Evaluation of sound insulation modelling between spaces

Abstract

Currently new buildings have clear regulations regarding the interior sound insulation. To achieve these sound insulation regulations, lean design is the most cost-effective and certain method. The lean design of sound insulation has been facilitated with the standard series EN ISO 12354, which instructs the prediction of sound insulation. The publication of the standard has led to the development of multiple software, of which CadnaB is evaluated in this thesis. In this study the interest is in the flexibility of the modelling and in the specifics of the software.

To accomplish this task, the predictions made with the software are compared to standardized measurements from similar situations. Six different airborne sound insulation situations are studied and eight different impact sound insulation situations, from which five were vertical and three were horizontal, are studied. Comparisons are made between different calculation set ups, to find the most accurate modelling set up in different types of calculations. It was found that the different structural reverberation time calculation methods had the most effect on the results and the calculation according to the old version of the standard EN ISO 12354-2000 affected the calculation results in low frequencies.

It was concluded that the correction term for calculating D'nT from R' values and calculating L'nT from L'n values does not always correct the values accurately. For calculations of airborne sound insulation, it was found that the Ts model according to Fischer et al. resulted in the most accurate SNQs with an average difference of plus-minus 2 dB. Modelling accuracy was also examined in each 1/3 octave frequency band. The statistical results suggested that the most accurate prediction combination could be calculating the low frequencies using Craik's Ts model with the compatibility mode and then calculating the middle to high frequencies with Fischer et al. Ts model. For vertical impact sound insulation predictions, it was found that the most accurate prediction set up was Craik's Ts model with the compatibility mode and Craik's Ts model without the compatibility mode resulted in the most accurate SNQ results with an average difference of plus-minus 2.4 dB. For comparisons of horizontal impact sound insulation, the results were not as clear and further comparisons are needed.

Nykyisin uusilla rakennuksilla on selkeät vaatimukset tilojen välisestä ääneneristyksestä. Rakennusten ääneneristys tulee suunnitella etukäteen, jotta nämä vaatimukset voidaan täyttää mahdollisimman varmasti ja kustannustehokkaasti. Ennakoivaa suunnittelua on helpotettu standardilla EN ISO 12354, jossa ohjeistetaan ääneneristyksen mallintamista. Standardin avulla on kehitetty useita ääneneristyksen mallinnusohjelmia. Tässä diplomityössä arvioidaan mallintamista CadnaB ohjelmalla ja mallintamisen joustavuutta erilaisissa tilanteissa.

Tehtävän suorittamiseksi ohjelmalla tehtyjä laskentoja verrataan standardisoituihin mittauksiin vastaavista tilanteista. Vertailuissa käytetään kuutta ilmaääneneristyksen mittausta ja kahdeksaa askelääneneristyksen mittausta, joista viisi on pystysuuntaisia ja kolme vaakasuuntaisia. Vertailuja tehdään eri laskenta-asetusten välillä, jotta voidaan löytää tarkin laskenta-asetus eri tilanteissa. Rakenteellisen jälkikaiunta-ajan laskenta eri malleilla osoittautua vaikuttavan eniten laskentatuloksiin. Lisäksi huomattiin, että laskenta standardin vanhan version EN ISO 12354-2000 mukaan vaikutti tuloksiin pienillä taajuuksilla.

Standardissa esitetty korjaustermi, jolla voidaan laskea D'nT arvot R' arvoista ja L'nT arvot L'n arvoista osoittautui epätarkaksi. Ilmaääneneristyksen mallinnuksista havaittiin, että laskenta-asetus, jossa käytettiin Ts mallia Fischer et al. mukaan oli yksilukuarvojen vertailuissa kaikista tarkoin. Tällä asetuksella ilmaääneneristyksen yksilukuarvojen keskiarvoinen virhe oli plus-miinus 2 dB. Mallintamista arvioitiin myös 1/3 oktaavikaistoittain. Ilmaääneneristyksen mallinnuksien tilastollisesta tarkastelusta kävi ilmi, että tarkin yhdistelmä voisi olla pienten taajuuksien mallintaminen käyttäen Craikin Ts mallia ja laskentaa standardin vanhan version mukaan ja keski- ja suurten taajuuksien mallintaminen käyttäen Ts mallia Fischer et al. mukaan. Pystysuuntaisen askelääneneristyksen mallinnuksista huomattiin, että tarkin laskenta-asetus oli Craikin Ts mallia ja laskenta standardin vanhan version mukaan. Lisäksi pystysuuntaisen askelääneneristyksen yksilukuarvojen laskenta oli tarkinta käyttäen Craikin Ts mallia, jolloin keskiarvoinen virhe oli plus-miinus 2.4 dB. Vaakasuuntaisen askelääneneristyksen vertailuissa ei löydetty yhtä selkeitä tuloksia, joten lisävertailuja tarvitaan.