Jarosław Gil. Izolacyjność akustyczna. w budownictwie mieszkaniowym. Praktyczny poradnik

Jarosław Gil Izolacyjność akustyczna w budownictwie mieszkaniowym Praktyczny poradnik

Jarosław Gil Izolacyjność akustyczna w budownictwie mieszkaniowym Praktyczny poradnik GRUPA Warszawa 2015

Zespół redakcyjny Anna Wrona Jarosław Guzal Monika Mucha Projekt okładki Łukasz Gawroński Copyright by GRUPA MEDIUM 2015 Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część tej pracy nie może być powielana czy rozpowszechniana w jakiejkolwiek formie, w jakikolwiek sposób elektroniczny bądź mechaniczny, włącznie z fotokopiowaniem, nagrywaniem na taśmy lub przy użyciu innych systemów bez pisemnej zgody wydawcy. ISBN 978-83-64094-36-1 Wydawca i rozpowszechnianie Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.k. ul. Karczewska 18, 04-112 Warszawa tel.: 22 512 60 60 Redakcja techniczna Grupa Medium Skład i łamanie Grupa MEDIUM Druk Zakłady Graficzne Taurus Warszawa 2015 Publikacja wydana pod patronatem miesięcznika

Spis treści O Autorze................................................................. 6 Wstęp.................................................................... 7 1. Dźwięk, hałas, decybel..................................................... 8 1.1. Podstawowe informacje o dźwięku........................................ 8 1.1.1. Fala akustyczna............................................... 8 1.1.2. Narząd słuchu................................................ 10 1.1.3. Decybel..................................................... 11 1.1.4. Częstotliwość................................................. 13 1.1.5. Barwa...................................................... 17 1.2. Rozchodzenie się dźwięku w przestrzeni otwartej.............................. 17 1.2.1. Czynniki geometryczne.......................................... 17 1.2.2. Pochłanianie atmosferyczne....................................... 18 1.2.3. Odbicie..................................................... 18 1.2.4. Pochłanianie przez grunt......................................... 19 1.2.5. Bariery akustyczne............................................. 19 1.2.6. Dyfrakcja.................................................... 20 1.2.7. Wiatr....................................................... 20 1.3. Rozchodzenie się dźwięku w pomieszczeniach................................ 20 1.4. Hałas i metody jego oceny.............................................. 22 1.4.1. Poziom równoważny............................................ 22 1.4.2. Poziom ekspozycji.............................................. 23 1.4.3. Maksymalny poziom dźwięku A.................................... 24 1.4.5. Szczytowy poziom dźwięku C...................................... 24 1.5. Kryteria Światowej Organizacji Zdrowia..................................... 25 1.5.1. Zaburzenia snu................................................ 25 1.5.2. Zrozumiałość mowy............................................. 25 1.5.3. Umiarkowane i znaczne rozdrażnienie................................ 25 1.6. Ochrona przed hałasem w fabrykach....................................... 26 2. Izolacyjność akustyczna przegród budowlanych................................... 27 2.1. Jak dźwięk przenika przez przegrody....................................... 28 2.2. Izolacyjność akustyczna od dźwięków powietrznych............................ 29 2.3. Izolacyjność akustyczna od dźwięków uderzeniowych........................... 31 2.4. Przenoszenie boczne.................................................. 32 2.5. Metody pomiaru izolacyjności akustycznej................................... 33 2.5.1. Pomiary izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych............... 34 2.5.2. Pomiary izolacyjności od dźwięków uderzeniowych....................... 37 2.6. Jednoliczbowe wskaźniki izolacyjności akustycznej............................. 38

Izolacyjność akustyczna w budownictwie mieszkaniowym 3. Normy i zalecenia dotyczące izolacyjności akustycznej.............................. 44 3.1. Wymagania normy PN-B-02151-3:1999 [9]................................. 44 3.1.1. Izolacyjność akustyczna przegród wewnętrznych w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej......................................... 44 3.1.2. Izolacyjność akustyczna elementów budowlanych przeznaczonych do wykonania przegród wewnętrznych................................ 47 3.1.3. Izolacyjność akustyczna ścian zewnętrznych i stropodachów................ 49 3.1.4. Izolacyjność akustyczna elementów budowlanych przeznaczonych do wykonania przegród zewnętrznych................................ 50 3.1.5. Metody kontroli izolacyjności akustycznej............................... 51 3.2. Przykłady norm w innych państwach Europy................................. 51 3.3. Ograniczenia norm................................................... 54 4. Jak zapewnić dobrą izolacyjność akustyczną..................................... 56 4.1. Masywne ściany jednowarstwowe......................................... 56 4.1.1. Łączenie z innymi ścianami masywnymi jednowarstwowymi................ 57 4.1.2. Łączenie ze stropem betonowym.................................... 58 4.1.3. Łączenie z betonowym stropem działowym z podłogą pływającą.............. 59 4.1.4. Łączenie z dachem betonowym.................................... 59 4.1.5. Łączenie z dachem i z sufitem podwieszanym.......................... 59 4.1.6. Łączenie z przegrodami niebędącymi przegrodami międzymieszkaniowymi...... 60 4.2. Masywne ściany podwójne.............................................. 60 4.2.1. Łączenie ze ścianami masywnymi jednowarstwowymi..................... 61 4.2.2. Łączenie z innymi ścianami podwójnymi.............................. 61 4.2.3. Łączenie ze stropem betonowym.................................... 61 4.2.4. Łączenie z betonowym stropem działowym z podłogą pływającą.............. 62 4.2.5. Łączenie z dachem betonowym.................................... 63 4.2.6. Łączenie z dachem i z sufitem podwieszanym.......................... 63 4.2.7. Łączenie z przegrodami niebędącymi przegrodami międzymieszkaniowymi...... 63 4.3. Ściany szkieletowe................................................... 63 4.3.1. Łączenie ze ścianami masywnymi jednowarstwowymi..................... 64 4.3.2. Łączenie z innymi ścianami szkieletowymi............................. 64 4.3.3. Łączenie ze stropem betonowym.................................... 65 4.3.4. Łączenie z betonowym stropem z posadzką na warstwie izolującej............ 65 4.3.5. Łączenie ze stropem drewnianym................................... 66 4.3.6. Łączenie z dachem betonowym.................................... 66 4.3.7. Łączenie z sufitem podwieszanym pod dachem......................... 67 4.3.8. Łączenie z przegrodami niebędącymi przegrodami międzymieszkaniowymi...... 67 4.4. Stropy betonowe..................................................... 68 4.5. Stropy drewniane.................................................... 69 4.6. Przegrody zewnętrzne................................................. 70 5. Najczęstsze błędy........................................................ 72 5.1. Bagatelizowanie wymogów akustycznych.................................... 72 5.2. Błędny układ mieszkania............................................... 72 5.3. Nierozróżnianie parametrów akustycznych................................... 72 5.4. Niewłaściwe materiały................................................. 73 5.5. Elementy obniżające szczelność.......................................... 73 5.6. Szablonowe podejście do izolacyjności akustycznej przegród...................... 74 5.7. Łączenia z przegrodami przylegającymi..................................... 74 5.8. Stosowanie materiałów dźwiękochłonnych do poprawy izolacyjności................. 74 5.9. Stosowanie styropianu i innych materiałów o niskiej chłonności akustycznej........... 75 5.10. Otwory wentylacyjne.................................................. 75

Spis treści 6. Sposoby poprawy izolacyjności akustycznej...................................... 76 6.1. Okładzina akustyczna na ścianie.......................................... 76 6.2. Dodatkowy sufit..................................................... 78 6.3. Podwyższona podłoga................................................. 79 Literatura................................................................. 80 Załącznik 1. Słownik......................................................... 82 Załącznik 2. Check-lista projektowania przegród pod względem izolacyjności akustycznej w budynku wielomieszkaniowym....................................... 87

O AUTORZE Jarosław Gil magister, absolwent Wydziału Fizyki (kierunek Akustyka) Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Pracuje w firmie Acoustic Associates Polska jako doradca w zakresie problemów związanych z akustyką i hałasem. Zawodowo zajmuje się głównie izolacyjnością akustyczną w budynkach mieszkalnych. Jest autorem artykułów dotyczących izolacyjności akustycznej w odniesieniu do instrumentów muzycznych.

WSTĘP W polskim budownictwie wymagania akustyczne bywają często marginalizowane zarówno przez architektów, jak i inspektorów budowlanych. Wynika to w dużej mierze z tego, że w Polsce przepisy i normy dotyczące izolacyjności akustycznej nigdy nie były rygorystycznie egzekwowane. Nie było i nie ma również obowiązku wykonywania pomiarów weryfikacyjnych. W konsekwencji niewłaściwej konstrukcji przegród lub kanałów wentylacyjnych mieszkańcy wielu budynków wielomieszkaniowych z lat 70., 80. i 90. przyzwyczaili się do odgłosów rozmów sąsiadów. Wiedzą, jakiej muzyki oni słuchają oraz kiedy wracają z pracy, a nawet kiedy i o co się kłócą. W nowym budownictwie z tego stulecia jest trochę lepiej, choć nadal w wielu przypadkach izolacyjność akustyczna ścian i stropów nie spełnia wymagań wynikających z przepisów. Znacznie lepiej sytuacja wygląda w państwach zachodnich. W Niemczech, Francji czy Wielkiej Brytanii pomiary izolacyjności akustycznej wykonuje się przy zakończeniu większości inwestycji, dzięki czemu wiele nowych tamtejszych budynków spełnia wymogi. W ostatnich latach widać jednak wyraźne zmiany w podejściu do zagadnień akustyki. W pierwszym dziesięcioleciu XXI w., od wejścia w życie dyrektyw unijnych, wybudowano wiele ekranów akustycznych oraz stworzono mapy hałasu dużych miast. Gwałtownie wzrosła także świadomość mieszkańców budynków, którzy domagają się komfortu akustycznego w swoim domowym zaciszu. Bagatelizowanie izolacyjności akustycznej, niedostateczne zrozumienie przepisów dotyczących akustyki oraz zasad projektowania budynków prowadzi często do skarg właścicieli mieszkań, a następnie do bardzo kosztownych prób naprawienia problemów. Zdecydowanie lepszym rozwiązaniem jest świadome projektowanie z uwzględnieniem wymogów izolacyjności akustycznej i wykonywanie pomiarów weryfikacyjnych po wybudowaniu budynków. Niniejsza publikacja podpowiada, jaka izolacyjność akustyczna jest odpowiednia w danej sytuacji oraz jak powinny być budowane przegrody działowe. Wskazuje też najczęstsze błędy w projektowaniu pod kątem akustyki oraz radzi, jak tych błędów uniknąć. Celem napisania tej książki było przedstawienie w prosty sposób podstaw izolacyjności akustycznej, wymogów, rozwiązań konstrukcyjnych i częstych błędów popełnianych podczas projektowania. Publikacja przeznaczona jest dla architektów i deweloperów, a także dla wszystkich zainteresowanych problemem izolacyjności akustycznej. Aby zacząć ją czytać, nie potrzeba wiedzy z zakresu akustyki. Dla ułatwienia zamieszczono słowniczek z większością terminów oraz już na początku książki wyjaśniono podstawowe pojęcia akustyczne. Podjęto także próbę obalenia kilku mitów związanych z akustyką. Na końcu pracy umieszczono check-listę dla architekta projektującego mieszkania: 11 punktów związanych z dobrym projektem akustycznym.

1. Dźwięk, hałas, decybel 1.1. Podstawowe informacje o dźwięku 1.1.1. Fala akustyczna Dźwięk to wrażenie słuchowe wywołane falą akustyczną. Aby powstał, musi istnieć źródło dźwięku, czyli coś, co drga, oraz ośrodek akustyczny coś, co to drganie przekazuje dalej. W wyniku drgania źródła dźwięku w ośrodku akustycznym (takim jak powietrze) i tuż obok źródła powstają minimalne zagęszczenia i rozrzedzenia. Dochodzi do chwilowych odchyleń od średniego ciśnienia ośrodka, nazywanych ciśnieniem akustycznym P a [1]: P a = P P 0 gdzie: P ciśnienie chwilowe [Pa], P 0 ciśnienie średnie [Pa]. Wartości ciśnienia akustycznego są bardzo małe w porównaniu z ciśnieniem średnim. Przykładowo, ciśnienie atmosferyczne wynosi średnio 1000 hektopascali [hpa], czyli 100 000 Pascali [Pa], podczas gdy ciśnienie akustyczne wynosi zazwyczaj od kilku dziesięciotysięcznych do zaledwie kilku Pascali. Źródłem dźwięku jest każde drgające ciało. Drganie przekazywane jest na ośrodek akustyczny. Źródło dźwięku ma określoną moc akustyczną (N), od której zależy, ile energii akustycznej jest wypromieniowane. Jeśli podzieli się ośrodek akustyczny, taki jak powietrze, na bardzo małe kawałki, nazywane cząsteczkami akustycznymi, można zauważyć, że drganie ośrodka wywołane drganiem źródła przekazywane jest do sąsiednich cząsteczek, potem do następnych i następnych, w wyniku czego powstaje fala akustyczna. W odniesieniu do małego źródła dźwięku zawieszonego w powietrzu fala akustyczna rozchodzi się we wszystkich kierunkach, a jej czoło wygląda jak rosnąca kula (RYS. 1.1). Można analizować poszczególne kierunki propagacji fali akustycznej. Po wyznaczeniu kierunku można określić ilość energii przenikającej przez mały przekrój ośrodka w danym czasie, czyli natężenie dźwięku (I [W/m 2 ]). Ma ono swoją wartość, kierunek i zwrot, jest więc wielkością wektorową. Wartość natężenia I wyznacza się za pomocą równania: I = N/S [W/m 2 ] gdzie: N moc fali akustycznej przenikającej przez wycinek ośrodka [W]; S powierzchnia przekroju wycinka ośrodka [m 2 ].

Dźwięk, hałas, decybel RYS. 1.1. Źródło dźwięku o mocy akustycznej N emituje falę akustyczną (kropkowane okręgi), która rozchodzi się we wszystkich kierunkach w ośrodku akustycznym. Natężenie dźwięku (I) to ilość mocy akustycznej przenikającej przez jednostkę powierzchni (S); rys.: archiwum autora 1.2 P a P maks. P maks. 1.3 N T 0 t [s] P a P maks. P maks. λ 0 l [m] RYS. 1.2 1.3. Najprostsza postać fali akustycznej przedstawiona w domenie czasu (1.2) i odległości (1.3); rys.: archiwum autora I S Najprostszą postacią fali akustycznej jest ton, czyli dźwięk o jednej częstotliwości i o sinusoidalnym kształcie fali. Na RYS. 1.2 1.3 pokazano falę akustyczną w domenie czasu i odległości. W takiej fali można wyróżnić: amplitudę (P maks. ), czyli największą wartość ciśnienia akustycznego, okres (T), czyli trwanie jednej pełnej fluktuacji fali, częstotliwość (f), czyli liczbę okresów przypadających na jednostkę czasu, oraz długość fali (λ), czyli odległość między miejscami, w których wartość i faza są takie same. Wielkości przedstawione na RYS. 1.2 1.3 związane są zależnością: λ = c/f = ct [m] gdzie: c prędkość dźwięku; w powietrzu jest to ok. 340,3 m/s (1225 km/h), czyli 1 mach. Na RYS. 1.2 1.3 nie pokazano fazy. Faza to w uproszczeniu moment lub miejsce, w którym fala aktualnie się znajduje. Najłatwiej podawać ją w stopniach. Zakładając, że pełna fluktuacja fali to cały obrót, czyli 360, początek fali na RYS. 1.2 1.3 ma fazę 0. Tam, gdzie jest dodatnia wartość szczytowa (P maks. ), fala ma fazę 90. W przejściu przez 0 ma fazę 180, a tam, gdzie jest ujemna wartość szczytowa ( P maks. ), fala jest w fazie 270. Na wykresach fali sinusoidalnej można też wyróżnić wartość średnią. Wynosi ona dokładnie 0. Skoro średnia wynosi 0, to zdawałoby się, że nie powinno być nic słychać. Nasze ucho reaguje jednak nie na średnie ciśnienia, lecz na średnią ilość energii prze-