AKUSTIKA SILNÁ STRÁNKA DEVOSTAVEB 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 BENÁK 1 AKUSTIKA SILNÁ STRÁNKA DEVOSTAVEB Abstrakt Tento píspěvek není vědeckou prací z akustiky ani si nestanovil za cíl podrobně vysvětlit teorii akustiky a zahltit čtenáe množstvím rovnic a výpočtů, které jsou samozejmě 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 pitom ekonomicky stavět. Tento píspěvek má za cíl objasnit základní akustické pojmy a má být praktickou ukázkou ešení různých problémů v akustice devostaveb určenou právě pro lidi z praxe. Klíčová slova Akustika, devostavba, fermacell, izolace, konstrukce. 1 ÚVOD Civilizační a technický pokrok v minulém a tomto století nebyl a není vždy jen k našemu prospěchu. Vlivy prostedí, ve kterém se denně pohybujeme, mají na lidský organismus mnohdy stresující účinek. Jedním z těchto negativních vlivů je i nadměrné zatížení hlukem z okolního prostedí. Píliš silné, píliš časté, v nevhodnou dobu nebo na nevhodném místě se vyskytující zvuky jsou pro náš organismus nežádoucí. Způsobují naši rozmrzelost, nesousteděnost, ruší nás v práci. Tyto zvuky souhrnně označujeme jako hluk. V následující tabulce je popis sluchových vjemů v návaznosti na zdroje hluku. Pro pipomenutí požadavky dle ČSN 73 05 32: Tab. 1: Požadavky na zvukovou izolaci Rodinné domy nejmén jedna obytná místnost Stropy Stěny R w [db] L nw [db] R w [db] 47 63 42 Bytové domy obytné místnosti bytu Stropy Stěny R w [db] L nw [db] R w [db] 53 55 53 Zdroj: Podklady Fermacell Tab. 2: Popis sluchových vjemů 1 Dipl.-Ing. Jaroslav Benák, Fermacell GmbH, organizační složka, Žitavského 4ř6,156 00 Praha 5 Zbraslav, tel.: +420 296 384 330, e-mail: Jaroslav.benak@xella.com, www.fermacell.cz
Popis sluchových vjemů Zvuk, šířící se vzduchem zvukový vjem v rušené místnosti R w db Normální hovor, dobe srozumitelný 37 Normální hovor, právě tak ještě srozumitelný 42 Hlasitý hovor, sotva srozumitelný, rozeznatelné melodie 47 Hovor už není slyšitelný, normálně hlasité rádio je slyšet slabě 52 Hlasité rádio je ještě slyšet 57 Ani hlasité rádio již není slyšet 62 Izolace kročejového hluku zvuky chůze L nw db Normální chůze je ještě zetelně slyšet 63 Normální chůze je právě tak ještě slyšet 53 Zvuky chůze nejsou prakticky již slyšitelné 43 Zdroj: DEGA Empfehlung 103 Z této tabulky je zejmé s pihlédnutím k požadavkům normy, že nap. hlasité rádio souseda je do sousedního bytu ještě slyšitelné. Nebo normální chůze je v rodinném domě zetelně slyšitelná. Pro zjednodušení se budeme v následujících odstavcích zabývat pouze dvěma pro devostavby důležitými pojmy a to vzduchovou a kročejovou neprůzvučností a na několika píkladech si ukážeme jak tyto hodnoty v devostavbách zlepšit bez radikálního zvýšení nákladů. Na úvod se pece jen nevyhneme troše teorie a definování základních pojmů. 2 AKUSTICKÉ POJMY 2.1 Vzduchová neprůzvučnost Schopnost dělící konstrukce bránit šíení zvuku vzduchem. Je to rozdíl hladin zvuku mezi vysílací a pijímací místností. Pro snadnou orientaci a snadné porovnání jednotlivých konstrukcí mezi sebou se používá ukazatel vážené vzduchové neprůzvučnosti Rw. Čím je její hodnota vyšší, tím je konstrukce lepší. 2.2 Kročejová neprůzvučnost Kročejový zvuk vzniká chůzí po podlaze nebo nárazy na stavební konstrukci, šíí se konstrukcí do sousedních místností, kde se šíí vzduchem. Parametrem je vážená normalizovaná hladina kročejové neprůzvučnosti Ln,w čím je její hodnota nižší, tím je konstrukce lepší (obr. 1). Obr. 1: Penos zvuku pes 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 deva a klasických zděných konstrukcí?
Odpověď je jednoduchá a srozumitelná i pro laika u monolitických (jednovrstvých) konstrukcí masivních staveb závisí vzduchová neprůzvučnost pedevším 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 devostaveb je tomu jinak. Obecně můžeme íci, že sendvičové konstrukce devostaveb vykazují lepší vzduchovou neprůzvučnost než konstrukce masivní. Svých vynikajících akustických vlastností však nedosahují devostavby vysokou objemovou hmotností stavebních dílů, ale využitím inteligentní kombinace materiálů a skladby konstrukce. Dosáhnout dobré akustické pohody v devostavbě tak není pi dodržení určitých zásad velkým problémem. Faktem je, že citlivým místem devostavby je snižování hladiny kročejového zvuku, protože je závislé na hmotnosti stropní konstrukce a uspoádání 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 devostavby, musíme vědět, že zvukový útlum (vzduchový nebo kročejový) konstrukce v devostavbě závisí na čtyech 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, napíklad slepením. Zlepšení akustických vlastností, zejména snížení hladiny kročejového hluku, lze dosáhnout pitížením konstrukce napíklad 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 pípadě 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/m 3 ) než sádrokarton, který má objemovou hmotnost podle typu 640 1000 kg/m 3. 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. Pipevnění opláštění na konstrukci pomocí sponek, hebíků nebo šroubů je z akustického hlediska lepší a ekonomicky levnější než lepení desek. Akustické vlastnosti pozitivně ovlivňuje i vložení proužků izolace na nosnou konstrukci. Pes tuto izolaci se pak pipevní opláštění, což má za následek zlepšení akustiky konstrukce. Lepších akustických vlastností lze dosáhnout i ešením, pi kterém bude opláštění spojeno s konstrukcí bodově (napíklad pes kížové laťování nebo akustickými profily) a nikoli plošně, pímo na nosnou konstrukci. Penos zvuku pes stojky nosné konstrukce lze dokonce zcela redukovat, provedeme-li oddělení obou opláštění od sebe pomocí dvojité vzájemně nepropojené konstrukce. Výhodou je toto ešení pedevším 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 devěným profilům měkčí a pro akustiku lepší než profily devěné.
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, devitých nebo skelných jsou vždy vhodnější než izolace s uzaveným povrchem (napíklad 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 devěných stropů kladen na hladinu kročejového zvuku a její snížení. Nejvhodnější kročejovou izolací je izolace z pórovitě otevenou strukturou (nap. devovláknité, filcové nebo minerální desky). Pokud jsou na takovéto vrstvě umístěny napíklad sádrovláknité podlahové prvky, sníží se hladina kročejového zvuku o cca ř db. Desky s uzaveným povrchem (napíklad polystyrén) snižují hladinu kročejového zvuku o 4 db (uzavená struktura, šíení akustických vln). Vrchní krytiny podlah (napíklad koberec) může u devěného stropu snížit hladinu kročejového zvuku o 2 6 db. Pro snížení hladiny kročejového zvuku zejména v nízkých frekvencích je vhodné stropní konstrukci pitížit akustickým systémem fermacell. Zlepšení akustických vlastností se pohybuje v rozmezí Ř 20 db a závisí na celkové skladbě stropní konstrukce. Obr. 2: Píklad 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 pi požáru, zato chyby v akustice pocítí investor stavby okamžitě. Také je poteba 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. Napíklad ze statického hlediska je nejdůležitější tuhost konstrukce, ale z hlediska akustiky je naopak důležitá její měkkost. Obr. 3: Penos hluku devěným trámovým Architekt musí pi 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 dobe informovaných a náročných investorů, kteí trvají na konkrétních požadavcích, a pak je teba hledat ešení, které bude reflektovat zájmy investora a současně bude konstrukčně a technologicky prověené. Mimoádně dobrých vlastností devostaveb dokáže investor i realizační firma maximálně využít jen v pípadě, že pistupují k problematice odpovědně a věnují dostatečnou péči jak pípravě, tak i provedení stavby. Na druhé straně máme investory, kteí si vyberou vzorový dům a na stavbě se objeví až v době jejího pedávání. A i oni dostanou díky vysokému stupni prefabrikace a ověeným a certifikovaným konstrukcím k dispozici dům, který je kvalitní a splňuje vysoké požadavky kladené na dnešní bydlení. Tab. 3: Konstrukční vlivy na akustiku devostaveb 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 ZÁVR 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, hebíky 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, devitých nebo skelných) jsou vhodnější než izolace s uzaveným povrchem (napíklad polystyrénové desky). Pro snížení kročejového hluku stropních konstrukcí jsou vhodnější pórovitě otevené izolační materiály. Plošnou hmotnost stropní konstrukce zvyšuje a akustické parametry tak zlepšuje akustický systém fermacell. Je teba zamezit penosu zvuku instalacemi, netěsnostmi a průchody (plánování detailů). LITERATURA 1. Podklady fermacell (Akustický a požární katalog). 2. Podklady DEGA. 3. ČSN 73 05 32 Akustika. Hodnocení zvukové izolace stavebních konstrukcí a v budovách. Požadavky. 4. Fotografie archiv firmy fermacell.