Parametry akustyczne materiałów w lekkiej obudowie hal

© dmitrimaruta – stock.adobe.com

Lekka obudowa jest rodzajem elementów budowlanych powszechnie stosowanym na ściany osłonowe i pokrycia dachowe w budownictwie halowym. Projektując lekką obudowę, należy uwzględnić nie tylko nośność i sztywność przegród wynikających z oddziaływań środowiskowych i użytkowych, ale również zagadnienia akustyki budynku, pomieszczeń i ochrony przed hałasem zewnętrznym. Dobór materiału odgrywa bardzo ważną rolę w optymalnym zabezpieczeniu akustycznym hal. Aby spełnić obowiązujące w Polsce wymagania normowe, materiały powinny mieć odpowiednie właściwości dźwiękoizolacyjne i dźwiękochłonne.

Właściwości dźwiękoizolacyjne

Parametrem określającym właściwości dźwiękoizolacyjne materiałów stosowanych w lekkiej obudowie hal jest izolacyjność akustyczna od dźwięków powietrznych, którą wyraża się za pomocą izolacyjności akustycznej właściwej R:

R = L₁ – L₂ + 10lg S/A            (1)

gdzie: L₁ – poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu nadawczym [dB]; L₂ – poziom ciśnienia akustycznego
w pomieszczeniu odbiorczym [dB]; S – powierzchnia przegrody [m²]; A – chłonność akustyczna pomieszczenia odbiorczego [m2] (A = 0,161 V/T, gdzie V – objętość pomieszczenia odbiorczego, T – czas pogłosu pomieszczenia odbiorczego [s]).

Wymienione parametry akustyczne określają właściwości dźwiękoizolacyjne danego rozwiązania w poszczególnych 1/3 oktawowych lub oktawowych pasmach częstotliwości w przedziale minimum od 100 do 3150 Hz (wg ostatnich norm międzynarodowych zalecane jest rozszerzenie zakresu częstotliwości od 50 do 5000 Hz).

W praktyce do oceny parametrów dźwiękoizolacyjnych przegród budowlanych i ich elementów stosuje się jednoliczbowe wskaźniki wyznaczane na podstawie charakterystyk w funkcji częstotliwości zgodnie z metodami podanymi w normach międzynarodowych.

W Polsce w tym zakresie stosowana jest norma PN-EN ISO 717-1:2013-08 i PN-EN ISO 717-2:2013-08.

Do oceny izolacyjności od dźwięków powietrznych używa się następujących rodzajów wskaźników jednoliczbowych:

• wskaźnik ważony oznaczany, w zależności od rodzaju parametru akustycznego, symbolem Rw (wskaźnik ważony izolacyjności akustycznej właściwej);
• dwa uzupełniające widmowe wskaźniki adaptacyjne C i C_tr, których zadaniem jest wskazanie na zdolność przegrody budowlanej lub jej elementu do izolowania hałasów o widmie płaskim w funkcji częstotliwości (wskaźnik adaptacyjny C) oraz hałasów o widmie niskoczęstotliwościowym (wskaźnik adaptacyjny C_tr).

Sposób zapisu izolacyjności od dźwięków powietrznych przegrody budowlanej lub jej elementu za pomocą powyższych wskaźników jest następujący:

R_w (C, C_tr)                 (2)

Czytaj też: Poprawa warunków akustycznych w klubach z muzyką na żywo

Norma PN-EN ISO 717-1:2013-08 podaje metody wyznaczania i zakresy stosowania poszczególnych wskaźników, i tak np.:

• wskaźnik C odnosi się przede wszystkim do oceny izolacyjności akustycznej przegród w stosunku do hałasów bytowych, stosowany jest także przy ocenie izolacyjności akustycznej w stosunku do takich hałasów zewnętrznych, jak np. hałas lotniczy występujący w niedalekiej odległości od lotnisk, hałas drogowy i kolejowy przy przejeździe pojazdów z dużą prędkością (tu norma podaje graniczne wartości prędkości);
• wskaźnik C_tr odnosi się przede wszystkim do oceny izolacyjności akustycznej przegród w stosunku do hałasów zewnętrznych pochodzących od komunikacji drogowej w mieście, a także w stosunku do niektórych rodzajów hałasów instalacyjnych, np. hałasu pochodzącego od stacji transformatorowych.

Przy projektowaniu i przy ocenie izolacyjności akustycznej konkretnych rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych stosuje się sumę wskaźnika ważonego i (odpowiedniego do zakresu stosowania danego rozwiązania) jednego z dwóch widmowych wskaźników adaptacyjnych, oznaczając powstały w ten sposób nowy wskaźnik symbolem R_A,1 lub R_A,2, przy czym:

R_A,1 = R_w + c                 (3)

R_A,2 = R_w + C_tr              (4)

Utworzone w ten sposób wskaźniki noszą nazwę wskaźników oceny izolacyjności akustycznej właściwej R_A,1 i R_A,2. Wprowadzenie widmowych wskaźników adaptacyjnych wskazuje, że ta sama przegroda budowlana posiadająca określoną izolacyjność akustyczną w funkcji częstotliwości charakteryzuje się różną zdolnością do izolowania hałasu w zależności od jego widma, co liczbowo wyraża się zróżnicowanymi wartościami wskaźników R_A,1 i R_A,2.

Wykorzystując przy projektowaniu wskaźniki izolacyjności akustycznej przegród budowlanych i ich elementów, określone na podstawie laboratoryjnych pomiarów akustycznych wzorców tych rozwiązań, zaleca się wprowadzenie korekty dwudecybelowej, pełniącej funkcję współczynnika bezpieczeństwa przy projektowaniu budynków pod względem akustycznym.

Rys. Zależności graficzne między wskaźnikami pochłaniania dla poszczególnych klas pochłaniania dźwięku

Właściwości dźwiękochłonne

Podstawowym parametrem charakteryzującym właściwości dźwiękochłonne wyrobów budowlanych jest pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku as. Współczynnik ten wyznacza się zgodnie z normą PN-EN ISO 354:2005 w komorze pogłosowej dla próbki o powierzchni 10-12 m², zamontowanej w sposób podobny jak przewidywany w praktyce stosowania (np. sufity podwieszane montuje się w odpowiedniej odległości od powierzchni odbijającej). Pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku α_s jest podawany w postaci charakterystyki w funkcji częstotliwości dla pasm 1/3 oktawowych z zakresu od 100 do 5000 Hz i zawiera pełną informację o właściwościach dźwiękochłonnych wyrobu.

W 1999 r. wprowadzono normę europejską PN-EN ISO 11654:1999, która zaleca stosowanie i podaje metodę wyznaczania następujących uproszczonych parametrów, charakteryzujących właściwości dźwiękochłonne wyrobów budowlanych:

• α_p – praktyczny współczynnik pochłaniania dźwięku, obliczony dla pasm oktawowych jako wartość średnia pogłosowych współczynników α_s, zmierzonych dla pasm 1/3 oktawowych; stosowany przez akustyków do typowych obliczeń w projektach adaptacji wnętrz;
• α_w – wskaźnik pochłaniania dźwięku, będący jednoliczbową wielkością, określany na podstawie charakterystyki praktycznego współczynnika pochłaniania dźwięku α_p wg metody podanej w normie PN-EN ISO 11654:1999.

Wskaźnik pochłaniania zawiera szacunkową informację o właściwościach dźwiękochłonnych wyrobu. Czasami występuje z dodatkowym literowym wyznacznikiem kształtu, informującym o współczynniku większym o 0,25 lub więcej, niż wskazuje na to wartość wskaźnika, w pewnym zakresie częstotliwości, tj.: wyznacznik L oznacza większe pochłanianie dla zakresu niskich częstotliwości (250 Hz), M – dla średnich częstotliwości (500 Hz, 1000 Hz), H – wysokich częstotliwości (2000 Hz, 4000 Hz).

Opierając się na wyznaczonym wskaźniku pochłaniania dźwięku, przypisuje się do wyrobu odpowiednią klasę pochłaniania dźwięku. Klasy pochłaniania wyrobów dźwiękochłonnych i odpowiadające im wskaźniki pochłaniania dźwięku zestawiono w tab. 1.

W tab. 2 i 3 zebrano informacje na temat norm pomiarowych służących do określania właściwości dźwiękochłonnych i dźwiękoizolacyjnych materiałów, wyrobów i elementów budowlanych w warunkach laboratoryjnych i w miejscu zastosowania in situ.

Tab. 2. Wykaz norm do określania właściwości dźwiękochłonnych i dźwiękoizolacyjnych materiałów, wyrobów i elementów budowlanych w warunkach laboratoryjnych

Tab. 3. Wykaz norm do wykonywania badań izolacyjności akustycznej w warunkach terenowych

Wymagania w zakresie ochrony przed hałasem w Polsce

Zgodnie z rozporządzeniem UE nr 305/2011 (CPR) ochrona przed hałasem jest jednym z wymagań podstawowych w stosunku do właściwości użytkowych budynków.

Umocowanie prawne wymagań w zakresie ochrony przed hałasem w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej zawarte jest w następujących dokumentach wchodzących w skład systemu legislacyjnego w budownictwie:

• ustawa – Prawo budowlane (z dnia 7 lipca 1994 r. wraz z późniejszymi zmianami – t.j. Dz.U. z 2018-01-04);
• rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75, poz. 690 z późn. zm.).

W rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (WT), zagadnieniu ochrony przed hałasem i drganiami poświęcony jest dział IX, w którym określono opisowo zakres i sposób ochrony budynku i jego otoczenia ze wskazaniem na wymagania ujęte w normach technicznych. Rozporządzenie ustosunkowuje się do następujących zagadnień:

• zakres ochrony obejmujący ochronę przed hałasem zewnętrznym, wewnętrznym bytowym i instalacyjnym, powietrznym i uderzeniowym wytwarzanym przez użytkowników innych mieszkań i lokali usługowych, pogłosowym powstającym w wyniku odbić fali dźwiękowej od powierzchni ograniczających dane pomieszczenia oraz przed drganiami przekazywanymi na budynek i odbieranymi przez użytkowników budynku w sposób bierny;
• lokalizacja budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej: zalecenie sytuowania w miejscach najmniej narażonych na występowanie hałasów i drgań;
• zachowanie odpowiednich odległości między źródłami hałasów i drgań a budynkami z pomieszczeniami wymagającymi ochrony przed zewnętrznym hałasem i drganiami, a także stosowanie właściwych zabezpieczeń wibroakustycznych w postaci odpowiedniego ukształtowania budynku, stosowania elementów amortyzujących drgania oraz osłaniających i ekranujących przed hałasem, a także racjonalnego rozmieszczenia pomieszczeń w budynku – przy czym stopień ochrony powinien odpowiadać Polskim Normom określającym dopuszczalne poziomy hałasu w pomieszczeniach oraz określającym zasady oceny wpływu drgań na ludzi w budynkach;
• stosowanie w budynku przegród zewnętrznych i wewnętrznych, a także elementów budowlanych o izolacyjności akustycznej nie mniejszej od określonej w Polskiej Normie dotyczącej izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych; ponadto rozporządzenie stawia dodatkowy wymóg, aby w budynkach wielorodzinnych izolacja akustyczna stropów międzymieszkaniowych zapewniała zachowanie przez te stropy zgodnych z normą właściwości akustycznych bez względu na rodzaj zastosowanej nawierzchni podłogowej;
• stosowanie w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej instalacji i urządzeń, stanowiących techniczne wyposażenie budynku: parametry akustyczne tych urządzeń powinny być tak dobrane, aby nie powodowały powstawania nadmiernych hałasów i drgań uniemożliwiających ochronę użytkowników pomieszczeń przed ich oddziaływaniem zgodnie w poziomami dopuszczalnymi określonymi Polskimi Normami;
• stosowanie zabezpieczeń przeciwdźwiękowych i przeciwdrganiowych w instalacjach przeciwdziałających powstawaniu hałasów i drgań oraz rozprzestrzenianiu się ich w budynku i przenikaniu do otoczenia budynku.

Polecamy także: Wpływ lokalizacji budynku na komfort akustyczny

W zakresie formułowania wymagań norma określająca wymagane parametry akustyczne przegród wewnętrznych i zewnętrznych w budynkach dostosowana jest do norm europejskich (odpowiednie normy są także normami PN-EN). Poziom wymagań jest natomiast ustalany przez każde państwo indywidualnie. Należy stwierdzić, że polskie wymagania w stosunku do izolacyjności akustycznej w budynkach, zwłaszcza w budynkach mieszkalnych, są na stosunkowo niskim poziomie.

Norma dotycząca dopuszczalnych poziomów hałasów, w tym hałasów instalacyjnych, przywołana w warunkach technicznych (WT) pochodzi z roku 1987. Jest już w zbiorze norm PKN nowelizacja tej normy, ale dopiero po wprowadzeniu jej do WT stanie się obowiązująca (ze względu na fakt, że w WT występują powołania datowane, tzn. norma ma określony rok wydania. Nowelizacja normy wymaga wprowadzenia do WT nowego wydania datowanego).

Aktualna wersja rozporządzenia to rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2017 r. poz. 2285) wprowadzające z dniem 1 stycznia 2018 r. następujące normy, w których zawarte są wymagania akustyczne, a mianowicie:

• PN-B-02151-02:1987 Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach – Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach;
• PN-B-02151-3:2015-10 Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem w budynkach – Część 3: Wymagania dotyczące izolacyjności akustycznej przegród w budynkach i elementów budowlanych;
• PN-B-02151-4:2015-06 Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem w budynkach – Część 4: Wymagania dotyczące warunków pogłosowych i zrozumiałości mowy w pomieszczeniach oraz wytyczne prowadzenia badań.

Przez przywołanie powyższych norm w rozporządzeniu stały się one obligatoryjne, co oznacza, że każdy oddawany budynek musi spełniać zawarte w nich wymagania.

dr mż. Marek Niemas

ekspert Stowarzyszenia DAFA

UWAGA: tekst jest oparty na artykule eksperckim Stowarzyszenia Wykonawców Dachów Płaskich i Fasad DAFA – „Akustyka w lekkiej obudowie hal” autorstwa M. Niemasa.

Czytaj też: Problemy przenoszenia dźwięku przez stropy