Ääneneristys

Puurakenteisten rakennusosien ääneneristävyys perustuu ns. jousi-massa-yhdistelmään, jossa on kaksi erillään olevaa massaa (levyt) ja näiden välissä on ilmatila (”ilmajousi”). Tämä johtuu siitä, että puurakenteisissa rakennusosissa ei ole riittävästi massaa äänen-eristystä varten. Huoneistojen välisen betonirakenteisen seinän painon tulee olla noin 500 kg/m²(paksuus 200 mm), jotta seinällä saavutetaan R’_w = 55 dB. Vastaavasti 200 mm paksu massiivipuulevy painaa noin 100 kg/m², joten massalakiin perustuva äänitekninen suunnittelu ei tule kysymykseen puurakennuksessa. Toki jousi-massa-yhdistelmässä massan lisäys parantaa rakennusosan ääneneristävyyttä erityisesti matalilla äänentaajuuksilla.

Kevyiden rakennusosien haasteena on koinsidenssi-ilmiö, joka heikentää rakennusosan ääneneristävyyttä merkittävästi. Jokaisella levymäisellä tuotteella on tämän ominaisuuksista riippuva koinsidenssitaajuus f_cr. Kyseisellä rajataajuudella äänienergia siirtyy tehokkaasti levyn toiselle puolelle. Esimerkiksi 13 mm paksun kipsikartonkilevyn koinsidenssitaajuus f_cr on noin 3000 Hz, joten se on lähes kokonaan pois ilmaääneneristävyyden mittausalueelta 100 Hz…3150 Hz. Esimerkiksi tämän takia kipsilevyt soveltuvat erinomaisesti kevyisiin ääntä eristäviin rakennusosiin. Lisäksi kipsilevyt lisäävät rakennusosan massaa, joka taas parantaa rakennusosan ääneneristävyyttä. Päällekkäisiä levykerroksia ei tule liimata yhteen, koska tämä tekee useammasta ohuesta levystä yhden paksun levyn, jolloin levyn koinsidenssitaajuus f_cr alenee.

Huoneistojen välisessä seinässä (HVS) levymäiset massat muodostetaan toisistaan erillään olevilla rungoilla. Hirsiseinässä rungot muodostuvat hirsiseinästä ja sen vieressä olevasta rankaseinästä. Runkopuoliskojen mekaaninen kytkentä heikentää seinän ääneneristävyyttä radikaalisti. Levymäisten massojen väliin jää ilmatila (”ilmajousi”). Mitä paksumpi ilmatila (ontelo) on sitä parempi on seinän ääneneristävyys. Täyttämällä seinän ontelo pehmeällä vaimennusmateriaalilla (tavallisesti villa), voidaan seinän ääneneristävyyttä parantaa 5…15 dB. Seinän onteloon ei tule asentaa yhtenäistä levytystä, koska levytys katkaisee ”ilmajousen” kahteen osaan. Tämä heikentää seinän ääneneristävyyttä matalilla äänentaajuuksilla.

Huoneistojen välisessä välipohjassa (HVP) pätee samat äänitekniset periaatteet kuin edellä mainitussa huoneistojen välisessä seinässä. Välipohjassa levymäiset massat muodostetaan kansirakenteella ja esimerkiksi akustisten jousirankojen varaan asennetulla kipsilevytyksellä.

Välipohjiin olisi hyvä saada painoa, koska tämä parantaa askelääneneristävyyttä matalilla äänentaajuuksilla. Paino alentaa välipohjan ominaistaajuutta, joten kävelyn aiheuttaman värähtelymitoituksen näkökulmasta välipohjasta saattaa tulla matalataajuuslattia, jollaisia Suomessa ei voida tällä hetkellä käyttää (ei ole mitoitusmenetelmää).

Ääniteknisessä suunnittelussa tulee aina rakennusmateriaalista riippumatta huomioida äänen sivutiesiirtymä. Kyseisessä ilmiössä ääni välittyy ääntä eristävän rakennusosan ohi tätä sivuavien jatkuvien rakennusosien kautta. Äänen sivutiesiirtymä voidaan poistaa katkaisemalla sivuavat rakennusosat tai sivutiesiirtymän vaikutusta voidaan vähentää käyttämällä liittymissä näihin suunniteltuja tärinäeristimiä. Sivutiesiirtymän vaikutusta voidaan vähentää myös verhoilemalla sivuava rakennusosa esimerkiksi rankarakenteisella levyseinällä.

Hirsiseinässä äänen sivutiesiirtymä seinän pystysuunnassa ei ole niin merkityksellinen kuin seinän vaakasuunnassa. Tämä johtuu siitä, että hirsien välisten saumojen takia hirsiseinä ei välitä värähtelyä pystysuunnassa siten kuin hirttä pitkin vaakasuunnassa.

Ulkoinen melu (liikenne- ja lentomelu) on nykyisin myös yksi rakennuksen ääniteknisen suunnittelun haasteista. Ulkoseinän ääneneristävyys koostuu kokonaisuudesta, jonka muodostavat ulkoseinärakenne, ikkunat, ovet ja mahdolliset ulkoseiniin sijoitetut korvausilmaventtiilit. Yläpohjan ääneneristävyys koostuu yläpohjarakenteen ääniteknisistä ominaisuuksista sekä yläpohjan tuuletusaukkojen/-rakojen ääniteknisistä ominaisuuksista (tarvittaessa äänenvaimennin).

Hirsirakenteisessa ulkoseinässä ääneneristävyyttä voidaan parantaa tekemällä rakennusosasta jousi-massa-yhdistelmä esimerkiksi rankarakenteisen leveseinän avulla (vrt. huoneistojen välinen seinä). Ulkoseinässä tulee kuitenkin huomioda, että rankaseinän onteloon ei voida asentaa vaimennusmateriaana käytettävää villaa, koska tämä toimii samalla seinän lisälämmöneristeenä ja viilentäähirsirungon sisäpintaa. Tämä vaikuttaa seinän kosteustekniseen toimintaan.

Yläpohjassa ääneneristävyyttä voidaan parantaa lisäämällä alakattorakenteen massaa (kipsilevykerroksia).