Izolacyjność przegrody zewnętrznej
Stosowanie zasady higieny akustycznej dotyczy wszystkich elementów budynku. Budynek stanowi całość i jest systemem, który zapewnia realizację funkcji użytkowych. Przegrody zewnętrzne budynku są częścią tego systemu, oddzielając wnętrze obiektu od środowiska. Rolą przegrody zewnętrznej w akustyce architektonicznej jest ograniczenie dostępu hałasu środowiskowego do wnętrza obiektu. Zagrożeniem są typowe hałasy występujące w obszarach zurbanizowanych, do których zalicza się hałas komunikacyjny i bytowy, wynikający z aktywności ludzi w obrębie obiektu. Zalecanym kryterium doboru izolacyjności akustycznej przegrody jest zapewnienie odpowiedniego komfortu akustycznego w pomieszczeniu. W praktyce oznacza to taką izolacyjność, aby nastąpiło zminimalizowanie poziomu wszelkich hałasów środowiskowych do poziomu akceptowanego przez użytkowników. Poziom dźwięku, jaki jest akceptowany przez człowieka wynosi 25 dB, a wynika to z fizjologicznych możliwości rozróżniania dźwięku. Innym praktycznym kryterium uzyskania komfortu jest założenie zgodności izolacyjności akustycznej z wymaganiami z norm dla szacowanego poziomu hałasu środowiskowego najczęściej występującego. W drugim przypadku obiekt spełnia wymagania normowe, lecz mogą one nie zawsze zadowalać użytkowników.
Izolacyjność akustyczna przegrody zewnętrznej z oknem
Do oceny zdolności ograniczenia przenoszenia dźwięku ze środowiska do budynku używa się wskaźnika izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych R’A1 i R’A2. Wskaźnik ten podaje, ile energii nie przejdzie przez przegrodę. Określa się go dla całości istniejącej przegrody wraz ze stolarką okienną oraz innymi elementami, jak np. otwory wentylacyjne. Dla przegrody z oknami wskaźnik ten szacuje się według udziału powierzchniowego okna w części masywnej przegrody. Okno w przegrodzie zewnętrznej stanowi jej słaby punkt. Istnienie tego słabego punktu nakłada na projektanta obowiązek oszacowania, o ile zmniejszy się izolacyjność przegrody z oknem w stosunku do przegrody bez okna. Znając izolacyjność akustyczną przegrody pełnej (bez okna) i samego okna, które ma zostać zastosowane, można określić parametr całego rozwiązania. Standardowe okno ma izolacyjność akustyczną R’A2 = 23 dBA (R’A2 – wskaźnik praktycznej izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych przy obciążeniu hałasem komunikacyjnym). Wartość ta jest zazwyczaj o kilka lub kilkanaście dB niższa od izolacyjności przegrody masywnej, w której zamontowano stolarkę okienną. W konkretnych warunkach realizacji na ocenę izolacyjności akustycznej okna wpływają następujące czynniki związane z montażem okna w przegrodzie masywnej:
● powierzchnia okna,
● typ okna, rodzaj szklenia,
● konstrukcja ramy i szczelność skrzydła,
● technologia zamocowania,
● sposób wypełnienia szczelin styku okna ze ścianą,
● materiał wypełnienia szczelin,
● perforacja podokienna.
Powierzchnia okna jest zdeterminowana głównie przez konieczność doświetlenia pomieszczeń. Montaż ma duży wpływ na uzyskanie parametru technicznego, jaki podał producent. Zły i niedokładny montaż wydatnie obniża izolacyjność akustyczną okna i przyczynia się do powstania silnych przesłuchów.
Projektant, uwzględniając powyższe czynniki w projekcie, gwarantuje izolacyjność akustyczną całości powłoki budynku. W przypadku typowego hałasu środowiskowego w miastach gwarancja ta jest dawana przy obciążeniu np. fasady hałasem o poziomie od 55 do 75 dBA.
Znając wpływ okna przy wymaganych wymiarach można odpowiednio dobrać parametr i zadać pytanie dostawcy. Zbyt słabe okno pogarsza jakość budynku obniżając komfort akustyczny wewnątrz. Okno o zbyt wysokich parametrach podnosi koszt inwestycji.
Szacowanie wpływu powierzchni okna na izolacyjność akustyczną przegrody zewnętrznej
Całkowity wskaźnik izolacyjności akustycznej ściany z oknem oceniamy poprzez ważenie po powierzchni elementów o różnym wskaźniku. Udział powierzchni okna w całkowitej powierzchni przegrody analizowanej w obrysie wewnętrznym decyduje o wartości wypadkowej. Procedura szacunków zawarta jest w normie PN-B-02151-3:1999 Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych. Wymagania.
Wzór szacowania całkowitej izolacyjności akustycznej przedstawia się następująco:
Szkic: Sposób określania powierzchni do szacunków – obrys wewnętrzny do analiz
Okno stanowi procent udziału powierzchni przegrody zewnętrznej wyznaczonej od wewnątrz pomieszczenia. Im większy procent udziału, tym większy wpływ okna na całkowitą izolacyjność akustyczną.
Przykładowe szacunki
Zmiana izolacyjności akustycznej przegrody zewnętrznej z oknem zależy w praktyce nie tylko od powierzchni okna, ale również od różnicy między wskaźnikami izolacyjności akustycznej okna a części nieprzeszklonej.
Przykład 1
W przegrodzie o wymiarach 2,6x4,2 m w obrysie wewnętrznym, wykonanej z ceramiki o grubości 18 cm (pustaki ceramiczne) i wskaźniku R’A2j2= 42 dB wstawiono okno o wymiarach 0,5x1,52 m ze szkleniem 4/16/4 o wskaźniku R’A2j1 = 23 dB.
S – całkowita pow. w obrysie = 10,92 m2
Sj1 – powierzchnia okna = 0,76 m2
Sj2 – powierzchnia ceramiki = 10,2 m2
Podstawiając do wzoru powyżej uzyskujemy wynik R’A2wyn = 34 dB. W obliczeniach ważne jest uwzględnienie minusa w wykładniku potęgi. Zmiana na wartość dodatnią znacząco zmienia wynik szacunków. Zastosowanie okna o wymiarach 0,5x1,52 m z szkleniem 4/16/4 zmniejsza izolacyjność akustyczną technologii ceramicznej o około 8 dB.
Przykład 2
W przegrodzie o wymiarach 2,6x4,2 m w obrysie wewnętrznym, wykonanej z ceramiki o grubości 18 cm i wskaźniku R'A2j2= 42 dB wstawiono okno o wymiarach 2,1 x 1,3 m z szkleniem 4/16/4 o wskaźniku R'A2j1=23 dB.
S – całkowita pow. w obrysie = 10,92 m2
Sj1 – powierzchnia okna = 2,73 m2
Sj2 – powierzchnia ceramiki = 8,19 m2
Po podstawieniu do wzoru powyżej uzyskujemy wynik R’A2 wyn = 27 dB. Zastosowanie okna o wymiarach 2,6 x 4,2 m z szkleniem 4/16/4 zmniejsza izolacyjność akustyczną technologii ceramicznej o około 15 dB.
W zależności od powierzchni okna i wartości wskaźnika izolacyjności akustycznej deklarowanej przez producenta okna, wpływa ono bardziej lub mniej na całkowitą izolacyjność przegrody zewnętrznej. Optymalne wymiary okna muszą jednak uwzględniać kwestie doświetlenia pomieszczenia, które może w ostatecznością decydować o wielkości okna w budynku.
Powierzchnie okien a zmiana wskaźnika izolacyjności akustycznej
Dla wstępnego doboru wielkości okien można posługiwać się prostymi schematami analizy.
Powierzchnia okna 1-3% powierzchni przegrody zewnętrznej
Małe okno o powierzchni nie większej niż 1-3% powierzchni przegrody ma mały wpływ na zmianę wskaźnika izolacyjności akustycznej części nieprzeźroczystej ściany zewnętrznej. Obniżenie wskaźnika nie przekracza wartości 1-3 dB przy stosowaniu okien standardowych 4/16/4. Przy takiej powierzchni okien to nieprzeszklona część masywna decyduje o całkowitej izolacyjności akustycznej przegrody zewnętrznej.
Powierzchnia okna 5-8% powierzchni przegrody
Stosowanie okien o powierzchni do 5-8% powierzchni przegrody powoduje spadek izolacyjności akustycznej całej przegrody o 4-10 dB w stosunku do wskaźnika nieprzeźroczystej części masywnej przegrody zewnętrznej. Dla uzyskania przegrody o większej izolacyjności konieczne jest rozpatrzenie zastosowania okna o wyższej izolacyjności akustycznej niż okno standardowe ze szkleniem 4/16/4.
Powierzchnia okna 9-17% powierzchni przegrody
Przegrody zewnętrzne z oknem o powierzchni 9-17% charakteryzują się znaczącym wpływem okna na izolacyjność akustyczną przegrody zewnętrznej. Utrata wynosi 10-20 dB. Z ekonomicznego punktu widzenia w budownictwie mieszkalnym 15% powierzchni okna w obrysie wewnętrznym to optimum doświetlenia i warunków ekonomicznych zakupu okna o odpowiednich parametrach akustycznych.
Powierzchnia okna ponad 25% powierzchni przegrody
Przegrody zewnętrzne z oknem o powierzchni 25% i więcej charakteryzują się decydującym wpływem izolacyjności akustycznej okna na całkowitą izolacyjność przegrody zewnętrznej. Przy powierzchni 40% wypadkowy wskaźnik izolacyjności przegrody jest taki jak dla okna. W praktyce przy takich powierzchniach przeszklenia, jak to ma miejsce w fasadach przeszklonych, okno powinno mieć taką samą izolacyjność akustyczną, jak część nieprzeszklona. Okna o takim procencie udziału w powierzchni przegrody zewnętrznej mają wskaźnik odpowiadający różnicy pomiędzy hałasem obciążającym a dopuszczalnym poziomem dźwięku w pomieszczeniu.
W budownictwie mieszkalnym, w obszarach silnie zurbanizowanych uzyskanie dobrego komfortu akustycznego w mieszkaniach wymaga optymalizacji wielkości okien, ich rodzaju i parametrów akustycznych. Projektując odpowiedni układ mieszkania w stosunku do źródeł hałasu oraz słońca można wyeliminować stosowanie okien drogich dla pomieszczeń o niskich wymaganiach komfortu akustycznego wnętrz. Zadanie optymalizacji powierzchni okien to duże wyzwanie dla architektów i deweloperów dla wzrostu konkurencyjności produktu, jakim jest mieszkanie na rynku budownictwa wielorodzinnego.
mgr inż. wibroakustyk Jacek Danielewski
FABRYKA CISZY
www.akustyka.pl
więcej informacji: Świat Szkła 11/2007