GELUIDSISOLAIE VAN VENSERS Akoestisch comfort binnen de woning wordt een steeds belangrijker gegeven. Een voldoende geluidswering door de gevelconstructie is hierbij essentieel. Lichtopeningen kunnen een zwakke schakel in deze bescherming vormen. Dit artikel probeert een beeld te geven van de luchtgeluidsisolatieproblematiek bij beglazingen en vormt aldus een aanvulling op de reeks artikelen rond de bouwfysische aspecten van beglazingen, die in vorige nummers van het tijdschrift verschenen [8, 9]. OEPASSING VAN DE NIEUWE NORM EN ISO 717-1:1996 DEEL 1 AKOESISHE PRESAIES VAN GLAS art Ingelaere, ir., projectleider, afdeling ouwfysica & innenklimaat, W 1EEN SAPSGEWIJZE De problematiek wordt systematisch bekeken over ENADERING meerdere afleveringen van het tijdschrift, vertrekkende van het niet-geplaatst, in de handel verkrijgbaar bouwproduct glas (dit nummer van het tijdschrift) en het venster (glas én raamconstructie, in een volgend nummer behandeld). De akoestische prestaties van beide elementen worden in de technische documentatie beschreven aan de hand van meetgegevens, verkregen in het laboratorium. Een eerste belangrijk punt is het correct begrijpen van de productinformatie in de technische documentatie, steunend op in het laboratorium verkregen meetgegevens. De geluidsisolerende eigenschappen worden hierbij veelal aan de hand van eengetalsaanduidingen gegeven. Door de publicatie van een EN-ISO-norm in december 1996 werd een nieuwe, Europees eengemaakte methode ingevoerd voor de akoestische karakterisering van bouwproducten. Deze wordt in dit artikel kort toegelicht. In tabel 6 (p. 32) worden de akoestische prestaties van een aantal glasproducten gegeven. Hieruit blijken duidelijke verschillen, die in een volgend nummer zullen verklaard worden. In de ontwerpfase van het gebouw (besproken in een volgend artikel) dient het type beglazing steunend op de productinformatie gekozen te worden, overeenkomstig de gestelde criteria. Voor deze criteria kan men zich richten naar de elgische norm NN S 01-0 (1977). Deze -jaar oude norm wordt echter momenteel herwerkt, o.a. naar aanleiding van de nieuwe EN-ISO-normen, en zal dus eerlang vervangen worden. Eventueel wenst men scherpere criteria te weerhouden en is men geïnteresseerd in de werkelijke niveaureductie die het geplaatste element in het gebouw zal opleve- ren. Dit zal in veel gevallen niet gelijk zijn aan de geluidsisolatie van het bouwproduct (vermits de productinformatie de laboratoriumprestaties weergeeft). De werkelijke niveaureductie kan echter wel berekend worden, uitgaande van de productinformatie. Een EN-ISOprenorm geeft hiervoor een rekenmethode. Het uiteindelijk akoestisch comfort binnen, ten aanzien van buitenlawaai hangt natuurlijk niet alleen af van het type beglazing en raam : ventilatieroosters, muren enz. hebben eveneens een grote invloed op de uiteindelijke geluidswering. Op de bouwplaats zelf : in een laatste stap bekijken we specifieke probleemgevallen met betrekking tot de luchtgeluidsisolatie van het in het gebouw geplaatste venster. evens wordt beknopt de problematiek van het contactgeluid van regenval op hellende vensterconstructies nader bekeken. 2 OVER HE UIENLAWAAI Het niveau en de klankkleur van het storend geluid alsook het niveau van het niet-herkenbare achtergrondgeruis zijn belangrijke factoren waarmee men rekening dient te houden bij het ontwerpen van een voldoende geluidswerende gevelconstructie. Het buitenlawaai kan niet alleen een sterk verschillend niveau maar ook een andere klankkleur hebben. Snel voorbijrijdend verkeer klinkt anders dan het lagere motorlawaai van bussen en ander traag rijdend stadsverkeer. Het lawaai van vliegtuigen en treinen heeft nog een andere klank. Het belang hiervan voor het ontwerp van de gevelconstructie ligt in het feit dat het in de praktijk veel moeilijker is te isoleren tegen laagklinkend geluid. 24 LENE 1998
U I D E P R A K IJ K Afb. 1 Geluidsspectra van het stadsverkeer (meting te Riensart, op 10 m van het rondpunt op de haussée de ruelles, om 16h) en van het autosnelwegverkeer (meting op 10 m van de E411 te Overijse, om 16h). Spectrale ( 1 ) informatie geeft een goed beeld van hoe iets klinkt. In afbeelding 1 kan het spectrum teruggevonden worden van enkele lawaaibronnen waarvoor een beglazing een voldoende grote geluidsniveaureductie moet opleveren om het akoestisch comfort in het gebouw te waarborgen. Stadsverkeer blijkt eerder dominant laagfrequent te zijn. In de grafiek is de vorm van het spectrum belangrijk, de geluidsdrukniveaus zijn natuurlijk afhankelijk van de afstand. [d] 80 75 70 65 60 55 autosnelwegverkeer stadsverkeer 31,5 80 1 0 0 10 00 0 De geluidsniveaus voor het akoestisch comfort binnenshuis hangen af van de omgeving waarin het gebouw opgetrokken is. In een erg rustige omgeving wordt het door de beglazing binnendringende geluid sneller als irriterend ervaren dan in volle stadscentrum. Hoe groter het verschil tussen het binnendringende lawaai van een specifieke herkenbare lawaaibron (bv. passage van een motorfiets) en het niet-herkenbare achtergrondgeruis (veel hoger in volle stadscentrum), des te storender het lawaai ervaren wordt. De ontwerper dient hiermee rekening te houden. Dit doet ook de elgische normalisatie in haar aanbevelingen voor de keuze van de beglazing (zie volgend nummer). 3 PRODUKA- Het akoestisch karakteriseren van een bouwproduct RAKERISERING IN HE LAORAORIUM dient te gebeuren aan de hand van een volledig genormaliseerde meetprocedure [3, 4]. Zo levert de glasfabrikant het te testen product (met opgelegde afmetingen) af aan een akoestisch laboratorium, waar het bevestigd wordt in een gestandaardiseerde proefopening tussen twee meetruimten. In een eerste meetruimte (zendkamer) veroorzaakt een geluidsbron een krachtige ruis die geluidsenergie bevat over het belangrijke bouwakoestische frequentiegebied. De geluidssterkte ervan wordt per frequentieband gemeten, zodat een zendspectrum bekomen wordt. Het groot verschil met de situatie van een venster in een gebouw is dat het geluidsveld hier diffuus is, m.a.w. het geluid valt in op het testelement vanuit alle richtingen met dezelfde intensiteit. Dit is wezenlijk anders in de werkelijkheid, waar het geluid veelal uit een bepaalde hoek op de beglazing invalt. 42 6 62 A 1,5 19 6 19 1,5 1 48 1 4 4 2 5 3 1 De krachtige ruis dringt door naar de tweede ruimte (ontvangstkamer). De constructie van de meetcellen is echter dusdanig, dat het meetbare geluid in de ontvangstkamer enkel afkomstig is van de geluidstransmissie doorheen het te testen element. Het gemeten geluid in de ontvangstkamer geeft aanleiding tot een ontvangstspectrum. Men zou kunnen stellen dat het geluid, dat niet door het testelement geraakt is (niveaureductie), een maat vormt voor de geluidsisolatie. Per frequentieband zou men dan het verschil kunnen maken tussen het geluidsdrukniveau aan de zend- en de ontvangstzijde (bruto geluidsisolatie). 62 260 16 Afb. 2 Gestandaardiseerde proefopstelling (verticale doorsnede, maten in cm). 1. Gewapend-betonplaat 2. Minerale wol + neopreenvoeg 3. Spouwmuur uit volle zwaarbetonblokken 4. Pleisterwerk (10 mm) 5. e testen element, geplaatst in de proefopening A : ontvangstkamer : zendkamer ( 1 ) Met behulp van een analysator kan het geluid ontbonden worden, zodat het geluidsdrukniveau per frequentieband bepaald wordt, wat een spectrum oplevert. De frequentie van hoorbaar geluid karakteriseert de toonhoogte. Het omvangrijke frequentiegebied van hoorbaar geluid wordt opgedeeld in frequentie-intervallen, de zogenaamde frequentiebanden (meerdere types van interval-indeling bestaan, bv. terts- en octaafbanden). LENE 1998
Een bouwproduct aldus karakteriseren heeft echter tot gevolg dat het resultaat niet reproduceerbaar is in andere laboratoria, noch in hetzelfde laboratorium onder gewijzigde omstandigheden. De grootte van het oppervlak (S) van het testelement en het al of niet galmendzijn (geluidsversterking) van de ontvangstruimte (met equivalent absorptieoppervlak A) beïnvloeden het geluidsdrukniveau in de ontvangstruimte en dus ook de bruto geluidsisolatie. Om dit probleem te verhelpen, wordt een correctieterm per frequentieband ingevoerd, waardoor het oppervlak van het testelement en het equivalent absorptieoppervlak telkens herleid worden naar een referentieoppervlak van 10 m 2. Per tertsband krijgt men dan : R = L pz L po + 10 log (S/A) met : R = geluidsverzwakkingsinde L pz = gemiddeld geluidsdrukniveau voor de tertsband in de zendruimte L po = gemiddeld geluidsdrukniveau voor de tertsband in de ontvangstruimte. raditioneel wordt de geluidsverzwakkingsinde R bepaald per tertsband vanaf Hz tot Hz, wat aanleiding geeft tot een spectrum van geluidsverzwakkingsindices. Grafisch wordt dit spectrum meestal voorgesteld door een geluidsisolatiecurve. Op de -as worden op onderling gelijke afstand de middenfrequenties van de tertsbanden uitgezet (veelal vanaf Hz, daarna 1 Hz, Hz, 0 Hz, 0 Hz, 0 Hz enz. tot Hz); de schaal op de -as is dus niet lineair. De y-as geeft de geluidsverzwakkingsinde R [d] weer. Door het verbinden van de uitgezette punten van het spectrum in dit diagram wordt een geluidsisolatiecurve bekomen. Afbeeldingen 4 en 5 (p. 28 en ) geven daar voorbeelden van. 4 DE EENGEALS- In de technische documentatie van producten, in be- AANDUIDING stekken, reglementen en normen wordt de geluidsisolatie eerder uitgedrukt door eengetalsaanduidingen dan door de volledige spectrale informatie. De eengetalsaanduiding maakt het mogelijk de akoestische prestaties van bouwelementen op een eenvoudige wijze te rangschikken. In elgië werd de eengetalsaanduiding in 1977 in de norm NN S 01-0 vastgelegd. Ze bestaat eigenlijk uit een isolatieklasse, categorie genoemd. Voor gevelementen zijn er vier mogelijkheden : Va (hoogste categorie), Vb, Vc en Vd (laagste categorie). Met elke categorie stemt een referentiecurve overeen (zie afbeelding 3). De relatieve plaats van het geluidsverzwakkingsspectrum tegenover deze referentiecurven geeft aanleiding tot het toekennen van een categorie. R [d] 65 60 55 10 5 0 In andere landen bestaan andere methoden om de spectrale informatie samen te bundelen in een eengetalsaanduiding. Dit bemoeilijkt uiteraard de vergelijking tussen buitenlandse en binnenlandse producten. In december 1996 werden twee nieuwe EN-ISO-normen gepubliceerd [5, 6], die de eengetalsaanduiding en de bijhorende rekenmethode aan alle lidstaten van de EU opleggen en daardoor een einde zouden moeten stellen aan de nationale methoden. Dit heeft vanzelfsprekend belangrijke gevolgen voor de diverse nationale bouwakoestische normen en productspecificaties in technische documentatie. Inderdaad moeten alle eisen en aanbevelingen omgevormd worden naar de nieuwe eengetalsaanduidingen. We bevinden ons nu dan ook in een overgangsfase, waarbij oud en nieuw gebruikt worden, met het risico op een algehele verwarring bij niet-verwittigde lezers. Voor elgië betekent de nieuwe eengetalsaanduiding noodzakelijkerwijze het vervangen van de norm NN S 01-0 (de hele reeks normen m.b.t. bouwakoestische meetmethoden wordt in feite door EN-normen vervangen). In principe kunnen de eisen, uitgedrukt in categorieën, onmiddellijk in de nieuwe eengetalswaarden vertaald worden. Andere aspecten als comfortbekommernissen, peil van de akoestische comforteisen in de buurlanden enz. vergen echter verder onderzoek. Dit werk gebeurt thans binnen een normalisatiecommissie waaraan het W meewerkt. Va Vb Vc Vd Afb. 3 epaling van de eengetalsaanduiding met behulp van de referentietrapcurven volgens de norm NN S 01-0 (het spectrum heeft hier categorie Va). 26 LENE 1998
U I D E P R A K IJ K W Ook in de documentatie van de fabrikanten mag men binnenkort verwachten de nieuwe eengetalsaanduiding aan te treffen als technische specificatie van hun producten. De nieuwe eengetalsaanduiding biedt naast de voordelen van Europese harmonisering nog een reeks specifieke akoestische voordelen. Zo geven ze etra informatie over de prestaties van het bouwelement ten aanzien van diverse geluidsbronnen. Dit is, zoals in het vorige hoofdstuk werd aangetoond, niet onbelangrijk : inderdaad isoleert een bepaald bouwelement meestal niet even goed tegen laagklinkend geluid als tegen dominant hoogklinkend geluid. EENGEALSAANDUIDING VOLGENS DE NORM EN ISO 717-1:1996 Het begrip eengetalsaanduiding moet in de nieuwe methode met een korrel zout genomen worden; in werkelijkheid worden drie getallen opgegeven : (; tr ) = 41 (0; -5) d waarbij : = eengetalsaanduiding, d.i. de gewogen geluidsverzwakkingsinde = aanpassingsterm van het spectrum 1 (A-gewogen roze ruis) tr = aanpassingsterm van het spectrum 2 (A-gewogen verkeerslawaai) voor geluid met sterk laagfrequente componenten. De geluidsisolatieprestatie kan merkelijk zwakker zijn ten aanzien van lawaai dat sterke lage tonen bevat dan bij lawaai dat bestaat voornamelijk uit midden- en hoogfrequente componenten. Door het opgeven van twee aanpassingstermen (; tr ) ( 2 ) houdt de norm EN ISO 717-1 daar rekening mee. Het rangschikken van prestaties of het stellen van eisen gebeurt dan altijd door de som te nemen van de geschikte aanpassingsterm met de eengetalswaarde. De geschikte aanpassingsterm wordt gekozen afhankelijk van het type lawaaibron (zie tabel 1). abel 1 Keuze van de geschikte aanpassingsterm voor de eengetalsaanduiding volgens de norm EN ISO 717-1. Spelende kinderen YPE LAWAAIRON + + tr Leefactiviteiten (spreken, muziek, radio, tv) Discotheekmuziek Snel rijdend wegverkeer (> 80 km/h) raag rijdend (bv. stedelijk) wegverkeer Middelmatig tot snel rijdend spoorverkeer raag rijdend spoorverkeer Vliegtuigen (jets) op korte afstand Vliegtuigen (jets) op grote afstand Propellervliegtuigen edrijven met vooral midden- tot hoogfrequent geluid edrijven met vooral midden- tot laagfrequent geluid Duidelijk moet gesteld worden dat de luchtgeluidsisolatie, aangeduid met de grootheid + of + tr, veelal niet gelijk is aan de niveaureductie die in situ met dezelfde lawaaibron bekomen wordt. Met andere woorden, wanneer een beglazing in het laboratorium een + tr -waarde van 33 d heeft en buiten een geluidsdrukniveau gelijk aan 73 d(a) heerst, dan betekent dit in veel gevallen niet dat in het gebouw een geluidsdrukniveau van d(a) zal heersen onder invloed van het buitenlawaai. Praktisch zal de geluidsdrukniveaureductie waarschijnlijk iets lager zijn en het resulterende geluidsdrukniveau binnen dus iets hoger. In een volgend artikel wordt uitgelegd hoe de werkelijke niveaureductie in situ begroot kan worden. De eengetalsaanduiding maakt het wel mogelijk de prestaties van beglazingen ten aanzien van een bepaalde lawaaibron te rangschikken. Of anders uitgedrukt : als een beglazing een betere eengetalsaanduiding heeft dan een andere, dan zal deze ook in situ beter presteren ten aanzien van hetzelfde type lawaaibron. ( 2 ) etekenis van de aanpassingstermen van een spectrum : 1. + : beschouw een laboratoriummeting met behulp van roze ruis in de zendruimte. Doet men een A-gewogen meting in de zend- en de ontvangstruimte, dan geeft + het gecorrigeerde verschil tussen beide metingen weer. De correctie bestaat uit de gewone correctieterm (10 log S/A). Over het algemeen is ongeveer gelijk aan -1. Wanneer echter een inzinking in de geluidsisolatiecurve voorkomt in een enkele tertsband, wordt kleiner dan -1 2. + tr : beschouw een laboratoriummeting met behulp van standaard verkeersruis in de zendruimte. Doet men een A-gewogen meting in de zend- en de ontvangstruimte, dan geeft + tr het gecorrigeerde verschil tussen beide metingen weer. De correctie bestaat uit de gewone correctieterm (10 log S/A). 27 LENE 1998
5 AKOESISHE PRESAIES VAN EGLAZINGEN 5.1 niet in de handel beschikbaar zijn. Deze gegevens kunnen licht afwijken van de cijfers verstrekt door fabrikanten (± 1 d). De oorzaak hiervan moet gezocht worden in kleine verschillen die kunnen optreden wanneer metingen gebeuren in verschillende laboratoria, en/of in het product zelf. ENKEL GLAS In tabel 6 (p. 32) worden de eengetalswaarden vermeld van beglazingen, die al of De laboratoriumprestaties van enkel glas nemen door de band toe met de glasdikte : voor lawaaibronnen, gekenmerkt door + tr (bv. traag rijdend stadsverkeer), blijkt de luchtgeluidsisolatie te schommelen tussen d (4 mm glas) en 37 d (19 mm glas) ten aanzien van minder laagfrequente lawaaibronnen, gekenmerkt door + (bv. snel rijdend wegverkeer), blijkt de geluidsisolatie 1 à 2 d hoger te liggen dan de + tr -waarden en loopt op van 31 d (4 mm glas) tot 39 d (19 mm glas). Achter het resultaat, uitgedrukt door de eengetalsaanduiding, zit natuurlijk het in het laboratorium gemeten geluidsisolatiespectrum. De daarmee overeenstemmende geluidsisolatiecurve kent een typisch verloop. In afbeelding 4 worden de gemeten geluidsisolatiecurven weergegeven voor 4 mm en 8 mm enkel glas. De typische geluidsisolatiecurve van enkel glas wordt gekenmerkt door drie zones : in een eerste zone kent de luchtgeluidsisolatie een lichte klim. ij benadering wordt de massawet gevolgd : theoretisch zou voor oneindig grote en dunne platen de luchtgeluidsisolatie toenemen met 6 d bij verdubbeling van de middenfrequentie wanneer men de massa van de plaat verdubbelt (bv. door glas met dubbele laagdikte te kiezen), zou de luchtgeluidsisolatie bij dezelfde middenfrequentie theoretisch met 6 d toenemen. In werkelijkheid hebben platen beperkte afmetingen en veroorzaken een zekere demping, zodat deze toename meestal niet gehaald wordt. Voor 8 mm enkel glas bv. be- R [d] 4 mm glas ) = 32 d (-1;-2) 8 mm glas ) = d (-1;-3) 1 0 0 0 0 6 10 00 00 00 draagt de klim maimaal 4 à 5 d bij verdubbeling van de middenfrequentie, en dit tot ca. Hz in een tweede zone kent de geluidsisolatie een inzinking : de coïncidentiezone rond de kritische frequentie van de glasplaat ( 3 ). De ligging van deze coïncidentiezone wordt bepaald door de buigstijfheid van het materiaal : hoe stijver, hoe lager in het frequentiedomein. ij glasplaten ligt deze coïncidentie-inzinking meestal in een niet-onbelangrijk frequentiegebied. Voor enkel glas betekent het verhogen van de plaatdikte het afglijden van de kritische frequentie naar een lager gelegen frequentiegebied. Dit houdt in dat de geluidsisolatieprestaties van de beglazing steeds meer beïnvloed worden door de coïncidentie. ij 8 mm glas bv. ligt de kritische frequentie rond Hz en concentreert de coïncidentie-inzinking zich rond deze frequentie maar neemt reeds een aanvang vanaf Hz in een derde zone kent de geluidsisolatie een steile klim (theoretisch tot 9 d per frequentieverdubbeling, praktisch meestal minder) na de kritische frequentie. GLASDIKE R rond de kritische frequentie voor 8 mm enkel glas KRIISHE FREQUENIE 4 mm Hz 5 mm 60 Hz 6 mm 2133 Hz 7 mm 1828 Hz 8 mm Hz 9 mm 1422 Hz 10 mm 1280 Hz 11 mm 1164 Hz 12 mm 1067 Hz R rond de kritische frequentie voor 4 mm enkel glas Afb. 4 Geluidsisolatiecurven voor 4 mm en 8 mm enkel glas. abel 2 Kritische frequentie voor verschillende glasdiktes. ( 3 ) De kritische frequentie f kr voor een niet te dikke plaat is de frequentie waarbij de snelheid van de vrije buiggolven op de glasplaat gelijk wordt aan de luchtsnelheid. ij kamertemperatuur kan deze bij benadering gevonden worden door f kr = 12/d, met d de dikte van de glasplaat uitgedrukt in mm. Wat het coïncidentieverschijnsel betreft, verwijzen we naar de literatuur [2, 11]. 28 LENE 1998
U I D E P R A K IJ K W 5.2 GEWONE, DUELE HERMISHE EGLAZING De laboratoriumprestaties van dit soort beglazing vallen meestal zwakker uit dan die van enkel glas met een equivalente totale glasdikte (zie tabel 3). Dit verschil kan zelfs oplopen tot 6 d. Het vervangen van enkelvoudig glas (bij renovatie bv.) kan bijgevolg de luchtgeluidsisolatie verslechteren. abel 3 Geluidsisolatieprestaties van gewone, dubbele thermische beglazing ten aanzien van enkelvoudig glas met benaderend equivalente totale glasdikte (uittreksel uit tabel 6, p. 32). HERMISH DUEL GLAS ENKEL GLAS SAMEN- + + tr otale Glasdikte + + tr SELLING [d] [d] glasdikte [d] [d] 4-12-4 29 26 8 mm 8 mm 34 32 6-12-6 31 12 mm 12 mm 37 6-16-6 33 29 12 mm 12 mm 37 6--4 33 31 8 mm 8 mm 34 32 8-12-5 32 13 mm 12 mm 37 8--5 32 13 mm 12 mm 37 10-12-6 36 34 16 mm mm 36 34 10-12-8 36 34 18 mm 19 mm 39 37 10--6 37 34 16 mm mm 36 34 De globale prestaties van dubbele beglazingen zijn dus maar matig : voor lawaaibronnen, gekenmerkt door + tr (bv. traag rijdend stadsverkeer), schommelt de luchtgeluidsisolatie in het laboratorium tussen 26 d (4-12-4 dubbele beglazing) en 34 d (10--6 dubbele beglazing) ten aanzien van minder laagfrequente lawaaibronnen, gekenmerkt door + (snel rijdend wegverkeer), ligt de geluidsisolatie 1 à 3 d hoger dan de + tr -waarden en loopt op van 31 d (4-12-4-beglazing) tot 37 d (10--6-beglazing). Ook hier is het interessant het in het laboratorium gemeten geluidsisolatiespectrum nader te bekijken. De bijhorende geluidsisolatiecurve kent opnieuw een typisch verloop. hermische dubbele beglazingen gedragen zich als typische akoestische massa-veer(demper)- massa-systemen. Rond de massa-veer-massaresonantie (verder afgekort als m-v-m ) kent de geluidsisolatie bij dergelijke systemen een dieptepunt, waarna ze pijlsnel omhoog klimt (theoretisch zou deze helling tot 18 d kunnen bedragen bij frequentieverdubbeling; in de praktijk is dit veel minder maar toch steeds meer dan de helling die bij enkelvoudige wanden wordt bekomen). Opdat dergelijke dubbele wanden een hoge geluidsisolatie opleveren in het bouwakoestisch belangrijke gebied (zeer eng genomen : Hz - Hz), blijft de m-v-m-resonantie best onder de Hz. Deze voorwaarde wordt bij typische thermische beglazingen zeker niet vervuld. ij dubbele beglazingen wordt de veer gevormd door de ingesloten lucht. De traditionele spouwbreedtes zijn te klein en leiden tot een te stijve veer ( 4 ). De geluidsisolatie in het laag- tot middenfrequent gebied blijft dus meestal zwak. Etra verliezen kunnen optreden door de coïncidentiezones van de samenstellende glasplaten, die zelfs in het middenfrequent gebied kunnen voorkomen. est kunnen beglazingen genomen worden bestaande uit glasplaten met verschillende dikte. Hierdoor doen de coïncidentiezones zich wel voor over een breder frequentiegebied, maar zijn de verliezen er toch minder belangrijk door de compenserende effecten van beide glasplaten. Afbeelding 5A (p. ) geeft de geluidsisolatiecurven voor 8 mm enkel glas en een thermische beglazing bestaande uit twee glasplaten van 4 mm dikte (samen dus 8 mm), gescheiden door een luchtspouw van 12 mm (4-12-4). De m-v-m-resonantie is afgetekend in de tertsband van 0 Hz (d.i. in het interval berekend in tabel 4, p. ) ( 4 ). De coïncidentie-inzinking ligt in een zone rond de kritische frequentie ( Hz voor 4 mm glas) en begint reeds rond Hz. Door de gelijke glasplaten (symmetrie) tekent de coïncidentie-inzinking zich sterk af. ( 4 ) ij laboratoriummetingen op beglazingen in de gestandaardiseerde kleine proefopening ligt de massa-veer-massaresonantie bij benadering tussen f r,loodr (loodrechte geluidsinval) en f r,alz (alzijdige geluidsinval). De veerkoppeling bij schuine geluidsinval is iets stijver, wat tot een hogere m-v-m-resonantiefrequentie leidt : 1 1 1 1 1 1 fr, loodr = 60 + " " en fr, alzijdig = 90 + " " d m1 m2 d m1 m2 met d = spouwdikte [m], m 1 en m 2 de oppervlaktemassa [kg/m 2 ] van beide glasplaten. De densiteit van glas bedraagt circa 00 kg/m 3. Meestal ligt de werkelijke resonantiefrequentie dichter bij f r,loodr. 29 LENE 1998
abel 4 erekende massa-veer-massa-resonantiefrequenties, afhankelijk van de geluidsinval. (f kr voor de 4 mm glasplaat, tertsband van Hz) illustreert het compenserend effect. GLASYPE ij loodrechte geluidsinval f r,loodr M-V-M-RESONANIE ij alzijdige geluidsinval f r,alzijdig 5.3 VERGELIJKING USSEN ENKELE EN DUELE EGLAZING 4-12-4 2 Hz 367 Hz 6-12-6 0 Hz 0 Hz 6-16-6 173 Hz 260 Hz 6--4 0 Hz 0 Hz 8-12-4 212 Hz 318 Hz 8-12-5 197 Hz 296 Hz 8--5 3 Hz 2 Hz 10-12-6 179 Hz 268 Hz 10-12-8 164 Hz 246 Hz 10--6 Hz 294 Hz Afb. 5A hermische dubbele beglazing (4-12-4; totale glasdikte 8 mm), vergeleken met 8 mm enkel glas. Afb. 5 Vergelijking tussen thermische dubbele beglazingen 4-12-4 en 8-12-4 (effect van de coïncidentiezone uitgespreid door gebruik van verschillende glasdikten). R [d] R [d] 55 4-12-4 glas ) = d (-1;-4) 8 mm glas ) = d (-1;-3) 1 0 0 0 0 6 10 00 00 00 4-12-4 glas ) = d (-1;-4) 8-12-4 glas ) = 36 d (-2;-5) 1 0 0 0 0 6 10 00 00 00 Afbeelding 5 betreft een beglazing 4-12-8 (4 mm glas, 12 mm spouw, 8 mm glas). Het coïncidentie-effect blijkt veel geringer. De haast onmerkbare inzinking rond Hz (f kr voor de glasplaat van 8 mm) en rond Hz Uit tabel 3 (p. 29) is gebleken dat de laboratoriumprestaties, uitgedrukt zowel in + tr als in +, voor thermisch dubbel glas meestal zwakker zijn (tot 6 d) dan voor enkel glas met een equivalente totale glasdikte. De geluidsisolatiecurven in afbeelding 5A laten toe te begrijpen wat de oorzaak daarvan is. In het diagram wordt de geluidsisolatiecurve van 4-12-4 thermisch glas uitgezet tegenover de curve voor 8 mm enkel glas. Het gewicht per m 2 van thermische beglazing is dus identiek aan dat van 8 mm enkele beglazing. Omwille van de m-v-m-resonantie valt de luchtgeluidsisolatie van thermische beglazing zwakker uit in het laagfrequent gebied dan bij even zware enkele beglazing. Ondanks de steile klim van de isolatiecurve na de m-v-m-resonantie blijft de luchtgeluidsisolatie ook in het laag- tot middenfrequent gebied meestal onder de prestaties van enkelvoudig glas ( 5 ). Pas in het midden- tot hoogfrequent gebied blijkt de luchtgeluidsisolatie van dubbele beglazing beter te worden dan de even zware enkele beglazing. De steilere klim na de m-vm-resonantie heeft de klim van de massawet van enkel glas ingehaald. Door de dunnere dikte van de glasplaten ligt de coïncidentie hoger bij thermische beglazingen. Zoals reeds vermeld, kan een verdere verbetering bekomen worden door de keuze van samenstellingen met duidelijk verschillende glasdiktes. 5.4 DUELE EGLAZING ME SPEIALE GASSEN Het gebruik van speciale gassen in dubbele beglazingen met het oog op een akoestische verbetering is vooral het antwoord van de industrie op de Duitse akoestische normalisatie die steunde op de eengetalsaanduiding. Wanneer de droge lucht in de spouw vervangen wordt door speciale gassen, kunnen aanzienlijke winsten in het midden- en hoogfrequent gebied geboekt worden (zie afbeel- ( 5 ) Een uitzondering kan gevormd worden bij vergelijking tussen enkelvoudige zware beglazingen en even zwaar dubbel glas. Enerzijds glijdt de coïncidentiezone van enkel glas nog verder af naar het middenfrequent gebied, anderzijds daalt de m-v-m-resonantie van het dubbel glas, zodat de steile klim nog vroeger aanvat. LENE 1998
U I D E P R A K IJ K W Afb. 6 Akoestische prestaties van dubbel glas met drogeluchtspouwvulling en argonspouwvulling. 5.5 ding 6). Zoals blijkt uit tabel 5 komen deze winsten echter uitsluitend ten goede bij (eventueel + ). Voor stadsverkeer ( + tr ) bv. brengen deze technieken geen etra winst op; integendeel, voor de lagere frequenties valt het resultaat meestal zwakker uit. R [d] 4-6G-4 )=32 d(-3;-5) 4-6-4 )= 31d (0;-2) 1 0 0 0 0 6 10 00 00 00 De speciale gassen kunnen zwaarder (N 2, SF 6, O 2,...) of lichter (Ne, He,...) zijn dan lucht. In de praktijk blijkt het werken met lichte gassen moeilijk houdbaar vanwege het gasverlies via de dichtingsvoeg, zodat de winsten geleidelijk aan afbrokkelen. Ook om thermische redenen worden soms speciale gasvullingen gebruikt. Het meest gebruikte gas hierbij is het edelgas argon, maar ook krypton (Kr) en enon (Xe). eneinde de akoestische prestaties in het midden- en hoogfrequent gebied te verbeteren, worden eveneens gemengde gasvullingen aangewend (bv. % SF 6 en 65 % argon) als een compromis tussen akoestische en thermische bekommernissen. In veel gevallen (bij gebruik van de parameter + tr ) kan men beter afstappen van dit compromis en alleen aandacht schenken aan de thermische functie van de gasvulling. Het bijmengen met SF 6 blijkt immers geen etra of zelfs een slechter resultaat op te leveren voor de nieuwe grootheid + tr (zie tabel 5), dus bij stadsverkeerslawaai. GELAAGDE EGLAZING Een gelaagde beglazing (in enkel glas of verwerkt in thermische, dubbele beglazing) bestaat uit glasbladen die aan elkaar verbonden worden met een transparante, elastische tussenlaag uit PV of giethars. PV (polyvinylbutyral) is een kunststofmateriaal waarvan de dikte varieert van 0,38 mm abel 5 Spouw met argonvulling met het oog op een verbeterd thermisch gedrag; invloed van het bijmengen met SF 6 voor de akoestische isolatie [7]. GLASYPE % ARGONVULLING 70 % ARGON + % SF 6 tr + tr tr + tr 6/16/4 36-5 31 38-8 8/16/4 37-5 32 38-7 31 8//4 37-6 31-8 32 10/16/4 38-5 33-8 32 9GH/16/6 41-6 43-8 tot een veelvoud daarvan. De optimale akoestische dikte bedraagt echter 0,76 mm, dikkere lagen geven geen verdere belangrijke akoestische verbetering. Praktisch betekent een aanduiding 44.2 dat twee glasplaten met elkaar verbonden zijn door een dubbele ( 2 ) PVlaag tot een enkele gelaagde glasplaat. oepassingen zijn niet alleen akoestisch : het gebruik van PV-lagen leidt ook tot veiligheidsbeglazingen en inbraakvertragende beglazingen. Met giethars gelaagd glas ontstaat door de polymerisatie van polymeerharsen die tussen twee glasplaten worden gegoten. Akoestisch giethars is elastischer en leidt tot hogere dempingen dan PV, indien de harslagen 1,5 tot 2 mm dik zijn. Gelaagde beglazingen met giethars kunnen niet toegepast worden als inbraakvertragend materiaal. och kunnen die gebruikt worden in hellende dakconstructies : bij glasbreuk blijven de stukken aan elkaar verbonden, zodat de gebruiker beschermd blijft tegen vallende glasstukken. Recent werd een verbeterd soort PV op de markt gebracht, dat akoestisch te vergelijken is met giethars en dus de voordelen van beide in zich verenigt (inbraakvertraging en akoestische prestaties). ij de gelaagde enkele glasplaat verbetert de geluidsisolatie vooral in de coïncidentiezone, dus rond de kritische frequentie (zie afbeelding 7A, p. 33). De inzinking in de luchtgeluidsisolatie is beperkter dankzij de demping van de trillingen door de elastische tussenlaag. Dit effect is belangrijker voor giethars dan voor PV. ovendien blijkt met het giethars ook de kritische frequentie toe te nemen. In afbeelding 7A is de overeenstemmende coïncidentie-inzinking verschoven van Hz voor PV naar 00 Hz, wat een duidelijk voordeel is. Het globale effect is vooral merkbaar voor de grootheid +, in mindere mate voor de geluidsisolatie tegen stadsverkeer ( + tr ). 31 LENE 1998
abel 6 Akoestische prestaties van beglazingen (al dan niet commercieel beschikbaar) uitgedrukt volgens hun eengetalsaanduiding. ESHRIJVING tr + + tr NN S 01-0 (1977) PROEFRAPPOR [d] [d] [d] [d] [d] categorie Enkel glas 4 mm 32-1 -2 31 Vc W-onderzoeksrapport 1989 5 mm 31-2 -2 29 29 Vc W-onderzoeksrapport 1989 6 mm 34-1 -2 33 32 Vc W-onderzoeksrapport 1989 8 mm -1-3 34 32 Vc W-onderzoeksrapport 1989 10 mm 37-1 -2 36 Vc W-onderzoeksrapport 1989 12 mm 37 0-2 37 Vc W-onderzoeksrapport 1989 19 mm 39 0-2 39 37 Vb W-onderzoeksrapport 1996 Gelaagde beglazing Met giethars 9GH 4 mm - giethars - 4 mm 38 0-2 38 36 Vb W-onderzoeksrapport 1989 Met traditioneel PV 33.1 PV 3 mm - 1 laag PV 0,38 mm - 3 mm 34 0-3 34 31 Vc DI d Aubervilliers 1978 33.2 PV 3 mm - 2 lagen PV 0,38 mm - 3 mm 36-1 -4 32 Vb DI d Aubervilliers 1979 44.2 PV 4 mm - 2 lagen PV 0,38 mm - 4 mm -1-3 34 32 Vc W 1996 - A 2834 44.4 PV 4 mm - 4 lagen PV 0,38 mm - 4 mm 37-1 -2 36 Vb W-onderzoeksrapport 1989 55.2 PV 5 mm - 2 lagen PV 0,38 mm - 5 mm 37-1 -2 36 Vb DI d Aubervilliers 1978 66.2 PV 6 mm - 2 lagen PV 0,38 mm - 5 mm 39-1 -4 38 Vb DI d Aubervilliers 1978 66.8 PV 6 mm - 8 lagen PV 0,38 mm - 6 mm 39-1 -2 38 37 Vb W-onderzoeksrapport 1989 hermische beglazing met luchtvulling 4-12-4 4 mm - luchtspouw 12 mm - 4 mm -1-4 29 26 Vd W-onderzoeksrapport 1989 6--4 6 mm - luchtspouw mm - 4 mm -2-4 33 31 Vc W 1991 - A 2321 6-12-6 6 mm - luchtspouw 12 mm - 6 mm 32-1 -2 31 Vc W-onderzoeksrapport 1988 6-16-6 6 mm - luchtspouw 16 mm - 6 mm -2-6 33 29 Vc W-onderzoeksrapport 1989 8-12-5 8 mm - luchtspouw 12 mm - 5 mm 36-1 -4 32 Vb W 1991 - A 23 8--5 8 mm - luchtspouw mm - 5 mm 37-2 -5 32 Vb W 1993 - A 48 10-12-8 10 mm - luchtspouw 12 mm - 8 mm 37-1 -3 36 34 Vb W 1993 - A 48 10--6 10 mm - luchtspouw mm - 6 mm 39-2 -5 37 34 Vb W 1989-341/4/2107 12-12-10 12 mm - luchtspouw 12 mm - 10 mm 37-1 -2 36 Vc DI 1993-623 9 hermische beglazing met gasvulling 6-12G-4 6 mm - gasvulling 12 mm - 4 mm 38-2 -7 36 31 Vb Vegla 1995 8-12G-5 8 mm - gasvulling 12 mm - 5 mm 38-2 -6 36 32 Vb FI GS 168/82 8-24G-4 8 mm - gasvulling 24 mm - 4 mm 43-3 -9 34 Vb Vegla 1995 10-12G-4 10 mm - gasvulling 12 mm - 4 mm 41-5 -10 36 31 Vc FI GS 169/82 10-12G-6 10 mm - gasvulling 12 mm - 6 mm -2-5 38 Vb FI GS 170/82 10-G-9GH 10 mm - gasvulling mm - 9 mm giethars 44-2 -6 42 38 Va DI 1993-623.956 11-12G-6 11 mm - gasvulling 12 mm - 6 mm 41-2 -6 39 Vb W 1993 11-G-8 11 mm - gasvulling mm - 8 mm 43-4 -9 39 34 Vb W 1993 hermische, gelaagde beglazing Met traditioneel PV 6-12-44.2PV 6 mm - luchtspouw 12 mm - 4 mm/ 2 lagen PV 0,38 mm/ 4 mm 37-1 -4 36 33 Vb W 1991 - A 2322 6--44.2 6 mm - luchtspouw mm - 4 mm/ 2 lagen PV 0,38 mm/ 4 mm 38-2 -6 36 32 Vb W 1989-341/4/2106 6-12-55.1PV 6 mm - luchtspouw 12 mm - 5 mm/ 1 laag PV 0,38 mm/ 5 mm 38-1 -3 37 Vb W 1992 - A 28 6--55.2PV 6 mm - luchtspouw mm - 5 mm/ 2 lagen PV 0,38 mm/ 5 mm 41-3 -7 38 34 Vb W 1989-341/4/2108 6-12-66.2PV 6 mm - luchtspouw 12 mm - 6 mm/ 2 lagen PV 0,38 mm/ 6 mm -1-4 39 36 Vb NO 1985 8-12-44.2PV 8 mm - luchtspouw 12 mm - 4 mm/ 2 lagen PV 0,38 mm/ 4 mm 41-1 -4 37 Vb W-onderzoeksrapport 1989 10-12-44.2PV 10 mm - luchtspouw 12 mm - 4 mm/ 2 lagen PV 0,38 mm/ 4 mm 41-2 -4 39 37 Va W 1991 - A 2334 10-12-66.1PV 10 mm - luchtspouw 12 mm - 6 mm/ 1 laag PV 0,38 mm/ 6 mm -1-3 39 37 Vb W 1993 - A 48 44.2PV--44.2PV 4 mm/2 lagen PV/4 mm - luchtspouw mm - 4 mm/ 2 lagen PV/4 mm 38-2 -6 36 32 Vb W-onderzoeksrapport 1989 55.2PV-24-33.2PV 5 mm/2 lagen PV/5 mm - luchtspouw 24 mm - 3 mm/ 2 lagen PV/3 mm 42-1 -6 41 36 Va NO 1994-94-O-R1283 Met verbeterd PV 4-12-33.2 4 mm - luchtspouw 12 mm - 3 mm/2 lagen verbeterd PV 0,38 mm/3 mm 36-1 -5 31 Vc NO 1997-7.29.6.3265 6-12-44.2 6 mm - luchtspouw 12 mm - 4 mm/2 lagen verbeterd PV 0,38 mm/4 mm -2-5 38 Vb W 1997 - A 2464 10-12-44.2 10 mm - luchtspouw 12 mm - 4 mm/2 lagen verbeterd PV 0,38 mm/4 mm 42-2 -6 36 Va NO 1997-7.29.6.3265 12--44.2 12 mm - luchtspouw mm - 4 mm/2 lagen verbeterd PV 0,38 mm/4 mm 44-1 -4 43 Va NO 1997-7.29.6.3265 44.2--64.2 4 mm/2 lagen verbeterd PV 0,38 mm/4 mm - luchtspouw mm - 6 mm/2 lagen verbeterd PV 0,38 mm/4 mm 51-4 -10 47 41 Va NO 1997-7.29.6.3265 Met giethars (GH) 6-12-55/1.5GH 6 mm - luchtspouw 12 mm - 5 mm/1 laag GH 1,5 mm/5 mm 41-3 -7 38 34 Vb W 1992 6-G-9GH 6 mm - gasvulling mm - 4 mm/ 1 à 1,5 mm GH/4 mm 41-1 -4 37 Va DI d Aubervilliers 1993 10/12/FA 11 10 mm - luchtspouw 12 mm - 5 mm/ 1 à 1,5 mm GH/5 mm 44-2 -6 42 38 Va DI d Aubervilliers 1986 PH9/g/PH11 4 mm/1 à 1,5 mm GH/4mm - gasvulling mm - 5mm/1 à 1,5 mm GH/5mm 49-2 -7 47 42 Va DI d Aubervilliers 1993 12-G-PH11 12 mm - gasvulling 12 mm - 5 mm/ 1 à 1,5 mm GH/5 mm 47-1 -5 46 42 Va NO 1985 ij thermische, dubbele beglazingen kan men één van de glasbladen (of beide) vervangen door een gelaagde plaat. Het effect hiervan wordt geïllustreerd in de geluidsisolatiecurven van afbeelding 7. Afbeelding 7 toont het effect van verbeterd PV ten opzichte van gewoon PV. De akoestische prestaties van verbeterd PV benaderen deze van giethars, terwijl de inbraakvertragende voordelen behouden blijven. 5.6 AKOESISHE EGLAZINGEN Het aanwenden en combineren van de verschillende technieken ter verbetering van de luchtgeluidsisolatie leidt tot prestaties die kunnen oplopen tot circa 42 d voor de grootheid + tr (bv. stadsverkeerslawaai) en zelfs meer dan 47 d voor de grootheid +. Voor enkel glas van 4 mm betekent dit een mogelijke verbetering met circa 12 d voor 32 LENE 1998
U I D E P R A K IJ K W Afb. 7A Akoestische prestaties van 8 mm enkel glas, met PV gelaagd glas (4 mm / 2 PV-lagen van 0,38 mm / 4 mm) en met giethars gelaagd glas (4 mm / 1,6 mm giethars / 4 mm). R [d] 8 mm enkel glas ) = d (-1;-3) 44.2PV ) = d (0;-2) 4/1.6GH/4 ) = 38 d (0;-2) R [d] 60 55 10-12-4/1.6GH/4 ) = 44 d (-2;-6) 10-12-44.2PV ) = 41 d (-2;-4) 10-12-8 ) = 37 d (-1;-3) Afb. 7 Akoestische prestaties van gewone dubbele beglazing en dubbele beglazing met één gelaagd glasblad. 1 0 0 0 0 6 10 00 00 00 1 0 0 0 0 6 10 00 00 00 stadsverkeerslawaai en 16 d wanneer de grootheid + dient gebruikt te worden. Een vermindering van de geluidssterkte met 10 d betekent een halvering in de waargenomen luidheid. Wanneer deze beglazingen tot vensters verwerkt worden, kan met behulp van speciale raamconstructies (ontdubbelde vensters) een nog betere geluidsisolatie bekomen worden (laboratoriumprestaties). R [d] 60 55 6-12-44.2 PV ) = 37 d (-1;-4) 6-12-44.2 verbeterd PV ) = d (-2;-5) 1 0 0 0 0 6 10 00 00 00 Afb. 7 Akoestische prestaties van dubbele beglazingen met gewoon PV en verbeterd PV (met analoge akoestische eigenschappen als giethars) LIERAUURLIJS 1 elgisch Instituut voor Normalisatie NN S 01-0 Akoestiek. riteria van de akoestische isolatie. russel, IN, 1977. 2 eranek L.L. Noise and vibration control, revised edition. Washington D, Institute of Noise ontrol Engineering, 1988. 3 International Standardization Organization EN ISO 1-1:1990 Acoustics. Measurement of sound insulation in buildings and of building elements. Part 1 : Requirements for laboratories. Genève, ISO, 1990. 4 International Standardization Organization EN ISO 1-3:1995 Acoustics. Measurement of sound insulation in buildings and of building elements. Part 3 : Laboratory measurements of airborne sound insulation of building elements. Genève, ISO, 1995. 5 International Standardization Organization EN ISO 717-1:1996 Acoustics. Rating of sound insulation in buildings and of building elements. Part 1 : Airborne sound insulation. Genève, ISO, 1996. 6 International Standardization Organization EN ISO 717-2:1996 Acoustics. Rating of sound insulation in buildings and of building elements. Part 2 : Impact sound insulation. Genève, ISO, 1996. 7 Koch S. IP Mitteilung 284. Stuttgart, Fraunhofer-Institut für auphysik, 1995. 8 Martin S., Vandaele L. & Wouters P. Vensters, bouwfysisch bekeken. Deel 1 : ontwikkelingen en trends. russel, W-ijdschrift, nr. 4, 1995. 9 Martin S., Vandaele L. & Wouters P. Vensters, bouwfysisch bekeken. Deel 2 : zonnewarmte en daglichttoetreding. russel, W- ijdschrift, nr. 1, 1997. 10 Sälzer, Moll & Wilhelm Schallschutz elementierter auteile. Wiesbaden-erlin, auverlag GmbH, 1979. 11 Vermeir G. Glas en de beperking van de geluidtransmissie. Innovatie in de bouw- en constructietechniek. Deel II. Antwerpen, KVIV, 1997. 33 LENE 1998