Rezonansowy ustrój dźwiękochłonny - narożnikowy

Pochłanianie dźwięku w szerokim zakresie, przy wykorzystaniu np. wełny mineralnej jest proste do zrealizowania. Problem pojawia się w niższych częstotliwościach, ponieważ pochłanianie tam jest niskie. Wystarczy zobrazować ten problem na przykładzie 100 Hz, którego długość fali wynosi 3,45m! Ciężko by było (oczywiście się da, ale po co) zrobić panel o takiej grubości i wstawić do Waszego studia. Aby ominąć ekstremalne rozwiązania z pomocą przychodzą nam ustroje typu rezonansowego.


W tym projekcie skonstruujemy rezonansowy panel dźwiękochłonny oparty na sklejce, wełnie mineralnej i pustkach powietrznych. Takie rozwiązanie również sprawdzi się do kontroli drgań własnych pomieszczenia, które kończą się właśnie w narożnikach.

Grubość sklejki oraz głębokość pustki powietrznej wpływają na częstotliwość rezonansu ustroju. Poniżej przedstawiam wykres abyście mogli odpowiednio dobrać elementy do rezonansów z jakimi chcecie walczyć.

Nomogram dla rezonansowych elementów dźwiękochłonnych. F. Alton Everest, Podręcznik Akustyki, Wydanie V,  Katowice 2014, str. 300

Jeżeli chodzi o ten projekt to w związku ze zmienną głębokością, do odczytu z wykresu przyjmuje się jej średnią wartość. Dodatkowo zróżnicowana pustka powoduje zwiększenie zakresu pochłaniania.

Zanim przejdziemy do samego projektu przyjrzyjmy się budowie panelu od góry.

Front ustroju będzie wykonany ze sklejki 6mm, za którą znajdzie się pierwsza pustka powietrzna 10mm, a dalej wełna mineralna 50mm i kolejna pustka powietrzna. Całość będzie wspierana kantówkami.

Do wykonania ustroju będziesz potrzebować narzędzi:

• Wkrętarka (wkrętak krzyżakowy, wiertło 1, frez stożkowy pod główkę wkręta)
• Wiertarka  (wiertło do betonu, drewna)
• Piła ukosowa, wyrzynarka lub piła ręczna
• Młotek 
• Nóż 
• Poziomica min 1 m, najlepiej 1,5 – 2 m
• Ołówek stolarski 
• Papier ścierny 
• Metrówka
• Rękawiczki ogrodowe
• Maseczka ochronna
• Pędzel 

Lista elementów i koszty 

Dla przykładu zakładamy, że pomieszczenie ma wysokość ok 2,45m. Koszty w waszym przypadku mogą się lekko różnić w zależności od wielkości pustki powietrznej, a tym samym ilości użytych materiałów. Płyta czołowa wykonana ze sklejki 6mm w kosztorysie wystąpi jako element dla jednego narożnika, tym samym cena całkowita płyty będzie podzielona na dwa. Koszt całkowity również będzie się różnić w zależności od głębokości pustki – im głębsza tym szersza płyta czołowa.

Lp.	Element	Wymiary (gr/szer/dł) mm	Ilość	Cena
1	kantówka niestrugana	20x100x2700	3	36
2	sklejka liściasta	6x600x2450	1	50
3	łata montażowa	10x30x2000	8	20
4	wełna mineralna	50x600x1200	2	28
5	klej do drewna typu vikol	0,5l	1	7
6	impregnat	0,5l	1	3
7	lakier	0,5l	1	2,5
8	wkręty do drewna stożkowe	3,5x20	10-20	1
9	wkręty do drewna stożkowe	3,5x40	12	1
10	kołki rozporowe do ściany	b.d.	6	b.d.
			SUMA	148,5

Realizowany projekt ustroju w tej instrukcji jest nastawiony na pochłanianie okolic 85 Hz, przy założeniu średniej głębokości pustki na 30 cm. Są to wyliczenia czysto teoretyczne i mogą się lekko różnić od rzeczywistych.


Instrukcja budowy 

1. Rama 

Cała konstrukcja ustroju będzie oparta na ramie przymocowanej do ściany. Wykonuj jak najdokładniej pomiary, a potem wycinaj części aby pasowały do siebie jak dwa dobrze spasowane puzzle.
Do tego kroku przygotuj:

• metrówkę 
• ołówek 
• piłę 

Zadanie jakie musisz wykonać jest przedstawiona na poniższej grafice.

Wymierz dokładną wysokość pomieszczenia, aby długie kantówki wchodziły prawie na styk (mogą mieć lekki luz). Dalej wytnij 3 trapezy, które będą ze sobą łączyły długie kantówki. Zaproponowane przeze mnie deski są nieoszlifowane dlatego jeżeli chcesz możesz je przeszlifować. Nie wpłynie to na działanie ustroju, a jedynie na Twój komfort psychiczny ;) Łatwiej dostać kantówki 2700 nieoszlifowane, niż oszlifowane, które najczęściej występują w rozmiarach 2000 lub 2100 mm - do tego nieoszlifowane są tańsze.
Przycięte elementy nie muszą być impregnowane ani lakierowane. Możesz przejść do kolejnego kroku.

2. Skręcamy ramę

W tym kroku skręcimy całą ramę w jeden sztywny element. W tym celu przygotuj:

• wkręty 4cm 
• wkrętarkę z końcówką krzyżakową i małym wiertełkiem (nie wymagany frez)

Ułóż elementy na płaskiej powierzchni i skręcaj konstrukcję jak na poniższej grafice (strzałki wskazują miejsce skręceń). Po dwa wkręty na łączenie. Nie musisz w tym kroku używać frezu, ponieważ skręcane elementy nie będą widoczne i nie potrzebujemy aż tak dużej precyzji i estetyki – ma się trzymać! Jeżeli chcesz to skręcane powierzchnie możesz dodatkowo wzmocnić poprzez sklejenie ich vikolem.

3. Mocujemy ramę do ściany

Gotową konstrukcję ramy wstaw w narożnik. Zadaniem w tym kroku będzie przymocowanie jej do ściany. W tym celu przygotuj:

• wiertarkę z wiertłem o rozmiarze kołków rozporowych 
• wkrętarkę z końcówką krzyżakową 
• wiertło małe do drewna 
• młotek

Ramę zamocujemy po 3 wkręty na stronę, w sumie 6. Miejsca mocowań są zaznaczone strzałkami na poniższej wizualizacji.

Zrób lekkie nawierty w ramie małym wiertłem do drewna tak aby przebić się przez kantówkę do ściany. Dzięki temu na ścianie zostanie zaznaczone miejsce wiercenia pod kołki rozporowe.
Ściągnij ramę na bok. Używając wiertarki z udarem (jeżeli ściana tego wymaga) nawierć otwory pod kołki rozporowe. Po ich wykonaniu w każdy otwór włóż kołki – jeżeli trzeba to lekko je dobij młotkiem aby zlicowały się na płasko ze ścianą.
Przyłóż ramę w róg i posługując się wkrętarką przymocuj wkrętami ramę do ściany. Wkręty muszą wejść poprawnie w kołek rozporowy, aby ten mógł spełnić swoje zadanie.

Brawo! Rama jest na swoim miejscu i nie ma opcji aby się przewróciła ;)

4. Dystanse dla wełny

Pierwsza pustka powietrzna występująca w tym ustroju będzie między wełną, a sklejką. Ma mieć 1 cm głębokości – tyle samo ile listwy, które zastosujemy do przytrzymania wełny od przodu oraz do mocowania frontu ze sklejki. Będą one tym samym dystansem zachowującym głębokość 1 cm.

Wymierz dokładnie wysokość każdej z listewek i przytnij do odpowiedniego rozmiaru. Miejsca pomiarów są zaznaczone strzałkami na poniższej grafice.

Miejsca ich mocowań są widoczne na rysunku poniżej (brązowe prostokąty).

Używając kleju do drewna typu vikol w pierwszej kolejności przymocuj listwy od góry i od dołu. Jak poczujesz, że klej lekko chwycił, wyciskając klej z tuby wciśnij go między narożnik łączenia listwy z długą kantówką.

Gotowa rama z listwami powinna wyglądać tak jak na poniższej wizualizacji.

5. Stelaż pod wełnę

Zadanie na ten krok będzie identyczne jak powyżej z tą różnicą, że umiejscowienie listewek będzie inne. Wykonaj pomiary i przycięcia tak aby listwy weszły w miejsca zaznaczone na poniższej grafice (brązowe prostokąty).

Przyklej je od góry i od dołu jak na grafice poniżej.

Koniecznie zachowaj 5cm odległości między linią łączenia listewek przednich i tylnych. W tym miejscu będzie wsadzana wełna mineralna.
Gotowa rama z pełnym, drewnianych „wyposażeniem” na wizualizacji poniżej.

6. Przygotowanie wełny mineralnej

Wełna mineralna Isover PT80 charakteryzuje się dużą sztywności dzięki swojej gęstości. To nie ułatwia nam zadania w tym kroku, o czym przekonacie się przy pierwszej próbie włożenia wełny w stelaż. Do jednego narożnika musimy przygotować wełnę z dwóch płatów.

Przytnij ją tak aby uzyskała kształt trapezu wpasowujący się w przestrzeń między listewkami.

To ważne aby jak najdokładniej przyciąć wełnę by wypełniła możliwie całą przestrzeń przeznaczoną na jej montaż. 

Od razu uprzedzam, że nie uda Ci się jej włożyć w jednym kawałku, zgięcie jej w pół skutkuje jej pęknięciem i trwałym odkształceniem. Wełnę trzeba pociąć na mniejsze poziome fragmenty i stopniowo je wkładać we wnęka aż do uzyskania efektu z poniższej grafiki.

  

Pustka powietrzna naszego ustroju, powinna wyglądać jak na poniższej wizualizacji. Niestety nie zobaczymy jej po zbudowaniu, chyba że mamy szklane ściany :)

Widok na pustkę powietrzną.

7. Panel frontowy

Ostatnim elementem ustroju rezonującego jest jego panel ze sklejki, będący jednocześnie membraną. Sklejka powinna być dokładnie wymierzona od podłogi do sufitu oraz maksymalnie na dostępną szerokość – w tym przypadku 60 cm.

W tym projekcie panel frontowy pokryjemy impregnatem oraz lakierem. Kolor impregnatu wybierzcie indywidualnie do swoich upodobań – może być również bezbarwny dzięki czemu będziecie się cieszyć naturalną barwą sklejki. Po wyschnięciu impregnatu możecie (ale nie musicie) zaaplikować na powierzchnię frontu lakier. Podkreślę jak zawsze, że ja preferuje wykończenie na mat, dlatego też wybieram lakier matowy.

Po pełnym wyschnięciu sklejki możemy przystąpić do jej montażu.

8. Montujemy sklejkę!

Do tego kroku przygotuj:

• wkrętarkę z frezem  i końcówką krzyżakową 
• małe wkręty 
• ołówek

Miejsca mocowań sklejki do przednich listewek zaznacz sobie ołówkiem. To pozwoli na zachowanie symetryczności mocowań. Na grafice poniżej pokazałem przykładowe miejsca mocowania płyty frontowej. 

Miejsca zaznaczone ołówkiem lekko nawierć frezem tak aby łebek wkręta chował się na płasko w otworze. Ze względu na mały rozmiar wkrętów nie musisz wcześniej robić nawierceń wiertłem. Możesz te wkręty wkręcać bezpośrednio w przygotowane wcześniej, wyfrezowane zagłębienia. 

Przykręcone? Zatem Twój dźwiękochłonny ustrój rezonansowy został ukończony!

TAGI diy Isover PT80 panel akustyczny projekty PT80 pustka powietrzna rezonansowy pochłaniający wełna mineralna zrób to sam