Akustika – silná stránka dřevostaveb
Partneři sekce:
Tento příspěvek má za cíl objasnit základní akustické pojmy a má být praktickou ukázkou řešení různých problémů v akustice dřevostaveb, určenou právě pro lidi z praxe.
Civilizační a technický pokrok v minulém a tomto století nebyl a není vždy jen k našemu prospěchu. Vlivy prostředí, ve kterém se denně pohybujeme, mají na lidský organismus mnohdy stresující účinek. Jedním z těchto negativních vlivů je i nadměrné zatížení hlukem z okolního prostředí. Příliš silné, příliš časté, v nevhodnou dobu nebo na nevhodném místě se vyskytující zvuky jsou pro náš organismus nežádoucí.
Způsobují naši rozmrzelost, nesoustředěnost, ruší nás v práci. Tyto zvuky souhrnně označujeme jako hluk.
V tab. 1 je popis sluchových vjemů v návaznosti na zdroje hluku. Pro připomenutí požadavky dle ČSN 73 05 32: Z tab. 2 je zřejmé – s přihlédnutím k požadavkům normy –, že např. hlasité rádio souseda je do sousedního bytu ještě slyšitelné. Nebo normální chůze je v rodinném domě zřetelně slyšitelná.
Pro zjednodušení se budeme v následujících odstavcích zabývat pouze dvěma pro dřevostavby důležitými pojmy, a to vzduchovou a kročejovou neprůzvučností, a na několika příkladech si ukážeme, jak tyto hodnoty v dřevostavbách zlepšit bez radikálního zvýšení nákladů. Na úvod se přece jen nevyhneme troše teorie a definování základních pojmů.
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“, například slepením.
Zlepšení akustických vlastností, zejména snížení hladiny kročejového hluku, lze dosáhnout přitížením konstrukce. Velmi názornou ukázkou byla analýza porovnávající akustické vlastnosti stěn s použitím sádrovláknitých desek (při analýze byly použity desky fermacell) a běžných desek sádrokartonových. Podle výsledků vykazují montované stěny se sádrovláknitými deskami vyšší hodnoty vzduchové neprůzvučnosti.
V případě stěn s jednoduchým opláštěním je tento rozdíl až 7 dB, u konstrukce dvojitě opláštěných až 9 dB. A důvod? Sádrovláknité desky mají vyšší objemovou hmotnost (1 100–1 250 kg/m3) než sádrokarton, který má objemovou hmotnost podle typu 640–1 000 kg/m3. Od vyšší objemové hmotnosti se pak odvíjí i lepší protipožární a akustické vlastnosti sádrovláknitých desek.
Spojení vrstev
Je dobré vědět, že čím více spojovaných bodů se v konstrukci nachází, tím více se zhoršují akustické vlastnosti konstrukce. Připevnění opláštění na konstrukci pomocí sponek, hřebíků nebo šroubů je z akustického hlediska lepší a ekonomicky levnější než lepení desek. Akustické vlastnosti pozitivně ovlivňuje i vložení proužků izolace na nosnou konstrukci. Přes tuto izolaci se pak připevní opláštění, což má za následek zlepšení akustiky konstrukce.
Lepších akustických vlastností lze dosáhnout i řešením, při kterém bude opláštění spojeno s konstrukcí bodově (například přes křížové laťování nebo akustickými profily), a nikoli plošně, přímo na nosnou konstrukci. Přenos zvuku přes stojky nosné konstrukce lze dokonce zcela redukovat, provedeme-li oddělení obou opláštění od sebe pomocí dvojité vzájemně nepropojené konstrukce.
Výhodou je toto řešení především u stěn, u stropů je 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 dřevěným profilům „měkčí“ a pro akustiku lepší než profily dřevěné.
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 tlumicí 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 %. Izolace z vláken – minerálních, dřevitých nebo skelných – jsou vždy vhodnější než izolace s uzavřeným povrchem (například polystyrenové desky), které mají vysokou dynamickou tuhost.
Provedení vrchní vrstvy stropních konstrukcí
Na správné skladbě vrchní vrstvy na nosné konstrukci závisí akustické vlastnosti celé stropní konstrukce. Velký důraz musí být u dřevěných stropů kladen na hladinu kročejového zvuku a její snížení. Nejvhodnější kročejovou izolací je izolace s pórovitě otevřenou strukturou (např. dřevovláknité, filcové nebo minerální desky).
Pokud jsou na takovéto vrstvě umístěny například sádrovláknité podlahové prvky, sníží se hladina kročejového zvuku o cca 9 dB. Desky s uzavřeným povrchem (například polystyren) snižují hladinu kročejového zvuku o 4 dB (uzavřená struktura, šíření akustických vln). Vrchní krytina podlah (například koberec) může u dřevěného stropu snížit hladinu kročejového zvuku o 2–6 dB.
Pro snížení hladiny kročejového zvuku zejména v nízkých frekvencích je vhodné stropní konstrukci přitížit akustickým systémem fermacell. Zlepšení akustických vlastností se pohybuje v rozmezí 8–20 dB a závisí na celkové skladbě stropní konstrukce.
Stejně tak rozhodující je provedení detailů konstrukcí, zejména jejich různá napojení vzájemně na sebe. Vždy říkáme, že chyby provedené v požární ochraně se většinou nezjistí nebo se zjistí až při požáru, zato chyby v akustice pocítí investor stavby okamžitě…
Také je potřeba 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. Například ze statického hlediska je nejdůležitější tuhost konstrukce, ale z hlediska akustiky je naopak důležitá její „měkkost“.
Architekt musí při 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 dobře informovaných a náročných investorů, kteří trvají na konkrétních požadavcích, a pak je třeba hledat řešení, jež bude reflektovat zájmy investora a současně bude konstrukčně a technologicky prověřené.
Mimořádně dobrých vlastností dřevostaveb dokáže investor i realizační firma maximálně využít jen v případě, že přistupují k problematice odpovědně a věnují dostatečnou péči jak přípravě, tak i provedení stavby. Na druhé straně máme investory, kteří si vyberou vzorový dům a na stavbě se objeví až v době jejího předávání. A i oni dostanou – díky vysokému stupni prefabrikace a ověřeným a certifikovaným konstrukcím – k dispozici dům, který je kvalitní a splňuje vysoké požadavky kladené na dnešní bydlení.
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, hřebíky 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 tlumicí pružiny je lepší, je-li vložena do dutiny vláknitá izolace.
- Izolace z vláken (minerálních, dřevitých nebo skelných) jsou vhodnější než izolace s uzavřeným povrchem (například polystyrenové desky).
- Pro snížení kročejového hluku stropních konstrukcí jsou vhodnější pórovitě otevřené izolační materiály.
- Plošnou hmotnost stropní konstrukce zvyšuje a akustické parametry tak zlepšuje akustický systém fermacell.
Je třeba zamezit přenosu zvuku instalacemi, netěsnostmi a průchody (plánování detailů).
Akustické pojmy:
Vzduchová neprůzvučnost
Schopnost dělicí konstrukce bránit šíření zvuku vzduchem. Je to rozdíl hladin zvuku mezi vysílací a přijímací 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.
Kročejová neprůzvučnost
Kročejový zvuk vzniká chůzí po podlaze nebo nárazy na stavební konstrukci, šíří se konstrukcí do sousedních místností, kde se šíří vzduchem. Parametrem je vážená normalizovaná hladina kročejové neprůzvučnosti L´nw – čím je její hodnota nižší, tím je konstrukce lepší.
Řada stavebníků si v souvislosti s akustikou svého domu klade otázku, v čem je vlastně základní rozdíl v řešení akustiky konstrukcí na bázi dřeva a klasických zděných konstrukcí? Odpověď je jednoduchá a srozumitelná i pro laika – u monolitických (jednovrstvých) konstrukcí masivních staveb závisí vzduchová neprůzvučnost především 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 dřevostaveb je tomu jinak. Obecně můžeme říci, že sendvičové konstrukce dřevostaveb vykazují lepší vzduchovou neprůzvučnost než konstrukce masivní. Svých vynikajících akustických vlastností však nedosahují dřevostavby vysokou objemovou hmotností stavebních dílů, ale využitím inteligentní kombinace materiálů a skladby konstrukce.
Dosáhnout dobré akustické pohody v dřevostavbě tak není při dodržení určitých zásad velkým problémem. Faktem je, že citlivým místem dřevostavby je snižování hladiny kročejového zvuku, protože je závislé na hmotnosti stropní konstrukce a uspořádání 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 řešení těchto detailů je z hlediska akustiky alfou a omegou.
Chceme-li tedy mít jistotu správně řešené akustiky své dřevostavby, musíme vědět, že zvukový útlum (vzduchový nebo kročejový) konstrukce v dřevostavbě závisí na čtyřech 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 řadí 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 čtyř hlavních skupin parametrů a jejich jednotlivých faktorů.
Text: Dipl. Ing. Jaroslav Benák, fermacell
Foto: fermacell
Foto: fermacell
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
Článek byl uveřejněn v časopisu Realizace staveb 5/2018.
