AKUSTIKA – SILNÁ STRÁNKA D EVOSTAVEB
Autoři: Dipl.- Ing. Jaroslav Benák
CZ.1.07/1.1.07/02.0099 Popularizace a zvýšení kvality výuky dřevozpracujících a stavebních oborů v Moravskoslezském kraji
Jaroslav BENÁK1 AKUSTIKA – SILNÁ STRÁNKA D EVOSTAVEB
Abstrakt Tento p íspěvek není vědeckou prací z akustiky ani si nestanovil za cíl podrobně vysvětlit teorii akustiky a zahltit čtená e množstvím rovnic a výpočtů, které jsou samoz ejmě pro praxi důležité, ale pro člověka z praxe, který má na starosti vedení a úspěšné provedení stavby, jsou jen jednou částí komplexního problému jak kvalitně a p itom ekonomicky stavět. Tento p íspěvek má za cíl objasnit základní akustické pojmy a má být praktickou ukázkou ešení různých problémů v akustice d evostaveb určenou právě pro lidi z praxe. Klíčová slova Akustika, d evostavba, fermacell, izolace, konstrukce.
1 ÚVOD Civilizační a technický pokrok v minulém a tomto století nebyl a není vždy jen k našemu prospěchu. Vlivy prost edí, ve kterém se denně pohybujeme, mají na lidský organismus mnohdy stresující účinek. Jedním z těchto negativních vlivů je i nadměrné zatížení hlukem z okolního prost edí. P íliš silné, p íliš časté, v nevhodnou dobu nebo na nevhodném místě se vyskytující zvuky jsou pro náš organismus nežádoucí. Způsobují naši rozmrzelost, nesoust eděnost, ruší nás v práci. Tyto zvuky souhrnně označujeme jako hluk. V následující tabulce je popis sluchových vjemů v návaznosti na zdroje hluku. Pro p ipomenutí požadavky dle ČSN 73 05 32: Tab. 1: Požadavky na zvukovou izolaci Rodinné domy – nejmén jedna obytná místnost Stropy R´w [dB] 47
L´nw [dB] 63
Stěny R´w [dB] 42
Bytové domy – obytné místnosti bytu Stropy R´w [dB] 53
L´nw [dB] 55
Stěny R´w [dB] 53
Zdroj: Podklady Fermacell
Tab. 2: Popis sluchových vjemů
Dipl.-Ing. Jaroslav Benák, Fermacell GmbH, organizační složka, Žitavského 4ř6,156 00 Praha 5 – Zbraslav, tel.: +420 296 384 330, e-mail:
[email protected], www.fermacell.cz
1
„Popis sluchových vjemů“ Zvuk, šířící se vzduchem – zvukový vjem v rušené místnosti Normální hovor, dob e srozumitelný Normální hovor, právě tak ještě srozumitelný Hlasitý hovor, sotva srozumitelný, rozeznatelné melodie Hovor už není slyšitelný, normálně hlasité rádio je slyšet slabě Hlasité rádio je ještě slyšet Ani hlasité rádio již není slyšet Izolace kročejového hluku – zvuky chůze Normální chůze je ještě z etelně slyšet Normální chůze je právě tak ještě slyšet Zvuky chůze nejsou prakticky již slyšitelné
R´w dB 37 42 47 52 57 62 L´nw dB 63 53 43
Zdroj: DEGA – Empfehlung 103
Z této tabulky je z ejmé – s p ihlédnutím k požadavkům normy, že nap . hlasité rádio souseda je do sousedního bytu ještě slyšitelné. Nebo normální chůze je v rodinném domě z etelně slyšitelná. Pro zjednodušení se budeme v následujících odstavcích zabývat pouze dvěma pro d evostavby důležitými pojmy a to vzduchovou a kročejovou neprůzvučností a na několika p íkladech si ukážeme jak tyto hodnoty v d evostavbách zlepšit bez radikálního zvýšení nákladů. Na úvod se p ece jen nevyhneme troše teorie a definování základních pojmů.
2 AKUSTICKÉ POJMY 2.1 Vzduchová neprůzvučnost Schopnost dělící konstrukce bránit ší ení zvuku vzduchem. Je to rozdíl hladin zvuku mezi vysílací a p ijímací místností. Pro snadnou orientaci a snadné porovnání jednotlivých konstrukcí mezi sebou se používá ukazatel vážené vzduchové neprůzvučnosti R w. Čím je její hodnota vyšší, tím je konstrukce lepší.
2.2 Kročejová neprůzvučnost Kročejový zvuk vzniká chůzí po podlaze nebo nárazy na stavební konstrukci, ší í se konstrukcí do sousedních místností, kde se ší í vzduchem. Parametrem je vážená normalizovaná hladina kročejové neprůzvučnosti Ln,w – čím je její hodnota nižší, tím je konstrukce lepší (obr. 1).
Obr. 1: P enos zvuku p es dvouvrtsvý stavební dílec ada stavebníků si v souvislosti s akustikou svého domu klade otázku, v čem je vlastně základní rozdíl v ešení akustiky konstrukcí na bázi d eva a klasických zděných konstrukcí?
Odpověď je jednoduchá a srozumitelná i pro laika – u monolitických (jednovrstvých) konstrukcí masivních staveb závisí vzduchová neprůzvučnost p edevším na hmotnosti stavebního dílu (konstrukce). Tyto konstrukce kmitají jako celek a platí pro ně, že čím vyšší je hmotnost stavebního dílce (stěny), tím lepšího útlumu se dosáhne. Požadavky a materiály se i v oblasti klasické výstavby vyvíjejí a postupný tlak trhu na odlehčené materiály dnes paradoxně vyvolává „akustické otazníky“ i u běžných zděných objektů. U d evostaveb je tomu jinak. Obecně můžeme íci, že sendvičové konstrukce d evostaveb vykazují lepší vzduchovou neprůzvučnost než konstrukce masivní. Svých vynikajících akustických vlastností však nedosahují d evostavby vysokou objemovou hmotností stavebních dílů, ale využitím inteligentní kombinace materiálů a skladby konstrukce. Dosáhnout dobré akustické pohody v d evostavbě tak není p i dodržení určitých zásad velkým problémem. Faktem je, že citlivým místem d evostavby je snižování hladiny kročejového zvuku, protože je závislé na hmotnosti stropní konstrukce a uspo ádání jejích vrstev.“ Z hlediska akustických požadavků by určitě měla být velká pozornost věnována kromě stropní konstrukce také schodišti a všem prostupům, ať už se jedná o rozvody topení v podlaze nebo zásuvky ve stěnách. Je nutné, aby projekt domu obsahoval kompletní skladby konstrukcí včetně detailů, protože ešení těchto detailů je z hlediska akustiky alfou a omegou.“ Chcemeli tedy mít jistotu správně ešené akustiky své d evostavby, musíme vědět, že zvukový útlum (vzduchový nebo kročejový) konstrukce v d evostavbě závisí na čty ech hlavních skupinách parametrů: Na vlastnostech jednotlivých vrstev (opláštění) Na způsobu spojení jednotlivých vrstev dohromady Na provedení dutého prostoru mezi vrstvami (vyplnění zvukovou izolací) U kročejové neprůzvučnosti se k výše uvedenému adí ještě vliv vrchní vrstvy položené na nosné stropní konstrukci. Jak tedy zvýšit zvukový útlum a snížit hladinu kročejového zvuku? Je to jako vždy „jednoduché“ – zlepšením všech čty hlavních skupin parametrů a jejich jednotlivých faktorů.
3 VLASTNOSTI JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Pro tlumicí účinek vrstvy platí stejný princip jako u monolitické konstrukce: čím větší je plošná hmotnost vrstvy, tím lepší je útlum. Dalším faktorem zlepšujícím útlum je počet vrstev – platí, že dvě vrstvy desek 10 mm silných mají lepší účinek než jedna vrstva 20 mm silná. Obě vrstvy desek však nesmí být spojeny „natvrdo“, nap íklad slepením. Zlepšení akustických vlastností, zejména snížení hladiny kročejového hluku, lze dosáhnout p itížením konstrukce nap íklad akustickým systémem fermacell. Velmi názornou ukázkou byla analýza porovnávající akustické vlastnosti stěn s použitím sádrovláknitých desek fermacell a běžných desek sádrokartonových. Podle výsledků vykazují montované stěny se sádrovláknitými deskami vyšší hodnoty vzduchové neprůzvučnosti. V p ípadě stěn s jednoduchým opláštěním je tento rozdíl až 7 dB, u konstrukce dvojitě opláštěných až ř dB. A důvod? Sádrovláknité desky mají vyšší objemovou hmotnost (1100-1250 kg/m3) než sádrokarton, který má objemovou hmotnost podle typu 640 – 1000 kg/m3. Od vyšší objemové hmotnosti se pak odvíjí i lepší protipožární a akustické vlastnosti sádrovláknitých desek.“
4 SPOJENÍ VRSTEV Je dobré vědět, že čím více spojovaných bodů se v konstrukci nachází, tím více se zhoršují akustické vlastnosti konstrukce. P ipevnění opláštění na konstrukci pomocí sponek, h ebíků nebo šroubů je z akustického hlediska lepší a ekonomicky levnější než lepení desek. Akustické vlastnosti pozitivně ovlivňuje i vložení proužků izolace na nosnou konstrukci. P es tuto izolaci se pak p ipevní opláštění, což má za následek zlepšení akustiky konstrukce. Lepších akustických vlastností lze dosáhnout i ešením, p i kterém bude opláštění spojeno s konstrukcí bodově (nap íklad p es k ížové laťování nebo akustickými profily) a nikoli plošně, p ímo na nosnou konstrukci. P enos zvuku p es stojky nosné konstrukce lze dokonce zcela redukovat, provedeme-li oddělení obou opláštění od sebe pomocí dvojité vzájemně nepropojené konstrukce. Výhodou je toto ešení p edevším u stěn, u stropů je toto ešení neekonomické, protože vyžaduje dvě nosné konstrukce – jednu pro podhled a druhou pro podlahu. U nenosných stěn je možné využití pozinkovaných kovových profilů, které jsou proti d evěným profilům „měkčí“ a pro akustiku lepší než profily d evěné.
5 PROVEDENÍ DUTINY MEZI VRSTVAMI Vzduch v dutině mezi oběma opláštěními působí jako tlumicí pružina, která je tím pružnější, čím větší je vzdálenost obou opláštění. Nevýhodou je zvětšení konstrukční výšky nosné stropní konstrukce. Účinek takovéto tlumící pružiny je lepší, je-li vložena do dutiny vláknitá izolace. Vlákna izolace „rozbíjejí“ zvukové vlny a snižují tak zvukovou energii. Výzkumy ukázaly, že nejvhodnější je dutinu vyplnit izolací asi ze 70 procent. Izolace z vláken – minerálních, d evitých nebo skelných – jsou vždy vhodnější než izolace s uzav eným povrchem (nap íklad polystyrénové desky), které mají vysokou dynamickou tuhost.
6 PROVEDENÍ VRCHNÍ VRSTVY STROPNÍCH KONSTRUKCÍ Na správné skladbě vrchní vrstvy na nosné konstrukci závisí akustické vlastnosti celé stropní konstrukce. Velký důraz musí být u d evěných stropů kladen na hladinu kročejového zvuku a její snížení. Nejvhodnější kročejovou izolací je izolace z pórovitě otev enou strukturou (nap . d evovláknité, filcové nebo minerální desky). Pokud jsou na takovéto vrstvě umístěny nap íklad sádrovláknité podlahové prvky, sníží se hladina kročejového zvuku o cca ř dB. Desky s uzav eným povrchem (nap íklad polystyrén) snižují hladinu kročejového zvuku o 4 dB (uzav ená struktura, ší ení akustických vln). Vrchní krytiny podlah (nap íklad koberec) může u d evěného stropu snížit hladinu kročejového zvuku o 2 – 6 dB. Pro snížení hladiny kročejového zvuku zejména v nízkých frekvencích je vhodné stropní konstrukci p itížit akustickým systémem fermacell. Zlepšení akustických vlastností se pohybuje v rozmezí Ř – 20 dB a závisí na celkové skladbě stropní konstrukce.
Obr. 2: P íklad skladby stropu
Stejně tak rozhodující je provedení detailů konstrukcí, zejména jejich různá napojení vzájemně na sebe. Vždy íkáme, že chyby provedené v požární ochraně se většinou nezjistí nebo se zjistí až p i požáru, zato chyby v akustice pocítí investor stavby okamžitě. Také je pot eba vědět, že ani neexistuje
konstrukce, která je cenově nízká a současně kvalitativně nejlepší. Často jdou i jednotlivé požadavky proti sobě a architekt musí volit kompromisy. Nap íklad ze statického hlediska je nejdůležitější tuhost konstrukce, ale z hlediska akustiky je naopak důležitá její „měkkost“.
Obr. 3: P enos hluku d evěným trámovým
Architekt musí p i návrhu zohlednit také výrobní možnosti firmy a její zavedený způsob montáže, na druhé straně musí reagovat i na individuální požadavky investorů. Postupně roste počet velmi dob e informovaných a náročných investorů, kte í trvají na konkrétních požadavcích, a pak je t eba hledat ešení, které bude reflektovat zájmy investora a současně bude konstrukčně a technologicky prově ené. Mimo ádně dobrých vlastností d evostaveb dokáže investor i realizační firma maximálně využít jen v p ípadě, že p istupují k problematice odpovědně a věnují dostatečnou péči jak p ípravě, tak i provedení stavby. Na druhé straně máme investory, kte í si vyberou vzorový dům a na stavbě se objeví až v době jejího p edávání. A i oni dostanou – díky vysokému stupni prefabrikace a ově eným a certifikovaným konstrukcím – k dispozici dům, který je kvalitní a splňuje vysoké požadavky kladené na dnešní bydlení. Tab. 3: Konstrukční vlivy na akustiku d evostaveb
Lepší
Horší
Dvojité opláštění
Jednovrstvé opláštění
Ohybové měkké přitížení
Bez přitížení
Zvětšení osové vzdálenosti
Malá osová vzdálenost
Vložené izolační pásky
Přímé upevnění
Bodové spojení přes laťování
Přímé upevnění
Pružné zavěšení
Laťování
Kovová spodní konstrukce (u nenosných stěn)
Dřevěná spodní konstrukce
Tloušťka stěny
Malá tloušťka stěny
Dutinová izolace
Málo dutinové izolace
Zdroj: Podklady fermacell
7 ZÁV R 10 hlavních zásad dobré akustiky
Na opláštění preferujte materiály s vysokou plošnou hmotností. Akusticky lepší jsou konstrukce, které se skládají z dvouvrstvého nebo vícevrstvého opláštění s upevněním sponkami, h ebíky nebo šrouby. Vhodnější jsou konstrukce, které mají větší rozteče mezi sloupky/trámy. Lepších akustických vlastností lze dosáhnout, pokud bude opláštění spojeno s konstrukcí bodově. Čím větší je vzdálenost mezi oběma opláštěními, tím více je zvuk tlumen. Účinek takovéto tlumící pružiny je lepší, je-li vložena do dutiny vláknitá izolace. Izolace z vláken (minerálních, d evitých nebo skelných) jsou vhodnější než izolace s uzav eným povrchem (nap íklad polystyrénové desky). Pro snížení kročejového hluku stropních konstrukcí jsou vhodnější pórovitě otev ené izolační materiály. Plošnou hmotnost stropní konstrukce zvyšuje a akustické parametry tak zlepšuje akustický systém fermacell. Je t eba zamezit p enosu zvuku instalacemi, netěsnostmi a průchody (plánování detailů).
LITERATURA
1. 2. 3. 4.
Podklady fermacell (Akustický a požární katalog). Podklady DEGA. ČSN 73 05 32 – Akustika. Hodnocení zvukové izolace stavebních konstrukcí a v budovách. Požadavky. Fotografie – archiv firmy fermacell.
