15 dB äänen saavuttaminen kattoterassilla Fabrik1230:ssä

Meillä on taipumus romantisoida kattoja. Ne ovat unohtumattomien elokuvien taustoja, ikimuistoisten konserttien näyttämöitä, tähtien alla järjestettävien illallisten ja kaupunkimaisemien juhlien näyttämö, jotka lupaavat vapautta ja luovuutta. Katot ovat pyrkimyksen symboleja – korkeita, avoimia ja täynnä elämää.

Totuus on kuitenkin usein paljon vähemmän runollinen. Keijuvalojen ja panoraamanäkymien takana monet modernit katot eivät ole täynnä musiikkia vaan koneita. Ne humisevat, surisevat ja surisevat kaupunkiemme mekaanisen sydämen sykkeen tahdissa - jäähdyttimet, lauhduttimet ja ilmanvaihtojärjestelmät työskentelevät väsymättä pitääkseen sisämaailmamme mukavana. Kattomelu on tullut yhdeksi modernin arkkitehtuurin piilevistä haasteista.

 

Kattomelu – modernin arkkitehtuurin piilevä haaste

Itävallan ja erityisesti Wienin siluettia ovat pitkään määrittäneet sen omaleimaiset katot – kerrostettu maisema, jossa on historiallisia terasseja, moderneja viherkattoja, aurinkopaneeliasennuksia ja yhä enemmän mekaanisia järjestelmiä, jotka pitävät nykyaikaiset rakennukset toiminnassa. Nämä korotetut tilat eivät ole enää pelkästään arkkitehtonisia koristeita, vaan välttämättömiä teknisiä alueita. Kuitenkin, kun kattojäähdyttimet, ilmanvaihtojärjestelmät ja ilmankäsittelyyksiköt ovat nyt yleisiä toimistotornien ja asuinrakennusten katoilla, on syntynyt uusi haaste: melu .

 

 

Euroopan ympäristömeludirektiivin (2002/49/EY) mukaisten tietojen ja Itävallan ympäristöviraston (Umweltbundesamt Österreich) raporttien mukaan mekaanisten laitosten melu on yksi merkittävimmistä ympäristöhäiriöiden lähteistä sekakäyttöalueilla. Tutkimukset osoittavat, että LVI-laitteisiin liittyvät valitukset ovat lisääntyneet yli 40 prosenttia viimeisen vuosikymmenen aikana. Tämä suuntaus on havaittavissa Wienissä, Grazissa ja Linzissä, joissa kaupunkien keskustojen tiivistyminen tuo asuintilat yhä lähemmäksi teknistä infrastruktuuria.

Juuri tämä oli Fabrik1230:n kohtaama ongelma – rakennuksen mekaaninen sydän, kaksi suurta THEATU 4450 -ilmajäähdytteistä jäähdytyslaitetta, piti asentaa katolle sisäisen lattiatilan säilyttämiseksi ja kestävän kehityksen tavoitteiden saavuttamiseksi. Mutta tämä päätös uhkasi siirtää mekaanisen hurinan ja puhaltimien resonanssin läheisiin toimistoihin ja asuntoihin. Hankkeessa, joka ylpeili suunnittelun erinomaisuudesta ja asukkaiden hyvinvoinnista, tällainen melu olisi heikentänyt koko konseptia.

” Kun koneet asuvat kaupunkirakennuksen katolla, hiljaisuus on yhtä tärkeää kuin ilmavirtaus”, selittää tekniikan tohtori Tsvetan Nedkov, DECIBELin toimitusjohtaja. ”Tällaisilla tiheästi asutuilla alueilla akustinen mukavuus ei ole luksusta; se on osa rakennuksen yhteiskuntavastuuta. ”

 

Simuloinnista mitattavaan suorituskykyyn

Projekti alkoi selkeällä toimeksiannolla: asiakas pyysi aluksi akustista koteloa, jossa olisi kolme seinää ilman kattoa. Tavoitteena oli vähentää melua ja samalla säilyttää avoin ilmanvaihto jäähdyttimien yläpuolella. Insinöörimme loivat tästä kokoonpanosta yksityiskohtaisen mallin ja suorittivat alustavia akustisia simulaatioita .

Tulokset kuitenkin osoittivat, että avoin katto ei saavuttanut vaadittua vaimennustasoa, ja merkittävää äänivuotoa esiintyi peittämättömän alueen kautta, erityisesti matalilla taajuuksilla. Siksi toimeksianto piti miettiä uudelleen. Useiden iteraatioiden jälkeen tiimimme ehdotti täysin suljettua ratkaisua, jossa oli integroidut ilmanvaihdon vaimentimet, löytäen tasapainon akustisen suorituskyvyn ja järjestelmän toimivuuden välillä.

 

Alustava ehdotus toimeksiantoon perustuen: kattoton kotelo, jossa on vain 3 seinää vs. päivitetty toimeksianto tarkkojen mittausten ja simulaatioiden jälkeen - täysin katettu kotelo optimaalisen äänieristyksen takaamiseksi

 

Seuraavan haasteen kohtaamiseksi DECIBELin akustiikkasuunnittelutiimi jatkoi datan käyttöä kipsilevyn sijaan. Hiukkaspohjaisen 3D-simulaation avulla insinöörit mallinsivat jäähdyttimet monimutkaisiksi äänilähteiksi, jotka säteilivät katon ja ympäröivien julkisivujen poikki. Lähestymistapa toisti paitsi suoran äänen myös toissijaiset heijastukset, maanpinnan absorption ja ilmakehän äänen häviön.

Analyysiä varten luotiin kaksi mallia:

1. Perusskenaario – jäähdyttimet toimivat ulkoilmassa kattolaatan päällä.
2. Lievennetty skenaario – sama kokoonpano DECIBELin räätälöidyn akustisen vaipan sisällä.

Jokaisessa mallissa oli kuusi virtuaalista vastaanotinpistettä, jotka oli sijoitettu strategisesti katon reunoille melun spatiaalisen vaihtelun tallentamiseksi. Dataa tuotettiin oktaavikaistoille 125 Hz:stä 4 kHz:iin, ja se paljasti sekä sävypiikit että laajat ja jäähdytysjärjestelmille tyypilliset ominaisuudet.

 

Äänenpainetasot äänieristetyllä kotelolla varustettujen jäähdyttimien simulointimallista saatujen vastaanottopisteiden osalta

 

Kuten DECIBELin projektipäällikkö muistelee: ”Tavoitteenamme ei ollut vain saada numeroita paperille. Rakensimme mallin todellisuuden, ilmavirtausreittien, huoltomahdollisuuksien, nostotoleranssien ja katolle paneeleja tuovien nostureiden koon ympärille. Simuloimme kotelon koko käyttöiän ennen kuin yhtäkään teräslevyä leikataan.”

Tämä ennustava vaihe mahdollisti tiimille materiaalitiheyksien, perforointisuhteiden ja säleikkövälien hienosäädön ennen valmistusta, mikä varmisti sekä suorituskyvyn tarkkuuden että logistisen toteutettavuuden.

 

Akustisen kotelon anatomia

Fabrik1230:n lopullinen kotelo on orkestroitu yhdistelmä absorboivia ja heijastavia elementtejä, jotka on suunniteltu talteenottamaan, pitämään sisällään ja hajottamaan äänienergiaa rajoittamatta jäähdytystehokkuutta.

Sen pääkomponentteja ovat:

• 600 mm syvät poistoilmanvaimentimet, joissa on 45 kg/m³ kivivillalla täytetyt ja rei'itettyyn galvanoituun teräkseen koteloidut ja jotka kestävät ulko-olosuhteita. Nämä käsittelevät jäähdyttimien aksiaalipuhaltimien tuottamat matalataajuiset päästöt.
• 100 mm:n PZP-akustiikkalevyt, jotka koostuvat ulkoisesta teräskuoresta, tiheästä mineraalivillatäytteestä ja rei'itetystä sisäpinnasta. Nämä levyt muodostavat kotelon seinät, jotka vaimentavat keski- ja korkeataajuista melua säilyttäen samalla jäykkyyden.
• DECIBEL AL 300 -akustiikkasäleiköt, joiden mitat ovat 1000 × 1000 × 300 mm, on strategisesti sijoitettu ilmanotto- ja poistoaukkoihin ilmankierron varmistamiseksi. Niiden sisäinen geometria mahdollistaa vapaan ilmanvirtauksen samalla, kun ne hajottavat ja absorboivat ulostulevaa ääntä.

 

 

”Jokaisen sauman ja ankkuripisteen piti toimia sekä akustisesti että rakenteellisesti”, sanoo DECIBELin pääasentaja, joka valvoi kattoasennusta. ”Kohdistamme jokaisen paneelin käsin millimetrin tarkkuudella ja tiivistimme kaikki läpiviennit, jotta tärinät eivät pääsisi läpi. Palkinto tuli, kun käynnistimme jäähdyttimet – emmekä kuulleet juuri mitään.”

Modulaarisen rakenteen ansiosta tiimi pystyi asentamaan järjestelmän tehokkaasti, vaikka katolle pääsy oli rajoitettua ja aikataulut olivat tiukat. Jokainen esivalmistettu komponentti nostettiin paikalleen nosturilla, mikä minimoi ympäröivän naapuruston häiriöt.

 

 

Mitatut tulokset ja suorituskyvyn varmentaminen

Valmistuttuaan paikan päällä tehtiin akustisia mittauksia teoreettisten ennusteiden vahvistamiseksi. Kaikissa kuudessa vastaanottopisteessä tehdyissä testeissä kokonaisinsertiovaimennus oli 15,8 dB(A) – mikä ylittää suunnittelutavoitteen 15 dB.

 

 

Tulosten erittely paljasti järjestelmän tasapainon:

• Matalilla taajuuksilla (125 Hz) vaimennus oli keskimäärin 5 dB, mikä lievensi syvää tuulettimen hurinaa, joka tyypillisesti kantautuu kauimpaan yöllä.
• 500 Hz:n ja 2000 Hz:n välillä vaimennus saavutti 14 dB, mikä vähensi tehokkaasti päiväsaikaan äänimaisemia hallitsevaa tonaalista kompressorikohinaa.
• Korkeataajuiset heijastukset absorboituivat lähes kokonaan, mikä loi tasaisen akustisen kentän katon poikki.

 

 

Nämä tulokset sijoittavat Fabrik1230-kotelon luokkansa tehokkaimpien kattoäänieristysjärjestelmien joukkoon.

”Todentaminen on filosofiamme kulmakivi”, lisää tekniikan tohtori Tsvetan Nedkov. ”Emme vain asenna materiaaleja – varmistamme suorituskyvyn mitatuilla tiedoilla. Koska kun voit todistaa hiljaisuutesi numeroilla, olet ansainnut luottamuksen.”

 

Laajempi konteksti

Maailman terveysjärjestön mukaan kaupunkimelusta on tullut yksi johtavista ympäristöstressoreista, ja pitkäaikainen altistuminen sille on yhdistetty unihäiriöihin, kognitiiviseen väsymykseen ja sydän- ja verisuonitautien riskiin. Suurkaupunkialueilla, joilla Fabrik1230:n kaltaiset kehityshankkeet rajoittuvat asuin- ja liikealueisiin, jopa marginaaliset melun vähennykset tuottavat konkreettisia terveyshyötyjä.

Hankkeen tulokset ulottuvat kattoa pidemmälle:

• Arkkitehdeille se osoittaa, että akustinen suunnittelu voi toimia saumattomasti rinnakkain suunnittelun tarkoituksen kanssa.
• Kehittäjille se tarjoaa toistettavan mallin meluvaatimusten täyttämiseksi ilman kalliita jälkiasennuksia.
• Asukkaille se takaa työtilan tai asunnon, joka on vapaa kaupunkielämän mekaanisesta hälinästä.

 

 

Kuten projektipäällikkömme päättää: ”Ennen ajattelimme kattolaitteita välttämättömänä häiriötekijänä. Nyt tarkan mallinnuksen ja täsmällisten materiaalien ansiosta niistä tulee näkymättömiä – sekä visuaalisesti että akustisesti.”

Fabrik1230-kotelon menestys korostaa DECIBELin uskomusta, että hiljaisuus ei ole poissaolo, vaan saavutus. Se vaatii ennakointia, simulointia, käsityötaitoa ja todentamista, jotka toimivat harmonisesti. Se, mikä nyt kohoaa hiljaa Wienin 23. kaupunginosan teollisuusmaiseman yläpuolella, ei ole vain insinööritaidon saavutus, vaan myös lausunto kestävien kaupunkien äänimaisemien tulevaisuudesta kaikkialla Itävallassa ja muualla.

 

Jos projektiisi liittyy kattojäähdyttimiä, generaattoreita tai herkkien alueiden lähellä olevia LVI-järjestelmiä, DECIBELin akustiikkatiimi voi tuottaa mitattavan hiljaisuuden arkkitehtonisella tarkkuudella.

Ota meihin yhteyttä jo tänään.