Czytaj także -

Aktualne wydanie

2022 08 okladka1

Świat Szkła 8/2022

User Menu

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

 ET-Swiat-Szkla-PL-160x600-004

 

 

 wlasna-instrukcja ift--baner do newslet-2019e

 

 

Izolacja akustyczna typowych przegród zewnętrznych
Data dodania: 17.02.22

Aktualizacja procedury weryfikacyjnej dla zewnętrznych elementów budowlanych w normie DIN 4109 [1] doprowadziła do kontrowersyjnych dyskusji na temat widm hałasu zewnętrznego, które należy zastosować oraz ewentualnych uzupełnień lub odliczeń dla różnych źródeł hałasu.

 

Aktualne obszerne badania zlecone przez DIBt potwierdzają, że widma rozpatrywanych źródeł hałasu (ruch drogowy, kolejowy, tramwajowy) istotnie mają różne krzywe częstotliwości, które rozsądnie należy uwzględnić w procedurze weryfikacji poprzez różne współczynniki korekcyjne (C, Ctr) [2].

 

 

Prowadzi to do pytania, jakie konsekwencje wynikają z tego dla wymaganej izolacyjności akustycznej typowych zewnętrznych przegród budowlanych, a także, jaką funkcję odgrywają w tym okna i fasady. Jeśli uwzględnimy te wartości współczynników korekcyjnych dla widma, to czy proces weryfikacji osiąga większą dokładność niż poprzednia procedura, i jaki zakres częstotliwości jest istotny (100 Hz do 3150 Hz czy 50 Hz do 5000 Hz)?

 

W dalszej części artykułu przeprowadzane są obliczenia na podstawie pojedynczych wartości liczbowych, które porównywane są następnie z obliczeniami zależnymi od częstotliwości, ocenianymi akustycznie, aby uzyskać wyrażenie różnic w wynikach z uwzględnieniem i bez uwzględnienia wartości współczynników korekcyjnych widma.

 

Widmo hałasu zewnętrznego, poziom hałasu we wnętrzu i wymagana izolacja akustyczna

Istotnym parametrem dla użytkownika jest poziom hałasu odczuwalny w pomieszczeniu mieszkalnym. Aby utrzymać ten poziom poniżej docelowych wartości granicznych, wymagania dotyczące izolacji akustycznej elementów zewnętrznych wzrastają wraz ze zwiększonym narażeniem budynku na hałas.

 

Przy określaniu tych wymagań, zgodnie z normą DIN 4109, nie chodzi jednak o to, aby hałas zewnętrzny był niesłyszalny w pomieszczeniach, lecz o to, aby jego poziom w pomieszczeniach był jeszcze akceptowalny oraz nie powodował reakcji wegetatywnych i zaburzeń snu u mieszkańców. W związku z tym przy określaniu wymagań należy również uwzględnić odpowiednie przeznaczenie pomieszczenia. Ludzie są szczególnie podatni na skutki hałasu, kiedy śpią. W przypadku pomieszczeń, które są wykorzystywane głównie jako sypialnie, aktualna norma DIN 4109 zaleca dodatkowe obniżenie poziomu hałasu w nocy o co najmniej 10 dB.

 

Procedura określania wymaganej izolacyjności akustycznej, a w szczególności ostatnio wspomniana redukcja poziomu hałasu, z jednej strony ilustruje znaczenie dokładnej znajomości poziomu hałasu zewnętrznego w miejscu lokalizacji budynku, a z drugiej strony znaczenie okna i jego akcesoriów uzupełniających np. produktów do ochrony przeciwsłonecznej (rolety, żaluzje, okiennice itp) – jako zasadniczo decydującego elementu w uzyskaniu odpowiedniej izolacyjności akustycznej.

 

Chociaż widma hałasu zewnętrznego w [2] zostały już zaktualizowane przez połączenie/uwzględnienie obszernych danych pomiarowych i mogą teraz służyć jako podstawa do dalszych badań – nadal istnieje potrzeba zbadania i analizowania tych wyników w odniesieniu do akustyki budowlanej zamknięć (okien i drzwi).

 

 

Obliczanie poziomu hałasu w pomieszczeniach

Poziom hałasu w pomieszczeniu Li wymagany do porównania parametrów można określić zgodnie z równaniem (1) na podstawie istniejącego poziomu hałasu zewnętrznego La i wskaźnika izolacyjności akustycznej R elementu zewnętrznego. Ponadto, powierzchnia elementu zewnętrznego widoczna od wewnątrz jest brana pod uwagę jako powierzchnia przepuszczania dźwięku SS, a pochłanianie dźwięku we wnętrzu jest uwzględniane przez równoważną powierzchnię pochłaniania dźwięku A.

 

2022 01 10 1w      (1)

 

W przykładowych obliczeniach przyjęto A = 0,16 V/T. Przy kubaturze V, która wynika z typowej wysokości pomieszczenia H = 2,50 m i powierzchni podłogi SG to V = 2,5 SG oraz czasu pogłosu T0 = 0,5 s, który jest typowy dla pomieszczeń mieszkalnych, (1) wynika, co następuje:

 

2022 01 10 2w    (2)

 

Powierzchnie wybrane w przykładach to SS = 10 m² i SG = 20 m². Obliczenia zgodnie z równaniem 2 przeprowadza się na różne sposoby (wykorzystując hałas drogowy w centrum miasta dla określenia izolacyjności akustycznej elementów zewnętrznych) opisane poniżej:

- Obliczanie z użyciem ważonego wskaźnika izolacyjności akustycznej Rw (jako wartości jednoliczbowej) lub Rw,res przy uwzględnianiu okien w wynikowym wskaźniku izolacyjności akustycznej.

- Obliczanie z zastosowaniem ważonego wskaźnika izolacyjności akustycznej Rw (zwanym też wskaźnikiem redukcji docierającego hałasu zewnętrznego) + wartości współczynników korekcyjnych widma Rw + Ctr lub (Rw + Ctr),res

- Obliczanie z uwzględnienie współczynników korekcyjnych widma w rozszerzonym zakresie częstotliwości Rw + Ctr,50-5000 lub (Rw + Ctr,50-5000),res

- Obliczenia z uwzględnieniem zależności R i La od częstotliwości dla każdego pasma jednej trzeciej oktawy (50-5000 Hz) z późniejszym ważeniem A poziomu w pomieszczeniu.

 

Tabela 1. Zestawienie elementów zewnętrznych

 2022 01 10 1t

 (kliknij na tabelę aby ja powiekszyć)

 

Zestawienie typowych przegród zewnętrznych

Aby określić spodziewany poziom hałasu w pomieszczeniu na podstawie zaktualizowanych widm hałasu zewnętrznego, należy najpierw sporządzić kompilację typowych komponentów zewnętrznych. W tym celu w tabeli 1 opisano piętnaście przegród zewnętrznych, które są powszechnie stosowane w budownictwie i będą wykorzystywane w dalszych badaniach.

 

W tym celu z katalogów elementów budowlanych wybrano pięć ścian pełnych/litych, pięć ścian z płyt drewnopochodnych i ścianę z drewna litego oraz pięć dachów płaskich i dwuspadowych. Ważona wartość izolacyjności akustycznej elementów budowlanych Rw zawiera się w przedziale od 37 dB do 70 dB i tym samym obejmuje zakres izolacyjności akustycznej istotny dla budownictwa.

 

Korelacja między wskaźnikiem izolacyjności akustycznej a poziomem hałasu w pomieszczeniu

W celu porównania różnych parametrów, najpierw oceniono zależność pomiędzy ważonym wskaźnikiem izolacyjności akustycznej elementu zewnętrznego z oknami i bez okien, a poziomem hałasu A we wnętrzu (patrz rys. 1). Jeżeli, jak określono w aktualnej procedurze weryfikacyjnej, do obliczeń zgodnie z (2) stosowany jest tylko ważony wskaźnik izolacyjności akustycznej Rw, istnieje jedynie słaba korelacja między ważonym wskaźnikiem izolacyjności akustycznej a poziomem wewnętrznym odczuwanym przez użytkownika, ze współczynnikiem determinacji R² = 0,59, a współzależność tę można jednak znacznie poprawić poprzez dodanie wartości współczynników korekcyjnych Rw + Ctr (rys. 1, środek).

 

Rozpatrując wartości współczynników korekcyjnych widma w rozszerzonym zakresie częstotliwości Rw + Ctr,50-5000 możliwe jest dalsze znaczne zwiększenie współczynnika determinacji do R² = 0,98 (rys. 1, po prawej). Dobór poziomu hałasu zewnętrznego LA i współczynników powierzchni (SS; SG) nie ma wpływu na korelację wyników obliczeń na rysunku 1.

 

 

Uwzględnienie wbudowanych/ zamontowanych okien

Jeżeli elementy okienne lub fasadowe są zamontowane w elemencie zewnętrznym (ścianie lub dachu), obliczenia przeprowadza się biorąc pod uwagę wskaźnik izolacyjności akustycznej uwzględniający wpływ okien lub fasad. Na rysunku 2 przedstawiono wyniki dla okna o parametrach Rw (C; Ctr) = 45 (-2; -5) dB, C50-5000 = -1 dB, Ctr,50-5000 = -5 dB i z udziałem powierzchni (okna do całej ściany) 30%.

 

Gradacja jest taka sama, jak w przypadku obserwacji bez okien. Korelacja dla Rw bez wartości współczynników korekcyjnych widma jest nieco lepsza, ponieważ okno, jako decydujący składnik, zwykle nie wykazuje spadków izolacyjności akustycznej poniżej 100 Hz. Efekt ten staje się bardziej widoczny, im większy jest udział powierzchni okna (w powierzchni całej ściany).

 

 2022 01 10 1

Rys. 1. Porównanie różnych pojedynczych wartości jako parametrów izolacyjności akustycznej elementu zewnętrznego z ocenianym akustycznie poziomem hałasu we wnętrzu. – po lewej: obliczenia z Rw, współczynnik determinacji R² = 0,59 – środek: obliczenia z Rw + Ctr, współczynnik determinacji R² = 0,76 – po prawej: obliczenia z Rw + Ctr,50-5000, współczynnik determinacji R² = 0,98

 

2022 01 10 2

Rys. 2. Porównanie różnych wartości jednoliczbowych jako parametrów izolacyjności akustycznej elementów zewnętrznych (ścian) z uwzględnieniem 30% udziału powierzchni okna przy prawidłowo oszacowanym poziomie hałasu we wnętrzu. – po lewej: obliczenia z Rw,res, współczynnik determinacji R² = 0,64 - środek: obliczenia z (Rw + Ctr)res, współczynnik determinacji R² = 0,75 - po prawej: obliczenia z (Rw + Ctr,50-5000)res, współczynnik determinacji R² = 0,94

 

2022 01 10 3

Rys. 3. Różnice między ważonym poziomem hałasu A w pomieszczeniu z obliczeń z użyciem wartości jednoliczbowych – w porównaniu z obliczeniami zależnymi od częstotliwości dla elementów zewnętrznych (ścian) z oknami (30% udział powierzchni okien). – po lewej: obliczenia Rw,res, odchylenie średnie x = -4,2 dB, odchylenie standardowe σ = 1,8 dB – środek: obliczenie (Rw + Ctr)res, odchylenie średnie x = 0,4 dB, odchylenie standardowe σ = 1,6 dB – po prawej: obliczenie (Rw + Ctr,50-5000)res, odchylenie średnie x = 2,2 dB, odchylenie standardowe σ = 0,7 dB

 

 

Porównanie obliczeń z użyciem parametrów zależnych od częstotliwości

Ilościową ocenę różnic/odchylenia między obliczeniami a faktycznie istniejącym poziomem hałasu w pomieszczeniu można uzyskać, porównując przedstawione dotychczas obliczenie wartości jednoliczbowych z obliczeniem poziomu hałasu w pomieszczeniu z użyciem parametrów zależnych od częstotliwości.

 

Na rys. 3 pokazano to odchylenie od obliczeń uwzględniających zależność parametrów od częstotliwości – dla powyższego przykładu z 30% udziałem powierzchni okna. Poziomy hałasu we wnętrzu obliczone jako funkcja częstotliwości pokazane na rysunku 3 po lewej stronie są średnio o 4,2 dB wyższe niż wyniki obliczeń z Rw jako wartością jednoliczbową. W aktualnej pro-

 

cedurze weryfikacyjnej zgodnej z normą DIN 4109, która wykorzystuje Rw jako „zmienną wejściową“, do kompensacji zastosowano dodatkowy współczynnik bezpieczeństwa 5 dB, który został uwzględniony jako obniżka w wymaganych wartościach [2]. Jeżeli natomiast w obliczeniach uwzględnimy wartość współczynników korekcyjnych widma (rys. 3, środek), to różnica/odchylenie w wynikach ok. 5 dB nie występuje.

 

W przypadku obliczeń z użyciem wartości współczynników korekcyjnych widma w rozszerzonym zakresie częstotliwości (rys. 3, po prawej), wyniki są po bezpiecznej stronie średnio o 2 dB i wykazują znacznie mniejsze odchylenie standardowe (σ = 0,7 dB). Obliczenia przeprowadzono dla przypadku śródmiejskiego ruchu drogowego, analizy z innymi sytuacjami akustycznymi doprowadziły do tych samych wniosków.

 

Wnioski

Aktualne widma hałasu zewnętrznego stanowią dobrą podstawę do oceny wykorzystania różnych parametrów w procesie obliczeń i weryfikacji. Widać wyraźnie, że poprzedni parametr Rw ma słabe punkty, jeśli chodzi o ocenę izolacyjności akustycznej elementu zewnętrznego, która jest istotna dla użytkownika. Dodatkowe uwzględnienie wartości współczynników korekcyjnych widma w rozszerzonym zakresie częstotliwości zapewnia najdokładniejsze wyniki.

 

W przypadku elementów zewnętrznych z powierzchniami okiennymi Rw + C lub Rw + Ctr obliczenia również okazują się wystarczająco dokładne. Nie należy oczekiwać zaostrzenia wymogu poprzez zmianę sposobu obliczania. Wyższe wymagania dla pomieszczeń służących głównie do spania mogą być spełnione przez zastosowanie okien z odpowiednimi akcesoriami uzupełniającymi (rolety, żaluzje, okiennice). 

 

Przedstawicielem Instytutu ift Rosenheim w Polsce jest Andrzej Wicha: Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.

 

Literatura

[1] DIN 4109-1: 2018-01 Izolacyjność akustyczna w budownictwie – Część 1: Wymagania minimalne.

[2] Andreas Meier, Projekt badawczy dotyczący izolacji akustycznej chroniącej przed hałasem zewnętrznym. Wymagania dotyczące izolacji akustycznej chroniącej przed hałasem zewnętrznym zgodnie z DIN 4109, biorąc pod uwagę aktualny stan wiedzy jako podstawę przepisów budowlanych, Fraunhofer IRB Verlag, 2021.

 

Andreas Rabold, Joachim Hessinger, Ulrich Schanda

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
          sec