Будущее шума и контроля звука: инновационные тенденции в 2025 году

📖 Время чтения: 10 мин 11 сек

Разве тишина — роскошь? Это необходимость, это инвестиция, конечно. Но не роскошь. Вещей, которые считаются роскошью, можно избежать, и без них, как правило, можно обойтись. Жизнь в большом городе, как пел Мэттафикс, становится всё громче. Спрос на эффективные контроль шума растёт. Но мы не можем жить в бункерах с толстыми бетонными стенами. Это нежизнеспособно и, за исключением поклонников брутализма, не эстетично. Нет, будущее требует чего-то более умного. Новые материалы, созданные благодаря инновациям, которые легко вписываются в современный интерьер.

Мы собрали самые актуальные тенденции в области материалов и решений по контролю шума, на которые стоит обратить внимание архитекторам, инженерам и людям, ищущим комфортную тишину.

По мере совершенствования технологий совершенствуется и управление звуком.

Позвольте нам насладиться этим мастерски придуманным каламбуром: вы можете услышать разницу, когда шум или звукоизоляция организованы правильно. Люди из всех слоёв общества ощущают потребность в уединении и покое. Это движущая сила их стремления к акустически контролируемые среды.

Будь то жилые здания, где шум может мешать отдыху и создавать напряжение в отношениях с соседями, центры обработки данных, где гул и вибрация оборудования могут снижать производительность труда и оборудования, или больницы, где шум может привести к ошибкам и серьёзным последствиям. Борьба с шумом больше не является второстепенной задачей.

Это подтверждается ужесточением правил во всех секторах. Постоянно растущий уровень шумового загрязнения в мире обусловлен плотным ростом городов, расширением инфраструктуры и деятельностью тяжелой промышленности. Регулирование как Директива по шуму в окружающей среде (END) и Утвержденный документ E в Великобритании устанавливают более высокие стандарты звукоизоляции и воздействия на окружающую среду.

Индустрия звукоизоляции и акустики может решить многие из этих проблем уже сейчас, но решения постоянно совершенствуются. Появляются новые передовые материалы, системы монтажа становятся более интеллектуальными, а философия проектирования новых зданий делает звукоизоляцию и акустику неотъемлемой частью процесса планирования. Модернизация — устаревший подход. Взгляните на инновационные тенденции, которые эффективнее, экологичнее и удобнее для дизайна, чем когда-либо прежде.

Расцвет высокопроизводительных композитов

Долой старое, даёшь новое. Не совсем так. Портфолио звуковых технологий только расширяется. Устоявшийся звукоизоляция Такие материалы, как минеральная вата и гипс, по-прежнему актуальны, но на рынке появились новые материалы, называемые высокоэффективными композитами. Это новые типы материалов, которые лучше поглощают или задерживают звук, и они даже менее громоздки, чем уже существующие элегантные решения.

Аэрогели

Знакомьтесь, аэрогель. Сверхлёгкий и высокопористый материал, изначально разработанный для аэрокосмической промышленности. Он значительно тоньше обычного утеплителя, но обеспечивает превосходное звукопоглощение. Чтобы материал на основе аэрогеля обеспечивал такой же уровень звукопоглощения, как минеральная вата, его толщина должна составлять всего 20% от необходимой. Это в 5 раз тоньше! Всего 20 миллиметров аэрогеля способны снизить затухание звука до 13 дБ. Идеально подходит для компактных или чувствительных к внешним воздействиям помещений, таких как медицинские клиники, транспортная инфраструктура и жилые комплексы.

Нановолоконная изоляция

Далее следует нановолоконная изоляция с её микроскопической структурой. Обычно диаметр одного нановолокна составляет менее 100 нанометров. Это очень, очень мало.Благодаря этому этот тип материала имеет огромную площадь внутренней поверхности. Ну и что? Чем больше площадь, тем больше энергии теряется при ударе звуковой волны о материал.

При прохождении вибрации звуковой волны через нановолокна возникает трение, которое преобразует звуковую энергию в низкопотенциальное тепло. Это эффективно рассеивает звук. Но поскольку нановолоконный материал представляет собой пучок (миллионы и миллиарды) переплетенных волокон, он всё же пропускает воздух. Это делает его дышащим, а значит, подходящим для использования в качестве стен. Звучит немного научно-фантастическим, но растущая тенденция к экологичному строительству требует этого.

Массонагруженные полимеры

Фитнес-индустрия не хочет, чтобы вы знали, что эффективность любого материала в блокировании звука пропорциональна его массе на единицу площади. Это потому, что это не имеет никакого отношения к фитнесу.

Но все, что связано с Полимеры с нагруженной массой (MLP) — класс гибких звукоизоляционных материалов, разработанных для блокировки воздушного шума по закону массы. Этот материал можно разворачивать как мембрану и устанавливать непосредственно на стены и потолки, особенно в условиях ограниченного пространства.

Типичные MLP варьируются от Толщина их составляет от 2 мм до 6 мм, однако по звукоизоляции они могут сравниться или превзойти гораздо более толстые конструкции из гипсокартона или древесины.

Место устойчивого развития в акустике

Никто не хочет решать проблему только ради того, чтобы создать новую, потенциально более масштабную. По крайней мере, не те, кто интересуется устойчивым развитием. Шумоизоляционные материалы меняются, и дело не только в их эксплуатационных характеристиках. Воздействие на окружающую среду при производстве материалов и их долгосрочном использовании теперь играет равноценную роль при принятии решений.

Устойчивое развитие становится определяющим принципом в архитектуре, общественной инфраструктуре, коммерческой отделке и сертифицированных экологичных зданиях. Свидетельством этого является рост использования переработанных и биоматериалов в акустических решениях.

Переработанный PET волокна

Пластиковые бутылки не используются в качестве мишеней для стрельбы из пневматического оружия и не лежат где-нибудь под кустами, а используются для создания высокоэффективных акустические панели. Они поглощают звук, значительно уменьшая воздействие на окружающую среду.

Эти материалы легкие, нетоксичные и не содержат летучих органических соединений, что делает их пригодными для использования в закрытых помещениях, таких как офисы, школы или медицинские учреждения. После окончания срока службы панели могут быть повторно переработаны, что способствует развитию экономики замкнутого цикла. Эта приверженность принципам устойчивого развития делает PET-Войлочные панели – ответственный выбор для экологически сознательных потребителей и предприятий.

Изоляция из натурального волокна

Располагать растения на стенах для акустической обработки? Этого не может быть. Возможно, и это так. Материалы из конопли, джута или целлюлозы обеспечивают отличное поглощение низких частот и теплоизоляцию с минимальным углеродным следом.

Поскольку эти материалы воздухопроницаемы и биоразлагаемы, они соответствуют принципам пассивного и регенеративного строительства. И им не нужен полив!

Биосмолы и растительные пены

Эти материалы являются прямым ответом на появление акустических материалов нефтехимического происхождения. Они используются, в частности, в проектах, претендующих на получение экологической сертификации, такой как BREEAM, WELL или LEED. Они производятся из проверенных источников, таких как кукурузный крахмал, соя и касторовое масло. Можно ли назвать их веганскими? Не уверен, но их можно разработать так, чтобы они воспроизводили пористую звукопоглощающую структуру обычных пен.

Почему именно они? Потому что они выделяют меньше углерода, обладают повышенной биоразлагаемостью и выделяют меньше летучих органических соединений. Это означает, что они более безопасны для окружающей среды в помещениях. Кроме того, архитекторы могут претендовать на ценные баллы за экологичность — что правда, то правда.

Эти материалы армируются натуральными волокнами, такими как пенька, джут или кенаф, что повышает как механическую прочность, так и огнестойкость без ущерба для эксплуатационных характеристик. представляют собой жизнеспособный путь развития экологически безопасного акустического дизайна.

Стандарты экологичного строительства направлены на контроль шума

Если трижды произнести слово «правила» перед зеркалом, появится инспектор. Это может быть правдой, а может и нет, но мы точно знаем, что в будущем нас ждёт сильная тенденция к устойчивому и ориентированному на человека проектированию. Такие системы сертификации, как LEED, WELL и BREEAM, официально признают… Акустический комфорт как основополагающий компонент здоровья, производительности труда и психологического благополучия жильцов.

Это еще раз доказывает, что звукоизоляция и акустический дизайн — это стратегическая необходимость, а не просто желательное дополнение к зданиям.

ХОРОШО

В Стандарт строительства WELL v2В концепции звука акустика рассматривается, в частности, посредством:

• Функция S01: Звуковое картирование, которое требует пространственного анализа уровней шума в помещениях и описывает стратегии снижения уровня шума.
• Функция S05: Звуковые барьеры, требующие использования материалов и методов строительства для ограничения распространения звука по воздуху между помещениями, особенно в учреждениях здравоохранения, образования и офисах с открытой планировкой.

Эти критерии стимулируют заблаговременное планирование композиции стен, дверных конструкций и акустической обработки для обеспечения снижения реверберации и повышения уровня акустической конфиденциальности.

БРИМ

БРИМ, широко применяемый в Великобритании и Европе, включает акустические критерии в категорию «Здоровье и благополучие». Проекты оцениваются по следующим параметрам:

• Эффективность звукоизоляции (воздушной и ударной).
• Уровень окружающего шума в помещении.
• Контроль реверберации, особенно в открытых или многолюдных помещениях.

Для получения баллов BREEAM обычно требуется детальное акустическое моделирование, соблюдение BS 8233 или соответствующих стандартов, а также проведение испытаний после завершения строительства.

LEED

Тем временем, LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) уделяет особое внимание качеству звука в разделе «Качество внутренней среды» (IEQ). Компания награждает:

• Конфиденциальность речи, особенно в помещениях с открытой планировкой или высокой плотностью застройки.
• Минимизация фонового шума от систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и внешних источников.
• Продуманное пространственное планирование, учитывающее соседство, зонирование и акустическую развязку.

Эти соображения влияют как на выбор материалов (акустические панели, герметики, изоляция), так и на методологии проектирования, такие как зонирование громких и тихих функций и избежание твердых отражающих поверхностей в общественных зонах.

Адаптивные системы: будущее отзывчивого управления

Способность реагировать и адаптироваться к изменяющейся среде — более сложная и желательная задача, чем статическая функция, независимо от происходящего. В более широком смысле это ведущий фактор эволюции. Именно к этому мы и стремимся, контролируя уровень шума.

Самый распространённый на сегодняшний день способ подавления шума — установка статической системы с фиксированным диапазоном подавления звуковой энергии. Это работает, не поймите нас неправильно.Однако технологии позволяют нам создать адаптивную систему, способную меняться в зависимости от изменяющихся уровней шума в конкретной среде.

Технологии становятся умнее и всё более интегрированными в здания. С появлением Интернета вещей возможности звуковых решений, которые слушают, обучаются и реагируют, расширяются. Ожидается, что в будущем контроль шума перейдёт от жёсткого пассивного барьера к активной, адаптивной системе.

Что такое адаптивные звуковые системы?

Эти системы способны анализировать уровень звука и корректировать свои звукоизоляционные или акустические характеристики в зависимости от изменений окружающей среды. Они распознают:

• Колебания уровня шума
• Изменения в занятости
• Распорядок дня
• Внешние события (e.g., строительный шум, пиковая нагрузка)

Подумайте об этом так: сейчас системы шумоподавления стационарны, и акустическое восприятие человека в окружающей среде меняется в зависимости от происходящего. В настоящее время пространства проектируются с одной целью: создать тихую комнату для отдыха или шумную обстановку, как в зале для вечеринок?

Идея адаптивных звуковых систем заключается в том, чтобы полностью перевернуть этот процесс. В результате получится флуктуирующая (адаптивная) система, поддерживающая фиксированное звуковое восприятие. Если в помещении много людей и шумно, система будет лучше подавлять шум; если же вы одни и отдыхаете, система не будет создавать неестественную мёртвую тишину.

Ключевые технологии, обеспечивающие этот сдвиг

Звучит заманчиво и даже немного футуристично, но уже существуют технологии, которые позволяют всё это реализовать. Шумоизоляция должна стать основополагающим этапом проектирования любого здания, который можно сделать один раз и забыть.

Встроенные датчики и мониторинг в реальном времени

Если бы у муравьев были подкасты, они будут использовать очень маленькие микрофоны. И хотя обучение муравья подкасту — тема для отдельной статьи, такие маленькие микрофоны действительно существуют. Они соединены с датчиками вибрации и давления и могут быть встроены в стены, потолки и даже мебель.

Они собирают данные о звуковой обстановке в помещении. Они потенциально способны обнаруживать усиление шума от транспорта ближе к вечеру и изменять акустический профиль помещения, чтобы уменьшить отвлекающие факторы.

Умные материалы и актуаторы

Разве не было бы здорово, если бы можно было регулировать звук в комнате так же, как можно приглушить свет, чтобы сделать его уютнее или ярче? Вы уже понимаете, к чему мы клоним... Некоторые современные материалы способны на это! Однако они всё ещё используются в основном аэрокосмическими агентствами и военными, но коммерческое применение — вопрос времени. Существуют материалы, способные изменять свои акустические или звукоизоляционные свойства под воздействием определённых факторов. Например:

• PiЭзоэлектрические композиты, изменяющие жёсткость при приложении электрического заряда. Более жёсткая поверхность отражает больше звука, что используется для уменьшения резонанса или рассеивания звуковых волн. Более мягкая и гибкая поверхность поглощает больше звука.
• Сплавы с эффектом памяти формы (например, никель-титан) изменяют геометрию или поверхностную плотность в зависимости от температуры или напряжения, эффективно регулируя акустические характеристики по мере необходимости. Они могут возвращаться к исходным параметрам при прекращении подачи тока или снижении температуры. Изменение их геометрии может способствовать более эффективному рассеиванию звуковой энергии. Распределение веса такой панели можно изменять для достижения определённых частот.

Интеграция системы управления зданием (BMS)

Помните принцип «сделал один раз и забыл». Что ж, дальше будет лучше. Интеграция системы контроля шума непосредственно в систему управления зданием позволяет жильцам полностью игнорировать её, так же, как они не обращают внимания на освещение и управление отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха. Ладно, не игнорировать, но… интегрирующий Звукоизоляция или акустическая система в целом позволяет осуществлять автоматическое зонирование, устанавливать периоды тишины или оповещения о шуме.

Управляющие зданиями могут регулировать уровень шума по мере необходимости. Хотите устроить вечеринку в своей квартире? Просто сообщите об этом, и система будет запрограммирована на то, чтобы 1 июля она уделяла больше внимания вашей квартире. Мы уже знаем, когда будет вечеринка. А, хотите установить более шумное оборудование на своём заводе? Систему можно настроить так, чтобы она подавляла гул и вибрацию. Легко.

Эта технология позволяет создать цифровой двойник окружающей среды, ориентированный на акустические характеристики. Цифровые двойники предоставляют множество возможностей и представляют собой очень обширную область применения. В области звукоизоляции и акустики они позволяют перейти от реактивного обслуживания (когда решение проблемы ищется сразу после её возникновения) к предиктивному обслуживанию (когда проблемы предвидятся и устраняются до их возникновения). Таким образом, можно предотвратить износ компонентов системы.

Где это используется?

Адаптивные акустические системы всё ещё находятся в стадии разработки, но есть места, где их впервые можно будет опробовать. Неудивительно, что именно эти среды значительно выиграют от такого комплексного решения:

• Здравоохранение: операционные и аудиологические помещения, где требуется абсолютный контроль.
• Корпоративные офисы: Динамичные пространства открытой планировки, которые адаптируются в зависимости от активности.
• Высокоэффективные жилые помещения: умные дома, которые модулируют акустические условия во время сна или отдыха.
• Театры и концертные площадки: системы, которые регулируют время реверберации в зависимости от типа мероприятия или размера аудитории.

Почему это важно для будущего

Идея заключается в улучшении звукоизоляции и акустической обработки. Эти новые материалы и системы улучшат возможности персонализации, поэтому разработка универсального решения не потребуется. Системы могут Переходите в режим ожидания, когда не нужны, снижая нагрузку на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и системы управления белым шумом, делая их более энергоэффективными. Со временем эти системы могут информировать архитектурное планирование путем выявления постоянных проблем с шумом.

Дорога вперед: на что обратить внимание архитекторам и инженерам

Будущее борьбы с шумом формируется благодаря сотрудничеству материаловедов, архитекторов, инженеров и регулирующих органов. Растет спрос на настраиваемые, экологичные и интеллектуальные звукоизоляционные и акустические системы, способные адаптироваться к изменениям окружающей среды.

БIO-материалы, адаптивные композиты и решения на базе Интернета вещей переосмысливают возможности тонкостенных конструкций и общих структур. Достижения в области конечно-элементного моделирования, предиктивной акустической аналитики и низкоуглеродных звукоизоляционных материалов способствуют соблюдению развивающихся стандартов экологичной сертификации, таких как WELL, LEED и BREEAM.

DECIBEL Мы рассматриваем инновации как ответственность, а не просто как тренд. Будь то многоуровневая конструкция наших MUTE SYSTEM™ или панели типа WAVO™Все они демонстрируют нашу приверженность расширению возможностей звукоизоляции и акустики. Новая глава в акустической инженерии уже начинается.

Дополнительные материалы и ссылки:

• Рекомендации по уровню шума в окружающей среде для Европейского региона – Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ)

• Адаптивная архитектура и умные материалы – Исследования медиалаборатории Массачусетского технологического института

• Акустика и вибрация механических конструкций - AVMS 2021 (Материалы конференции Springer)

• Устойчивое акустическое проектирование: лучшие практики – Совет по экологическому строительству Великобритании (UKGBC)