Akustyka - Paulina Pilchowska - Polskie Stowarzyszenie Gipsu

Szacowany czas czytania: 10 minut

Zgodnie z Ustawą Prawo Budowlane obiekty budowlane należy projektować i budować zapewniając spełnienie wymagań podstawowych, w tym ochronę przed hałasem i drganiami. Pomieszczenia w budynkach użyteczności publicznej muszą spełniać swoje funkcje i zapewniać użytkownikom komfort akustyczny.

Podstawowe pojęcia

Hałas stanowią wszelkie dźwięki, które są przez człowieka niepożądane lub nawet dla niego szkodliwe. Oczywiście dla każdego z nas pojęcie „niepożądanych dźwięków” oznacza zupełnie coś innego, natomiast wpływ hałasu na ludzkie samopoczucie i zdrowie jest duży i może przynieść bardzo negatywne skutki. Według badan przeprowadzonych przez Światową Organizację Zdrowia, hałas może powodować między innymi zaburzenia snu, nerwice, zmęczenie a nawet problemy z krążeniem. Źródła hałasu mogą być różne. Hałas może dobiegać z zewnątrz budynku (stanowi go na przykład ruch uliczny). W obrębie jednego budynku hałas może dobiegać od sąsiada lub od instalacji technicznych budynku. Dźwięki interpretujemy pod względem głośności, wysokości i barwy i zawsze stanowią one odczucie subiektywne. Ponadto różnie słyszymy dźwięki w poszczególnych częstotliwościach. Na przykład dźwięki środkowych pasm częstotliwości słyszymy najgłośniej, natomiast wysokich i niskich – wyraźnie ciszej. Różnie też odbieramy dźwięki w zależności od tła akustycznego w pomieszczeniu. Im cichsze tak zwane tło akustyczne w pomieszczeniu tym dźwięki wydają nam się głośniejsze. Poziom ciśnienia akustycznego wyrażany jest w jednostkach dB i odnosi się on do skali logarytmicznej. Korzystanie ze skali liniowej jest mniej przystępne, ponieważ rozpiętość słyszalnych ciśnień akustycznych jest ogromna i zawiera się w wartościach od 0 Pa do 100 000 Pa, natomiast w skali logarytmicznej ten zakres to odpowiednio od 0 do 194 dB. I tak na przykład w profesjonalnych studiach nagraniowych lub laboratoriach poziom ciśnienia akustycznego wynosi 14 dB. Normalna rozmowa generuje dźwięk o natężeniu około 60 dB, natomiast głośna restauracja – około 70 dB. Poziom ciśnienia akustycznego 194 dB odbiera się już jako hałas, który może zabić. Zastosowanie skali logarytmicznej oznacza w praktyce, że na przykład mając w pomieszczeniu dwa źródła hałasu o natężeniu 60 dB, nie uzyskamy ciśnienia akustycznego 2x 60 dB. Poziom ten będzie wynosił około 63 dB. 3 decybele jest to również z reguły najmniejsza różnica poziomów ciśnienia akustycznego, którą jest w stanie rozpoznać ucho ludzkie. Różnicę 5 dB słychać już dość wyraźnie, natomiast różnicę na poziomie 6-10 dB odczuwamy jako dwukrotne zwiększenie lub zmniejszenie hałasu.

Wymagania prawne

Najnowsza wersja Rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie nakłada na projektantów obowiązek stosowania normy akustycznej PN-B 02151-3 z 2015 roku. Wytyczne w niej zawarte odnoszą się bezpośrednio do konkretnych przegród w różnego typu obiektach mieszkalnych oraz użyteczności publicznej.

Nowa wersja normy rozróżnia szereg nowych budynków i przegród w nich zlokalizowanych, których nie było w poprzedniej wersji z roku 1999. I tak na przykład w poprzedniej wersji normy w hotelach rozróżniane były jedynie 3 przegrody: oddzielające pokoje hotelowe od siebie, od korytarza i od sali telewizyjnej lub pomieszczenia klubowego. W obecnie obowiązującej normie wyszczególnione są wymagania dla ścian i stropów pomiędzy pokojami, pomiędzy pokojem a pomieszczeniem administracyjnym, pomieszczeniem technicznym, pomieszczeniami handlowymi usługowymi, salami klubowymi i restauracyjnymi. Poza tym pomieszczenia takie jak na przykład sale telewizyjne, w nowych obiektach już nie występują.

W najnowszej wersji normy pojawiły się również szkoły wyższe i placówki badawcze oraz budynki sądów i prokuratur.

W przypadku przegród budowlanych mamy do czynienia z izolacyjnością akustyczną od dźwięków powietrznych oraz od dźwięków uderzeniowych. Przy czym dźwięki powietrzne odnoszą się do ścian oraz stropów, natomiast dźwięki uderzeniowe wyłącznie do stropów. Oba wskaźniki oraz ich minimalne wymagania dla poszczególnych przegród określone są w normie PN-B 02151-3.

I tak na przykład minimalna izolacyjność akustyczna od dźwięków powietrznych ściany pomiędzy pokojami hotelowymi musi być taka sama jak izolacyjność akustyczna pomiędzy dwoma mieszkaniami w budynku wielorodzinnym czyli R’A1 = 50 dB.

W przypadku hoteli wymagany współczynnik izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych dla większości stropów wynosi 50 dB. Większe wymagania są postawione dla stropów pomiędzy pokojami mieszkalnymi a garażem lub pomieszczeniami technicznymi z urządzeniami instalacyjnymi wyposażenia budynku.

Między pomieszczeniami ze źródłami zakłóceń akustycznych np. handlowymi, usługowymi, salami restauracji itp. zazwyczaj minimalna izolacyjność akustyczna przegród wynosi 58 dB, w przypadku sal gdzie prowadzi się działalność z udziałem muzyki i/lub tańca – 65 dB.

Poniżej przedstawionych zostało kilka wybranych przykładów wymagań według normy PN-B 02151-3.

Lp.	Rodzaj przegrody	Wymagany R’A1
1	ściana między pokojami hotelowymi oraz między pokojem hotelowym a pomieszczeniem administracyjnym	50
2	ściana między pokojem hotelowym a obszarem komunikacji ogólnej – korytarze klatki schodowej – ściana bez drzwi	45
3	ściana między pokojem hotelowym a obszarem komunikacji ogólnej – korytarze klatki schodowej – ściana z drzwiami	38
4	ściana między pokojem hotelowym a pomieszczeniem technicznym z urządzeniami instalacyjnymi budynku	58
5	ściana między pokojem hotelowym a pomieszczeniem handlowym, usługowym, salą klubową, kawiarnianą, restauracyjną, w których nie prowadzi się działalności z udziałem muzyki i /lub tańca	58
6	ściana między pokojem hotelowym a pomieszczeniem handlowym, usługowym, salą klubową, kawiarnianą, restauracyjną, w których prowadzi się działalność z udziałem muzyki i /lub tańca	65

Należy pamiętać o tym, że nawet wykonanie ścian w budynkach spełniające wszystkie wymagania minimalnej izolacyjności akustycznej nie gwarantuje nam, że nie usłyszymy żadnego dźwięku dobiegającego z sąsiedniego pomieszczenia. Należy tutaj również mieć na uwadze potencjalne źródła hałasu i stosować drugą część normy PN-B 02151-2 „Wymagania dotyczące dopuszczalnego poziomu dźwięku w pomieszczeniach”.

Spełnienie wymagań normowych odnośnie akustyki sprawia, że w pomieszczeniach uzyskujemy tak zwany komfort akustyczny, nawet jeżeli dobiegają do nas dźwięki to są one w znacznym stopniu wytłumione, nie jesteśmy w stanie usłyszeć rozmowy prowadzonej w sąsiednim pokoju hotelowym.

Obiekty użyteczności publicznej

W ciągle rozwijającym się świecie cisza staje się luksusem, zwłaszcza dla mieszkańców dużych miast. Jadąc do hotelu na wymarzony odpoczynek nie chcemy słuchać rozmów naszych sąsiadów z pokoju obok czy głośnego oglądania telewizji, czekając na wizytę u lekarza nie chcemy wiedzieć, co dzieje się w gabinecie, w szkołach uczniowie nie powinni słyszeć dźwięków dobiegających z sali lekcyjnej obok czy korytarza, podczas rekonwalescencji w szpitalach również bardzo ważne jest zachowanie odpowiedniego komfortu akustycznego w salach dla chorych.

Studenci mieszkający w akademikach również potrzebują odpowiednich warunków do nauki. Tego typu przykładów jest bardzo wiele i dlatego właśnie w obiektach użyteczności publicznej należy stosować ściany o wysokiej izolacyjności akustycznej.

W tym celu można wykorzystać tradycyjne technologie ścian masywnych. Do izolacyjności akustycznej jednorodnych ścian masywnych odnosi się teoria masy. W uproszczeniu mówi ona o tym, że podwojenie grubości ściany, a tym samym podwojenie ciężaru ściany powoduje, że izolacyjność akustyczna przegrody wzrasta o 6 dB, co w praktyce oznacza, że dźwięki dobiegające z pomieszczenia obok słyszymy jako dwukrotnie słabsze

Jednak teoria ta nie ma zastosowania w nowoczesnym budownictwie. Zwiększanie w nieskończoność grubości ściany masywnej nie ma większego sensu. Obecnie dąży się do tego, żeby konstrukcje ścian były jak najlżejsze i możliwie cienkie. Dlatego zamiast kładzenia nacisku na ciężar przegrody stosuje się konstrukcje warstwowe.

Już samo wprowadzenie pustki powietrznej pomiędzy dwie ściany np. murowane, znacznie poprawia izolacyjność akustyczną przegrody, natomiast wypełnienie powstałej wolnej przestrzeni materiałem izolacyjnym, powoduje dalszą poprawę. Należy pamiętać o tym, że styropian nie jest dobrym materiałem izolacyjnym, jest on zbyt sztywny i ma zamknięte pory, dlatego jako wypełnienie należy stosować wełnę mineralną.

Dobrym rozwiązaniem są zatem na przykład ściany szkieletowe na konstrukcji metalowej z okładziną z płyt gipsowo-kartonowych. Ściany szkieletowe w systemach suchej zabudowy pozwalają na osiągnięcie bardzo wysokich parametrów w zakresie izolacyjności akustycznej, dzięki swojej warstwowej budowie. W przypadku najwyższych wymagań izolacyjności akustycznej zaleca się wykonywanie ścian na konstrukcji podwójnej, czyli z dwóch rzędów profili metalowych oraz dwustronną okładziną z płyt gipsowo-kartonowych.

Na rynku dostępne są płyty gipsowo-kartonowe o różnych parametrach akustycznych wynikających przede wszystkim z parametrów takich jak gęstość oraz elastyczność rdzenia. Izolacyjność akustyczna Rw tego typu ścian może osiągnąć nawet około 80 dB. Ściany tego typu mogą dodatkowo spełniać najwyższe wymagania odporności ogniowej, co ma znaczenie w obiektach użyteczności publicznej. Odpowiednio zaprojektowane mogą osiągać znaczne wysokości – nawet do 12 metrów. Dzięki temu ściany w systemach suchej zabudowy coraz częściej stosowane są w kinach, jako ściany oddzielające sale projekcyjne

Jak należy projektować

Podczas projektowania obiektów użyteczności publicznej należy zadbać o właściwe rozplanowanie pomieszczeń, biorąc pod uwagę akustykę. Na przykład pomieszczenie sanitarne przynależące do pokoju hotelowego powinno przylegać bezpośrednio do innego pomieszczenia sanitarnego, a nie do pokoju. Pomieszczenia przeznaczone na sen powinny być lokalizowane przy fasadach cichszych np. od strony ogródków, a nie od strony ulicy.

Jak budować przegrody

Producenci materiałów budowlanych przeznaczonych do wykonywania ścian działowych badają w laboratorium izolacyjność akustyczną własnych konstrukcji. Jednak należy pamiętać, że w warunkach budowy nie da się osiągnąć tak wysokich parametrów jak w specjalistycznym laboratorium.

Od współczynnika Rw, określanego w laboratorium należy odjąć tak zwany współczynnik adaptacyjny C lub Ctr (określany również podczas badania przegrody) oraz współczynnik przenoszenia bocznego K. Bardzo duży wpływ na współczynnik izolacyjności akustycznej R’A1 czyli ten faktyczny, jaki osiągamy na budowie, ma współczynnik przenoszenia bocznego. Przenoszenie boczne jest zjawiskiem przenikania dźwięku z jednego pomieszczenia do drugiego z pominięciem danej ściany działowej i jest ono zupełnie pominięte w badaniu laboratoryjnym.

Współczynnik przenoszenia bocznego zależny jest w dużej mierze od dokładności wykonania ściany oraz od tego, z jakimi elementami budynku on się styka.

Aby zminimalizować wpływ przenoszenia bocznego należy zawsze wziąć pod uwagę sąsiednie elementy budynku. Ich izolacyjność akustyczna nie powinna być dużo gorsza niż przedmiotowej ściany działowej. Jeżeli łączą się ze sobą ściany działowe o podobnym ciężarze i podobnej izolacyjności akustycznej, to straty wynikające z przenoszenia bocznego mogą być niewielkie.

W obiektach użyteczności publicznej takich jak na przykład biurowce czy hotele często mamy do czynienia z fasadami wykonanymi w głównej mierze ze szkła. W tego typu przypadkach należy zwrócić szczególną uwagę na połączenie z szybami oraz zastosowane łączniki. Izolacyjność akustyczna ściany działowej, nawet jeżeli według badań laboratoryjnych będzie w tym przypadku bardzo wysoka, to na budowie może się okazać niższa nawet o ponad 20 dB.

Z tego względu należy zawsze przyjmować margines bezpieczeństwa przy doborze ścian i stropów, żeby po wybudowaniu nie okazało się, że izolacyjność akustyczna zmierzona na budowie, mniejsza o kilkanaście decybeli od wartości laboratoryjnej, nie mieści się w wymaganiach normowych. Warto rozważyć zbudowanie pomieszczeń wzorcowych na przykład pokojów hotelowych kompletnie wykończonych i wówczas wykonać badania terenowe izolacyjności akustycznej. Dzięki temu zanim inwestor w pełni wykończy wszystkie pomieszczenia można zlokalizować ewentualne błędy wykonawcze i słabe akustycznie punkty.

Podstawą przy projektowaniu i stawianiu przegród o wysokich wymaganiach akustycznych jest zapewnienie szczelności przegrody. Nawet niewielkie szczeliny mogą znacznie obniżyć izolacyjność przegrody.

Szczególnie newralgicznym punktem są miejsca gniazdek elektrycznych, dlatego warto o tym pomyśleć już na etapie projektowania. W ścianach w systemach suchej zabudowy należy unikać sytuacji, gdzie gniazdka znajdują się w tej samej ścianie naprzeciw siebie. Należy również zawsze wykonywać obudowę otworów przeznaczonych pod gniazdka elektryczne, tak aby w każdym miejscu ściany zachować daną grubość okładziny z płyt gipsowo-kartonowych.

Jeżeli nie mamy możliwości wykonać najpierw ściany a później sufitu, należy przestrzeń sufitu w osi ściany wypełnić na przykład materiałem izolacyjnym. Posadzkę, na której musimy wykonać ścianę szkieletową można naciąć i wypełnić materiałem elastycznym. Jednak są to jedynie rozwiązania zastępcze i nie pozwolą na uzyskanie tak wysokich parametrów jak w przypadku montażu ścian od stropu do stropu.

Wykonując ściany działowe należy najpierw wykonywać ściany szkieletowe prowadząc je od podłogi do stropu, a dopiero w następnej kolejności wykonywać sufity podwieszane oraz posadzki. Posadowienie ściany działowej na już wykonanej posadzce znacznie obniża izolacyjność akustyczną pomiędzy nowo utworzonymi pomieszczeniami.

Izolacyjność akustyczna stropów.

W przypadku stropów im wyższy wskaźnik L’n,w tym lepiej, tym izolacyjność akustyczna od dźwięków uderzeniowych stropu jest wyższa (czyli jest odwrotnie niż w przypadku izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych).

W przypadku dźwięków uderzeniowych dźwięk nie pokonuje bariery powietrze-ciało stałe. W wyniku uderzenia powstaje fala akustyczna na powierzchni przegrody. Utrata energii akustycznej jest również w tym przypadku mniejsza niż w przypadku dźwięków powietrznych.

Niestety, jeżeli dochodzą do nas dźwięki uderzeniowe z pomieszczenia nad nami, to w naszym pomieszczeniu niewiele możemy z tym zrobić. Należy w takiej sytuacji zawsze wykonać prawidłowo podłogę w pomieszczeniu usytuowanym wyżej. Musi to być tak zwana podłoga pływająca. Bardzo ważne jest, aby w każdym systemie zastosować dylatacyjną taśmę przyścienną na całym obwodzie podłogi, na połączeniach ze ścianami. Tym samym uzyskamy posadzkę całkowicie oddzieloną od konstrukcji budynku i wszelkie drgania nie będą przenoszone z pomieszczenia nadawczego, poprzez konstrukcję budynku, do innych pomieszczeń.

Poprawa izolacyjności akustycznej istniejących przegród

Bardzo często na hotele wysokiej klasy adaptuje się stare budynki zabytkowe, dwory, pałace. Należy pamiętać o tym, że w takich przypadkach normy akustyczne również nas obowiązują.

Istnieją sposoby na poprawę izolacyjności akustycznej istniejących już przegród. W tym celu stosuje się na przykład przedścianki w systemach suchej zabudowy. Idealnym rozwiązaniem jest postawienie niezależnej konstrukcji metalowej z profili ściennych wraz z materiałem izolacyjnym oraz przykręcenie z jednej strony konstrukcji płyt gipsowo-kartonowych. Jeżeli nie mamy zbyt wiele miejsca, które możemy wykorzystać możemy również zastosować profile sufitowe mocowane wieszakami bezpośrednimi z przekładkami akustycznymi.

Należy pamiętać o tym, że klejenie płyt gipsowo-kartonowych na plackach kleju do istniejącej ściany masywnej nie poprawi jej izolacyjności akustycznej a nawet może ją pogorszyć.

Aby poprawić izolacyjność akustyczną istniejących stropów możemy zastosować sufity podwieszane z materiałem izolacyjnym. Osiągamy wówczas lepsze parametry R’A1. Aby nieznacznie poprawić izolacyjność akustyczną stropu również od dźwięków uderzeniowych można zastosować jako zawiesia sufitu wieszaki akustyczne z przekładką gumową, które w pewnym stopniu kompensują drgania powstałe na przegrodzie. Innym rozwiązaniem są sufity przęsłowe, które nie mają połączenia ze stropem, lecz mocowane są do ścian istniejącego pomieszczenia.

Innym sposobem na podniesienie izolacyjności akustycznej przegrody jest przyklejenie do niej specjalnej maty dźwiękoizolacyjnej. Dostępne są materiały tego typu przeznaczone zarówno do montażu na ścianach, jak również na stropach. W przypadku przegród pionowych zazwyczaj stosowane są maty o grubości 3 lub 5 mm lecz w każdym przypadku muszą być one wykończone np. płytą gipsowo-kartonową.

Niestety w dalszym ciągu często nie przywiązuje się wystarczającej uwagi do izolacyjności akustycznej przegród w budynku. Istnieją normy akustyczne, których należy obligatoryjnie przestrzegać, jednak nie ma wymogów co do pomiarów akustycznych wykonanych w istniejących budynkach.

Akustyka – Paulina Pilchowska