Miksi alumiiniset kiinnitysikkunat ovat parempia melueristykseen kuin muut ikkunatyypit?

Kiertoikkunalla on yksi suuri etu liukuviin tai kaksiosaisiin ikkunoihin verrattuna äänieristyksessä. Kiertoikkunan sulkemistapa eroaa perustavanlaatuisesti kaikista muista ikkunatyypeistä. Kun kiertoikkuna suljetaan, siipi painautuu voimakkaasti kehyksen vastaan kaikkialla reunan ympäri samanaikaisesti. Tämä luo erinomaisen tiukken tiukennussulun, jonka läpi melkein mikään ilma tai ääni ei pääse lävitse. Vertailussa liukukorkeusikkunaan, jossa on aukko raiteen pitkin siipien kohtaamis- ja päällekkäisyysalueella, kiertoikkunan sulku on paljon täydellisempi ja tasaisempi.

Ajattele sitä näin. Liukulukko on kuin kaksi tasaisesti sijaitsevaa paperiarkkia, jotka peittävät toisiaan. Vaikka painaisit niitä kuinka tiukasti tahansa, ilma pääsee silti kulkeutumaan reunojen ympäri. Avattava ikkuna on sen sijaan enemmän kuin puristettava lasipurkin kansi. Kun käännät ja lukitset sen, kumitiiviste puristuu kokonaan ympäri ja muodostaa todellisen esteen. Tämä yksinkertainen mekaaninen ero vaikuttaa valtavasti siihen, kuinka paljon ääntä estetään. Monet kotitalousasiakkaat, jotka vaihtavat vanhat liukulukot avattaviin ikkunoihin, huomaavat erot heti, jopa ennen kuin vaihtavat lasia.

Avattavan ikkunan puristustiivisteen tiede

Ääni kulkee rakennukseen kahden pääasiallisen reitin kautta. Ensimmäinen on lasin läpi, jossa ääniaallot saavat lasin värähtelemään ja tämä värähtely tuottaa äänen uudelleen toisella puolella. Toinen, ja usein ongelmallisempi, reitti on ikkunakehyksen ja tiivisteen ympärillä olevien rakojen ja halkeamien kautta. Tätä toista reittiä aliarvioidaan usein kotitalousasiakkaiden keskuudessa, mutta juuri tässä tapahtuu suurin osa akustisista epäonnistumisista.

Jopa 1 mm:n pieni rako ikkunan kehän ympärillä voi tuhota suurimman osan kalliin akustisen lasin äänieristyshyödystä. Rakennusakustiikan laboratorion tutkimusten mukaan aukko, joka peittää vain yhden prosentin ikkunan pinta-alasta, voi vähentää kokonaissoundisolointia jopa 10 STC-pisteellä. Tämä tarkoittaa, että jos ikkunalasisi on luokiteltu STC 38:ksi, mutta tiivistys on huono, todellinen suorituskyky voi olla vain STC 28. Tämä on valtava ero päivittäisessä melussa, jonka kuulet.

Kiinnitysikkuna ratkaisee tämän toisen polun erinomaisesti. Kiinnitysikkunan tiivistysletkujärjestelmä sulkee kaikki aukot tiukasti, kun ikkuna lukitaan. Kun käännät kahvaa ja lukitset ikkunan, monipisteinen painepiste pitää siiveltä kiinni kehyksestä kaikilta neljältä sivulta yhtäaikaisesti. Ei löysää tiivistystä, ei ilman vuotamista, ei äänen vuotamisen reittiä. Laboratoriotestit ASTM E283 -standardin mukaan osoittavat, että hyvin valmistetut kiinnitysikkunat saavuttavat ilmanvuotamisnopeuden alle 0,1 cfm neliöjalkaa kohti standarditestipaineessa. Vertaa tätä tyypilliseen liukuiikkunaan, jonka ilmanvuotamisnopeus on usein 0,3–0,5 cfm neliöjalkaa kohti. Alhaisempi ilmanvuotamisnopeus johtaa suoraan parempaan akustiseen suorituskykyyn, koska ilmaraot ovat myös ääniraoja.

Ei ylärautaa: Piilotettu akustinen etu kiinnitysikkunasuunnittelussa

Toinen syy, miksi kipinäikkunat soveltuvat paremmin äänieristykseen, on se, että niissä on yleensä yksi suuri lasilevy ilman vaakasuoraa raiteetta keskellä. Liukulukko- tai kaksiosainen ikkuna sisältää keskellä liitosraiteen, jossa kaksi ikkunalaattaa kohtaavat toisensa. Tämä liitospiste on usein heikoin paikka äänen pääsylle, koska kaksi ikkunalaatan pintaa painautuvat toisiaan vasten ilman samaa tiukkuutta kuin kehikon tiivistysrengas.

Esimerkiksi kaksiosaisessa ikkunassa liitosraite, jossa ylä- ja alalaatta kohtaavat toisensa, koostuu ohuesta metallista, joka koskettaa ohutta metallia, välissä vain pieni harja-tiivistys. Ulkopuolinen värähtely voi leviä helposti tämän metalli-metalli-kosketuspisteen kautta. Jopa huippuluokan kaksiosaiset ikkunat hyvällä säätötiivistyksellä sisältävät tämän rakenteellisen heikkouden.

Kiinnitysikkunalla ei ole tällaista heikko kohta. Yksi kiinteä lasilevy ja yhtenäinen kumitiiviste tiukentaa kaikkia neljää sivua. Ääni ei pääse helposti läpi liitoksen kautta keskellä, koska keskellä ei ole lainkaan liitosta. Tämä ei ole pieni yksityiskohta. Todellisissa mittauksissa ikkunoita, joilla on identtiset lasiominaisuudet, kiinnitysikkuna saa jatkuvasti 3–6 STC-pistettä enemmän kuin samankokoinen kaksiosainen ikkuna juuri tämän rakenteellisen eron vuoksi.

Todellinen tapaus: Kaupunkiasunnon remontti Shanghaissa

Tässä on todellinen tilanne, joka osoittaa, kuinka paljon kipinäikkuna voi muuttaa melukokemusta. Perhe asuu kerrostalossa Shanghaissa viidennellä kerroksella, jonka ikkunat ovat kääntöikkunoita ja katsovat kuusikaistaista tietä. Edelliset ikkunat olivat alumiinisia liukukarmia, joissa oli yksinkertainen lasilevy, joka oli osa alkuperäistä rakennusta vuodelta 2008. Liikenneäänien mittaus sisällä asunnossa antoi tulokseksi noin 58–62 desibeliä huippuajalla. Normaalilla äänenvoimakkuudella puhuminen oli vaikeaa. Televisiota piti säätää korkealle tasolle, jotta sen ääni kuului selvästi. Yöunia häiritsi jatkuvasti myöhäisillä aikaan kulkevien rekka-autojen ja moottoripyörien melu.

Perhe päätti vaihtaa ikkunat Zcsungin lämmöneristettyihin alumiinikäytäväikkunoihin, joissa on 5+12A+5:n standardinen kaksinkertainen lasilevy. Äänieristystä ei parannettu, vaan käytettiin vain standardia konfiguraatiota hyvällä käytävätiukennusliitoksella ja monipisteisellä lukitusvarusteella. Asennuksen jälkeen sisäinen melutaso mitattiin 42–46 desibeliä samana liikenteen huippuajan aikana. Tämä tarkoittaa 15–18 desibelien vähentymistä. Jotta tämä voidaan ymmärtää käytännössä, 10 desibelien vähentäminen tekee äänestä ihmiselle puolet hiljaisemman. Siksi 15–18 desibelien vähentäminen tekee liikenneäänestä tuntuisesti kolme–neljä kertaa hiljaisemman. Perhe ilmoitti, että he voivat nyt käydä normaalia keskustelua ilman televisiota ja nukkua yön yli ilman meluhäiriöitä.

Tässä tapauksessa mielenkiintoista on, että lasimäärittely ei ollut erityistä akustista lasia. Parannus johtui pääosin siitä, että ikkunatyypiksi vaihdettiin liukuvat ikkunat kippaaviksi ikkunoiksi ja käytettiin asianmukaista tiivistysjärjestelmää. Jos sama perhe myöhemmin päivittäisi akustisen laminoidun lasin, lisäparannus olisi vielä merkittävämpi.

Todellinen tapaus: Pikkuhotellin huoneiden päivitys Bangkokissa

Toinen tapaus liittyy kaupallisella alalla käytettävään sovellukseen. Bangkokissa sijaitsevassa pienessä pikkuhotellissa on kaksitoista vierashuonetta, jotka ovat suoraan kovaa liikennettä kulkevan kadun ja vilkkaan torikadun puolella. Ääniläiskien aiheuttamat valitukset vieraiden keskuudessa olivat yleisiä verkkopalautteessa, mikä vaikutti hotellin arvosanaan ja varauksiin. Hotellin omistaja halusi ratkaista ongelman ilman koko huoneiden remonttibudjetin käyttöä.

Edellinen ikkuna oli alumiininen liukukarminen ikkuna, jossa oli standardikaksinkertainen lasipaketti; se asennettiin hotelliin kuusi vuotta aiemmin rakennustyön yhteydessä. Akustiset mittaukset osoittavat huoneen keskimääräisen melutason olevan 54–58 desibeliä markkinatoiminnan aikana klo 7–22. Tämä vastaa melutasoa vilkkaassa ravintolassa, mikä on selvästi hyväksymätöntä hotellivieraille, jotka pyrkivät lepäämään.

Hotelli valitsi vaihtoehtoiseksi Zcsung-alumiinisen avattavan ikkunan akustisella laminoidulla lasilla: 6 mm kovannettu ulkolasi, 12 mm argonkaasun sisältävä väli, 6,38 mm akustinen laminoidu lasi sisäpuolella SGP-välilevyllä. Tämä konfiguraatio tähtää STC-arvoon 38–40. Kaikkien kahdentoista huoneen uusien ikkunoiden asennuksen jälkeen akustiset mittaukset osoittavat sisäisen melutason olevan 34–38 desibeliä samana markkinatoiminnan aikana. Melutaso laski noin 20 desibeliä. Vieraiden meluun liittyvät valituksen verkkopalautteessa vähentyivät merkittävästi seuraavina kuukausina, ja hotellin arvosana parani. Hotellin omistaja sai takaisin asennuskustannukset parantuneen varaustasojen ja huoneiden hintatasoon vaikutuksen kautta.

Tässä tapauksessa avaintekijänä oli kippausikkunan puristussuljimen ja akustisen lasin yhteistoiminta. Kippausikkunan suljin varmisti, että mikään rako ei heikentänyt akustisen lasin suorituskykyä. Tuloksena saavutettu suorituskyky vastasi lähes täysin lasin laboratoriomittauksissa saamaa arvoa, mikä on harvinaista liukuihkoikkunoiden asennuksessa, jossa suljimen heikkous vähentää todellista suorituskykyä määritellyn tason alapuolelle.

Miten monipisteinen lukitusjärjestelmä parantaa akustista suorituskykyä

Tavallisissa ikkunoissa on usein vain yksi lukkopiste ikkunasiivussa keskellä. Tämä tarkoittaa, että kehikko painautuu tiukasti tiivistekummiin keskellä, mutta vähemmän tiukasti kulmissa ja kaukana olevalla reunalla. Kuvittele, että painat kirjekuoren keskiosaa kiinni, kun kulmat pysyvät hieman auki. Tämä on juuri sitä, mitä yksipisteinen lukitus tekee ikkunasuljimeen. Kulmat sekä siivun ylä- ja alareuna eivät painautu tiukasti tiivistekummiin, ja nämä alueet muodostavat heikkoja kohtia sekä ilman että äänen kulkua varten.

Monipistelukitusmuutoksen vaikutus tähän on täysin merkittävä. Zcsungin alumiiniset kippuikkunat käyttävät monipistelukitusjärjestelmää, joka aktivoi useita lukkoja ikkunan korkeussuunnassa samanaikaisesti, kun kahvaa kääntää. Tyypillisesti kolme–viisi lukkopistettä aktivoituvat yhtä aikaa, mikä painaa ikkunalasia tiukasti tiivisteen vastaan ikkunan ylä-, keski- ja alaosassa saranoituvalla sivulla sekä lukituspuolella yhtä tasaisesti. Tuloksena on tasainen puristus ikkunan kehän ympäri.

Tämä tasainen puristus on ratkaisevan tärkeää akustiselle suorituskyvylle. Tasaisen paineen vaikutuksesta EPDM-kumitiiviste puristuu yhtenäisesti ja muodostaa jatkuvan ilmatiukan esteen ikkunan ympäri. Ei heikkoja kohtia, ei osittaisia tiukkuuksia. Äänille, jotka yrittävät löytää reitin aukon kautta kulmasta tai reunasta, ei aukea mitään – vain jatkuvasti puristettu kumitiiviste estää tien.

Zcsung on suunnitellut myös kääntöikkunansa kehyksen siten, että tiivisteprofiili on hieman upotettu uraan. Tämä suojaan tiivistettä UV-säteilyltä ja fyysiseltä vaurioitumiselta normaalissa käytössä. Ajan mittaan heikentyvät tiivisteet heikentävät tiukkuutta ja akustista suorituskykyä. Suojattu tiiviste säilyttää puristuvuutensa ja tiukkuusominaisuutensa useita vuosia pidempään. Tämä tarkoittaa, että Zcsung-ikkunoiden päivän yksi äänieristysominaisuudet säilyvät hyvin myös kymmenen tai viisitoista vuoden kuluttua ilman, että tiivistettä tarvitsee vaihtaa.

EPDM-tiiviste: Miksi materiaalin valinta on tärkeää pitkäaikaiseen äänieristykseen

Kaikki kumitiivisteet eivät toimi samalla tavalla. Halpoissa ikkunoissa käytetään usein yksinkertaista PVC:tä tai alhaiselaatuisia synteettisiä kumimateriaaleja, jotka kovenevat ja halkeavat muutaman vuoden aikana auringonpaiston ja lämpötilan vaikutuksesta. Kun tiiviste kovenee, se menettää kyvynsä puristua ja muotoutua kehyksen pinnan mukaiseksi. Tämän seurauksena syntyy rakoja, ja sekä ilman että äänen vuotaminen lisääntyy. Ikkuuna, joka oli hyväksyttävä uutena, muuttuu huonoksi suorituskykyiseksi kolmen–viiden vuoden kuluttua.

EPDM tarkoittaa etyleenipropyleenidieenimonomeeria. Se on erityinen kumiseos, joka on valittu erinomaisen säätönkestävyytensä, UV-kestävyytensä ja pitkäaikaisen joustavuutensa vuoksi. EPDM säilyttää kimmoisuutensa –40 asteikosta +120 asteikoon ilman kovettumista tai halkeamia. EPDM toimii yhtenäisesti ikkunakäytöissä kaikissa ilmastovyöhykkeissä, kylmästä Kanadasta kuumaan Lähi-itään. Tämä lämpötilan vakaus tarkoittaa, että tiivistin pysyy asianmukaisesti puristettuna kehyksen vastaan talvella, kun kehys kutistuu hieman kylmyyden vaikutuksesta, ja kesällä, kun kehys laajenee lämmön vaikutuksesta.

Erityisesti akustisten sovellusten kannalta EPDM:n joustavuus on ratkaiseva tekijä. Kun siivu sulkeutuu ja lukittuu, EPDM puristuu ja täyttää mikroskooppiset pinnan epätasaisuudet sekä kehyksessä että siivussa. Tämä tiukka mikroskooppinen kosketus poistaa jopa pienimmätkin ilman ja äänen kulkureitit. Kova materiaali, kuten PVC, ei kykene muotoutumaan samalla tavoin ja jättää aina mikroskooppisia välejä. Pitkän testikauden aikana EPDM:llä tiivistetyt ikkunat säilyttävät kenttäolosuhteissa kymmenen vuoden ajan 95 prosenttia tai enemmän alkuperäisestä akustisesta suorituskyvystään. Tämä kestävyys tekee Zcsung-alumiinisen avattavan ikkunan erinomaisen pitkäaikaisen sijoituksen meluherkissä sovelluksissa.

Ikkunatyypin vertailu rinnakkain: todellisia tietoja akustisesta suorituskyvystä

Vertailun tehostamiseksi alla on yhteenveto akustisen suorituskyvyn tiedoista, jotka saatiin ikkunatyypin vertailusta, jossa käytettiin samaa standardia kaksilevyistä lasia (5+12A+5):

Alumiininen liukusovellus ikkuna standardiliukutiivisteellä: mitattu STC yleensä 26–30. Ilmanvuodon määrä 0,3–0,5 cfm neliöjalkaa kohden. Yleisin asukkaiden valitus on, että liikenne- ja sadeäänit ovat edelleen selvästi kuuluvissa, vaikka ikkuna olisi suljettu ja lukittu.

Alumiininen kaksiosainen ikkuna harmaalla tiivistekiskolla kohtaamisrailassa: mitattu STC yleensä 27–31. Ilmanvuodon määrä vastaa liukusovellusikkunan vastaavaa. Kohtaamisraita säilyy heikkona kohdassa, vaikka käytettäisiin parhaalaatuisinta kaksiosaisen ikkunan varustetta.

Alumiininen avattava ikkuna yksipistelukituksella ja perustiivistetyllä tiivistekiskolla: mitattu STC yleensä 30–33. Jo parempi kuin liukusovellus- tai kaksiosainen ikkuna tiukentavan tiivisteen suunnittelun ansiosta. Ilmanvuodon määrä 0,15–0,25 cfm neliöjalkaa kohden.

Alumiininen kipinäikkuna monipisteisellä lukituksella ja EPDM-tiivistekumilla, kuten Zcsung-tuotteessa: mitattu STC yleensä 33–37 samalla 5+12A+5 -lasulla. Ilmanvuotoprosentti 0,05–0,12 cfm neliöjalkaa kohden. Tämä on parasta suorituskykyä, joka voidaan saavuttaa standardisesta kaksinkertaisesta lasista, mikä saavuttaa lähes lasin määritellyn maksimisuorituskyvyn.

Nämä luvut osoittavat, että kipinäikkunan suunnittelu laadukkaalla tiivistetyllä rakenteella voi parantaa tehokasta STC-arvoa 6–8 pistettä liukukirkkoon verrattuna käyttäen identtistä lasia. Ottaen huomioon, että 3 STC-pisteen ero on havaittavissa ihmiselle ja 10 STC-pisteen ero tekee äänestä puolet hiljaisemman, tämä 6–8 pisteen etu pelkästään kipinäikkunan suunnittelusta on erinomaisen merkittävä.