дБ(А). Повышенная шумность водопроводов говорит о неисправности водоразборной арматуры. Шум резиновых прокладок, установленных в кранах либо в смесителях, сопровождается порой скрежещущим звуком, переходящим в сильный свист (до 100 дБ.). Чтобы избавиться от такого мгновенно, приходиться быстро перекрывать доступ воды.

Шумы систем отопления на уровне, превышающем нормативные значения на 15–20 дБ., обычно приходиться слышать только во время сезонного пуска систем отопления [3]. В такие периоды нагретый воздух, накопившийся в нижних ярусах систем отопления, устремляясь вверх с большими скоростями по трубам, создает шумовые эффекты. Продолжается это максимум 1–2 дня. В системах, от которых постоянно исходит сверхнормативный шум, очевидно, превышены скорости движения теплоносителя.

Шумы, сопровождающие течение стоков по водоотводящим трубопроводам, во многом зависят от организации слива воды в сантехнических приборах, количеством отводных линий, присоединяемых к канализационным стоякам и, естественно, характера течения стоков.

При организованном сливе воды (в процессе пользования ванной, туалетом, стирки белья) в санитарно-технические приборы уровень шума повышается, обычно, на 15–20 дБ. Продолжительность его регулируется самим жильцом. При утечках воды из кранов, смесителей смывных бачков уровень шума повышается незначительно (5–10 дБ.), однако он раздражает своей непрерывностью.

Шумы во внутренних канализационных трубопроводах возникают следующим образом. При сбросе воды находящиеся в ней взвешенные вещества, совершая хаотичные перемещения вдоль и поперек трубопровода, вызывают непрерывную вибрацию его стенок, что и создает физический звук. При турбулентном течении стоков в трубопроводах может возникать наиболее сильный, так называемый «булькающий шум». Этот и другие шумы распространяются через заделку и крепления трубопроводов.

Шумы, сопровождающие течение стоков по водоотводящим трубопроводам, можно разделить на воздушные и/или физические звуки. Одни из них передаются через воздух посредством звуковых волн, которые вызывают вибрацию частиц в строительных конструкциях, тем самым, распространяя шумы в соседние помещения. Другие – вызывают вибрацию стен, которые и передают шумы частицам воздуха в соседних помещениях.

Таблица 2 Показатели канализационных трубопроводов из разных труб [3]

Материал Толщина стенки1, мм Масса2, кг Норматив Соединения3 Крепеж4 Шумность5, % ПВД 3,5 2,5 ГОСТ 22689.2 Р–р.к. Х–п.п. 100 ПП 2,7 1,75 ТУ 4926–005– 41989945 Р–р.к. Х–п.п. 105–110 ПВХ 3,2 3,35 ТУ6–19–307–86 Р–р.к. Х–п.п. 90-95 ПП–3 с 5,7 6,7 POLO–KAL 3S Р–р.к. Х–р.п. 5-10 Чугун 4,5 24,9 ГОСТ 6942 Заделка С.к. 30-35 Чугун 3,5 16,8 EN 877 С.х.–р.м. С.х.–р.м. 10-15

1) трубы с условным диаметром 100 мм; 2) трубы длиной 2 м; 3) обозначения: Р–р.к. – раструбное с резиновым кольцом; Заделка – конопатка смоляным и белым канатом и чеканка быстротвердеющим цементным раствором; С.х.–р.м. – стальной хомут с резиновой манжетой; 4) обозначения: Х–п.п. – хомут с полиэтиленовой прокладкой; Х–р.п.– хомут с резиновой прокладкой; С.к. – стальной крюк; С.х.– р.м. – стальной хомут с резиновой манжетой; 5) оценочные данные авторов

К факторам, в наибольшей степени определяющим уровень возникающего шума (табл. 2), в первую очередь, следует отнести:

– материал труб и фасонных соединительных частей, их физико-механические показатели (табл. 3), размеры (табл. 4), 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.

Таблица 3 Физико-механические показатели материалов канализационных труб

Показатель Материал Серый чугун ПНД ПВД НПВХ ПП Polo-kal NG Polo-kal 3S Чугун (EN 877) Плотность, кг/дм3 8,7 0,95 0,9 1,41 0,92 1–1,2 1,2–1,5 7,2 Кратковременные растягивающие напряжения, МПа, > 140 24 10 44 25 26 27 300 Модуль упругости при растяжении, МПа, > 12 х 104 600 150 3000 1000 2600 1000 10 х 104 Удлинение при разрыве, %, > – 600 700 25 350 200 500 – Коэффициент линейного расширения, 1/°С х 104 0,01 2 2 0,8 1,5 0,5 0,9 0,01 Температура эксплуатации, °С, < 100 90 90 60 95 95 95 100 Температура монтажа, °С, > – 20 – 20 – 20 0 – 10 – 15 – 20 – 20

Меньшей шумностью характеризуются системы трубопроводов, в которых произведено хорошее закрепление всех элементов либо за счет высокачественного выполнения технологических процессов крепления, либо за счет использования более совершенных систем крепежа.

В настоящее время тенденции таковы, что разработчики крепежа стремятся к максимальному снижению шумности инженерных сетей, независимо от того, какие соединения труб используются – раструбные на резиновых кольцах [5] либо сварные [6]. Для этого используются амортизирующие прокладки, как правило, из резины. В одних случаях, такие прокладки располагаются между хомутами и трубами. В других, амортизирующими материалами производят заделку проходов трубопроводов сквозь строительные конструкции, используя для этого специальные рулонные материалы или же вспученные герметики. В некоторых случаях, крепеж оснащается амортизирующими прокладками, которые устанавливаются между элементами креплений и непосредственно строительными конструкциями.

Следует добавить, что уменьшение расстояния между креплениями, например, в m раз предполагает использование труб с кольцевой жесткостью меньшей в m2 раз с сохранением той же величины прогиба трубопровода. Посредством установки дополнительного крепежа может быть увеличена квазикольцевая жесткость труб в определенное число раз по сравнению с нормативным расположением крепежа, что повлечет за собой снижение шумности.

Таблица 4 Сравнительные характеристики труб, в наибольшей степени определяющие уровень шума внутренней канализации

Материал труб Масса трубы, кг/2м (%) Кольцевая жесткость, кПа (%) Серый чугун 5,8/13,9 (100/100) 3280/ 700 (100/100) ПНД 0,86/ 2,4 (15/17,3) 10,8/1,6 (0,33/0,23) ПВД 0,82/3,2 (14,1/23) 2,7/1,3 (0,08/0,2 ) НПВХ 1 /2,3-Н и 1,44/3,3-У (17,2/16,5-Н и 24,8/23,7-У) 21,3/2 – Н и 65,5/6,2 – У (0,65/0,29 – Н и 2/0,89– У) ПП 0,3/1,1 (5,2/7,9) 3,9/1,23 (0,12/0,18) Polo-kal NG 0,7/2,8 (12,1/ 20,1) 10,1/4,4 (0,31/0,63) Polo-kal 3S –/4,68 (–/33,7) –/6,9 (–/0,99) Чугун (EN 877) 4,3/8,4 (74,1/60,4) 1831/268 (55,8/38,3)

Примечание: В числителе приведены данные для труб диаметром 50 мм, в знаменателе – 110 мм.

В заключение напрашивается следующий вывод.

По шумности элемента той или иной инженерной системы можно, хотя и косвенно, но все же достаточно адекватно оценить ее качество. Показательным в этом отношении является строительство в Москве третьего транспортного кольца. Строительство, казалось бы, завершено, однако непрерывно проводятся мероприятия по защите жильцов некоторых зданий, расположенных вблизи трассы, от шума.

Количественные показатели еще предстоит найти. Это позволит выработать соответствующие методики шумометрии с целью оценки качества большинства элементов инженерных систем зданий как с конструкционной, так и со строительной точки зрения.

Литература

1. Гусев В. П. Акустический расчет как основа для проектирования малошумной системы вентиляции (кондиционирования) // AВОК. 2004. № 6. С. 60–66.

2. Siebein G., Lenkendey R.. Защита от шума в системах климатизации школьных зданий. /Пер. с англ. Л. И. Баранова // AВОК. 2004. № 6. С. 68–76.

3. Устюгов В. А., Отставнов А. А. Выбор трубных изделий для устройства внутренних канализационных сетей зданий // Технологии строительства. 2005. № 4 (36). С. 98–101.

4. Устюгов В. А., Отставнов А. А. О шумности санитарно-технических узлов зданий // СОК. 2005. № 4. С. 44–49.

5. Система шумопоглощающей канализации RAUPIANO Plus соответствует строгим нормативным требованиям. Rehau // Сантехника. 2004. № 4. С. 37–38.

6. Яковлев А. К. Шумопоглощающая трубопроводная система Geberit Silent // Сантехника. 2004. № 6. С. 50–52.