VacL. Akustická studie. Řešení prostorové akustiky 2 učeben ZŠ Odolena Voda. Květen Zakázka číslo:

Transkript

1 Zakázka číslo: VacL Akustická studie Řešení prostorové akustiky 2 učeben ZŠ Odolena Voda Květen 2016 DEKPROJEKT s.r.o. BUDOVA TTC, TISKAŘSKÁ 10/257, PRAHA 10, TEL.: , FAX: IČO: , DIČ: CZ

2 1. VŠEOBECNĚ 1.1. Předmět: 2 třídy v 1.NP ZŠ Odolena Voda 1.2. Úkol: Posouzení prostorové akustiky ve 2 učebnách 1.3. Zadavatel: Město Odolena Voda Dolní náměstí Odolena Voda IČ: Tel: stanislav.pirny@odolenavoda.cz 1.4. Zpracovatel: DEKPROJEKT s.r.o. Tiskařská 10/257 IČO: Vypracoval: budova TTC TECHKOM DIČ: CZ CENTRUM Praha 10 bankovní spojení: tel.: fax: Ing. Lenka Vacková 1.6. Kontroloval: Ing. Jan Pešta, Ing. Tomáš Kupsa 1.7. Zpracováno v období: květen 2016 KB Praha / PODKLADY [1] Část projektové dokumentace dodaná objednatelem [2] Stavební fyzika 1 Urbanistická, stavební a prostorová akustika Prof. Ing. Jiří Vaverka DrSc., Ing. Václav Kozel, Ing. Libor Ládyš, RNDr. Miloš Liberko, Doc., Ing. Josef Chybík CSc. - Vysoké učení technické v Brně Nakladatelství VUTIUM 1998 [3] Stavební fyzika 10 Akustika stavebních konstrukcí Doc. Ing. Jiří Čechura CSc. - České vysoké učení technické v Praze Vydavatelství ČVUT 1999 [4] ČSN ( ) Akustika Projektování v oboru prostorové akustiky Všeobecné zásady [5] ČSN ( ) Akustika Projektování v oboru prostorové akustiky Prostory pro kulturní účely Prostory ve školách Prostory pro veřejné účely [6] ČSN EN ( ) Stavební akustika Výpočet akustických vlastností budov z vlastností stavebních prvků Část 6: Zvuková pohltivost v uzavřených prostorech [7] Vyhláška 343/2009 Sb. o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých Pozn.: Všechny uvedené předpisy jsou v aktuálním znění (včetně změn platných ke dni zpracování posudku). Strana 1 / 8

3 3. ZADÁNÍ DEKPROJEKT s.r.o. Předmětem studie jsou dvě učebny o podlahové ploše 62 m 2 a 50,4 m 2 v 1.NP objektu ZŠ Odolena Voda. Jedná se o místnosti s půdorysem obdélníkového tvaru s okny na podélné boční fasádě a jedním oknem na zadní resp. přední stěně u tabule. Pro učebny bude proveden návrh úprav pro zlepšení prostorové akustiky s ohledem na dodržení požadavků normy ČSN na dobu dozvuku v učebnách. Obr./1/ Řešené učebny 3.1. Požadavky Vyhláška 343/2009 o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých. Ve školních učebnách, denních místnostech jeslí a mateřských škol musejí být dodrženy hodnoty optimální doby dozvuku podle příslušné české technické normy. Požadavky na parametry učeben z hlediska prostorové akustiky stanovuje norma ČSN ( ) Akustika Projektování v oboru prostorové akustiky Prostory pro kulturní účely Prostory ve školách Prostory pro veřejné účely a ČSN ( ) Akustika Projektování v oboru prostorové akustiky Všeobecné zásady: Obecná doporučení pro volbu vhodného tvaru prostoru vzhledem k akustické kvalitě interiéru jsou uvedeny v normě ČSN Optimální doba dozvuku T 0 obsazeného prostoru daného účelu se stanoví pro objem prostoru k němuž se dospěje na základě počtu osob a doporučeného objemu připadajícího na jednu osobu. Číselně vyjádřené hodnoty optimální doby dozvuku v sekundách se vztahují ke kmitočtu 1000 Hz. Hodnoty optimální doby dozvuku pro posuzované prostory je uvedena v následující tabulce: Prostor Optimální doba dozvuku T 0 [s] Učebna a posluchárna 0,70 Tab. /1/ Optimální doba dozvuku Posuzované prostory se hodnotí v obsazeném stavu. Doba dozvuku se vypočítá podle ČSN pro oktávová pásma se středními kmitočty od 125 Hz do Hz. Kmitočtový průběh vypočítané doby dozvuku T se ve vztahu k optimální době dozvuku prověřuje pomocí kmitočtové závislosti přípustného rozmezí. Hodnoty přípustného rozmezí pro Strana 2 / 8

4 jednotlivá oktávová pásma jsou uvedeny v následující tabulce. Určení Řeč Meze DEKPROJEKT s.r.o. Střední kmitočet oktávového pásma f [Hz] Horní 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 Dolní 0,65 0,8 0,8 0,8 0,8 0,65 Tab. /2/ Rozmezí T/T 0 v prostorech určených k přednesu řeči Obr./2/ Přípustné rozmezí poměru dob dozvuku T/T o obsazeného prostoru určeného k přednesu řeči v závislosti na středním kmitočtu oktávového pásma 3.2. Výpočet Pro objektivní hodnocení prostorové akustiky místností byl vytvořen výpočtový model, kterým byla určena hodnota doby dozvuku. Tato hodnota je pouze orientační a slouží jako pomůcka pro návrh akustických úprav prostoru. Tento postup nenahrazuje měření doby dozvuku in situ. V následující tabulce jsou uvedeny činitele pohltivosti jednotlivých pohledových materiálů. Hodnoty činitelů pohltivosti pro jednotlivé materiály byly převzaty z [2 a 6]. Pro materiály, pro něž nebyly činitelé pohltivosti k dispozici, jsou tyto hodnoty stanoveny odborným odhadem. Pohledový materiál Střední kmitočet f (Hz) oktávového pásma Sklo 0,02 0,06 0,03 0,03 0,02 0,02 PVC 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 Dveře 0,14 0,10 0,08 0,08 0,08 0,08 Omítka 0,03 0,03 0,03 0,04 0,05 0,08 Tab. /3/ Činitele pohltivosti pohledových materiálů v oktávových pásmech 3.3. Výpočtový model K hodnocení prostorové akustiky místnosti je použit výpočet dle ČSN EN Stavební akustika Výpočet akustických vlastností budov z vlastností stavebních prvků Část 6: Zvuková pohltivost v uzavřených prostorech dle přílohy D Výpočty pro nepravidelné prostory a prostory s nepravidelným rozložením pohltivosti. Výpočet dle ČSN EN [6], zohledňuje velikosti ploch, pohltivost povrchu a rozmístění materiálů v prostoru. Hodnoty činitele útlumu ve vzduchu byly uvažovány následující: Kmitočet f [Hz] Činitel útlumu ve vzduchu [np/m] 0,0001 0,0003 0,0006 0,0010 0,0019 0,0058 Tab. /4/ Činitel útlumu ve vzduchu Strana 3 / 8

5 Doba dozvuku v učebnách se dle ČSN hodnotí v obsazeném stavu. Činitele zvukové pohltivosti pro osoby v učebně byly uvažovány dle ČSN EN Uvažované hodnoty jsou uvedeny v následující tabulce. Osoba Použití Činitel zvukové pohltivosti α s v oktávových pásmech [Hz] Děti ve třídě s odrazivým vybavením Učebna 0,10 0,20 0,25 0,35 0,40 0,40 Tab. /5/ Parametry pohltivosti 3.4. Původní stav učeben V následující tabulce je výpočtově posouzena doba dozvuku obou učeben bez akustických úprav dle ČSN Výpočet je proveden pro plnou kapacitu učeben - obsazenost 30 osobami. Parametr Jedn. Doba dozvuku v oktávových pásmech - učebna 62 m 2 Doba dozvuku v oktávových pásmech - učebna 50,4 m 2 ČSN EN s 3,62 2,59 2,95 2,13 1,65 1,23 Eyring s 3,73 2,66 2,34 1,75 1,43 1,16 ČSN EN s 3,15 2,20 1,93 1,84 1,44 1,10 Eyring s 3,24 2,25 1,98 1,47 1,21 1,01 Požadované rozmezí hodnot doby dozvuku - Učebna 62 m 2 Horní mez s 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 Dolní mez s 0,46 0,56 0,56 0,56 0,56 0,46 Tab. /6/ Posouzení doby dozvuku - původní stav 4 3,5 3 Doba dozvuku T [s] 2,5 2 1,5 1 Horní mez Dolní mez ČSN EN Eyring 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz Strana 4 / 8

6 - Učebna 50,4 m 2 3,5 3 Doba dozvuku T [s] 2,5 2 1,5 1 Horní mez Dolní mez ČSN EN Eyring 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz Z výše uvedené tabulky a grafů je zřejmé, že bez akustických úprav je doba dozvuku výrazně vyšší než rozmezí požadovaných hodnot Návrh opatření Obecně Pro učebny ZŠ bude proveden návrh opatření ke zlepšení doby dozvuku. Snížení doby dozvuku lze obecně dosáhnout zvětšením celkové pohltivosti prostoru, tj. opatřením prostoru pohltivými materiály. Výpočet doby dozvuku podle uvedené metodiky zohledňuje pouze velikost ploch materiálů a jejich teoretické vlastnosti. Do výpočtu nelze přesně zahrnout tvar prostoru ani řešení všech detailů. Při výpočtu je uvažováno s dokonale difuzním zvukovým polem, které není reálně dosažitelné. Výpočtová metodika proto slouží pouze jako pomůcka pro návrh akustických úprav pro zlepšení prostorové akustiky prostoru. Vypočtené hodnoty doby dozvuku se tedy mohou od hodnot reálně naměřených mírně lišit. Splnění současných požadavků na dobu dozvuku ve všech oktávových pásmech může být v některých prostorech obtížné. Pro optimalizaci doby dozvuku ve všech hodnocených oktávových pásmech je vhodné realizovat akustická opatření postupně a průběžně sledovat jejich účinnost Materiál Pro místnosti ve školách, ve kterých je kladen požadavek na dobu dozvuku v širokém rozsahu oktávových pásem, je vhodné použít širokopásmový pohlcovač s plochou křivkou pohltivosti (činitele pohltivosti jsou ve všech pásmech přibližně shodné). Do místnosti je navržen kazetový podhled s váženým činitelem zvukové pohltivosti α w = 0,65 (Rigips - Gyptone Point 11) v celé ploše stropní konstrukce dané místnosti mimo plochu průvlaků (cca 53 m 2 u větší učebny a 44 m 2 u menší učebny). Svěšení podhledu je 150 mm od spodní hrany stropní konstrukce v učebnách - výška nadpraží oken neumožňuje větší svěšení. Uvažované akustické parametry navrhovaného materiálu jsou uvedeny v následující tabulce. Výrobek Kazetový podhled αw = 0,65 svěšení 200 mm, (Gyptone Point 11) Střední kmitočet f (Hz) oktávového pásma 0,55 0,70 0,75 0,65 0,60 0,55 Tab. /7/ Činitele pohltivosti výrobku Strana 5 / 8

7 Při realizaci akustických obkladů je nutné postupovat dle technologických předpisů výrobce Posouzení návrhu V následující tabulce je výpočtově posouzena doba dozvuku dle ČSN Výpočet je proveden pro obsazenost učeben 30 osobami. Parametr Doba dozvuku v oktávových pásmech - učebna 62 m 2 Doba dozvuku v oktávových pásmech - učebna 50,4 m 2 Požadované rozmezí hodnot doby dozvuku Jedn. ČSN EN s 1,28 1,04 0,79 0,75 0,69 0,61 Eyring s 0,88 0,65 0,59 0,60 0,59 0,57 ČSN EN s 1,18 0,95 0,88 0,68 0,62 0,55 Eyring s 0,80 0,59 0,53 0,53 0,52 0,51 Horní mez s 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 Dolní mez s 0,46 0,56 0,56 0,56 0,56 0,46 Tab. /8/ Posouzení doby dozvuku Strana 6 / 8

8 - Učebna 62 m 2 Doba dozvuku v oktávových pásmech T [s] 1,4 1,2 Doba dozvuku T [s] 1 0,8 0,6 0,4 Horní mez Dolní mez ČSN EN Eyring 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz - Učebna 50,4 m 2 Doba dozvuku v oktávových pásmech T [s] 1,4 1,2 Doba dozvuku T [s] 1 0,8 0,6 0,4 Horní mez Dolní mez ČSN EN Eyring 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz Z porovnání je zřejmé, že vypočtené hodnoty doby dozvuku dle ČSN EN jsou v požadovaném rozmezí nebo se hranici blíží na středních a vyšších kmitočtech, na nízkých kmitočtech (125 Hz a 250 Hz) jsou hodnoty vyšší než horní hranice požadovaného rozmezí. Výpočtová metoda dle ČSN EN poskytuje pro nízké kmitočty hodnoty často nadhodnocené oproti výsledkům měření, důvodem je rovnoměrněji rozložená pohltivost v prostoru, pro kterou tato metoda nebyla vyvinuta viz [6]. Vypočtené hodnoty metodou dle Eyringa jsou ve většině kmitočtových pásmech v požadovaném rozmezí nebo mírně pod spodní hranicí Vyhodnocení Po provedení navrhovaného opatření se předpokládá splnění požadavků na dobu dozvuku. Skutečná doba dozvuku prostoru může být ovlivněna tzv. třepotavou ozvěnou ( flutter echo ). Tento jev je způsoben násobným odrazem zvuku mezi rovnoběžnými odrazivými povrchy (akusticky neobloženými stěnami) v prostoru. Tento jev je omezen, pokud je prostor vybaven dostatečným množstvím nábytku. Zadní stěna učebny je bez oken a ve druhém případě s jedním oknem, je zde tedy prostor pro umístění nábytku. Pokud by k zadní stěně nebyl instalován žádný nábytek, doporučujeme na základě Strana 7 / 8

9 subjektivního vyhodnocení při provozu umístit na zadní stěnu třídy pohltivý stěnový obklad. V této fázi je návrh takové úpravy neefektivní, záleží na vybavení místnosti nábytkem. Návrhy vycházejí z teoretických výpočtů, které nahrazují reálný stav pouze s omezenou přesností a pracují s hodnotami materiálových parametrů zjišťovaných v laboratorním prostředí. Skutečný stav akustiky prostoru se proto od výpočtových modelů může mírně lišit. Z tohoto důvodu doporučujeme počítat s jistou rozpočtovou rezervou na realizaci akustických opatření ve výši cca 15%. 4. ZÁVĚR V akustické studii bylo provedeno výpočtové hodnocení prostorové akustiky 2 učeben, které jsou součástí stavebních úprav objektu ZŠ Odolena Voda. Akustické úpravy byly navrhovány s ohledem na využití místností. Při realizaci navrženého řešení se předpokládá výrazné zlepšení akustických vlastností prostoru a splnění požadavků na dobu dozvuku dle ČSN Po provedení opatření doporučujeme provést kontrolní měření doby dozvuku. V Praze dne za DEKPROJEKT s.r.o. Ing. Lenka Vacková lenka.vackova@dek-cz.com Strana 8 / 8