Kształtowanie warunków pogłosowych pomieszczeń użyteczności publicznej z wykorzystaniem materiałów dźwiękochłonnych
Komfort akustyczny | Materiały dźwiękochłonne | Ochrona przed hałasem | Obiekty użyteczności publicznej
Kształtowanie warunków pogłosowych
Archiwa autorów
Hałas ma istotny wpływ na nasze zdrowie i samopoczucie. Powoduje on zmęczenie, rozdrażnienie, stanowi zagrożenie dla organu słuchu, a skrajnych przypadkach może prowadzić do chorób. Dlatego zapewnienie odpowiednich warunków akustycznych w pomieszczeniach jest równie ważne jak zapewnienie odpowiedniego komfortu termicznego.
Zobacz także
PU Polska – Związek Producentów Płyt Warstwowych i Izolacji Płyty warstwowe i odnawialne źródła energii jako duet energooszczędności
Płyty warstwowe od wielu lat cieszą się niesłabnącą popularnością wśród projektantów i wykonawców skupionych wokół budownictwa przemysłowego. Coraz częściej jednak biura projektowe sięgają po ten produkt...
Płyty warstwowe od wielu lat cieszą się niesłabnącą popularnością wśród projektantów i wykonawców skupionych wokół budownictwa przemysłowego. Coraz częściej jednak biura projektowe sięgają po ten produkt w kontekście domów jedno- lub wielorodzinnych. W zestawieniu z pozyskiwaniem energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (OZE) stanowią gotowy przepis na sprawnie zaizolowany termicznie budynek z osiągniętą niezależnością energetyczną.
fischer Polska sp. z o.o. Zalecenia dotyczące renowacji istniejącego systemu ETICS
Przed podjęciem decyzji o wykonaniu dodatkowego docieplenia konieczna jest szczegółowa inwentaryzacja istniejącego układu/systemu ocieplenia oraz podłoża. Ocenę taką należy wykonać etapowo.
Przed podjęciem decyzji o wykonaniu dodatkowego docieplenia konieczna jest szczegółowa inwentaryzacja istniejącego układu/systemu ocieplenia oraz podłoża. Ocenę taką należy wykonać etapowo.
RAXY Sp. z o.o. Nowoczesne technologie w ciepłych i zdrowych budynkach
Poznaj innowacyjne, specjalistyczne produkty nadające przegrodom budowlanym odpowiednią trwałość, izolacyjność cieplną i szczelność. Jakie rozwiązania pozwolą nowe oraz remontowane chronić budynki i konstrukcje?
Poznaj innowacyjne, specjalistyczne produkty nadające przegrodom budowlanym odpowiednią trwałość, izolacyjność cieplną i szczelność. Jakie rozwiązania pozwolą nowe oraz remontowane chronić budynki i konstrukcje?
Pomieszczenia zarówno w budynkach mieszkalnych, jak i użyteczności publicznej powinny charakteryzować się odpowiednim komfortem akustycznym, który jest gwarantem wygodnego mieszkania, dobrego odpoczynku i efektywnej pracy.
Odpowiedni komfort akustyczny można zapewnić, pamiętając na etapie projektowania o konieczności spełnienia wymagań określonych w normach, np. w PN-B-02151-3 "Ochrona przed hałasem w budynkach" [1] - w normie tej wyodrębniono różne typy przestrzeni bytowych wraz z określeniem dopuszczalnych poziomów hałasu.
Należy zdawać sobie sprawę, że spełnienie wymagań normowych nie zawsze zapewnia komfort akustyczny w pomieszczeniach.
Z tego powodu dużym zainteresowaniem wśród architektów cieszą się materiały i ustroje dźwiękochłonne, których zadaniem jest niwelowanie niekorzystnych zjawisk akustycznych występujących w pomieszczeniach użyteczności publicznej.
Częstym problemem w pomieszczeniach użyteczności publicznej o dużej kubaturze jest nadmierna pogłosowość tych wnętrz.
Zbyt duży czas pogłosu jest związany z występowaniem złej zrozumiałości mowy, nieodpowiedniej jakości brzmienia muzyki, problemów potęgowania zakłóceń hałasowych, echa i innych wad akustycznych pomieszczeń. Dla nowych obiektów kształtowanie parametrów akustycznych wnętrz powinno odbywać się na etapie projektowania. Istniejące obiekty, które nie spełniają odpowiednio swoich funkcji pod względem akustycznym, wymagają adaptacji akustycznej. Autorzy niniejszego artykułu przeprowadzili symulacyjne badania dwóch materiałów, aby uzyskać odpowiedź, w jaki sposób ich zastosowanie wpłynie jakość akustyczną pomieszczenia, a dokładnie jak zmieni się czas pogłosu w tym pomieszczeniu po zastosowaniu tych materiałów do jego adaptacji akustycznej. Badania wykonano teoretycznie, kierując się względami ekonomicznymi, doświadczalne wykonanie takich badań jest kosztowne, a ich wynik może być niezadawalający w stosunku do poniesionych kosztów. Materiały dźwiękochłonne wykorzystane do badań symulacyjnych i ich właściwości akustyczneDo przeprowadzenia badań symulacyjnych wykorzystano własności pochłaniające dwóch materiałów: keramzytu (FOT. 1) i granulatu tkaninowo-gumowego (FOT. 2). Keramzyt to lekkie porowate granulki otrzymane przez wypalanie łatwo pęczniejących glin i ilastych iłów w piecach obrotowych w temperaturze około 1200°C. |
ABSTRAKT |
W artykule przedstawiono wyniki badań, uzyskane metodą symulacji komputerowych, kilku wariantów adaptacji akustycznej wybranego obiektu użyteczności publicznej, jakim był współczesny obiekt sakralny, który bardzo często spełnia rolę sali koncertowej. Opisane w artykule materiały: keramzyt i granulat tkaninowo-gumowy, których własności dźwiękochłonne zbadano doświadczalnie, wykazały skuteczność w obniżeniu nadmiernej niepożądanej pogłosowości wnętrza, porównywalną do efektów uzyskanych przy użyciu natryskowych tynków celulozowych. |
|
The article presents the results obtained by computer simulation for several acoustic adaptation options for a selected public facility, namely a contemporary religious building which often serves as a concert hall. The materials discussed in the article, namely lightweight expanded clay aggregate and fabric-rubber granulate, the sound-absorbing properties of which were investigated experimentally, demonstrated efficiency in reducing excessive unwanted reverberation of interiors, comparable to results obtained using sprayed-on cellulose plastering. |
Jest wysoko odporny na czynniki chemiczne, atmosferyczne i grzyby, niepalny i mrozoodporny o małej nasiąkliwości, zaliczany do materiałów najbardziej ekologicznych.
Przeprowadzone wcześniej badania akustyczne samego keramzytu [2] wykazały, że można go zaliczyć do materiałów dźwiękochłonnych wąskopasmowych.
Keramzyt ze względu na porowatą strukturę wewnątrz granulek i wolne przestrzenie pomiędzy ziarnami, ma bardzo ważną zaletę, a mianowicie dużo mniejszy ciężar nasypowy w porównaniu do innych materiałów, np. do piasku.
W chwili obecnej keramzyt jest wykorzystywany w budownictwie np. przy realizacji remontów stropów. Granulat tkaninowo-gumowy [3] jest otrzymany podczas procesu rozdrobnienia odpadów produkcyjnych gumowych, np. typu taśma transporterowa (pozostałości po obcinaniu obrzeży).
Materiał ten ma różne frakcje ziaren gumowych zanieczyszczonych włóknem bawełnianym.
Przeprowadzone badania akustyczne tego materiału wykazały, że charakterystyka pochłaniania dźwięku jest szerokopasmowa, zbliżona do charakterystyki wełny mineralnej, stanowiącej w pewnym sensie wzorzec szerokopasmowego materiału dźwiękochłonnego stosowanego w zabezpieczeniach wibroakustycznych.
Ze względu na swoją strukturę ma dobre własności pochłaniające - pochłanianie energii dźwiękowej odbywa się przez wnikanie jej w utworzone pory i kanaliki powietrzne tego materiału.
Wartości fizycznego współczynnika pochłaniania dźwięku materiałów wykorzystanych do badań symulacyjnych wyznaczonych metodą fal stojących (rura Kundta) w pasmach 1/3 oktawowych, a następnie przeliczonych na pogłosowy współczynnik podano w TABELI 1.
TABELA 2 przedstawia natomiast wartości tych samych współczynników, ale przeliczonych na wartości dla pasm oktawowych według normy PN-EN ISO 11654 [4].
Model akustyczny obiektu i badania symulacyjne
Wykorzystanie materiałów dźwiękochłonnych badanych akustycznie w Laboratorium Katedry Mechaniki i Wibroakustyki (keramzytu i granulatu tkaninowo-gumowego) do celów adaptacji akustycznej pokazane zostanie na przykładzie obiektu sakralnego znajdującego się w Bochni.
Wybór tego obiektu był podyktowany faktem, że jest on obiektem użyteczności publicznej, który oprócz swojej podstawowej funkcji - sprawowania obrzędów liturgicznych - wykorzystywany jest bardzo często jako sala koncertowa, ze względu na organizowane w nim koncerty muzyki klasycznej, oratoria oraz występy chórów.
Z badań akustycznych przeprowadzonych w obiekcie [5] wynika, że parametry akustyczne znacznie odbiegają od ich preferowanych wartości.
Zmierzona uśredniona w przestrzeni oraz w pasmach oktawowych częstotliwości wartość podstawowego parametru, jakim jest czas pogłosu kilkukrotnie przekroczyła wartość zalecaną, co ma wpływ na złą zrozumiałość mowy oraz słabe walory brzmienia muzyki.
W pracy [6] w ramach przeprowadzonych badań symulacyjnych zaproponowano adaptację akustyczną wnętrza obiektu, polegającą na użyciu natryskowych tynków celulozowych na wybrane powierzchnie ścian wewnętrznych obiektu.
Na drodze symulacji komputerowych w efekcie uzyskano oczekiwane rezultaty w postaci poprawy parametrów dotyczących zrozumiałości mowy oraz jakości brzmienia muzyki.
W ramach badań opisanych w artykule opracowany wcześniej model akustyczny obiektu (RYS. 1) wykorzystano do sprawdzenia alternatywnego rozwiązania w adaptacji w postaci użycia nowych materiałów, jakimi są keramzyt i granulat tkaninowo-gumowy.
Układ materiałów był identyczny jak w przypadku natryskowego tynku celulozowego (RYS. 2), zaproponowanego w [6].
Analiza parametrów akustycznych została przeprowadzona na podstawie symulacyjnych badań komputerowych na modelu akustycznym obiektu w programie CATT-Acoustic v.8 [7].
Każda z 522 powierzchni, z których zbudowano model, miała przyporządkowany określony pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku, odpowiadający właściwościom danego materiału wykończeniowego w obiekcie [6].
Wyniki badań i analiz
Na RYS. 3 pokazano uzyskane z badań symulacyjnych wartości czasu pogłosu w pasmach oktawowych częstotliwości dla obiektu bez publiczności oraz z uwzględnieniem publiczności, jak również po zastosowaniu materiałów dźwiękochłonnych.
Zastosowanie nowych materiałów dźwiękochłonnych, zarówno w postaci keramzytu oraz granulatu, jak i tynków natryskowych (opisanych w ramach wcześniejszych badań), w znacznym stopniu poprawiło warunki pogłosowe potrzebne do funkcjonowania obiektu jako sala koncertowa oraz do pełnienia podstawowej funkcji związanej z przeznaczeniem tego typu obiektu - funkcji liturgicznej.
Średnia wartość czasu pogłosu w przypadku keramzytu uzyskana z symulacji komputerowych wynosi 2,6 s, dla granulatu jest to wartość 1,9 s, natomiast dla tynku natryskowego 2,1 s.
Zalecany czas pogłosu dla sal koncertowych o kubaturze, jaką ma obiekt (14 000 m3), wynosi 1,7–2,4 s [8].
Wszystkie materiały są zatem akceptowalne do wykorzystania przy adaptacji akustycznej.
Zastosowanie granulatu pozwala na uzyskanie najkorzystniejszych warunków akustycznych wnętrza charakteryzujących się płaską charakterystyką czasu pogłosu we wszystkich pasmach oktawowych częstotliwości.
Wnioski
Wyniki badań wstępnych przeprowadzonych na modelu akustycznym wybranego wnętrza obiektu użyteczności publicznej wykazały, że w celu zniwelowania niepożądanego zjawiska występującego we wnętrzach wielkogabarytowych, czyli nadmiernej pogłosowości tych wnętrz, można wykorzystać, oprócz natryskowego tynku celulozowego, materiały dźwiękochłonne na bazie keramzytu oraz granulatu tkaninowo-gumowego.
W badaniach opisanych w artykule pogłosowe współczynniki pochłaniania dźwięku tych materiałów obliczono z wyznaczonych eksperymentalnie fizycznych współczynników pochłaniania dźwięku.
W ramach dalszych szczegółowych badań konieczne jest przeprowadzenie weryfikacji otrzymanych wyników, wykorzystując pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku zaproponowanych materiałów uzyskany z badań eksperymentalnych w komorze pogłosowej.
Artykuł opracowany został w ramach prac statutowych Katedry Mechaniki i Wibroakustyki AGH w latach 2014–2017, zadanie badawcze nr 6 „Metody badawcze wnętrz i materiałów w akustyce architektonicznej”.
Literatura
1. PN-B-02151-3, „Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach”.
2. J. Turkiewicz, J. Sikora, „Pilotażowe badania własności dźwiękochłonnych: keramzyt a półprefabrykat keramzytobeton”, „IZOLACJE”, nr 6/2011, s. 36–37.
3. J. Sikora, J. Turkiewicz, „Właściwości dźwiękochłonne i zastosowanie granulatów gumowych”, „IZOLACJE”, nr 1/2012, s. 54–58.
4. PN-EN ISO 11654, „Wskaźnik pochłaniania dźwięku. Akustyka. Wyroby dźwiękochłonne używane w budownictwie”.
5. Z. Engel, J. Engel, K. Kosała, J. Sadowski, „Podstawy akustyki obiektów sakralnych”, Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji, Kraków–Radom 2007.
6. K. Kosała, T. Kamisiński, „Akustyka wielofunkcyjnych wnętrz sakralnych”, Czasopismo Techniczne, Seria: Architektura, Politechnika Krakowska, 11, 108, 2-A/2/2011, s. 115–122.
7. Instrukcja obsługi programu CATT-Acoustics v8, 2002.
8. J. Sadowski, „Akustyka w urbanistyce, architekturze i budownictwie”, Arkady, Warszawa 1971.