Izolacyjność akustyczna - parametry i wskaźniki

Hałas niekorzystnie oddziałuje na układ nerwowy człowieka. Może powodować rozproszenie uwagi, utrudniać pracę i zmniejszać jej wydajność. Długotrwałe oddziaływanie hałasu na człowieka skutkuje rozwojem różnego typu chorób, które są odpowiedzią organizmu na stres wywołany hałasem (np. choroba ciśnieniowa, choroba wrzodowa, nerwice i inne).

Zagrożenie hałasem w pomieszczeniach bywa spowodowane dźwiękami pochodzącymi od źródeł zewnętrznych i wewnętrznych. Jednym z warunków ochrony użytkowników budynków przed hałasem są odpowiednio zaprojektowane i wykonane przegrody budowlane.

Dźwięk przenosi się przez przegrodę w wyniku jej pobudzenia do drgań. Pobudzenie takie może odbywać się zarówno na skutek oddziaływania dźwięków powietrznych, jak i uderzeniowych.

Czytaj też: Podstawowe pojęcia akustyczne

Mechanizm przenoszenia się dźwięków między pomieszczeniami opisano w normach PN-EN 12354-1:2002 [1] oraz w PN-EN 12354-2:2002 [2]. Informacje dotyczące tej tematyki znajdują się również w literaturze polskiej [3-5] oraz zagranicznej [6-8].

Izolacyjność akustyczna jako cecha materiałów lub elementów powinna być wyznaczana na drodze badań laboratoryjnych. Wiele informacji na temat przebadanych rozwiązań opublikował Zakład Akustyki Instytutu Techniki Budowlanej w Warszawie [9-10].

Ze względu na sposób powstawania dźwięku rozróżnia się izolacyjność od dźwięków powietrznych oraz od dźwięków uderzeniowych.

• Dźwięki powietrzne powstają i rozprzestrzeniają się w powietrzu.
• Dźwięki uderzeniowe są natomiast rodzajem dźwięków materiałowych powstających w wyniku pobudzania do drgań stropu podczas jego użytkowania. Dźwięki materiałowe rozprzestrzeniają się w ośrodku stałym (w przeciwieństwie do dźwięków powietrznych) w wyniku oddziaływania na ten ośrodek dźwięków powietrznych lub drgań mechanicznych.

Izolacyjność akustyczna od dźwięków powietrznych

Zdolność przegrody budowlanej do ograniczenia przenikania przez nią dźwięków powietrznych określa się jako izolacyjność akustyczną przegrody. Miarą izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych jest izolacyjność akustyczna właściwa R, którą definiuje się jako dziesięć logarytmów ze stosunku mocy akustycznej padającej na daną przegrodę i mocy akustycznej przeniesionej przez tę przegrodę:

 (1)

gdzie:

W₁ - moc akustyczna padająca na przegrodę [W],
W₂ - moc akustyczna przeniesiona przez przegrodę [W].

Można zauważyć, że tak zdefiniowana izolacyjność akustyczna od dźwięków powietrznych jest niezależna od powierzchni przegrody.

Zobacz: Izolacyjność akustyczna ścian w placówkach edukacji muzycznej

Jeżeli przegroda budowlana rozdziela dwa pomieszczenia (RYS. 1), w których pola akustyczne można uznać za rozproszone, i jeżeli przenikanie dźwięku między pomieszczeniami odbywa się tylko przez tę przegrodę, to izolacyjność akustyczną właściwą przegrody można wyrazić za pomocą różnicy poziomów ciśnień akustycznych występujących po obu stronach przegrody, zgodnie ze wzorem:

(2)

gdzie:

L₁ - poziom średniego ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu po stronie nadawczej [dB],
L₂ - poziom średniego ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu po stronie odbiorczej [dB],
S - powierzchnia przegrody [m²],
A - chłonność akustyczna pomieszczenia odbiorczego [m²].

RYS. 1 Przegroda budowlana rozdzielająca dwa pomieszczenia: nadawcze i odbiorcze; rys. archiwa autorów

Obliczona za pomocą wzoru (2) wartość izolacyjności akustycznej właściwej przegrody może mieć różne wartości dla różnych częstotliwości. Tworzy w ten sposób zbiór wartości izolacyjności akustycznej w pasmach tercjowych bądź oktawowych. Wartości izolacyjności akustycznej w pasmach oktawowych można obliczyć, znając wartości tej izolacyjności w pasmach tercjowych. W tym celu można wykorzystać wzór:

(3)

gdzie:

R_okt - izolacyjność akustyczna właściwa w paśmie oktawowym [dB],
R_i - izolacyjność akustyczna właściwa w pasmach tercjowych wchodzących w skład rozpatrywanego pasma oktawowego [18],
i - kolejne trzy pasma tercjowe [18] wchodzące w skład rozpatrywanego pasma oktawowego.

Często w praktyce spotyka się przegrody budowlane składające się różnych elementów. Przykładem takiego rozwiązania może być ściana zewnętrzna, która oprócz części "pełnej" może zwierać okno, drzwi balkonowe, nawiewnik lub część przegrody pełnej może być wykonana z materiału o innych parametrach dźwiękoizolacyjnych. W takim przypadku należy określić izolacyjność akustyczną właściwą przegrody. W tym celu można posłużyć się wzorem z normy PN-B­‑02151-3:2015-10 [11]:

(4)

gdzie:

R_p - izolacyjność akustyczna właściwa części pełnej przegrody zewnętrznej [dB],
R_p,i - izolacyjność akustyczna właściwa i-tego okna/drzwi balkonowych [dB],
D_n,e,j - elementarna znormalizowana różnica poziomów, która określa właściwości izolacyjne j-tego nawiewnika powietrza [dB],
S_p - pole powierzchni rzutu pełnej części przegrody zewnętrznej pomieszczenia na powierzchnię fasady lub dachu widzianej od strony pomieszczenia [m²],
S_o,i - pole powierzchni i-tego otworu okiennego/drzwi balkonowych widzianych od strony pomieszczenia [m²],
S - pole powierzchni rzutu przegrody zewnętrznej pomieszczenia na powierzchnię fasady lub dachu widzianej od strony pomieszczenia S = S_p+S_o [m²],
m - liczba okien/drzwi balkonowych w danym fragmencie przegrody zewnętrznej pomieszczenia,
k - liczba nawiewników powietrza w przegrodzie zewnętrznej, niezależnie od miejsca usytuowania.

Obliczenia według wzoru (4) wykonuje się w poszczególnych pasmach częstotliwości f. Istnieje możliwość użycia wzoru (4) przy wykorzystaniu odpowiednich wartości jednoliczbowych wskaźników oceny izolacyjności akustycznej.