STAVEBNÍ AKUSTIKA Vypracoval: Pavel Pech Patrik Bárta Vedoucí práce: Mgr. Milada Jedličková Spolupracovali: Ing. Karel Kříž
Rozložení ročníkové práce 1. Teoretická část • • • • •
Základy akustiky Rozdělení akustiky ve stavitelství Působení zvuku na lidský organismus Stavební akustika Pomůcky používané při měření
2. Praktická část • •
Postupy při měření Výpočty
Základy akustiky •Akustika je věda o zvuku a jeho šíření •Základnímy veličinami je kmitotočet, (udává se v hercích) a hladina intenzity, (udává se v db) •Ultrazvuk - akustické vlnění o kmitočtu vyšším než 20 kHz Výskyt : sváření, plazmové hořáky... •Infrazvuk – akustické vlnění o kmitočtu nižším než 16 Hz Výskyt : kmitající konstrukce, vzduchová turbolence
Člověk slyší v rozmezí 16Hz až 20Khz
Základy akustiky Rozsah slyšení u zdravého mladého čověka v závislosti na intenzitě a kmitočtu.
Rozdělení akustiky ve stavitelství Ze stavebního hlediska ji rozdělujeme na : •Stavební: se zabývá studiem akustických jevů v budovách a jejich okolí s přihlédnutím na vliv stavebních konstrukcí a prvků př: zvuková izolace, chování stavebních materiálu při šíření zvuku •Urbanistická: se zabývá studiem venkovních prostor z hlediska ochrany před hlukem př: působení zvuku na obytnou zónu •Prostorová: Akustické jevy uvnitř místností z hlediska dobré slyšitelnosti a srozumitelnosti
Proč se vůbec touto tématikou zabývat? •Nyní se dostáváme k hlavní myšlence vzniku potřeby akustiky ve stavitelství
•Zvuk působí na lidský organismus a působí na jeho nervový systém •Zvuk dokáže ovlivňovat naše chování •Nebezpečnou variantou zvuku je hluk, při dlouhodobém působení hluku může dojít ke zdravotním potížím až ztrátě sluchu
Stavební akustika •Tvoří samostatnou oblast vědního oboru akustika •Zabývá se problémům šířením zvuku stavebními konstrukcemi v budovách
•Při řešení zvukově izolačních vlastností se setkáváme se třemi základními způsoby šíření zvuku: -Zvuk šířící se vzduchem -Zvuk vznikající mechanickým působením ( Strop, podlaha ) -Zvukové vlnění šířící se v konstrukcích
Měřící technika • Není to vtip, ale základním měřícím přístrojem v akustice je obyčejný metr na určení vzdáleností na což se často zapomíná. Pouhý odhad vzdáleností může měřené výsledky naprosto znehodnotit. • Ale jinak jsou samozřejmě nejdůležitější snímače hluku a vibrací, který určují přesnost a spolehlivost získávaných výsledků. Pro měřící řetězce lze snímači upravovat nepřesnosti. U digitálních přístrojů můžeme při měření sledovat celou řadu hodnot. • Snímače mikrofony a akcelerometry mění své vlastnosti podle vnějších podmínek jako je např. tlak, teplota, rušivá pole
Obecné požadavky • Má-li být měření průkazné, musí být ve zprávě či protokolem jasně udána řada podmínek měření, způsobu snímání signálu, času a doby měření, jaké hodnoty byly použity a jak či zda byly dále zpracovávány. Podle účelu a průkaznosti měření musí být zaznamenána: • Metoda měření • Přístrojové vybavení • Měřené veličiny • Způsob měření • Druh a charakter sledovaného hluku • Rušivé signály • Doba měření • Okolí • Klima • Prezentace výsledků
Pomůcky používané při měření Přesný modulový zvukoměr typ BK 2260
Pomůcky používané při měření Akcelelometr pro stavební akustiku
Pomůcky používané při měření Nízkofrekvenční zesilovač 400W
Pomůcky používané při měření Všesměrový zářič – 12 stěn o výkonů 500W
Pomůcky používané při měření Startovací pistole Slavia – ráže 6mm
PRAKTICKÁ ČÁST Naše praktická část spočívala ve dvou měřeních: • Profesionální měření mezibytové příčky v Jihlavě • Měření doby dozvuku v naší tělocvičně
MĚŘENÍ VZDUCHOVÉ NEPRŮZVUČNOSTI MEZIBYTOVÉ PŘÍČKY
Vysílací místnost Popis : Vybavení místnosti:
Obývací pokoj s kuchyňským koutem, byt č. 11, 3. NP, Za Prachárnou 10, Jihlava Místnost zařízená obvyklým vybavením – kuchyňská linka, jídelní stul a židle, na podlaze položena plovoucí podlaha a částečně dlažba, vertikální žaluzie (viz foto 1).
foto 1 Vysílací místnost
Dělicí konstrukce: mezibytová příčka, přesná skladba stavební konstrukce nezjištěna Plocha dělicí konstrukce: 19,1 m2 Objem vysílací místnosti: 59,3 m3 Poloha zdroje: 2 polohy zdroje P1 a P2
Údaje o zdroji akustického signálu: Digitální záznam růžového šumu na SONY MZ-R3, zesílený předzesilovačem Fostex a koncovým zesilovačem Z 600 . Reproduktory umístěny v reproduktorové soustavě – všesměrový záříc DH2, impedance 3 ohm, standardní príkon 600 W, širokopásmový reproduktor s vyrovnanou frekvenční charakteristikou v pásmu 100 Hz - 3150 Hz, úzkopásmové filtry nebyly při buzení zesilovače použity. Umístění mikrofonu: Ve 2 x šesti bodech rozmístěných ve vysílací místnosti, výška 1.5 m nad podlahou, orientace mikrofonu vertikální. Údaje o měřicí technice: zvukoměry I. třídy přesnosti Brüel & Kjaer 2260 Mikroklimatické podmínky: teplota vzduchu t = 21,2 oC, relativní vlhkost vzduchu rh = 41,9 %
Hladiny akustického tlaku zdroje ve vysílací místnosti
Přijímací místnost Popis : Vybavení místnosti:
foto 2 Přijímací místnost Objem místnosti:
Obývací pokoj s kuchyňským koutem, byt č.12, 3. NP, Za Prachárnou 10, Jihlava Místnost s obvyklým vybavením – kuchyňská linka, jídelní stul a židle, sedačka, nábytek, na podlaze položena plovoucí podlaha a částečně dlažba (viz foto 2)
65,0 m3
Hladiny akustického tlaku zdroje v přijímací místnosti
Umístění mikrofonu: ve 2 x šesti bodech rozmístěných po celé ploše přijímací místnosti, při dvou polohách zdroje ve vysílací místnosti, výška mikrofonu 1.5m nad zemí, orientace vertikální Mikroklimatické podmínky: teplota vzduchu t = 22,6 oC, relativní vlhkost vzduchu rh = 42,2 %
Měření doby dozvuku v přijímací místnosti
Vyhodnocení zvukově izolačních vlastností podle ČSN ISO 717-1 Z provedených měření v třetinooktávových pásmech je možno stanovit stavební neprůzvučnost R‘ mezibytové příčky a váženou stavební neprůzvučnost R´w, což je jednočíselné vyjádření, včetně faktorů přizpůsobení spektra C a Ctr. tabulka 4 Stanovení vážené stavební neprůzvučnosti R´w
Vážená stavební neprůzvučnost R´w vypočítaná z naměřených hodnot v třetinooktávových pásmech:
R´w(C;Ctr) = 38 ± 1 (-5;-10) dB
Nejistoty měření Nejistota měření je stanovena dle normy EN 20140-2 a vyjádřena ukazatelem opakovatelnosti r = 1 dB jednočíselného vyjádření R´w a r = 2 dB v případě jednočíselného vyjádření vážené hladiny kročejového hluku L´nT,w a L´n,w. Ukazatel opakovatelnosti je rozšířenou nejistotou měření, která je součinem standardní nejistoty měření a koeficientu rozšíření k = 2, což pro normální rozdělení odpovídá pravděpodobnosti pokrytí asi 95%.
Interpretace výsledku měření Předpokladem dodržení hladin akustického tlaku v chráněných vnitřních prostorech stavby je nezbytné, aby zvuková izolace mezi místnostmi v budovách splňovala minimální požadavky normy CSN 730532 – Akustika – Ochrana proti hluku v budovách a související akustické vlastnosti stavebních výrobku - Požadavky (Březen 2000, změna Z1 kveten 2005).
Vyhodnocení zvukové izolace mezi místnostmi v budově
DEFINICE DOZVUKU • Dobou dozvuku rozumíme čas, za který poklesne hladina akustické energie v místnosti po vypnutí zdroje o 60 dB. V časovém průběhu doby dozvuku se uplatní postupně přímí zvuk od zdroje a další odrazy přicházející z různých směrů. Tato situace je znázorněna na obrázku.
MĚŘENÍ DOZVUKU •
Doba dozvuku je důležitá z hlediska srozumitelnosti řeči, poslechu hudby, ale i dobré pracovní pohody. Optimální doba dozvuku uzavřeného prostoru se stanoví podle objemu a účelu místnosti. Běžně se měří v pásmu středních kmitočtů mezi 125Hz a 4kHz v prostorách s vyššími akustickými nároky pak v pásmu 63Hz až 10kHz
• •
Měří se pokles zvuku o 20 a 30 decibelů. Zdroj zvuku musí být min. 0,5m od stěn.
• Existují dvě metody: • Metoda impulzivní • Metoda přerušeným šumem
Metoda impulsní Použité přístroje: • Přesný modulový zvukoměr typ BK 2260 – se softwarem stavební akustika • Mikrofon na trojnožce • Startovací pistole ráže 6mm • Příslušenství - datové a napájecí kabely
Postup: • Než začneme, tak si nastavíme zvukoměr podle potřeby – v jakém zvukovém pásmu budeme měřit, jakou dobu po vytvoření zvukového pole budeme měřit (v našem případě 3s) a další. • Mikrofon umístíme do 1. bodu ( body volíme náhodně) • Stiskneme na zvukoměru tlačítko pro zaznamenávaní údajů • Vystřelíme ze startovací pistole – z libovolného místa, nemělo by být příliš blízko u mikrofonu • Zvukoměr nyní zpracuje údaje • Znovu stiskneme tlačítko na zvukoměru a vystřelíme z libovolného místa, ale jiného než u prvního výstřelu Pozn.: U každého bodu, kde stojí mikrofon střílíme min. dvakrát, mikrofon se přesouvá na různé body.
Metoda přerušeným šumem Použité přístroje:
• Přesný modulový zvukoměr typ BK 2260 – se softwarem stavební akustika • Mikrofon na trojnožce • Všesměrový zářič – 12-ti stěn; 12 reproduktorů o výkonu 500W
• Nízkofrekvenční zesilovač 400W sin • Příslušenství - datové a napájecí kabely
Postup: • Zvukoměr připojíme k zesilovači a nastavíme. Zde nastavujeme např. dobu odchodu nebo jaký druh šumu použijeme. Je šum bílý (lineární) a růžový (stoupající). My jsme používali šum růžový. Dobu měření jsme nastavili opět na 3s. • Mikrofon umístíme do 1. bodu ( body volíme náhodně) • Pustíme na zvukoměru aplikaci a softwar si už sám pustí třikrát za sebou šum z reproduktorů a zaznamená údaje • Takhle mikrofon přemístíme i na další body a celou operaci opakujeme. Během měření by se zdroj zvuku měl aspoň jednou přemístit, ale není podmínkou
U obou metod by ale bylo měření zbytečné, kdybychom neznali objem místnosti a její povrchy. Tělocvična 7,065 (výška) x 14,536 (šířka) x 28,283 (délka) = 2 904,575 m3 Koberec na stěně 6,869 x 2,012 = 13,82 m2 ; tl. 6mm – tvrdý Dřevěný obklad pod okny 28,283 x 0,789 = 22,315 m2 Okna 4,262 x 25,005 = 106,571 m2 Nářaďovna
6,220 x 7,935 x 2,485 = 122,649 m3
Co dálé plánujeme? • Výpočet doby dozvuku v tělocvičně • Pokud bude zájem učitelů a pan ing. Kříž nám to umožní, tak provedeme měření a výpočet jedné učebny výpočetní techniky
Děkujeme za pozornost.
