Ochrona akustyczna w budynkach

Hałas to dźwięk, który w określonym miejscu i czasie jest niepożądany lub szkodliwy dla zdrowia człowieka. Może wywoływać stres, narastające zmęczenie, a nawet stany depresyjne, ponadto stanowi zagrożenie dla organu słuchu.

Najbardziej skuteczną metodą ochrony przed hałasem jest ochrona czynna – zastosowanie zabezpieczeń przeciwhałasowych. Nie zawsze jednak można w sposób czynny zredukować źródło dźwięku.

W takich sytuacjach stosuje się metody bierne, polegające na ochronie środowiska i odbiorcy przed wpływem hałasu. Zadanie to realizuje się m.in. przez strefowanie akustyczne, lokalizację i konstrukcję drogi oraz rozwiązania projektowe terenów i obiektów budowlanych.

Budynek a jego otoczenie

Bez wątpienia najbardziej istotne z punktu widzenia rozwijających się aglomeracji miejskich jest otoczenie, dlatego projektowanie należy poprzedzić wizją lokalną i oceną potencjalnych zagrożeń. Chodzi głównie o usytuowanie budynku względem zakładów przemysłowych czy głównych ciągów komunikacyjnych, istniejących oraz planowanych.

Oczywiste jest, że większe starania w tej kwestii należy dołożyć w przypadku projektowania ścian budynku od strony linii tramwajowej czy drogi ekspresowej niż obiektu w sąsiedztwie lasu. Nie zawsze jednak można przewidzieć, co powstanie obok budynku w ciągu całego okresu jego eksploatacji. Dlatego kolejne inwestycje powinny być dostosowane do już istniejącej sytuacji.

Nowo wznoszone obiekty nie powinny destrukcyjnie oddziaływać na ludzi i otoczenie, jednak tak się zdarza. Przykładem jest ciasna zabudowa w centrum miasta, gdzie powstaje coraz więcej budynków wysokich (fot. 1). Niemalże wszystkie mają systemy wentylacji mechanicznej, której agregaty zlokalizowane są na dachach. Szum, jaki wytwarzają, może nie być dokuczliwy dla użytkowników danego budynku przy zastosowaniu właściwej wibroizolacji, ale z całą pewnością będzie oddziaływać na ludzi w sąsiednim budynku, wyższym o kilkanaście pięter.

Przenoszenie dźwięków w budynkach

W projektowaniu budynku pod kątem ochrony przed hałasem należy uwzględnić sposób przenoszenia dźwięku w obiekcie.

Pierwsza grupa dźwięków przenikających przez przegrody budowlane to hałasy powietrzne. Są to dźwięki pochodzące z zewnątrz, ale także hałasy związane z bytowaniem, czyli użytkowaniem budynku. Spotykamy się z nimi praktycznie wszędzie, gdzie zachodzi swobodny przepływ powietrza.

Należy pamiętać, że samo zaizolowanie ścian nie jest wystarczające, ponieważ dźwięk będzie się przenosił również w sposób pośredni przez ściany działowe, stropy czy ewentualne otwory w przegrodzie (rys. 1). Wynika to nie tylko z samych właściwości zastosowanych materiałów, ale również ze sposobu ich połączenia.

Okazuje się bowiem, że nawet jeśli materiał, z którego przegroda jest zbudowana, cechuje się wymaganą normowo izolacyjnością akustyczną, to w wyniku niedbałego wykonania jej wartość wypadkowa może być gorsza nawet o kilkanaście decybeli. Można spróbować to zredukować np. dzięki zastosowaniu warstwy tynku gr. 5–8 cm, uzupełniającej ubytki powstałe w trakcie niechlujnego wykonawstwa. Dobrze sprawdzają się również systemy płyt gipsowo-kartonowych, specjalnie przystosowanych do poprawy właściwości akustycznych.

Do dźwięków powietrznych należą także hałasy przekazywane przez piony i przyłącza instalacji. Znacznie większym problemem są tutaj wszelkiego rodzaju kanały wentylacyjne, których uszczelnienie nie jest tak łatwe. Bardzo często pogorszenie właściwości akustycznych wynika z niewłaściwego lub niedokładnego wykonawstwa.

Dźwięki powietrzne, zarówno pochodzące z zewnątrz, jak i bytowe, nie są jedynym ani najbardziej problematycznym rodzajem ­hałasu. Znacznie większy kłopot sprawiają dźwięki uderzeniowe, które przenoszą się za pośrednictwem konstrukcji (rys. 2). Mogą one być słyszalne nawet kilka mieszkań dalej (w pionie lub poziomie) od źródła hałasu.

Dotyczy to również ciągów komunikacyjnych, jednych z najsłabszych miejsc pod względem izolacyjności akustycznej w budynku. Wszelkie kroki na parkiecie, wiertarka czy zwykłe wbijanie gwoździ w ścianę mogą okazać się wyjątkowo uciążliwe. Szczególnie dokuczliwe jest to w budynkach z wielkiej płyty.

Ostatnimi elementami, jakie należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu akustycznym budynku, są zjawiska echa i pogłosu. Nie stanowią one, co prawda, w większości wypadków dużego problemu, jednak mają znaczenie w budynkach szczególnego przeznaczenia, czyli takich, gdzie wymagana jest zrozumiałość dźwięków oraz mowy lub ich wysoki stopień tłumienia, czyli we wszelkiego rodzaju salach konferencyjnych, wykładowych, filharmoniach, teatrach czy szpitalach. Obiekty te wymagają więc precyzyjnego zaprojektowania pod względem akustycznym.

Ochrona przed hałasem a obowiązujące przepisy

W polskim prawie nie znajdzie się wielu wytycznych dotyczących akustyki w budynku. Jest kilka zapisów, które zasługują na szczególną uwagę.

Art. 5 ust. 1 ustawy Prawo budowlane [2] narzuca konieczność budowania i projektowania zgodnie z normami i zasadami wiedzy technicznej, zapewniając:

„1) spełnienie wymagań podstawowych dotyczących: (…) e) ochrony przed hałasem i drganiami”.

Dalsze informacje na temat wymagań ochrony przed hałasem można znaleźć w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [3], w § 326 ust. 1:

„Poziom hałasu oraz drgań przenikających do pomieszczeń w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej, z wyłączeniem budynków, dla których jest konieczne spełnienie szczególnych wymagań ochrony przed hałasem, nie może przekraczać wartości dopuszczalnych, określonych w polskich normach dotyczących ochrony przed hałasem pomieszczeń w budynkach oraz oceny wpływu drgań na ludzi w budynkach”.

Zgodnie z rozporządzeniem w sprawie warunków technicznych [3] izolacyjność akustyczna przegród – od dźwięków powietrznych, a w wypadku stropów także od dźwięków uderzeniowych – powinna odpowiadać wartościom określonym w odpowiedniej normie. Zapis § 326 ust. 2 rozporządzenia [3] brzmi:

„W budynkach, o których mowa w ust. 1, przegrody zewnętrzne i wewnętrzne, a także elementy budowlane powinny mieć izolacyjność akustyczną:

1) od dźwięków powietrznych dla: ścian zewnętrznych, stropodachów, ścian wewnętrznych, okien w przegrodach zewnętrznych, drzwi i okien wewnętrznych,

2) od dźwięków powietrznych i uderzeniowych dla stropów nie mniejszą od określonej w polskiej normie dotyczącej izolacyjności akustycznej przegród w budynkach oraz izolacyjności akustycznej elementów budowlanych”.

Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych [3] zawiera również dodatkowe wskazania co do kwestii akustycznych pomieszczeń w przestrzeni nad garażami, zsypów odpadów stałych oraz wentylacji i klimatyzacji, które mają być „(…) zabezpieczone pod względem akustycznym i nie powodować uciążliwości dla mieszkańców” (§ 128).

Ostatnim istotnym wymaganiem jest zapis § 326 ust. 3:

„W budynku wielorodzinnym izolacja akustyczna stropów międzymieszkaniowych powinna zapewniać zachowanie przez te stropy właściwości akustycznych, o których mowa w ust. 2 pkt 2, bez względu na rodzaj zastosowanej nawierzchni podłogowej”.

Tym samym, o ile można to łatwo określić w przypadku mieszkań wykończonych, o tyle w lokum pozostawionym w stanie surowym nie można zachować kontroli nad właściwym poziomem izolacyjności akustycznej.

Wymagania dotyczące izolacyjności akustycznej przegród w budynkach i sposób ustalania wymogów w stosunku do izolacyjności akustycznej elementów budowlanych określa norma PN­‑B-02151­‑3:1999 [4]. Wymogi są tu różnicowane w zależności od rodzaju budynku, a więc osobno w odniesieniu do:

• budynków wielopiętrowych mieszkalnych i z miejscami pracy,
• jednorodzinnych budynków w zabudowie bliźniaczej i szeregowej,
• budynków zamieszkania zbiorowego,
• szpitali, sanatoriów,
• szkół i innych obiektów dydaktycznych.

Przykładowe wartości dotyczące izolacyjności akustycznej wybranych przegród według normy PN-B-02151-3:1999 [4] zamieszczono w tabeli.

Dalsze informacje na temat ochrony przed hałasem można znaleźć w Ustawie Prawo ochrony środowiska [5], gdzie zamieszczona jest nie tylko definicja hałasu (art. 3 pkt 5 „rozumie się przez to dźwięki o częstotliwościach od 16 Hz do 16 000 Hz”), lecz także odniesienie do parametrów zamieszczonych w normach, których spełnienie jest konieczne (tabela).

Ustawa Prawo ochrony środowiska [5] zawiera wyszczególnienie źródeł hałasu (komunikacyjnego, przemysłowego lub pochodzącego z działalności rekreacyjno-wypoczynkowej), które podczas wizji lokalnej mogą zadecydować o lokalizacji inwestycji lub o koniecznych do podjęcia środkach ochrony przed hałasem.

Ponadto w Dziale V „Ochrona przed hałasem” (art. 112–120a) dokonuje podziału doby na trzy pory: nocną (22.00–6.00), dzienną (6.00–18.00) oraz wieczorną (18.00–22.00). Dotyczy to już jednak nie tyle kwestii izolacyjności, ile dopuszczalnych poziomów hałasów w danej porze, podawanych w dB. Projektant ma obowiązek dopilnować, aby przy danym poziomie hałasu, określonym w odniesieniu do wybranego rodzaju terenu (mieszkalnego, rekreacyjnego itd.) konstrukcje przegród gwarantowały wymaganą izolacyjną akustyczną.

Gdy jednak analizuje się potencjalne źródła hałasu, okazuje się, że jest ich znacznie więcej, niż uwzględniono to w przepisach ochrony środowiska. Nie zwalnia to jednak projektanta z odpowiedzialności za zagwarantowanie odpowiedniego poziomu komfortu akustycznego w budynku. Jednocześnie łatwiej jest czasem odizolować źródło hałasu, niż projektować budynki z podwyższonym standardem ochrony przed hałasem.

Niuanse, od których zależy izolacyjność akustyczna

Podstawową kwestią jest budowa węzłów na połączeniu ścian ze stropem czy dokonanie odcięcia biegów ciągów komunikacyjnych, zapobiegającego przenoszeniu drgań w inne, nieraz dość odległe miejsca budynku.

Przewody znajdujące się w przestrzeniach instalacyjnych powinny zostać właściwie zaizolowane materiałami o wysokim poziomie pochłaniania dźwięku. Powinno się również stosować dodatkowe uszczelnienia w miejscach przechodzenia pionów instalacyjnych przez stropy kolejnych kondygnacji. W przypadku przyłączy sanitarnych dobrym rozwiązaniem mogą okazać się sufity podwieszane, jednak zabierają one pewną przestrzeń, co nie zawsze jest akceptowane przez inwestora.

Należy zadbać o dokładne ułożenie zaprawy między kolejnym elementami ścian. Jeśli bowiem pozostawi się pustki w formie niewypełnionych do końca szczelin, staną się one pudłem rezonansowym z łatwością przenoszącym dźwięk przez przegrodę.

Trzeba także dopilnować, aby ciągi wentylacyjne oraz wszelkiego rodzaju puszki przygotowane pod gniazda elektryczne sąsiednich pomieszczeń znajdowały się jak najdalej od siebie (rys. 3). Często np. przegroda przewiercana jest na wylot, co znacznie osłabia jej parametry akustyczne.

Akustyczne przegrody biologicznie czynne

Problemy akustyczne można rozwiązać dzięki zastosowaniu lepszych materiałów czy dopilnowaniu właściwego wykonania, jednak nie zawsze. W przypadku hałasów pochodzących z zewnątrz budynku czasem łatwiej i taniej jest odizolować samo źródło hałasu, zamiast izolować akustycznie cały budynek.

W ostatnich latach zjawisko hałasu zewnętrznego nasiliło się w związku z ciągłą modernizacją infrastruktury drogowej. Coraz częściej stosowane są więc panele akustyczne, mające tylu zwolenników, co przeciwników. Znacznie starszą wersją tego rozwiązania są pasy zieleni okalające osiedla czy drogi – były to pierwotypy akustycznych przegród biologicznie czynnych.

Rozwiązaniem, które znacznie szybciej pozwala uzyskać oczekiwane efekty, są prefabrykowane panele z tworzyw sztucznych lub od pewnego czasu sprężonego betonu. Ich przewaga nad roślinami jest taka, że nie trzeba czekać wiele lat, aż przegroda urośnie do rozmiarów pozwalających zablokować znaczną część fal dźwiękowych. Oczywiście, jeśli miejsce na to pozwala, wykorzystuje się również różnego rodzaju wolno stojące konstrukcje z pustaków keramzytobetonowych, których bruzdy obsadzane są później roślinami.

Innym rozwiązaniem jest zastosowanie przegród określanych mianem dachów zielonych (tłumią hałas o 20–30 dB lepiej niż klasyczne pokrycia) oraz ścian zielonych (tłumią hałas, zależnie od typu, od 5 do 15 dB).

Dachy porośnięte roślinnością (fot. 2) nie mają w Polsce zbyt długiej tradycji, toteż często uważane są za pewnego rodzaju ekstrawagancję. Z jednej strony traktowane są jako zbędny luksus, z drugiej zaś jako źródło wilgoci i pleśni niszczącej konstrukcję dachową. W rzeczywistości dach zielony nie tylko zdobi budynek, lecz także, pod warunkiem poprawnego wykonania, przynosi wymierne korzyści.

W miastach dachy zielone przejmują część funkcji terenów zielonych – pochłaniają dwutlenek węgla i produkują tlen, zatrzymują kurz i inne zanieczyszczenia, magazynują też wodę opadową, dzięki czemu odciążają sieć kanalizacyjną oraz nawilżają powietrze. Ponadto dachy zielone znakomicie pochłaniają hałas i często pełnią także funkcje rekreacyjne.

Ściany zielone (fot. 3, 4) to konstrukcje sięgające nawet kilkunastu metrów, o dużym stopniu zróżnicowania powierzchni. Można je stosować jako alternatywę dla zwykłych ekranów akustycznych, a także formę przekrycia powierzchni przegrody (w tym wypadku zewnętrznej) budynku, choć w miejscach użyteczności publicznej rozwiązanie to sprawdza się również wewnątrz budynku. Takie wnioski można sformułować na podstawie badań Jamila Binabida przeprowadzonych w 2010 r. [6]. Dokonał on dokładnej analizy rozwiązań konstrukcji zielonych. Na rys. 4 zestawiono wybrane dane z tych badań.

System kieszeniowy (pocketowy) (rys. 5) jest jednym z pierwszych, jakie stosowano w systemach ścian zielonych. Wyniki badań ­wskazują, jak duże możliwości pochłaniania dźwięków mają wszystkie powierzchnie biologicznie czynne w budownictwie. Można by było nimi zastąpić również większość osłon urządzeń wentylacji mechanicznej, jakie montuje się na dachach budynków wysokich.

Podsumowanie

Izolacyjność akustyczna budynków uwarunkowana jest wieloma czynnikami, które powinny być uwzględniane zarówno przy projektowaniu, jak i wykonywaniu obiektów. Są nimi m.in. usytuowanie obiektu oraz jego rozplanowanie. Ponadto uzyskanie odpowiedniej izolacyjności akustycznej jest uzależnione od właściwego z punktu widzenia akustyki doboru rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych przegród budowlanych, stosowania rozwiązań mających na celu eliminowanie lub ograniczanie przenoszenia dźwięków w budynku, a także właściwego i dokładnego wykonawstwa.

Rozwiązaniem pozwalającym na zapewnienie odpowiedniej izolacyjności akustycznej, a jednocześnie na poprawę mikroklimatu w pomieszczeniach oraz w otoczeniu obiektu jest zastosowanie przegród biologicznie czynnych.

W ochronie przed hałasem coraz większy nacisk kładzie się na kontrolę propagacji fali dźwiękowej. Obecnie dzięki wykorzystaniu specjalnego oprogramowania można wykonać symulację rozkładu fal w obiekcie, a także na terenie wokół niego, a na tej podstawie wyznaczać strefy hałasu, parametry klimatu akustycznego itp.

Literatura

1. Forum dyskusyjne SkyscraperCity, www.skyscrapercity.com
2. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (DzU z 1994 r. nr 89, poz. 414, ze zm.).
3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690, ze zm.).
4. PN-B-02151-3:1999, „Ochrona przed hałasem w budynkach. Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych”.
5. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. – Prawo ochrony środowiska (DzU z 2001 nr 62, poz. 627, ze zm.).
6. J. Binabid, „Study of Vertical Gardens and their benefits for low-rise buildings in moderete and hot climates”, University of Southern California, Los Angeles 2010.
7. Strona internetowa Karen Rittenhouse, www.karensperspective.com
8. Strona internetowa www.wpckompozyt.pl
9. B. Szudrowicz, „Ocena izolacyjności między mieszkaniami w obecnie realizowanych budynkach (ze szczególnym uwzględnieniem ścian masywnych) – błędy projektowe i wykonawcze”, materiały szkoleniowe „Problemy akustyczne w budownictwie ogólnym”, Poznań, 28.10.2009 r.
10. T. Zakrzewski, R. Żuchowski, „Kompendium akustyki architektonicznej wraz z przykładami metody obliczeniowych”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2009.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!