Możliwości poprawy izolacyjności akustycznej budynków

Podczas podejmowania decyzji o realizacji adaptacji akustycznej podstawowym kryterium powinna być rzetelna informacja dotycząca prognozowanej skuteczności rozwiązania.

Informacja taka powinna zawierać dane dotyczące przegrody bazowej - ściany lub stropu, których izolacyjność chcemy poprawić dzięki dodaniu adaptacji akustycznej. Jest to kluczowa sprawa, ponieważ im niższa izolacyjność przegrody bazowej, tym wyższa skuteczność ­adaptacji.

Równie istotne jest określenie izolacyjności dróg bocznych przenoszenia dźwięku między pomieszczeniami.

Jeżeli dominującą drogą przenoszenia energii są drogi boczne, adaptacja przegrody rozdzielającej pomieszczenia jest bezcelowa.

Ocenę taką najlepiej wykonać metodami pomiarowymi. Jeśli jednak nie ma takiej możliwości, możliwe jest oszacowanie wielkości przenoszenia energii akustycznej bocznymi drogami za pomocą metod teoretycznych [1].

Wśród metod wykonania adaptacji dźwiękoizolacyjnych przegród można wyróżnić dwie zasadnicze grupy, różniące się sposobem mocowania dodatkowych warstw do przegrody bazowej:

• dodatkowe warstwy izolacyjne mocowane są bezpośrednio do podstawowej konstrukcji (bez kołków i listew) - RYS. 1,
• dodatkowe warstwy izolacyjne mocowane są na szkielecie metalowym lub drewnianym (szkielet nie może być mocowany bezpośrednio do bazowej konstrukcji) - RYS. 2.

Ważony wskaźnik przyrostu izolacyjności akustycznej właściwej spowodowany obecnością dodatkowych warstw może być określany na podstawie częstotliwości rezonansowej f₀, zgodnie z TAB. 1 [1].

W przypadku dodatkowego ustroju bezpośrednio przymocowanego do konstrukcji wartość częstotliwości rezonansowej można określić za pomocą wzoru zgodnie z normą PN-EN 12354-1:2002 [1]:

gdzie:

s’ - sztywność dynamiczna warstwy izolacyjnej zgodnie z normą PN-EN 29052-1:2011 [2] [MN/m³],

m’₁ - masa powierzchniowa podstawowego (bazowego) elementu konstrukcyjnego [kg/m²],

m’₂ - masa powierzchniowa dodatkowej warstwy [kg/m²].

Dla dodatkowego ustroju na szkielecie metalowym lub drewnianym wartość częstotliwości rezonansowej można określić za pomocą wzoru zgodnie z normą PN-EN 12354-1:2002 [1]:

gdzie:

d - głębokość wnęki [m].

Na RYS. 3., RYS. 4., RYS. 5., RYS. 6., RYS. 7. i RYS. 8. pokazano wyniki przykładowych obliczeń wskaźnika poprawy izolacyjności akustycznej właściwej ∆R_W, dotyczącego wykonania dodatkowych warstw ustroju rezonansowego na murowanej ścianie ceglanej o różnej grubości. Wyniki uzyskano na podstawie obliczeń wykonanych według podanych wzorów.

Wyraźnie widać, że ta sama adaptacja wykonana na różnych ścianach daje inny efekt końcowy poprawy izolacyjności. W odniesieniu do ściany gr. 25 cm (a co za tym idzie największej masie powierzchniowej - 450 kg/m² i najwyższej izolacyjności akustycznej przed adaptacją) doklejenie dodatkowych warstw adaptacyjnych skutkowało poprawą dźwiękoizolacyjności wyrażoną w wartości wskaźnika ∆R_W = 6 dB.

Ta sama adaptacja wykonana na ścianie gr. 6,5 cm (117 kg/m²) dała efekt zdecydowanie lepszy: ∆R_W = 12 dB.

Przy tej okazji warto wspomnieć, że różnica poziomu ciśnienia akustycznego 6 dB odpowiada w przybliżeniu podwojeniu subiektywnego odczucia dokuczliwości hałasu.

Należy też zwrócić uwagę, że adaptacja złożona z tych samych warstw, ale odsunięta od adaptowanej ściany na odległość 5 cm za pośrednictwem stelaża z kształtowników zimnogiętych, charakteryzuje się wyższą skutecznością (różnica wartości wskaźników ∆R_W wynosi 3 dB).

Na RYS. 9., RYS. 10. i RYS. 11. przedstawiono poprawę izolacyjności akustycznej stropu żelbetowego uzyskaną dzięki zastosowaniu sufitu podwieszanego wykonanego na bazie płyt STG i wełny mineralnej.

Obiektywnie należy stwierdzić, że poprawienie izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych wskutek stosowania dodatkowych układów rezonansowych jest stosunkowo łatwe w przegrodach o niskiej izolacyjności akustycznej.

W przypadku przegród, którym stawia się wysokie wymagania (np. przegród międzymieszkaniowych), przedstawione adaptacje nie gwarantują osiągnięcia pozytywnych rezultatów.

W razie konieczności redukcji dźwięków uderzeniowych możliwości poprawy parametrów stropu przez zastosowanie powyższych rozwiązań są jeszcze bardziej ograniczone.

Najwłaściwszym sposobem redukcji dźwięków uderzeniowych na stropie w budynku mieszkalnym jest prawidłowo wykonana podłoga pływająca.

Na przykładzie informacji podanych na RYS. 9., RYS. 10. i RYS. 11. dotyczących stropu żelbetowego gr. 14 cm można oczekiwać zmniejszenia poziomu uderzeniowego przez zastosowanie sufitu podwieszonego dźwiękoizolacyjnego o 4 dB, podczas gdy dobrze wykonana podłoga pływająca średniej klasy gwarantuje obniżenie poziomu uderzeniowego o ok. 25 dB.

W praktyce często najwygodniej jest skorzystać z gotowych rozwiązań systemowych dotyczących adaptacji dźwiękoizolacyjnych.

Na RYS. 12 pokazano przykładowe rozwiązanie systemowej okładziny ściennej.

Dobrą skuteczność adaptacji uzyskano m.in. dzięki zastosowaniu wieszaków akustycznych, za pośrednictwem których adaptacja mocowana jest do ściany bazowej, oraz specjalnego poszycia w postaci płyt gipsowo-kartonowych o podwyższonej masie powierzchniowej, opracowanych specjalnie w celu podwyższenia skuteczności tego typu rozwiązań.

Dobre parametry akustyczne układu potwierdzone zostały podczas badań laboratoryjnych.

Na FOT. 1. i FOT. 2. pokazano widok próbki ściany bazowej wykonanej z pustaków ceramicznych drążonych gr. 24 cm z obustronnym tynkiem cementowo-wapiennym gr. 10 mm oraz próbki z adaptacją okładziny systemowej służącej do adaptacji przegród budowlanych w celu zwiększenia ich izolacyjności akustycznej właściwej, zamontowanych w otwór badawczy sprzężonych komór pogłosowych znajdujących się na Wydziale Budownictwa Politechniki Śląskiej.

Badania przeprowadzono w trzech etapach: dla ściany bazowej, adaptacji wyłącznie po stronie komory nadawczej oraz dla adaptacji po obu stronach przegrody bazowej (nadawczej i odbiorczej). W TAB. 2 pokazano wyniki badań izolacyjności akustycznej właściwej.

Na podstawie przeprowadzonych badań należy stwierdzić, że wykonanie adaptacji jednostronnie pozwala odnotować wzrost wartości wskaźnika ΔR_A1 o 12 dB. Poprawa izolacyjności akustycznej właściwej w odniesieniu do adaptacji dwustronnej (w stosunku do ściany bazowej) wyniosła ΔR_A1 = 16 dB.

Należy zwrócić uwagę na fakt, że dołożenie kolejnej adaptacji skutkuje wzrostem wartości wskaźnika ΔR_A1 tylko o 4 dB (w stosunku do ściany z adaptacją jednostronną).

Wyniki badań dobrze obrazują ogólną zasadę obowiązującą w akustyce budowlanej, a mianowicie, że ta sama adaptacja wykonana na "lepszej" akustycznie przegrodzie skutkuje niższym wzrostem izolacyjności niż ma to miejsce w przypadku adaptacji wykonanej na przegrodzie "gorszej" akustycznie.

W TAB. 3 przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych poprawy izolacyjności akustycznej właściwej w odniesieniu do ścian bazowych wykonanych z betonu komórkowego, ceramiki drążonej oraz bloczków silikatowych.

Na RYS. 13 pokazano schematycznie układ warstw w przykładowej ścianie warstwowej z izolacją termiczną wykonaną w technologii lekkiej mokrej poddanej badaniom izolacyjności akustycznej właściwej.

Zarówno w przypadku izolacji termicznej w postaci styropianu, jak i wełny lamelowej obserwuje się znaczący spadek izolacyjności akustycznej. Spadek ten jest tym większy, im wyższa jest masa powierzchniowa ściany bazowej.

W przypadku styropianu modyfikowanego jako jedynego rozwiązania zaobserwowano dodatnią wartość wskaźnika DRW wynoszącą odpowiednio 1 dB dla ściany bazowej silikatowej i 2 dB dla ściany bazowej z ceramiki.

Niestety wartość wskaźników oceny izolacyjności akustycznej właściwej ΔR_A1 i ΔR_A2 przyjmuje wartości ujemne. Należy jednak zauważyć, że obniżenie izolacyjności akustycznej właściwej ściany bazowej z systemem ETICS wykonanym przy użyciu styropianu modyfikowanego jest mniej "dokuczliwe" niż w przypadku systemu ETICS wykonanego z zastosowaniem styropianu zwykłego.

Alternatywą dla systemu etics mogą być inne rozwiązania pokazane na RYS. 14. i RYS. 15.

W przeciwieństwie do systemu ETICS nie powodują one obniżenia izolacyjności akustycznej właściwej, a wręcz przeciwnie. Ich zastosowanie gwarantuje znaczący wzrost izolacyjności akustycznej ściany z izolacją termiczną w stosunku do ściany bazowej.

Na FOT. 3. i FOT. 4. pokazano widok próbek ścian zamontowanych w otwór badawczy sprzężonych komór pogłosowych znajdujących się na Wydziale Budownictwa Politechniki Śląskiej, służących do badania izolacyjności akustycznej właściwej.

W TAB. 4 pokazano wyniki badań izolacyjności akustycznej ściany z izolacją tradycyjną oraz izolacją wykonaną w technologii lekkiej suchej.

Na podstawie przeprowadzonych badań należy stwierdzić, że odnotowano wzrost wartości wskaźnika ΔRA2 o 15 dB dla izolacji systemowej i aż o 22 dB dla ściany tradycyjnej.

Oczywistą wadą powyższych systemów w stosunku do systemu ETICS jest ich cena, jednak w sytuacjach, w których konieczne jest uzyskanie wysokiej izolacyjności przegrody zewnętrznej, takie konstrukcje stanowią alternatywę dla rozwiązań polegających na zastosowaniu jako warstwy konstrukcyjnej ciężkich materiałów typu żelbet, silikat itp. Również w przypadku budynków remontowanych rozwiązania te mogą okazać się przydatne.

Literatura

1. PN-EN 12354-1:2002, "Akustyka budowlana. Określenie właściwości akustycznych budynków na podstawie właściwości elementów. Izolacyjność od dźwięków powietrznych pomiędzy pomieszczeniami".
2. PN-EN 29052-1:2011, "Akustyka. Określanie sztywności dynamicznej. Część 1: Materiały stosowane w pływających podłogach w budynkach mieszkalnych".
3. B. Szudrowicz, "Akustyka budowlana" [w:] "Budownictwo ogólne", pod red. prof. dr. hab. inż. Piotra Klemma, Arkady, Warszawa 2005.
4. L. Dulak, "Prognozowanie właściwości termicznych i akustycznych zewnętrznych przegród budowlanych o złożonej strukturze" współfinansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (nr 4308/B/T02/2009/36), Katedra Budownictwa Ogólnego i Fizyki Budowli, Wydział Budownictwa, Politechnika Śląska.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!