Co wpływa na obniżenie komfortu akustycznego w budynku?

Zapewnienie odpowiedniego komfortu akustycznego w budynku jest jednym z zadań stawianych projektantom. Wynika ono nie tylko z indywidualnych wymagań przyszłych użytkowników obiektu, ale określone jest wprost w Prawie budowlanym [1] w następujący sposób: "Obiekt budowlany wraz ze związanymi z nim urządzeniami budowlanymi należy, biorąc pod uwagę przewidywany okres użytkowania, projektować i budować w sposób określony w przepisach, w tym techniczno-budowlanych, oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej, zapewniając spełnienie wymagań podstawowych dotyczących (…) ochrony przed hałasem i drganiami".

Uszczegółowienie powyższych wymagań znajduje się w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [2]. W dokumencie tym czytamy, że:

"pomieszczenia w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej podlegają ochronie przed hałasem:

• zewnętrznym przenikającym do pomieszczenia spoza budynku;
• pochodzącym od instalacji i urządzeń stanowiących techniczne wyposażenie budynku;
• powietrznym i uderzeniowym, wytwarzanym przez użytkowników innych mieszkań, lokali użytkowych lub pomieszczeń o różnych wymaganiach użytkowych
• oraz pogłosowym, powstającym w wyniku odbić fal dźwiękowych od przegród ograniczających dane pomieszczenie".

Chcąc spełnić powyższe wymagania dotyczące ochrony przed hałasem oraz dążąc do tego, aby zapewnić użytkownikom jak najlepsze warunki akustyczne w pomieszczeniu należy koniecznie uwzględnić zagadnienia akustyki na etapie projektowania oraz wykonywania budynków.

Niestety, w Polsce nie ma przepisów, które nakładałyby obowiązek sprawdzenia projektu budynku pod kątem spełnienia wymagań akustycznych przez zastosowane rozwiązania czy kontroli parametrów akustycznych w gotowym budynku.

Błędy na etapie projektu wstępnego

Często zdarza się, że po pomoc akustyka sięga się zbyt późno. Nierzadko ma to miejsce na etapie projektu wykonawczego, nie wspominając już sytuacji, gdy dopiero podczas budowy okazuje się, że wymagania akustyczne nie zostały spełnione i pospiesznie szuka się ratunku u akustyka. Tymczasem pierwszy kontakt z akustykiem powinien odbyć się już na etapie projektu wstępnego. Wówczas możliwe jest przyjęcie wielu rozwiązań korzystnych pod względem akustycznym, a niepowodujących dodatkowych kosztów.

Pierwszym przykładem błędów popełnianych na etapie projektu wstępnego jest niekorzystne usytuowanie budynku na działce, np. w pobliżu źródła hałasu.

W konsekwencji projektowane przegrody zewnętrzne muszą charakteryzować się wysoką izolacyjnością akustyczną, co wiąże się z ich o wiele wyższą ceną.

Przyjęło się również uważać, że tylko w gestii architekta leży kształtowanie bryły budynku czy dobór rodzaju elewacji, podczas gdy również te elementy mają znaczący wpływ na akustykę wewnątrz budynku.

Kolejnym często popełnianym błędem jest złe rozplanowanie układu pomieszczeń i systemów instalacyjnych. Przykładem może być umiejscowienie sypialni w części budynku od strony źródeł hałasu lub w sąsiedztwie pomieszczeń sanitarnych (RYS. 1).

Poprawnie przyjęty układ budynku charakteryzuje się oddzieleniem pomieszczeń chronionych ścianami wolnymi od instalacji, koncentracją pomieszczeń sanitarnych i usytuowaniem ich w jednym pionie oraz lokalizacją szybów instalacyjnych w sąsiedztwie pomieszczeń sanitarnych (RYS. 2).

Błędy podczas projektowania i wykonywania przegród

Konstrukcja przegród budowlanych to kolejny bardzo ważny element projektu, określający jakość akustyczną wnętrz. Zgodnie z "prawem masy" skuteczną metodą ograniczania zakłóceń przenoszonych drogą powietrzną jest zastosowanie przegród charakteryzujących się dużą masą, np. ścian z betonu czy cegły pełnej oraz stropów żelbetowych.

Konkurencyjne pod względem parametrów akustycznych i kosztów wykonania są również rozwiązania systemowe, których zaletą jest zastosowanie materiałów budowlanych o suchej technologii, systemowych elementów montażowych i przekładek wibroizolacyjnych. Mogłoby się wydawać, że kwestie związane z projektowaniem przegród budowlanych nie powinny przysporzyć większych problemów. Rzeczywistość jest jednak zgoła inna.

Pierwszy poważny błąd popełniany podczas projektowania ścian czy stropów leży w samych założeniach, tj. w traktowaniu danej przegrody indywidualnie. Poprawne podejście polega natomiast na rozpatrywaniu konstrukcji budynku całościowo. Nie można bowiem określić rzeczywistej izolacyjności akustycznej przegrody, jeśli nie ma się informacji o sąsiadujących przegrodach. Przyczyną tego zamieszania jest tzw. boczne przenoszenie dźwięków (RYS. 3).

Jak wpływa to zjawisko na izolacyjność akustyczną przegrody? Mogłoby się wydawać, że dźwięk z pomieszczenia ze źródłem przedostaje się do sąsiadującego pomieszczenia tylko poprzez oddzielającą je przegrodę. W rzeczywistości jednak fala akustyczna może pobudzić do drgań również inne ściany lub strop. Następnie dźwięk drogą materiałową będzie przekazywany w inne miejsce budynku, nawet bardzo odległe. Może zatem zostać wypromieniowany do pomieszczenia odbiorczego dowolną przegrodą, niekoniecznie wspólną z pomieszczeniem nadawczym.

W przypadku, gdy wszystkie przegrody w budynku charakteryzują się dużą masą, przenoszenie drogami bocznymi jest niewielkie.

Problem pojawia się, gdy zastosuje się lekką przegrodę w sąsiedztwie masywnych ścian. Wówczas pobudzona do drgań masywna ściana boczna bez problemu przekaże energię akustyczną na lekką ściankę działową. W konsekwencji izolacyjność lekkiej ściany może ulec obniżeniu nawet o kilkanaście decybeli.

Nieraz okazuje się, że przy zastosowaniu lekkiej ściany o wysokich parametrach izolacyjności akustycznej, straty związane z przenoszeniem bocznym są tak duże, że korzystniej byłoby dobrać tańszą przegrodę o gorszych parametrach, bo jej rzeczywista izolacyjność będzie porównywalna z droższą wersją, a czasami nawet wyższa.

Podczas określania zjawiska przenoszenia bocznego zostało poruszone zagadnienie dźwięków materiałowych. Warto tę kwestię omówić nieco obszerniej. Podstawowy problem związany z transmisją dźwięków materiałowych w konstrukcji polega na tym, że jeśli na etapie projektowania nie uwzględni się odpowiednich zabezpieczeń przed przenikaniem dźwięku tą drogą, to po wykonaniu budynku wszelkie poprawki są często niemożliwe do wykonania.

Projektując budynek, należy zatem pamiętać o dylatacjach stref chronionych, wibroizolacjach urządzeń mechanicznych stanowiących techniczne wyposażenie budynku czy stosowaniu w przegrodach połączeń elastycznych (np. połączenie górnej krawędzi ceramicznej ściany wypełniającej ze stopem lub podciągiem) lub na wibroizolacji (np. sufit podwieszany ze szkieletem stalowym na wibroizolacji).

Rozwiązaniem, które również eliminuje materiałową drogę propagacji dźwięku, są podłogi pływające (niezastąpione np. na klatkach schodowych). Niestety, błędy na etapie projektowania i wykonywania podłóg pływających są powszechne. Idea stosowania tego typu konstrukcji polega na stworzeniu układu „masa–sprężyna”, gdzie warstwa wylewki betonowej lub suchego jastrychu „pływa” na warstwie izolacji akustycznej.

Aby podłoga pływająca działała skutecznie, wierzchnia warstwa nie może mieć bezpośredniego styku ze stropem i ścianami (RYS. 4-5). Niestety, często zdarza się, że brak jest izolacji obwodowej lub jest ona niepoprawne wykonania. Również wskutek rozprowadzania instalacji w warstwie izolacji akustycznej lub niedokładnego wykonania izolacji przeciwwilgociowej mogą powstać mostki akustyczne znacznie zmniejszające skuteczność podłogi pływającej.

Kolejnym błędnym rozwiązaniem związanym z zastosowaniem podłóg pływających jest posadowienie lekkich ścian działowych na podłodze pływającej. W konsekwencji dźwięk drogą materiałową może przenikać między sąsiadującymi w poziomie pomieszczeniami. Rozwiązaniem właściwym jest posadowienie ścianek działowych bezpośrednio na stropie konstrukcyjnym lub ewentualnie wykonanie dylatacji w warstwie wylewki (RYS. 6-8).

Często pojawia się również wątpliwość dotycząca rodzaju materiału stosowanego w warstwie izolacji akustycznej w podłogach pływających. Pada pytanie, czy lepszym rozwiązaniem będzie użycie styropianu, czy wełny mineralnej.

Pod względem zapewnienia izolacyjności akustycznej przegrody od dźwięków uderzeniowych oba te materiały będą miały podobną skuteczność, o ile charakteryzują się jednakowymi parametrami akustycznymi. Decydujący będzie tu parametr sztywności dynamicznej, który musi być podany i uwzględniony podczas projektowania podłogi pływającej.

Błędem jest określanie w projekcie warstwy izolacji jako "styropian" bez podania jego sztywności dynamicznej. Wówczas na budowie często stosowany jest zamiennie zwykły styropian, charakteryzujący się dobrymi parametrami termicznymi, a nie akustycznymi.

Kiedy natomiast warto zastosować w warstwie izolacji akustycznej wełnę mineralną? Wówczas, gdy zależy nam również na zabezpieczeniu stropu przed przenikaniem dźwięków powietrznych. Styropian bowiem nie spełni tego zadania. Uwaga ta odnosi się również do wielowarstwowych lekkich ścianek działowych. Przykładowo, jeśli wypełnimy przestrzeń między płytami gipsowo-kartonowymi styropianem zamiast wełną, nie uzyskamy poprawy izolacyjności akustycznej przegrody od dźwięków powietrznych.

Kolejne pytania, które bardzo często nurtują użytkowników budynku, brzmią:

• Jak zapewnić ochronę przed docierającym do ich lokalu hałasem, jeśli u sąsiada nie zastosowano podłogi pływającej lub została ona błędnie wykonana?
• Czy rozwiązaniem problemu będzie zamontowanie w pomieszczeniu odbiorczym sufitu podwieszanego?

Nawet jeśli wykonany zostanie odpowiednio dla tej funkcji zaprojektowany sufit podwieszany, nie ma pewności, że hałas zostanie zredukowany. Wytłumaczeniem tego faktu są znów dźwięki materiałowe i związane z nimi boczne przenoszenie dźwięku (RYS. 9-11).

Dopiero zaawansowane badania i pomiary mogłyby dać odpowiedź, jakimi drogami dźwięk przenosi się od źródła, a w konsekwencji, czy sufit podwieszany będzie skuteczny. Najczęściej jednak zastosowanie tylko sufitu podwieszanego nie przynosi zamierzonych rezultatów.

Teraz przyszła pora na zmierzenie się z błędami, które popełniane są jeszcze na papierze, na etapie obliczeń. Istnieje szereg wskaźników, które określają izolacyjność akustyczną danych rozwiązań konstrukcyjnych. Są one ściśle zdefiniowane, a umiejętność ich zastosowania jest niezbędna, by projekt został wykonany poprawnie.

Jednym z najczęstszych błędów jest używanie w projekcie wskaźnika ważonego izolacyjności akustycznej właściwej R_w bez uwzględnienia widmowych wskaźników adaptacyjnych, np. C i C_tr.

Wskaźnik R_w opisuje jednoliczbowo izolacyjność akustyczną przegrody. Nie uwzględnia on jednak widma źródła hałasu, ze względu na który projektuje się daną przegrodę. Rolę tę pełnią wskaźniki adaptacyjne. Zwykle konsekwencją zastosowania wskaźnika R_w jest dobór przegrody o zbyt niskich parametrach izolacyjności akustycznej.

Błędne jest również bezkrytyczne przyjmowanie, że wskaźnik C dotyczy tylko dźwięków bytowych, natomiast wskaźnik C_tr tylko hałasu komunikacyjnego, a w konsekwencji zakładanie, że izolacyjność ścian wewnętrznych opisuje parametr R_A1 (R_A1 = R_w + C), a ścian zewnętrznych R_A2 (R_A2 = R_w + C_tr).

Dobór rodzaju wskaźnika adaptacyjnego zależy od widma hałasu, a nie samego pochodzenia dźwięku. Pomocne w jego doborze jest podane w normie PN-EN ISO 717-1:2013-08 [3] zestawienie różnych źródeł hałasu z odpowiadającymi im wskaźnikami C i C_tr.

Czasami w projekcie zdarzają się również błędy polegające na niepoprawnym porównaniu obliczonej wartości izolacyjności akustycznej z wymaganiami normowymi. O ile parametr izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych nie przysparza większych problemów, a jego wysoka wartość świadczy o dobrej izolacyjności przegrody, o tyle w przypadku wskaźnika poziomu uderzeniowego zdarzają się pomyłki.

Podczas określania izolacyjność przegrody od dźwięków uderzeniowych wykonuje się bowiem pomiar poziomu ciśnienia akustycznego tylko w pomieszczeniu odbiorczym podczas pobudzania danego stropu znormalizowanym źródłem dźwięku. Aby strop charakteryzował się wysoką izolacyjnością, poziom ten musi być jak najniższy. W trakcie projektowania stropu należy zatem dążyć do tego, aby wartość wskaźnika poziomu uderzeniowego stropu była jak najmniejsza.

Na koniec jeszcze jedna uwaga do projektu. Zgodnie z zaleceniami normy PN‑B‑02151‑3 [4, 5] wskaźniki oceny izolacyjności akustycznej należy skorygować o poprawkę wynoszącą 2 dB. Jest to tzw. współczynnik bezpieczeństwa, o którym nie można zapominać.

Zakładając, że projekt budynku pod względem akustyki został wykonany poprawnie, niestety nie można przyjąć, że na pewno komfort akustyczny w budynku będzie zapewniony. Mogą bowiem pojawić się błędy na etapie wykonywania obiektu. Część przykładów błędów wykonawczych została już przedstawiona przy okazji omawiania m.in. stosowania podłóg pływających.

Należy jednak wspomnieć jeszcze o kilku ważnych kwestiach. Pierwsza z nich to zagadnienie nieszczelności akustycznej przegrody. Jeżeli zostanie wykonana przegroda budowlana charakteryzująca się nawet wysoką izolacyjnością akustyczną, to wszelkie nieszczelności w jej konstrukcji wpłyną na znaczne obniżenie końcowej izolacyjności.

Gdzie najczęściej spotykamy się z tego typu zaniedbaniem? Przykładem mogą być okna i drzwi, których niepoprawny montaż może skutkować przenikaniem dźwięku przez nieszczelności. Kolejny przykład to niedokładne wykonanie spoin między elementami bądź niepoprawne wykonanie szczeliny podstropowej.

Należy również pamiętać, aby nie mocować osprzętu elektrycznego w tym samym miejscu po obu stronach ściany. Błędem wykonawczym będzie również mocowanie do ścian urządzeń bez zastosowania elementów przeciwdrganiowych czy mocowanie płyt gipsowo-kartonowych do powierzchni ściany na tzw. plackach gipsowych.

Niestety, często spotykaną praktyką jest również wprowadzanie na własną rękę zmian w projekcie. Działania takie mogą mieć negatywny skutek. Jako przykład można podać wszelkiego rodzaju zmiany w rozwiązaniach systemowych ścian z płyt gipsowo-kartonowych na kształtownikach zimnogiętych.

Zmiany nawet z pozoru niewielkie, takie jak usunięcie lub wymiana podkładek elastycznych, mają ogromny wpływ na parametry akustyczne przegrody. W konsekwencji bez ponownych pomiarów nie jest możliwe określenie izolacyjności całego systemu. Inne przykłady ingerencji w projekt to np. zmiana przyjętego rodzaju tynku czy zamiana materiału wypełniającego przestrzeń między ściankami w przypadku przegród wielowarstwowych.

Warto też odnieść się do dwóch pojęć, które z pozoru wydają się zrozumiałe i rozróżnialne, natomiast w praktyce często bywają mylone, tj.:

• izolacyjność akustyczna
• i chłonność akustyczna.

Wiele osób myśli, że wykonanie adaptacji akustycznej w pomieszczeniu (np. znaną metodą wykorzystującą opakowania po jajkach) istotnie redukuje transmisję dźwięku do sąsiednich pomieszczeń. W rzeczywistości jednak izolacyjność ściany nie ulega poprawie, bo warstwa pochłaniająca w niewielkim stopniu zwiększa masę przegrody, nie działa również tak, jak element tłumiący drgania w systemach ścian wielowarstwowych.

Jedyne, co ulega zmianie, to chłonność akustyczna pomieszczenia, która się zwiększa. W konsekwencji redukowany jest hałas pogłosowy w pomieszczeniu ze źródłem dźwięku. Poprawia się zatem komfort akustyczny, ale głównie w pomieszczeniu nadawczym. Dźwięk natomiast nadal tak samo przenika przez przegrody do kolejnych wnętrz. W najlepszym przypadku obniżony zostaje o kilka decybeli poziom wyjściowy, ale skuteczność takiego działania zależy ściśle od lokalizacji źródła.

Błędy podczas projektowania i wykonywania instalacji

Bardzo istotny, ze względu na końcowy komfort akustyczny w pomieszczeniach, jest etap projektowania i wykonywania instalacji w budynku. Jest to kolejny zestaw wytycznych i prac, który, nieuwzględniony w projekcie lub na budowie, skutkuje często nieodwracalnymi konsekwencjami.

Wszelkie przewody instalacyjne powinny być umieszczane w zamkniętych szybach, odpowiednio odizolowanych od konstrukcji i zabezpieczonych przed przenikaniem hałasu, w tym również dźwięków materiałowych (RYS. 12).

Błędne jest zatem sytuowanie instalacji w ścianie masywnej bez zabezpieczeń wibroakustycznych czy brak izolacji przejść elementów instalacji przez przegrody.

Należy również pamiętać, że liczne odsadzki na pionach kanalizacyjnych czy nawet nieodpowiednia prędkość przepływu w rurach istotnie wpływają na poziom emitowanego hałasu. Pomocnym rozwiązaniem może być zastosowanie niskoszumowych systemów rurowych oraz cichej armatury.

Błędy na etapie wykańczania wnętrz

Dobry projekt i poprawne wykonanie budynku niestety nie dają gwarancji, że w pomieszczeniu zapewniony zostanie komfort akustyczny. Wszystkie starania mogą zostać bowiem zaprzepaszczone podczas wykańczania lokali przez samych użytkowników.

Jakie błędy najczęściej popełniają mieszkańcy?

• Pierwsza grupa błędów związana jest ze wspomnianą wcześniej transmisją dźwięków materiałowych. Przykładowo, wykonana podłoga pływająca nie będzie zabezpieczeniem przed dźwiękami uderzeniowymi, jeśli wykończymy ją płytkami ceramicznymi sztywno połączonymi ze ścianami. Takie rozwiązanie będzie bowiem skutkowało powstaniem mostków akustycznych na styku podłogi ze ścianami. Podobna sytuacji wystąpi, jeśli np. wanna zostanie sztywno zamontowana do ściany lub gdy poprowadzimy przewody kanalizacyjne w bruzdach ścian pomieszczeń, które wymagają ochrony.
• Wykończenie lokalu może również istotnie wpłynąć na pogłosowość wnętrza. Obecnie za stylowe w mieszkaniach uważa się duże otwarte przestrzenie, nierzadko wykończone kamieniem czy innym materiałem silnie odbijającym dźwięk. Duża objętość i surowy styl wnętrz potęgują hałas pogłosowy i uwypuklają niektóre wady akustyczne pomieszczenia, np. flutter echo.

Podsumowanie

Jakość akustyczna budynku jest składową kilku czynników. Po pierwsze, należy przygotować poprawny projekt, uwzględniający wszelkie zagadnienia akustyczne. Istotna jest również jakość zastosowanych wyrobów budowlanych. Na koniec nie można zapomnieć o poprawnym wykonaniu budynku, zgodnie ze wszystkimi wytycznymi akustycznymi.

Warto również pamiętać, że wiele kwestii poprawnego projektowania akustyki w budynku może być rozpatrywanych tylko na bardzo wczesnym etapie projektu, dlatego też kluczowe jest uwzględnienie zagadnień akustyki już na początku planowania inwestycji.

Literatura

1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. - Prawo budowlane (DzU z 2013 poz. 1409).
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z późn. zm. (DzU nr 75, poz. 690).
3. PN-EN ISO 717-1:2013-08, "Akustyka. Ocena izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Izolacyjność od dźwięków powietrznych".
4. PN-B-02151-3:1999, "Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych. Wymagania".
5. PN-B-02151-3:2015-10, "Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Część 3: Wymagania dotyczące izolacyjności akustycznej przegród w budynkach i elementów budowlanych".

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!