אקוסטיקה וחלל מגורים: פתרונות חלונות למיגור רעש

בס"ד

מתעניינים באקוסטיקה?

לקוח: "בא איש אלומיניום, שם לי זכוכית אקוסטית ואני עדיין מתעורר מכל משאית שעוברת ברחוב. עבדו עליי או שבאמת אין פתרון יותר טוב כמו שהוא אומר?"

תשובה: קודם כל – יש פתרון! הוא לא עבד עליך, פשוט לא פונים למתקן  משאבות כאשר יש מחלת לב ולא לאינסטלטור עם בעיה אורולוגית, אפילו שלשניהם יש "ידע וניסיון בתחום".

מאמר מרחיב למי שלא פוחד מהעמקה במושגי אקוסטיקה.

מה זה רעש, למה הוא אויב ומהי אקוסטיקה?

ויקיפדיה: אקוסטיקה (בעברית: "תורת הקול") הוא ענף בפיזיקה העוסק בחקר הקול, גלים מכניים בגזים, נוזלים ומוצקים.

רעש מוגדר היום כאחד המזהמים הכי קשים להפחתה. יש דרכים להיאבק בזיהום מים וזיהום אוויר, אבל איך להיאבק בשכן שמשמיע בקולי קולות את מוצארט שלו (או עומר אדם)? בשבילך זה מטרד שמוציא אותך מדעתך ובשבילו אלה צלילי גן עדן שגורמים לו ליישוב הדעת. למרות שאנחנו עוסקים בחובב מסיבות מעבר לגדר, נצטרך להיזכר בכמה מושגים פיזיקליים בסיסיים והנחות יסוד שחשובות למלחמה (מדעית!) על הבית.

רעש או גלי קול הם שינויי לחץ אוויר (או חומר אחר, מים למשל) שנקלטים על ידי אוזן אדם

מערכת השמיעה שלנו מתרגמת את תנודות לחץ אוויר למוזיקה, דיבור, שאגת אופנוע או טרטור מעצבן של מזגן מול החלון שלכם. רעש הוא אנרגיה שנפלטת לחלל האוויר על ידי המזגן הישן הרועד. רטט הפח החלוד שלו דוחס ומדלל מולקולות האוויר בתדירות גבוהה. כך נוצר גל הקול שהוא רצף של אזורי צפיפות ודילול מולקולות האוויר. כזכור משיעורי טבע, אנרגיה לא נעלמת – היא רק משנה צורה. זאת אומרת מנוע המזגן הופך אנרגיה חשמלית ללחץ יתר משתנה באוויר ואנרגיה זאת רצה בצורת גלי קול לכל חלונות השכנים. חלק האנרגיה חודר לתוך ארגז התריס שלכם והופכת את הדיקט הפנימי שלו לממברנה (רמקול), חלק ממנה מרעידה את זכוכית החלון וחלק נוסף חודר בין הכנפיים והמברשות של חלון הזזה. משם דרך עור התוף של האוזן ישר לתוך המוח שלכם!

לקול יש מספר מאפיינים (פרמטרים) חשובים, המסייעים ליצירת רעיונות למאבק.

תדירות הקול

כדי שנשמע שינויי לחץ אוויר, הם צריכים להתרחש במהירות גבוהה, לפחות 20 פעמים בשנייה. רטט מיתר למשל יוצר שינוים תדירים בלחצי אוויר. מבנה המיתר מכתיב תדירות ועוצמה של שינוים אלה. כמה שוויברציות המיתר מהירות (תדירות) יותר כך המיתר משמיע קול גבוה יותר. אם המיתר עושה 20 רעידות בשנייה, הוא משמיע קול נמוך מאוד שלא כל אוזן תוכל לשמוע – תדר 20 הרץ. כדי לצור קול הכי גבוהה, צפצוף ממש, שאולי תצליחו לשמוע, המייתר צריך לעשות 20 אלף ויברציות בשנייה – תדר 20000 הרץ. למעשה מיתרים של פסנתר כנף מכסים דיאפזון (טווח צלילים) 27.5 – 4186 הרץ. קול בתדרים גבוהים מסף השמיעה שלנו (20000 הרץ) – הם אולטרה סאונד ונמוכים מסף שמיעה התחתון (20 הרץ), הם אינפרה סאונד. למרות שייצור אנושי לא שומע תדרי קול שהם מחוץ לתחום השמיעה שלנו, לגלים אלה יש השפעה עלינו. למשל אינפרה סאונד גורם לתחושת פאניקה, בחילות, הזיות ואף נזקים חמורים עוד יותר. לא נעים להגיד, ובכל זאת גל קול בתדר 7 הרץ הורג… אבל יש יצורים חיים אחרים שכן "שומעים" אינפרה סאונד ומנצלים אותו לטובתם. ידעתם שנחילי מדוזות מתרחקים מחוף הים למים עמוקים לפני הסערה כדי לשרוד? הם "שומעים" גלי ים מתקרבים ממרחק של מאות קילומטרים בזכות גלי אינפרה סאונד הרצים בתוך המים.

מהירות הקול

כולנו (או כמעט כולנו) מכירים את השיטה לאמוד מרחק מ"עין הסערה" על ידי ספירת שניות מרגע שרואים ברק עד לשמיעת הרעם שפרץ ביחד עם הברק, אבל מגיע אלינו מאוחר יותר. סופרים שניות ומכפילים אותן ב340. 340 מטר לשנייה – מהירות הקול באוויר בערך. אם מאז שראינו ברק עד שמיעת הרעם עברו שלוש שניות, אנחנו יודעים שהברק היכה במרחק של קילומטר בלבד מאתנו. מקרה דומה: אנחנו נהנים מנוף תת ימי שוחים עם שנורקל ופתאום רואים מבזק ברק ושומעים רעם בעוד שלוש שניות. קודם כל בורחים בשיא המהירות – מכת ברק במים דבר קטלני ביותר. אחרי שנרגענו בחוף מבטחים מגלגלים בראש כמה היינו קרובים לסכנת מוות – לברך "הגומל" או לא? מכפילים את אותן שלוש שניות (זמן בין ראית ברק ושמיעת קול רעם) ב1500, יצא שהברק היכה כארבעה וחצי קילומטר מכם. הייתם ברוך ה' מספיק רחוק ובעניין האם לברך ברכת הגומל שהרב יחליט…

למה הכפלנו הפעם ב1500 ולא ב340 כמו קודם? האוזניים שלנו היו בתוך המים ושמענו את הרעם שהגיע אלינו דרך מים במהירות פי 4.5 גבוהה יותר מאשר מהירות הקול באוויר. מהירות קול במים בערך 1500 מטר לשנייה. את התכונה של חומרים שונים להעביר גלי קול במהירויות שונות ובעוצמות שונות ידעו להשתמש עוד בתקופות העתיקות. כך על ידי הצמדת אוזן לקרקע שמעו התקרבות פרשים של האויב או על די הצמדת אוזן למסילת ברזל התקרבות הרכבת – לא לחזור לניסוי זה בבקשה!

עוצמת הקול

כזכור, גל קול זה אנרגיה שגורמת לאוויר להידחס ולהרפות בתדירות מסוימת. את עוצמת האנרגיה של גל קול מודדים בוואט ולחץ קול מודדים כמו כל לחץ בפסקל. עור התוף שלנו – אחד מפלאי הבריאה. הוא מרגיש שינוי לחץ של 20 חלקי מילון של פסקל אחד – ואנחנו שומעים. זה לחץ כל כך נמוך שגורם לעור התוף תזוזה שווה לפחות מקוטר של אטום! אוזן אנושית יודעת לקלוט ולתרגם לקול לחצים של יותר מפי מיליון מהלחץ של סף נמוך של השמיעה שלנו. מסתבר שתחום לחצים למדידת לחץ קול הוא מ20 מיקרופסקל עד 100 מיליון מיקרופסקל. כדי שנוכל להציג נתונים בצורה נוחה וברורה בלי להסתבך באפסים הוחלט להשתמש בסקלה לוגריתמית, כאשר עושים השוואה ללחץ קול של סף נמוך של השמיעה שלנו. ניסיתי לתאר זאת בציור:

הוחלט ששקט מוחלט בשבילנו (סף שמיעה) יוגדר כ0 דציבל (Db) כאשר מידת לחץ הקול המקבילה שווה 20 מיקרופסקל. רעש חלש מזה איננו מצליחים לשמוע. סימנתי מספר דוגמאות בציור. למשל נשימה או טיקטוק שעון יד (למי שזוכר מה זה) – בערך 20 DB, משרד שקט ודיבור רגוע – 40 DB, דיבור חזק או משרד תוסס – 70 DB, כביש סואן – 80 DB, הופעת רוק יכולה להפיק רעש כמעט כמו מטוס סילון ממריא – 120 DB. רעשים חזקים יותר גורמים לכאבים ונזקים לגוף. רעש של 160 DB יכול לגרום וקרע בראות ו200 DB למוות. ברור שמוח אנושי ידע לנצל תכונות הרסניות של הרעש וממציא כלי משחיט מבוססים על פגיעה אקוסטית – אבל נתמקד בתועלות לאנושות.

סכנות הרעש

כמו שראינו, רעש ברמה קיצונית יכול להיות מסוכן ואף קטלני. ישנו מחקר הטוען שירידת תוחלת החיים עקב זיהום הרעש בערים גדולות היא 10-12 שנים בהשוואה לניזקי עישון 6-8 שנים. רעש הוא גם מטרד וגם סכנה בריאותית. מודעות לסכנה זאת עדיין לא משביעה רצון אצלנו מפני שנזק הרעש ברובו הוא מצטבר ולא מיידי.

זיהום הרעש שחודר אליכם דרך החלון והורס איכות החייכם מתחלק בעיקר לשלוש רמות: רעש מפריע – מעל 60 דציבל, רעש פוגע באיכות חיים – מעל 65 דציבל, רעש מזיק – מעל 70 דציבל. כמובן נזקי הרעש מחמירים עם הגדלת זמן החשיפה אליו.

אין אדם שלא סבל מכאב ראש בגלל החשיפה לרעש ואין אחד שלא מכיר הפרעות שינה עקב הרעש, אבל בואו נראה בקיצור מה עולה מדפדוף בחומר מקצועי ורפואי. השפעה גופנית של רעש מפריע: הגברת קצב הנשימה ופעימות הלב, עליית אדרינלין, עליית לחץ הדם, הזעה, פגיעה במערכת העיכול, עלית שומנים בדם, התכווצות שרירים; השפעה פסיכולוגית: עצבנות, פגיעה בריכוז, עייפות – כל זה מטרטור מזגן ישן מול החלון! השפעה של רעש מזיק: פגיעה לא הפיכה בשמיעה, כאבי ראש ואוזניים, הפרעות שינה. אצל נשים הרות רעש גורם נזקים אפילו להתפתחות העובר ובריאותו. יש הרבה חומר לא משמח ברשת, למשל בקישור זה: קצת שקט: כך חשיפה ממושכת לרעש מסכנת את חייכם

הנחתת הקול.

כאשר אופנוע לוקח תאוצה בכביש מול החלון, אפילו במרחק של כמה מאות מטרים, זה מקפיץ אתכם מפני שהנחתת קול באוויר נמוכה להפליא. אם לא הייתה התפזרות גלי קול לצדדים, הנחתה במכשולים וכמה גורמי הנחתה נוספים, היינו שומעים צעקות הרוכלים משוק מחנה יהודה בירושלים בטיילת של חוף ירושלים בתל אביב בחצי עוצמה מהרמה המקורית (וזה לא מאט!). כדי להפחית זיהום הרעש שמקורו בכבישים ראשיים, בזמן אחרון משקיעים הרבה בבנית חומות אקוסטיות, זה עוזר בהחלט. האם זה מספיק או לא, תשאלו אצל אלה שגרים שם. אצלנו יש לא מעט לקוחות שהתקינו חלונות אקוסטיים למרות שבין הבית לכביש בנו חומה…

נעשה קצת סדר בשיטות המאבק ברעש. הן מתחלקות לפי המיקום בין מקור הרעש והסובל.

1. שיטה הכי אפקטיבית – להשפיע על מקור הרעש. למשל פשוט לבקש מהשכן לשמוע מוסיקה דרך אוזניות או לקנות את הפינצר שלו ולמסור אותו לאימוץ באלסקה או לממן לו מזגן חדש ושקט או…תמשיכו את הרשימה לפי היצירתיות שלכם.
2. הקמת מסך או חומה כדי שגלי הקול ישתקפו ממנה וירוצו לכיוון הפוך מביתכם.
3. הקמת "מכשול ירוק" לרעש – לשתול יער בין הבית שלכם לביתו של השכן.
4. מעטפת בניין אקוסטית – זה כבר יותר רציני וכאן היא התמחות שלנו. פה נעזור לכם.
5. שימוש בחומרים "סופגי" רעש בתוך הבית.
6. לסתום אוזניים – להסתובב עם אוזניות ולישון עם אטמי אוזניים.

אקוסטיקה של בתי מגורים – תקן ומציאות.

מאיזה רעש אתם סובלים בבית? בעיקר שלושה מקורות: רעש שמגיע מדירות וחדים סמוכים דרך מחיצות בניין (קירות חלוקה, דלתות, תקרות, רצפות), רעש מערכות שירות הבית (צנרת מים ואינסטלציה, מעליות, מערכות מיזוג) ורעש מחוץ לבניין – שזה הנושא שלנו.

הרגולציה ישראלית מבוססת על תקן 1004 מסתפקת בדרישה: "מפלס הרעש בתוך הדירה עם חלונות סגורים לא יעלה על 40 DB ". למשל רעש קבוע של 40 DB שיוצר מקרר ביתי לא מפריע כל כך ואנחנו שמים לב אליו רק ברגע הפעלה או הפסקה של פעילות מדחס המקרר. אבל רעש של 40 DB לא קבוע של דיבור שקט,  מוסיקה שאנחנו לא אוהבים, מכונית עוברת ברחוב כן מציק אם אנחנו מנסים להתרכז או להירדם. התקן דורש: "מעטפת המבנה תגרום להפחתת מפלס הרעש החודר למבנה מבחוץ בשיעור של 50 דצליבל". אם הקיר מוריד 50 DB ורמת רעש "נורמלית" בבית 40 DB אז אין בעיה לגור ליד רחוב סואן עם רמת הרעש גבוהה ומזיקה של 90 DB וזה מצוין! וכאן מגיע ה"אבל":  "ערך בידוד האקוסטי של חלון בבניין מגורים לא יפחת מ28 דצבל". אז מה מועיל הקיר של 50 DB אם מול המיטה שלכם יש "חור אקוסטי" בצורת חלון אלומיניום שמוריד רק 28 DB (הלוואי והוא יצליח להתקרב לנתון זה)?! רעש של 62 DB בבית, כאשר רוצים לנוח אחרי יום עבודה, זה ממש ממש לא נעים! וזה במקרה שחלון שלכם עומד בדרישת התקן. איזה חלון מראש לא תואם לדרישת תקן אקוסטי? יועצי אקוסטיקה פוסלים את כל חלונות כיס (חלון שמזיזים אותו לחלל שבתוך הקיר והוא נבלע שם), "חלונות בלגיים" עם פרופיל אופנתי דק, חלונות עם תריס גלילה ללא הגנה אקוסטית בתוך הארגז (95% של תריסי גלילה) – בעיה…

אקוסטיקה בחלונות – אפיון הבעיה והגדרת הפתרון.

עכשיו, אחרי שאנחנו מומחים לאקוסטיקה, אפשר לנתח את הבעיות של החלון.

המאבק ברעש צריך להתקדם בצורה אחידה בכל החזית. למשל אין תעלת להשקיע בזכוכית סופר אקוסטית בחלון הזזה עם מברשות וחורי ניקוז שמחדירים רעש, אין עניין להתקין חלון אקוסטי ולהשאיר מעליו תריס גלילה מסורתי שדרכו יכנס כל הרעש. במילים אחרות חוליה חלשה במערכת תכתיב את כמות זיהום הרעש שיכנס לכם לחדר השינה.

אנחנו ב"חלונות הייטק" על סמך ניסיון של הרבה שנים ולימוד מעמיק של ענייני האקוסטיקה בחלונות, בידלנו 5 כשלים שמכניסים רעש לתוך הבית והתאמנו להם 5 פתרונות ועקרונות שמנחים אותנו בעבודה, כאשר אתם מבקשים להציל אתכם מצרת הרעש:

בעיה – פרופיל חלון עשוי מתכת, חומר קשיח מוליך בקלות גלי קול.

פתרון – פרופיל החלון עשוי חומר פולימרי צמיגי שמאפשר לו לבלוע ולפזר גלי קול בצורה מיטבית. בנוסף לכך פרופיל REHAU מחולק לחמשה תאים פנימיים עם אוויר כלאו שמשפרים מאוד בלימת גלי קול.

 בעיה – איטום לא הרמטי של סגירת חלון אלומיניום.

פתרון – סגירת כנף החלון על גומיות ולא על מברשות, שימוש במנגנון נעילת כנף מולטילוק של חברת ROTO FRANK שמאפשר סגירה עוצמתית ואחידה של כנף תוך דחיסתה לתוך גומיות האטום.

בעיה – שימוש בזכוכית בודדת טריפלקס או בידודית עם רווח קטן בין הזכוכיות.

פתרון – שימוש בזיגוג הייטק מורכב משלוש זכוכיות עם עוביים שונים: שתי זכוכיות מחוברות אחת לשניה בבולם זעזועים פולימרי שקוף PVB, רווח של 16 מ"מ לפחות וזכוכית מונוליטית נוספת.

בעיה – אי הקפדה על איטום אקוסטי של חיבור חלון לגוף הבניין ושימוש בסגירות פח אלומיניום לא מבודדות.

פתרון – תכנון מקדים מדוקדק של השמה ללא צורך בפתרון בעיות "תוך כדי התנועה" ואלתורים, שימוש בשיטות התקנה מתאמות וחומי איטום אקוסטי נכונים.

בעיה – השארה חללים בקיר לטובת תריס גלילה או חלון כיס.

פתרון – וויתור על חלונות כיס – ביטול כיסים לפני התקנת חלון אקוסטי. שימוש בתריס גלילה אקוסטי של REHAU. ארגז PVC שלם ואטום עם דפנות כפולים ומילוי אקוסטי פנימי מאפשר לנו להתגבר על "החור האקוסטי" מעל החלון ולבטל גם כשל אקוסטי של תריס גלילה של אלומיניום.

לסיכום, אם קראתם עד כאן את כל הטקסט, כנראה הרעש מציק לכם מאוד. יש לנו בשבילכם שתי בשורות: אחת טובה, שניה פחות. בשורה טובה: יש לנו פתרון לרעש גם אם אתם מתכננים בית חדש או שיפוץ כללי וגם אם אחרי הבניה ושיפוץ גיליתם שבבית היפה והמעוצב אי אפשר לחיות בגלל הרעש מבחוץ. בשורה פחות טובה: אין פתרון זול – צריך לעשות את עבודת החלונות מחדש וברצינות, חבל על הכסף שתוציאו להדבקות זכוכית ופתרונות אחרים לא רציניים. כדי להמתיק את הגלולה אנחנו מעניקים לך פרס לקורא המשקיען – שלושה אחוזים הנחה להזמנת החלונות. פשוט תגידו שקראתם, ולא לספר בבקשה לעצלנים שלא השקיעו בלימוד כמוך – לך מגיע!