Zasady doboru i modyfikacji izolacyjności akustycznej przegród budowlanych
Wymagania dotyczące izolacyjności akustycznej przegród budowlanych są określone w stosownych normach. Mając to na uwadze, producenci materiałów budowlanych starają się, by ich wyroby spełniały je nawet z naddatkiem. Warto jednak pamiętać, że określane w laboratorium parametry deklarowane trzeba skonfrontować z rzeczywistą izolacyjnością akustyczną ściany.
Artykuł ukazał się w "Akustyce" - numerze specjalnym "Informatora Budowlanego-murator".
Izolacyjność akustyczna przegrody budowlanej wskazuje, jaka część energii akustycznej padającej na przegrodę przedostaje się na jej drugą stronę. Parametr ten jest wyrażany w decybelach (dB) i zazwyczaj oznacza się go symbolem R . Ze względu na zastosowaną skalę logarytmiczną, decybelową, jego wartości nie dla wszystkich są intuicyjne. Na przykład dwukrotne zwiększenie energii akustycznej przedostającej się przez przegrodę oznacza obniżenie R o 3, natomiast 10-krotne – o 10 dB.
Określenie izolacyjności akustycznej przegrody budowlanej
Ucho ludzkie także ma „wbudowaną” podobną skalę, a tym samym przy subiektywnej ocenie głośności hałasu również stosuje się wartości określone w dB. Co więcej, dla hałasów szerokopasmowych zmiana poziomu hałasu o 3 dB jest subiektywnie ledwo zauważalna, natomiast obniżenie głośności o połowę oznacza zmniejszenie poziomu dźwięku o ok. 10 dB. Podobne rzecz ma się przy subiektywnej ocenie izolacyjności akustycznej przegrody budowlanej. Hałas w pomieszczeniu, pochodzący np. z innego mieszkania, będzie subiektywnie o połowę cichszy, jeżeli izolacyjność akustyczna przegrody zostanie zwiększona o 10 dB. Powyższa zależność jest bardzo dużym uproszczeniem nieuwzględniającym szeregu zjawisk fizycznych, ale jednocześnie stanowi dobry punkt odniesienia dla większości zagadnień ochrony przeciwhałasowej.
Kolejną trudnością powstającą podczas określania izolacyjności akustycznej przegrody jest uzależnienie tego parametru od częstotliwości dźwięków. Większość przegród budowlanych ma zdecydowanie mniejszą dźwiękoszczelność dla niskich częstotliwości niż dla wysokich. Ta cecha znacznie utrudnia porównanie przegród o różnych konstrukcjach pod względem ich izolacyjności akustycznej. Dla ułatwienia wprowadzono jednoliczbowe parametry, tzw. wskaźniki. Są one zwykle otrzymywane poprzez porównanie częstotliwościowych charakterystyk izolacyjności akustycznej przegrody ze znormalizowaną krzywą odniesienia o ściśle określonym kształcie. Dokładna procedura ich wyznaczania została wskazana w normach PN-EN ISO 717-1 i PN-EN IS O 717-2.
Do oceny izolacyjności akustycznej przegród budowlanych na dźwięki powietrzne stosuje się następujące parametry (wyrażone w dB):
- Rw (C, Ctr) – ważony wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej wraz z widmowymi wskaźnikami adaptacyjnymi C i Ctr,
- RA1 = Rw + C – wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej dla przegród wewnętrznych,
- RA2 = Rw + Ctr – wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej dla przegród zewnętrznych.
Zgodnie z definicją wskaźniki RA1 i RA2 są otrzymywane z wartości Rw, C i Ctr, podawanych zazwyczaj przez producentów materiałów budowlanych. Natomiast wymagania normowe stawiane przegrodom budowlanym określają wskaźniki RA1 i RA2. W ten sposób uzyskuje się jeden parametr (jedną liczbę), za pomocą którego można łatwo porównać przegrody i wybrać taką, która zapewni wymaganą izolację akustyczną pomieszczenia. Są jednak przypadki, m.in. przy projektowaniu specjalistycznych pomieszczeń o podwyższonej ochronie przeciwhałasowej (np. laboratoria badawcze, studia nagrań), kiedy stosowanie wskaźników może doprowadzić do błędnych wniosków i nie zapewnić wystarczającej dźwiękoszczelności. Na ogół bowiem są one wykorzystywane przy projektowaniu typowych obiektów użyteczności publicznej oraz budynków wielorodzinnych i bez wyraźnie zdefiniowanej funkcji akustycznej.
Wymagania normowe stawiane przegrodom budowlanym
Wymaganą izolacyjność akustyczną przegród budowlanych w obiektach użyteczności publicznej oraz budynkach jedno- i wielorodzinnych określa polska norma PN-B 02151-3:1999, powołując się na wskaźniki oceny przybliżonej izolacyjności akustycznej właściwej R’A1 dla przegród wewnętrznych i R’A2 – dla zewnętrznych. Termin „przybliżonej” i symbol „prim” oznaczają wartość uzyskiwaną w rzeczywistości, a nie w warunkach laboratoryjnych. Wybrane kryteria dla ścian wewnętrznych podano w tab. 1. W przypadku obiektów użyteczności publicznej najwyższe wymagania stawiane są przegrodom w hotelach o bardzo dobrych standardach, np. RA1 = 55 dB – dla ściany pomiędzy pokojem hotelowym a pomieszczeniem klubowym.
W budynkach administracyjnych są one znacznie niższe i dla przegrody pomiędzy typowymi pomieszczeniami administracyjnymi wskaźnik ten przyjmuje stosunkowo niedużą wartość 35 dB.
Przegrody w obiektach zamieszkania zbiorowego muszą skuteczniej chronić przed hałasem. Na przykład ściana pomiędzy przyległymi mieszkaniami nie powinna mieć izolacyjności mniejszej od RA1 = 50 dB, a w przypadku mieszkań w pobliżu lokali usługowych czy restauracji musi mieć powyżej 57 dB.Warto także zwrócić uwagę na wymagania określone dla ścian w domach jednorodzinnych w zabudowie szeregowej lub bliźniaczej, dla których izolacyjność akustyczna powinna być większa o 2–5 dB od tej dla przegród w obiektach wielorodzinnych.
W tab. 2. podano izolacyjność akustyczną (wyrażoną wskaźnikiem RA1) typowych przegród budowlanych stosowanych w budownictwie jedno- i wielorodzinnym. Brak symbolu prim oznacza wartość wskaźnika uzyskaną w warunkach laboratoryjnych (zmierzoną w tzw. komorach pogłosowych), którą zazwyczaj producenci materiałów budowlanych podają w swoich katalogach.
W przypadku przegród murowanych wartość wskaźnika RA1 określono dla ścian dwustronnie otynkowanych. W rzeczywistości na skutek niedokładności w wykonaniu przegród, a przede wszystkim występowania tzw. przenoszenia bocznego dźwięku, wskaźnik RA1 w typowych przypadkach będzie o 2–3 dB mniejszy od wartości podanych w tab. 2., wyznaczonych w warunkach laboratoryjnych. Przy projektowaniu ochrony przeciwhałasowej budynku zawsze należy uwzględnić opisaną relację pomiędzy wartością laboratoryjną RA1, a uzyskiwaną w praktyce rzeczywistą R’A1.
Biorąc pod uwagę powyższe zależności oraz parametry przedstawione w tab. 1., można łatwo określić, która z przegród może być zastosowana w projektowanym budynku w celu zapewnienia wymaganej izolacyjności akustycznej pomiędzy pomieszczeniami. Na przykład, do wzniesienia ścian pomiędzy mieszkaniami w obiekcie wielorodzinnym można użyć pustaków Porotherm 25 AKU gr. 25 cm (R’A1 ≈ 55 dB), silikatowych bloczków gr. 24 cm, pełnych bądź drążonych (R’A1≈ 52–53 dB) lub akustycznych bloczków keramzytowych gr. 18 cm (R’A1 ≈ 54 dB). Zastosowanie pustaka ceramicznego Porotherm 25 P+W w takiej przegrodzie jest ryzykowne ze względu na przewidywany spadek wartości wskaźnika RA1 do poziomu R’A1 w zakresie 49–50 dB.
Podobnie w przypadku przegrody pomiędzy mieszkaniami w zabudowie szeregowej możliwe jest wzniesienie wyłącznie ściany z pustaków Porotherm 25 AKU gr. 25 cm (R’A1 ≈ 55 dB) lub akustycznych bloczków keramzytobetonowych gr. 18 cm (R’A1 ≈ 54 dB). Użycie bloczków silikatowych gr. 24 cm jest dopuszczalne, ale obciążone dużym ryzykiem uzyskania w praktyce co najwyżej minimalnej wymaganej wartości wskaźnika R’A1 – na poziomie 52 dB.
W budynkach administracyjnych ściany mogą być cieńsze, np. z pustaków Porotherm gr. 12 cm (R’A1 ≈ 45 dB), bloczków silikatowych (R’A1 ≈ 43–46 dB) bądź płyt g-k. Często spotykaną konstrukcją przegrody dzielącej pokoje administracyjne jest ściana gipsowo-kartonowa z pojedynczym płytowaniem na profilu C50 (R’A1 ≈ 35 dB), natomiast w pokojach dyrektorskich – z podwójnym płytowaniem na profilu C100 (R’A1 ≈ 48 dB).
W przypadku ścian z betonu komórkowego (np. Ytong) największą izolacyjność akustyczną mają bloczki o dużej gęstości (700 kg/m³). Przykładowo, bloczek gr. 12 cm odmiany 0,7 (R’A1 ≈ 36 dB) może być użyty do wzniesienia ścian pomiędzy typowymi pomieszczeniami biurowymi, natomiast tam, gdzie praca wymaga podwyższonej koncentracji uwagi, ściany nie powinny być cieńsze niż 40 cm (R’A1 ≈ 45 dB).
Sposoby zwiększania izolacyjności akustycznej przegród
Izolacyjność akustyczna typowej przegrody budowlanej zależy przede wszystkim od jej ciężaru (na ogół określanego jako masa przypadająca na m² ściany), a w mniejszym stopniu od jej konstrukcji. Przy czym im cięższy pustak, z którego powstała ściana, tym większa jej izolacyjność akustyczna. Między innymi dlatego przegrody z betonu komórkowego mają mniejszą dźwiękoszczelność od wykonanych z pustaków ceramicznych, przy zachowaniu tej samej grubości konstrukcji. Oznacza to, że najlepsze parametry akustyczne powinny mieć ściany pełne i masywne, np. z cegły. Zależność ta jednak jest sprzeczna z właściwościami termicznymi przegrody, gdyż ściany tego typu charakteryzują się niską izolacyjnością termiczną. W praktyce zaś szuka się kompromisu pomiędzy termoizolacyjnością a dźwiękoszczelnością przegrody.
W budownictwie przedwojennym podstawowym materiałem budowlanym była pełna cegła. Aby uzyskać odpowiednią termoizolację ścian zewnętrznych, wznoszono przegrody gr. 50 cm (i więcej) oraz o dużej masie, a tym samym bardzo dobrej izolacyjności akustycznej. Dlatego w budynkach przedwojennych na ogół nie ma problemów z dźwiękami dochodzącymi z sąsiednich mieszkań. Zupełnie inaczej jest we współczesnym budownictwie, w którym masywne bloczki pełne zostały praktycznie wyparte przez pustaki z materiałów porowatych (betonu komórkowego, keramzytu, ceramiki poryzowanej). Ze względu na wspomnianą relację pomiędzy masą przegrody a jej izolacyjnością akustyczną, do budowy ścian o dużej dźwiękoszczelności najlepiej sprawdzą się bloczki silikatowe, najmniej – z betonu komórkowego. Na rynku dostępne są także pustaki ceramiczne (np. Porotherm 25 AKU) lub pełny keramzytobetonowy blok akustyczny gr. 24 cm (z dodatkiem „akustyczny” w nazwie). Podwyższenie izolacyjności akustycznej pustaka ceramicznego uzyskuje się poprzez wypełnienie jego komór zaprawą murarską. W obu przypadkach masa tych elementów jest większa niż pustaków standardowych, co przyczynia się do wzrostu ich dźwiękoszczelności. Niestety jednocześnie obniża się izolacyjność termiczna ściany oraz zwiększa nakład pracy niezbędny do wzniesienia przegrody, np. pojawia się konieczność wykonania spoin pionowych oraz operowania cięższym pustakiem z keramzytobetonu, co utrudnia pracę. Niezbędne jest także dodatkowe wypełnienie zaprawą wszystkich komór pustaka ceramicznego, przy czym dokładność tej czynności może mieć znaczący wpływ na końcową izolacyjność akustyczną przegrody. Ze względu na niższą termoizolacyjność takich pustaków lub bloczków, najlepiej sprawdzą się jako przegrody działowe pomiędzy poszczególnymi mieszkaniami.
Przy wznoszeniu ścian o wysokiej izolacyjności akustycznej bardzo ważna jest likwidacja wszystkich nieszczelności w miejscu łączenia pustaków, a także na obwodzie ściany, gdyż mogą znacznie obniżyć dźwiękoszczelność przegrody (nawet o kilkanaście dB). Bardzo skuteczną metodą zwiększenia izolacyjności akustycznej przegrody (nawet o kilkanaście dB) może być jej wykonanie jako podwójnej, o takiej samej masie wypadkowej, jaką ma ściana pojedyncza. Na rys. 1. przedstawiono częstotliwościową charakterystykę izolacyjności akustycznej pojedynczej przegrody z pustaka ceramicznego gr. 24 cm (RA1 = 52 dB) oraz podwójnej – o porównywalnej masie i konstrukcji, na którą składa się: pustak gr. 12 cm/wełna mineralna gr. 5 cm/pustak gr. 12 cm (RA1 = 71 dB).
Dźwiękoszczelność rozpatrywanej przegrody podwójnej jest prawie o 20 dB większa niż dla ściany pojedynczej. Należy jednak pamiętać, że uzyskanie dźwiękoizolacyjności pomiędzy pomieszczeniami o wartości powyżej 55 dB jest trudne w praktyce. Wynika to z tzw. przenoszenia bocznego dźwięku, czyli przedostawania się hałasu (w postaci dźwięków materiałowych) do innego pomieszczenia nie poprzez ścianę, ale np. wspólny strop budynku. Rys. 1. ilustruje także, jak znaczący wpływ dla końcowej izolacyjności akustycznej przegrody ma wypełnienie pustki w ścianie podwójnej materiałem dźwiękochłonnym (w tym przypadku wełną mineralną). Przy jego braku jest ona większa od izolacyjności akustycznej przegrody pojedynczej tylko w zakresie dużych częstotliwości. Ponadto, porównując jedynie wskaźniki jednoliczbowe takich ścian, obserwujemy przyrost dźwiękoizolacyjności zaledwie o 6 dB. Posługiwanie się zatem wyłącznie samymi wskaźnikami, nie zawsze jest w pełni miarodajne.
Warto wspomnieć także, że ściany lekkie (np. z płyt gipsowo-kartonowych) są standardowo budowane jako przegrody podwójne, dlatego przy zachowaniu stosunkowo niedużego ciężaru wypadkowego uzyskuje się znaczną dźwiękoszczelność przegrody. Przykładowo, ścianka z płyt gipsowo-kartonowych 12,5/C50/12,5 o izolacyjności akustycznej RA1 = 38 dB jest ponad trzy razy lżejsza od jednorodnej ściany pojedynczej o podobnej izolacyjności akustycznej, np. z bloczków z betonu komórkowego gr. 12 cm (bloczek 11,5 odmiany 0,7 gęstość 700 kg/m³).
W praktyce we wzniesionym i wykończonym budynku przegrody działowe dość często mają zbyt małą izolacyjność akustyczną. Jeżeli mamy do czynienia z lekką ścianą gipsowo-kartonową, to można stosunkowo łatwo zmienić ją w przegrodę większej dżwiękoszczelności, stosując np. szerszy profil konstrukcyjny lub zwielokrotniając płytowanie. W przypadku ściany murowanej jest to zadanie zdecydowanie trudniejsze. Wówczas zazwyczaj jedynym sposobem podwyższenia izolacyjności akustycznej ściany jest wykorzystanie dodatkowej okładziny zamocowanej do istniejącej przegrody. Przykładem takiego rozwiązania może być podwójna okładzina z płyt gipsowo-kartonowych umieszczona w odległości 50–100 mm na ścianie murowanej.
|
Innym produktem o dobrych parametrach izolacyjności akustycznej są, dostępne na rynku, płyty gipsowo-włóknowe. Dzięki zagęszczeniu sprasowanego materiału ściany i stropy z płyt fermacell mają korzystniejsze od innych technologii suchej zabudowy parametry akustyczne, bazujących na materiałach o mniejszej gęstości i sztywności. Sprawdzają się jako materiał wykończeniowy domów jedno- i wielorodzinnych, a także obiektów o charakterze publicznym i komercyjnym. Mogą znaleźć zastosowanie praktycznie w całym procesie budowlanym wewnątrz budynku, m.in. jako: konstrukcje ścian działowych i nośnych, zabudowa małych i wielkopowierzchniowych poddaszy, montaż skomplikowanych konstrukcji aranżacyjnych, poszycie ścian działowych i nośnych (tzw. przedścianki), poszycie stropów (sufity podwieszane), budowa kanałów instalacyjnych. Marka Fermacell dodatkowo opracowała rozwiązanie przeznaczone do stropów, w szczególności stropów drewnianych. System Fermacell Silentio to rozwiązanie konstrukcyjne stropów drewnianych znacznie poprawiające izolacyjność akustyczną zarówno podłogi, jak i sufitu - tłumi odgłosy kroków nawet do 34 dB. |
Na rys. 2. przedstawiono możliwość zwiększenia izolacyjności akustycznej przegrody działowej, murowanej z pustaka ceramicznego gr. 12 cm (RA1 = 44 dB), za pomocą dodatkowej, podwójnej warstwy z płyt gipsowo-kartonowych, które umieszcza się na standardowych profilach stalowych mocowanych do ściany. Rysunek ilustruje także wpływ wypełnienia materiałem dźwiękochłonnym (w tym przypadku wełną mineralną) pustki pomiędzy ścianą a płytami gipsowo-kartonowymi na dźwiękoszczelność ściany. Zastosowanie dodatkowej okładziny zwiększa izolacyjność akustyczną przegrody o 6 dB, przy czym jej przyrost następuje przede wszystkim w zakresie wysokich częstotliwości. Wypełnienie pustki wełną powoduje podniesienie dźwiękoszczelności ściany o kolejne 10 dB, przy czym izolacyjność rośnie zwłaszcza w zakresie średnich częstotliwości.
Warto także zaznaczyć, że możliwe jest zwiększenie dźwiękoizolacyjności tej przegrody o kilka kolejnych dB, np. poprzez mocowanie płyt gipsowo-kartonowych do konstrukcji rozpiętej pomiędzy podłogą a sufitem pomieszczenia (zamiast profili kotwionych bezpośrednio do ściany murowanej). Należy jednak podkreślić, że skuteczność omawianych okładzin dodatkowych jest uzależniona od ciężaru przegrody. Na ścianach masywnych, np. z bloczków gr. 24 cm, wzrost izolacyjności akustycznej będzie znacznie mniejszy, niż na przegrodach lżejszych.
Podsumowanie
Izolacyjność akustyczna przegród budowlanych jest przede wszystkim określona ich ciężarem, w mniejszym stopniu konstrukcją. Im cięższa jest ściana, tym większą ma dźwiękoszczelność, dlatego do budowy przegród o dużej izolacyjności akustycznej lepsze są bloczki masywne i pełne. Wyjątek stanowią podwójne przegrody budowlane, które umożliwiają uzyskanie takiej samej, a nawet większej dźwiękoizolacyjności niż dla ściany pojedynczej przy ich kilkukrotnie mniejszym ciężarze. Jednocześnie należy pamiętać, że pełne bloczki mają znacznie niższą izolacyjność termiczną, co w praktyce wymusza znalezienie kompromisu pomiędzy dźwiękoszczelnością a termoizolacyjnością przegrody. Dobierając materiał i konstrukcję przegród w budynku, trzeba się kierować wymaganiami podanymi w normie PN-B -02151-3. Przy czym należy pamiętać, że podawane w niej wartości wskaźników określających rzeczywistą izolacyjność w budynku są wyrażone za pomocą wskaźnika oceny przybliżonej izolacyjności akustycznej właściwej R’A. Natomiast w materiałach informacyjnych i katalogach producentów pojawia się wartość uzyskana w warunkach laboratoryjnych RA. Różnica pomiędzy tymi dwoma wskaźnikami w typowych budynkach wynosi 2–3 dB, a zatem o tyle należy pomniejszyć wartość katalogową wskaźnika RA przed ostatecznym wyborem właściwej przegrody. Dobrą praktyką powinno być także traktowanie wartości wskaźników określonych w normie jako minimalnych i stosowanie przegród o izolacyjności akustycznej o kilka dB większej od wymaganej.
„Akustyka" - numer specjalny „Informatora Budowlanego-murator" ukazał się przy współpracy:
