„LEKKA” WALKA Z HAŁASEM
Zagadnienia akustyki w obiektach przemysłowych z lekką obudową
Określenie „lekka” może sugerować, że tego typu rozwiązanie zaprojektowane jako obudowa w obiektach halowych może nie mieć wystarczającego poziomu izolacyjności akustycznej. Jednakże przy zastosowaniu odpowiednio wysokiej masy najlepiej jako wypełnienie wykorzystać wełnę mineralną, uzyskuje się wtedy bardzo wysokie wskaźniki izolacyjności.
Obecnie trudno sobie wyobrazić budownictwo, a zwłaszcza halowe, użyteczności publicznej, przemysłowe i specjalne, bez obudowy, którą stanowią ściany osłonowe czy przekrycia dachowe. Wykonuje się je z takich produktów jak: płyty warstwowe, systemy oparte na bazie kaset stalowych wzdłużnych, warstwowe przekrycia dachowe z elementem nośnym w postaci blach trapezowych. Wymienione rozwiązania mają szereg zalet, m.in. małą masę jednostkową, możliwość montażu niezależnie od warunków atmosferycznych, montaż bez konieczności wykorzystywania ciężkiego sprzętu oraz łatwość demontażu i ponownego montażu, np. w przypadku zmiany przeznaczenia hal.
Czym jest dźwięk i jak go zdefiniować?
Równolegle z postępem nauki, techniki oraz przemysłu nie tylko powstają nowoczesne wynalazki ułatwiające życie i pracę, ale również skutki uboczne tego typu poczynań. Początkowo człowiek, zapatrzony w siebie i w swoje coraz większe możliwości i siłę, nie zwracał uwagi, że jego działania będą niebezpieczne dla niego samego i całego otaczającego środowiska. Jednym z wielu skutków ubocznych rozwoju naszej cywilizacji jest m.in. hałas. Stosunkowo niedawno dotarło do naszej świadomości, że hałas jest wielkim wrogiem człowieka. W obiektach,w których może przebywać jednocześnie wiele osób, np. w halach produkcyjnych lub magazynowych, istotne znaczenie ma prawidłowa ochrona przed hałasem.
Dźwięk jest to wrażenie słuchowe spowodowane falą akustyczną rozchodzącą się w ośrodku sprężystym (ciele stałym, cieczy, gazie). Częstotliwości fal, które są słyszalne dla człowieka, zawarte są w paśmie między wartościami granicznymi od ok. 16 Hz do ok. 20 kHz. Drgania o mniejszej częstotliwości to infradźwięki, a o wyższej to ultradźwięki.
W tym miejscu należy zaznaczyć, że dźwięk to nie tylko coś przyjemnego, uspokajającego dla ucha – to także element naszego życia, przed którym musimy się chronić oraz ograniczać jego wpływ na nasze zdrowie fizyczne oraz psychiczne. Ciemna strona tego zjawiska to hałas. Jest to dźwięk niepożądany lub szkodliwy dla człowieka. Hałas możemy podzielić na ciągły, o nieznacznych zmianach natężenia widma częstotliwości w czasie (szmer, szum), oraz impulsowy (np. huk, trzask). Szkodliwość hałasu zależy od jego natężenia, widma częstotliwości, charakteru zmian w czasie, zawartości składowych niesłyszalnych oraz długotrwałości działania. Rozróżnia się trzy główne odmiany tego zjawiska, takie jak: hałas przemysłowy, komunikacyjny i osiedlowy.
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2002 r. nr 75, poz. 690 ze zm.) lekka obudowa powinna minimalizować rozchodzenie się dźwięku w otoczeniu poprzez izolację akustyczną oraz w środku obiektu poprzez pochłanianie dźwięku. Przy definiowaniu charakterystyki dźwiękowej przegród budowlanych stosuje się wielkość zwaną wskaźnikiem ważonym izolacyjności akustycznej Rw, wyrażanym w dB, oraz widmowe wskaźniki adaptacyjne C i Ctr, odpowiednio hałasu bytowego wewnętrznego, który występuje w obiektach, i hałasu zewnętrznego, wyznaczane wg PN-EN ISO 10140-2:2021.
W Polsce izolacyjność akustyczną oznacza się, stosując wskaźniki izolacyjności akustycznej właściwej RA1 oraz RA2, wyrażane w dB. Wyznaczane są one na podstawie wzorów: RA1= Rw + C; RA2= Rw + Ctr.
Dodatkowym źródłem informacji na temat właściwości akustycznych lekkich przegród jest współczynnik pochłaniania dźwięku αw, wyznaczany wg PN-EN ISO 11654:1999. Jest to liczba określająca zdolność do pochłaniania przez dany obiekt (materiał, ustrój) energii pola akustycznego; energia ta określana jest z kolei wartościami w przedziale od 0 do 1, gdzie 0 oznacza całkowite odbicie dźwięku, natomiast 1 – całkowite pochłanianie dźwięku – dotyczy to właściwości absorpcyjnych przegrody od 100 Hz do 5000 Hz.
Doświadczalne wartości pochłaniania dźwięku ustrojów wykonanych z lekkiej obudowy opisuje się na podstawie badań wykonywanych wg PN-EN ISO 354:2005.
- Klasa A – 0,90; 0,95; 1,00 – b. wysokababsorpcja
- Klasa B – 0,80; 0,85 – b. wysokababsorpcja
- Klasa C – 0,60; 0,65; 0,70; 0,75 – wysokababsorpcja
- Klasa D – 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55 – absorpcja
- Klasa E – 0,15; 0,20; 0,25 – słaba absorpcja
- Niesklasyfikowane – 0,05; 0,10 – odbijające
W przypadku obudów wykonanych z okładzin pełnych wielkość współczynnika pochłaniania dźwięku waha się w przedziale od 0,05 do 0,15. Znacząco wyższe wartości można uzyskać poprzez zastosowanie okładzin perforowanych.
Lekka a zarazem skuteczna w walce z hałasem
Określenie „lekka” może sugerować, że tego typu rozwiązanie zaprojektowane jako obudowa w obiektach halowych może nie mieć wystarczającego poziomu izolacyjności akustycznej. Jednakże przy zastosowaniu odpowiednio wysokiej masy (jako wypełnienie najlepiej wykorzystać wełnę mineralną) uzyskuje się bardzo wysokie wskaźniki izolacyjności. Z uwagi na fakt, że parametry akustyczne określane są na podstawie skali logarytmicznej, można przyjąć, że wartość redukcji hałasu o 10 dB oznacza odczuwalne obniżenie poziomu hałasu o około 50%. W związku z tym lekka obudowa w postaci płyt warstwowych, przekryć dachowych warstwowych lub ścian osłonowych opartych na bazie kaset stalowych stanowi bardzo skuteczne rozwiązanie w walce z hałasem.
Dla płyt warstwowych ściennych (rys. 1) lub dachowych z rdzeniem wełnianym (obie okładziny metalowe pełne lub wewnętrzna perforowana) wartość Rw w zależności od producenta waha się na poziomie 30–33 dB. W przypadku tych samych płyt, ale z wewnętrzną okładziną perforowaną (rys. 2) dodatkowym ich atutem jest zdolność do pochłaniania dźwięku. W tym przypadku αw kształtuje się przeciętnie na poziomie 0,65. Ostateczna wartość uzależniona jest od rodzaju zastosowanej perforacji i jej stopnia. Izolacyjność akustyczna dachów warstwowych (rys. 3) z elementem nośnym w postaci blach trapezowych i z termoizolacją w postaci wełny mineralnej kształtuje się w przedziale od 36 dB do nawet 50 dB. Wpływ na ostateczne właściwości izolacyjne mają następujące czynniki:
• kształt i grubość zastosowanych blach trapezowych;
• grubość termoizolacji;
• gęstość zastosowanej wełny;
• układ warstw termoizolacyjnych, tzn. czy zastosowano układ jednowarstwowy czy wielowarstwowy.
Oprócz powyższego na poziom izolacyjności akustycznej wpływ mają rodzaj zastosowanych, jako dodatkowe elementy, mat akustycznych oraz wprowadzenie pustek powietrznych między poszczególnymi warstwami tworzącymi przekrycie dachowe.
W przypadku zastosowania blach trapezowych perforowanych oprócz walorów izolacyjnych przekrycie dachowe nabywa właściwości absorpcyjnych. Wielkość pochłaniania uzależniona jest od rodzaju zastosowanej perforacji. Waha się na poziomie około 0,50.
Lekkie ściany osłonowe oparte na bazie kaset stalowych wzdłużnych (rys. 4) odznaczają się największą skutecznością w walce z hałasem. Ich właściwości izolacyjności akustycznej kształtują się na poziomie od 40 dB do nawet 52 dB.
Podobnie jest z właściwościami absorpcyjnymi. W przypadku zastosowania odpowiedniego rodzaju perforacji oraz optymalnej gęstości wełny (element termoizolacyjny) wartość współczynnika pochłaniania dźwięku może kształtować się od 0,55 do nawet 0,95.
Oczywiście nie wolno zapominać o innych rozwiązaniach z grupy lekkiej obudowy, takich jak płyty warstwowe z rdzeniem ze sztywnej pianki poliuretanowej typu PIR lub warstwowe przekrycia dachowe z termoizolacją w postaci pianki PIR. Jednakże w tych przypadkach należy podkreślić, że izolacyjność akustyczna waha się z poliuretanem w granicach 25–27 dB. W żadnym przypadku nie oznacza to, że wyroby te są gorsze. One po prostu są inne i mogą być stosowane w obiektach o mniej wygórowanych wymaganiach, jeżeli chodzi walkę z hałasem.
Hałas hałasowi jest nierówny, dlatego każdy wznoszony obiekt pod względem akustycznym powinien zostać przeanalizowany indywidualnie. Należy mieć świadomość, że na poziom izolacyjności akustycznej przegrody wpływ mają: masa ustroju (rodzaj zastosowanej termoizolacji, grubość okładzin), kształt użytych okładzin oraz lokalizacja obiektu.
Przegroda powinna chronić przed hałasem wydobywającym się z wnętrza obiektu lub dobiegającym ze środowiska zewnętrznego i ma także za zadanie, o ile zaistnieje potrzeba, chronić osoby przebywające wewnątrz obiektu poprzez pochłanianie szkodliwego dźwięku. Dzięki bardzo dobrym właściwościom pod względem izolacyjności akustycznej oraz pochłaniania dźwięku lekka obudowa w postaci płyt warstwowych (zwłaszcza z rdzeniem z wełny mineralnej), ścian opartych na stalowych kasetach wzdłużnych oraz warstwowych przekryć dachowych jest i będzie bardzo skutecznym orężem w walce c złowieka z hałasem.
