Podstawy akustyki

| T e m a t | P o d s t a w y a k u s t y k i |
Podstawy akustyki
Informacje techniczne, wszelkie dane, zdjęcia i rysunki, zawarte w niniejszej broszurze, należy traktować jedynie jako materiał poglądowy, przedstawiający
podstawowe informacje i zasady funkcjonowania. Wykonawca / klient jest odpowiedzialny za sprawdzenie kompletności produktów i systemów oraz możliwość
ich zastosowania dla danego obiektu. Prace uzupełniające zostały przedstawione jedynie schematycznie. Przedstawione założenia i dane muszą być skonfrontowane z danymi warunkami obiektowymi i w żadnym wypadku nie stanowią one planu działań inwestycyjnych ani montażowych. Należy bezwzględnie przestrzegać założeń i wytycznych zawartych w instrukcjach technicznych produktów, opisach systemów i dopuszczeniach.
Spis treści
Akustyka
Wprowadzenie
4
Hałas
6
Akustyka budowli i wnętrz
8
Słyszalność w pomieszczeniach
10
Czas pogłosu
12
Klimat pomieszczeń
14
Ochrona przeciwpożarowa
16
Podstawowe pojęcia
18
Spis treści | 3
Utrafić we właściwy ton
Komfort akustyczny wpływa na wzrost wydajności
Mieszkańcy Europy Środkowej
nawet 90 procent czasu spędzają
w zamkniętych pomieszczeniach.
Pozwala to zrozumieć, jak dużą
rolę odgrywają warunki klimatyczne panujące we wnętrzu:
klimat w pomieszczeniach decyduje o naszym samopoczuciu.
Sprawność i samopoczucie człowieka
są ściśle związane z jego otoczeniem.
Czynniki wpływające na komfort
życia, mieszkania i pracy to oprócz
architektury przede wszystkim światło,
dźwięk, jakość powietrza i organizacja przestrzeni. Elementy te wywierają
wpływ na człowieka, jednocześnie
jednak w pewnym stopniu są też
przez niego kształtowane.
Pierwsze badania naukowe wykazują
występowanie wyraźnych efektów
wzmacniających lub kompensacyjnych w sytuacji, gdy np. przy stałej
temperaturze zmienia się obciążenie
akustyczne. Występujące jednocześnie wzajemne oddziaływania między
poszczególnymi czynnikami budowlano-fizycznymi oraz ich ogólne oddziaływanie na ludzi stanowią nową
dziedzinę badań, „psychofizykę budowli”. Badania w tym zakresie pozwalają na opracowywanie nowych
koncepcji i elementów konstrukcyjnych, które mogą poprawić komfort
i sprawność osób przebywających
w budynkach.
Czynniki wpływające
na atmosferę pomieszczenia
• Dźwięk/akustyka
• Optyka/kolorystyka
• Światło
• Klimat pomieszczeń
• Jakość powietrza
Inwestycje w atmosferę wnętrz są szczególnie opłacalne. Podnoszą one wprawdzie koszty budynku, jednocześnie jednak zwiększają
sprawność, a tym samym wydajność personelu.
4 | Wprowadzenie
Polecany produkt:
System akustyczny Sto
Wielofunkcyjne systemy akustyczne Sto
optymalizują jednocześnie kilka czynników wpływających na atmosferę
w pomieszczeniach. Na przykład zastosowanie żaglowych paneli akustycznych
StoSilent Modular, oprócz optymalnej
akustyki, pozwala uzyskać idealne
oświetlenie i atrakcyjną kolorystykę
wnętrza.
Systemy akustyczne Sto poprawiają atmosferę pomieszczeń w wielu aspektach. Tutaj na przykład
zastosowano bezspoinowy system płyt akustycznych StoSilent Cool Top o prawie gładkiej powierzchni, z funkcją chłodzenia i/lub ogrzewania.
Należy bezwzględnie przestrzegać konkretnych danych i wytycznych technicznych dotyczących produktów, zawartych w instrukcjach technicznych i aprobatach.
Wprowadzenie | 5
Hałas szkodzi zdrowiu
Kiedy dźwięki stają się szkodliwe?
Uciążliwe odgłosy w naszym otoczeniu określamy mianem hałasu.
Zjawisko to, zdefiniowane jako
dźwięk, odbierane jest różnie
przez różne osoby. To, czy dane
odgłosy odczuwamy jako hałas,
zależy od naszych upodobań,
samopoczucia i nastroju. Z tego
względu nie istnieje określona
wartość progowa odczuwania
hałasu. Jednak niezależnie
od indywidualnej wrażliwości,
długotrwałe obciążenie hałasem
ma poważne skutki dla zdrowia.
Obciążenie hałasem i jego skutki
W przypadku problemów z hałasem
obowiązuje szereg regulacji i przepisów prawnych. Dla wielu rodzajów
hałasu opracowano osobne metody
oceny, ponieważ np. hałas uliczny lub
lotniczy przy tym samym poziomie
dźwięków, może wykazywać różny
stopień szkodliwości lub uciążliwości.
O obciążeniu hałasem mówimy wtedy,
gdy występowanie jednego lub
większej ilości dźwięków powoduje
przerwanie lub utrudnienie wykonywanej aktywności. Ze szczególną
wrażliwością reagują na hałas osoby
w sytuacji, gdy zakłócona zostaje ich
komunikacja werbalna, w czasie
wysiłku intelektualnego oraz gdy chcą
się zrelaksować lub spać.
Już od poziomu ciśnienia akustycznego równego
55 dB(A), dźwięki często odczuwane są jako hałas.
Jeśli taki poziom utrzymuje się przez dłuższy czas,
dochodzi do obniżenia sprawności i komfortu.
Już dźwięki o natężeniu 65 do 75 dB(A) powodują
stres. Może to prowadzić np. do nadciśnienia.
Na marginesie: Już 10 dB mniej odczuwane jest
o 50% ciszej.
n.
Obniżenie poziomu natężenia dźwięku o 10 dB zmniejsza poziom odczuwanego hałasu o połowę. Systemy
akustyczne Sto pozwalają osiągnąć wytłumienie, a tym
samym obniżenie głośności nawet o 8 dB. Oznacza to
redukcję poziomu natężenia dźwięku niemal o połowę.
Zagrożenie słuchu: Maksymalna tygodniowa ekspozycja na hałas (dane orientacyjne)
85 dB
40 godz.
90 dB
12 godz.
95 dB
100 dB
6 | Hałas
3 godz.
1 godz.
105 dB
18 min.
110 dB
7 min.
115 dB
2 min.
120 dB
45 sek.
Należy bezwzględnie przestrzegać konkretnych danych i wytycznych technicznych dotyczących produktów, zawartych w instrukcjach technicznych i aprobatach.
Oddziaływanie hałasu – wielkości
fizyczne
Odbieranie dźwięków jako hałasu
oraz oddziaływanie hałasu na
człowieka można zmierzyć i opisać
za pomocą wielkości fizycznych:
• Impulsowość dźwięku:
Dźwięki o znacznych zmianach
natężenia, takie jak odgłos młotka,
odbierane są jako bardziej nieprzyjemne niż dźwięki o stałym, równomiernym natężeniu.
• Poziom ciśnienia akustycznego:
Poziom ciśnienia akustycznego
wyrażany jest w decybelach dB(A).
Najcichszy słyszalny jeszcze dźwięk
ma poziom 0 dB(A), a granica bólu
wynosi 120 dB(A) do 130 dB(A).
Poziom ciśnienia akustycznego
zwykłej rozmowy wynosi ok. 65 dB.
• Wysokość dźwięku:
Wysokie dźwięki odczuwane są inaczej niż dźwięki niskie, zazwyczaj
jako bardziej nieprzyjemne.
• Zawartość tonów wyizolowa-
nych:
Poszczególne komponenty tonalne
dźwięków, jak np. pisk, powodują
zwiększenie odczuwanej głośności
dźwięku.
Ocena prawna poziomu dźwięku
Podstawę oceny prawnej poziomu
dźwięku stanowi – w zależności od
obowiązujących norm i przepisów –
pomiar lub obliczanie emisji dźwięku.
Ponieważ pomiar i ocena poziomu
ciśnienia akustycznego nie oddaje
dokładnie odczuwanej głośności
i potencjalnego uszkodzenia słuchu,
oprócz poziomu fizycznego należy
uwzględnić dodatki na określone
właściwości dźwięku, np. zawartość
tonów wyizolowanych (np. pisk)
i impulsowość (np. uderzenia młotka).
Ludzki słuch
Dźwięk jest to zmiana ciśnienia atmosferycznego, którą
zdrowy człowiek rejestruje w zakresie częstotliwości od
20 Hz do 20.000 Hz. Nie odbywa się to jednak liniowo:
niskie dźwięki (poniżej 250 Hz) przy takim samym poziomie ciśnienia akustycznego odbierane są jako mniej
głośne niż dźwięki o częstotliwości od 1.0 do 5.0 kHz.
Fale dźwiękowe są słyszalne w zakresie 0-130 dB
w zależności od częstotliwości.
Oddziaływanie hałasu
od 30 dB(A) w czasie snu i od 60 dB(A) w stanie czuwania
Reakcje wegetatywne (zmiany akcji serca, ciśnienia krwi itd.)
od 40 dB(A)
Zakłócenia snu
od 55 dB(A) podczas pracy umysłowej i od 70 dB(A) podczas pracy biurowej
Zakłócenia koncentracji
od 80 dB(A) w przypadku hałasu ciągłego i od 130 dB(A) w przypadku hałasu
impulsowego
Uszkodzenia słuchu (wskutek narażenia na hałas)
PC
Szept
Słaby deszcz
Motocykl
Ruchliwa ulica
Młot pneumatyczny
Silnik samolotu
10 dB
20 dB
30 dB
40 dB
50 dB
60 dB
70 dB
80 dB
90 dB
100 dB 110 dB 120 dB 130 dB 140 dB
Natężenie dźwięku mierzone w decybelach dB(A). Zwiększenie natężenia dźwięku o 10 dB odczuwane jest jako dwukrotny wzrost głośności.
Hałas | 7
Akustyka budowli i wnętrz
Regulacja głośności za pomocą elementów konstrukcyjnych
Gdy w pomieszczeniach o złej
akustyce mowa jest niezrozumiała,
komunikacja werbalna może stać
się przyczyną wielu konfliktów.
Dlatego też zadaniem projektantów jest stworzenie warunków
architektonicznych dla optymalnej
komunikacji. Warunki konstrukcyjne i materiałowe otoczenia,
w którym prowadzona jest rozmowa, stanowią podstawę skutecznego porozumiewania się.
Akustyka budowli i akustyka
wnętrz
W dziedzinie akustyki rozróżnia się
dwa podstawowe pojęcia: akustykę
budowli i akustykę wnętrz. Akustyka
budowli zajmuje się zagadnieniem
przenoszenia dźwięków przez elementy konstrukcyjne, z których
składa się budynek (ściany, sufity itp.).
Zadaniem akustyki budowli jest
przede wszystkim izolacja akustyczna,
np. zapewnienie izolacyjności od
dźwięków powietrznych i odgłosu
kroków. Norma EN 12354 – Akustyka
budowlana – Określanie właściwości
akustycznych budynków na podstawie właściwości elementów – podaje
minimalne wymagania zgodnie
z przeznaczeniem budynku.
8 | Akustyka budowli i wnętrz
Akustyka budowli vs. akustyka wnętrz
Akustyka budowli (przenoszenie dźwięku między dwoma pomieszczeniami wzgl. między wnętrzem pomieszczenia a stroną zewnętrzną)
Akustyka wnętrz (właściwości akustyczne pomieszczenia, gdy fale
dźwiękowe znajdują się w obrębie pomieszczenia)
Akustyka wnętrz zajmuje się głównie
zagadnieniem słyszalności w pomieszczeniach. Pojęcie to oznacza właściwość
pomieszczenia kwalifikującą je do prezentacji określonych dźwięków, wymagających wysokiego stopnia zrozumiałości, np. mowy lub muzyki.
Na słyszalność wpływają przede wszystkim następujące parametry:
• geometria pomieszczenia
• dobór i rozmieszczenie powierzchni
pochłaniających i odbijających dźwięk
• czas pogłosu
• całkowity poziom ciśnienia akustycznego dźwięków zakłócających
Wymagania dotyczące tych parametrów
regulują odpowiednie normy.
Na przykład w Niemczech obowiązuje
norma DIN 18041 („Słyszalność w małych i średnich pomieszczeniach”) oraz
wytyczna VDI 2569 („Izolacja dźwiękowa i kształtowanie akustyki w biurze”). Natomiast w Polsce obowiązuje
norma PN-B-02151-3 1999. "Ochrona
przed hałasem w budynkach - izolacyjność akustyczna przegród w budynkach
oraz izolacyjność akustyczna przegród
budowlanych. Wymagania", w której
określono wymagania izolacyjności
akustycznej i przegród zewnętrznych
i wewnętrznych.
Akustyka budowli jest ściśle związana
z akustyką wnętrz, ponieważ poziom
ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu
zależy od czasu pogłosu. Tym samym
redukcja czasu pogłosu w jednym pomieszczeniu może mieć pozytywny
wpływ na poziom ciśnienia akustycznego w sąsiednich pomieszczeniach.
Pomieszczenia stają się „bardziej ciche“.
Akustyka budowli i wnętrz | 9
Słyszalność w pomieszczeniach
Tworzenie miejsc do optymalnej komunikacji
DIN 18041 – Słyszalność w małych
i średnich pomieszczeniach
Norma DIN 18041 dotyczy pomieszczeń o kubaturze do ok. 5.000 m³
oraz hal sportowych i pływalni bez
trybun dla publiczności, o kubaturze
do 8.500 m³. Określa ona optymalne
czasy pogłosu oraz związany z nimi
zakres tolerancji. Norma ta rozróżnia
pomieszczenia nie tylko według kryterium czasu pogłosu (T), ale też w zależności od wymaganej zrozumiałości
mowy, dzieląc je na grupy A i B.
Przykład dla grupy A
Czas pogłosu Tsoll w s
Komunikacja na odległość
W grupie A główne znaczenie ma
dobra zrozumiałość mowy na większe
odległości. Pomieszczenia podzielone
są na trzy kategorie w zależności od
ich wykorzystania: nauka, mowa, muzyka. Znając kubaturę pomieszczenia
można obliczyć ze wzoru lub odczytać
z wykresu wymagany czas pogłosu.
W pomieszczeniach o kubaturze do
250 m³ nie jest możliwe zastosowanie
nadmiernej izolacji, ponieważ dźwięk
bezpośredni dociera w wystarczającym
stopniu. Dla sali lekcyjnej o kubaturze
180 m³ (kategoria „zajęcia lekcyjne”)
wymagany czas pogłosu można wyznaczyć następująco:
1. obliczając z poniższego wzoru:
Tsoll = [0,32 * lg(V/m³) – 0,17] s
Tsoll = [0,32 * lg(180 m³/m³) – 0,17] s
Tsoll = 0,55 s
2. odczytując z tabeli:
Dla pomieszczenia o kubaturze
180 m³ wymagany czas pogłosu
wynosi 0,55 s.
W praktyce czas pogłosu może
w pewnym stopniu odbiegać od
wymaganego. W zakresie częstotliwości od 250 Hz do 2000 Hz odchylenie może wynosić ± 20 %.
10 | Słyszalność w pomieszczeniach
0,55 s
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
30
100
180m³
1000
5000
10000
30000
Kubatura pomieszczenia V w m³
Zajęcia lekcyjne (np. sale lekcyjne, sale wykładowe, pomieszczenia seminaryjne)
Mowa (np. sale obrad, hale sportowe i pływalnie z trybunami, sale zebrań)
Muzyka (np. sale lekcyjne do nauki śpiewu i gry na instrumentach)
Tworzenie przestrzeni do rozmów
Grupa B koncentruje się na dobrej
zrozumiałości mowy na niewielką
odległość, np. w biurach, na korytarzach lub w halach kasowych. Dla
pomieszczeń tej grupy norma DIN nie
określa wymaganych czasów pogłosu.
Norma określa tylko zalecenia dotyczące ilości i klasy materiału absorpcyjnego (wg EN 11654 – Wyroby
dźwiękochłonne stosowane w budownictwie – Wskaźnik pochłaniania
dźwięku), jaki należy zastosować
w pomieszczeniu w zależności od
powierzchni podłogi. Należy przy tym
przestrzegać zalecanego rozmieszczenia elementów dźwiękochłonnych.
Dla zapewnienia właściwych warunków akustycznych w biurach zazwyczaj nie wystarcza redukcja czasu
pogłosu. Należy uwzględnić też czynniki takie jak np. strefa prywatności
i klasa artykulacji.
Przykład dla grupy B
Kilkuosobowe biuro o powierzchni
80 m² wymaga powierzchni absorbującej równej 80 m² x 0,7 = 56 m² o
ważonym współczynniku pochłaniania dźwięku αw równym 1,0.
Norma DIN 18041 zawiera zalecenia
dla pomieszczeń grupy B, umożliwiające komunikację werbalną na niewielką odległość, dostosowaną do
przeznaczenia pomieszczenia. Dzięki
zastosowaniu odpowiednich rozwiązań z zakresu absorpcji dźwięku możliwe jest obniżenie poziomu hałasu
i zredukowanie czasu pogłosu. Zgodnie z normą DIN 18041, przestrzeganie wymaganego czasu pogłosu nie
jest jednak konieczne!
Wytyczna VDI 2569 – Izolacja
dźwiękowa i kształtowanie
akustyki w biurze
Wytyczna VDI nr 2569 służy do akustycznej optymalizacji pomieszczeń
biurowych. Wskazuje ona między
innymi na możliwości technicznego
spełniania wymogów w zakresie
izolacyjności akustycznej zgodnie
z dyrektywą dotyczącą miejsc pracy.
Celem wytycznej jest unikanie obciążeń hałasem, a w szczególności wyeliminowanie zakłóceń i utrudnień
w komunikacji językowej. Przestrzeganie odpowiednich zaleceń wytycznej ma również umożliwić stworzenie
„komfortu akustycznego” w pomieszczeniach.
Pomieszczenia grupy B
Słyszalność na mniejsze odległości
0,9*
0,7*
0,5*
0,2*
•
•
•
•
•
• Biura kilkuosobowe lub biura o przestrzeni otwartej z urządzeniami biurowymi
• Hale kasowe
• Urzędy
• Sale operacyjne
• Sale chorych
• Wypożyczalnie w bibliotekach
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Pomieszczenia handlowe
Pracownie
Call-Center
Czytelnie
Biblioteki
Pojedyncze pomieszczenia biurowe
Gabinety lekarskie
Gabinety zabiegowe i rehabilitacyjne
Pomieszczenia do spędzania przerw
Restauracje
Jadalnie
Stołówki o powierzchni ponad 50 m²
Klatki schodowe
Foyer
Hale wystawowe
Powierzchnie komunikacyjne (korytarze
i hole) o dużym natężeniu ruchu ludzi
i pomieszczenia związane z transportem
publicznym
*Wymagana 100%-owa powierzchnia absorbująca równa powierzchni podłogi pomieszczenia (przy wysokości pomieszczenia 2,5 m)
Słyszalność w pomieszczeniach | 11
Odpowiedni czas pogłosu
Akustyczna równowaga kubatury i materiałów
Wielkością fizyczną charakteryzującą właściwości akustyczne pomieszczenia jest czas pogłosu (T60). Jest to czas, w którym poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu spada
o 60 dB po zakończeniu pobudzenia dyfuzyjnego pola akustycznego. Parametr ten zależy
od właściwości dźwiękochłonnych ścian, podłogi i sufitu, wyposażenia oraz kubatury pomieszczenia.
Długie i krótkie czasy pogłosu
Czas pogłosu jest najbardziej znanym kryterium
oceny właściwości akustycznych pomieszczenia.
Podawany jest w sekundach. Długie czasy pogłosu
są charakterystyczne dla przestronnych pomieszczeń, takich jak kościoły lub hale sportowe, natomiast krótkie czasy pogłosu są typowe dla obiektów takich jak np. kina czy studia dźwiękowe.
Szczególnie w studiach nagrań i reżyserkach czas
pogłosu powinien być możliwie jak najkrótszy, tak
by nagrywanie lub odtwarzanie dźwięku przez
głośniki było w jak najmniejszym stopniu zakłócane
przez odbicia. Czas pogłosu powinien tu wynosić
0,3 sekundy.
W pomieszczeniach, których funkcja jest związana
z prezentacją mowy, z jednej strony zrozumiałość
mowy nie może być obniżana przez długi czas
pogłosu, jednocześnie jednak pogłos powinien
podnosić natężenie głosu osoby mówiącej. Taki
efekt pozwalają uzyskać czasy pogłosu wynoszące
między 0,6 a 0,8 sekundy. Jeśli słuchacze skonfrontowani są ze szczególnie wymagającymi sytuacjami,
np. w przypadku osób z ograniczoną zdolnością
słyszenia lub w razie częstych wystąpień obcojęzycznych, wartość tę należy zmniejszyć dodatkowo
o około 20%.
Polecany produkt:
StoSilent Top
W nowoczesnej architekturze bardzo często stosuje się
gładkie, twarde powierzchni ze szkła, betonu lub kamienia. Do optymalizacji czasów pogłosu w takich przypadkach polecamy bezspoinowy system płyt akustycznych
StoSilent Top. System ten przekonuje swoją niemal całkowicie gładką powierzchnią oraz ważonym współczynnikiem pochłaniania dźwięku αw równym nawet 0,6.
12 | Czas pogłosu
Należy bezwzględnie przestrzegać konkretnych danych i wytycznych technicznych dotyczących produktów, zawartych w instrukcjach technicznych i aprobatach.
Spadek poziomu ciśnienia akustycznego
w dB(A)
Określanie czasu pogłosu T60 (tutaj: 1,8 sekundy
0
Dźwięk
Wyłączenie źródła dźwięku
-20
-40
-60
0
0.5
Czas pogłosu
w sekundach
1.0
1.5
2.0
T60
Optymalne czasy pogłosu T 60
dla ważniejszych typów pomieszczeń
Biuro o otwartej
przestrzeni
0,5 s
Sala lekcyjna
0,4 – 0,6 s
Pokój spotkań
0,8 s
Sala konferencyjna
1,0 s
Teatr
1,0 – 1,4 s
Restauracja
0,5 – 1,5 s
Sala wykładowa
0,8 – 1,5 s
Opera
1,2 – 1,8 s
Kościół
2,0 s
Sala koncertowa
1,7 – 2,1 s
Bezspoinowy system płyt akustycznych Sto zastosowany w kościele
Czas pogłosu | 13
Komfort dla ciała i umysłu
Zapewnienie idealnego klimatu w pomieszczeniach
Na zdrowie i samopoczucie człowieka przebywającego w zmkniętych pomieszczeniach wpływa
wiele czynników zewnętrznych.
Decydujące znaczenie ma tutaj
komfort. Odpowiednie wykonanie pomieszczeń pod względem
fizyki budowli i aranżacji pozwala
stworzyć w nich optymalne warunki. Dzięki zastosowaniu farb,
powłok oraz systemów izolacji
akustycznej i cieplnej przebadanych pod kątem bezpieczeństwa
dla zdrowia i środowiska oraz
funkcjonalności, użytkownicy
pomieszczeń mogą czuć się w nich
naprawdę dobrze.
ciała stałe (głównie przez stopy na
podłogę)
• przejmowanie ciepła przez powietrze przepływające wokół powierzchni ciała
• promieniowanie cieplne między
powierzchnią ciała a przegrodami
zamykającymi pomieszczenie (ścianami)
Z powodu tych strat ciepła człowiek
odczuwa temperaturę, która nie jest
– wbrew ogólnemu przekonaniu –
identyczna z temperaturą powietrza
w pomieszczeniu.
Odczuwana temperatura
Skóra człowieka działa jak nieprzerwanie pracujący wymiennik ciepła. Temperatura skóry normalnie ubranego
człowieka przy temperaturze powietrza w pomieszczeniu równej 20°C
wynosi średnio 33°C. Różnica temperatur między powierzchnią ciała (skórą)
a otoczeniem sprawia, że ciało ciągle
traci ciepło. Odbywa się to na różne
sposoby:
• parowanie (wilgotne oddawanie
ciepła), przez pot, oddech itd.
• przewodzenie ciepła z powierzchni
ciała na bezpośrednio dotykane
Powietrze w ruchu
Na skutek unoszenia się ciepłego
powietrza (np. przy grzejnikach) oraz
opadania zimnego powietrza
(np. przy zimnych ścianach) w zamkniętych pomieszczeniach odbywa
się ciągły ruch powietrza. Zazwyczaj
konwekcja ta jest niezauważalna, jeśli
odbywa się z prędkością mniejszą niż
0,2 m/s. W przypadku większych
prędkości odczuwana jest jako nieprzyjemny przeciąg. Jeśli na przykład
temperatura powierzchni ściany jest
niższa od temperatury powietrza
w pomieszczeniu o więcej niż 3°C,
powietrze ochładza się tak bardzo,
że opada z prędkością większą niż
0,2 m/s – w pomieszczeniu powstaje
przeciąg.
Odczuwany komfort cieplny
O komforcie cieplnym pomieszczenia decyduje nie tylko temperatura powietrza, ale też różnice
temperatur i ruchy powietrza. Poniżej kilka wartości orientacyjnych dla optymalnego klimatu
w pomieszczeniu:
Odczuwana temperatura
18-21 °C
Temperatura powietrza w pomieszczeniu
20-22 °C
Temperatura powierzchni ścian
17-19 °C
Temperatura podłogi
18-20 °C
Ruch powietrza maks.
0,2 m/sec
Różnice temperatur w kierunku pionowym nie większe niż
3 °C
Temperatura sufitu
18-20 °C
Wilgotność względna
ca. 50 %
14 |Klimat pomieszczeń
Systemy sufitowe do chłodzenia
i ogrzewania
Przez zintegrowany w suficie chłodzącym system rur przepływa zimna
woda. Osoby i przedmioty znajdujące
się w pomieszczeniu - posiadając
wyższą temperaturę - oddają swoje
ciepło poprzez promieniowanie do
sufitu. Jednocześnie ciepłe powietrze
unosi się w kierunku stropu i tam
oddaje ciepło do sufitu chłodzącego.
Schłodzone powietrze powraca do
pomieszczenia.
W przypadku funkcji ogrzewania tych
sufitów sytuacja jest dokładnie odwrotna: temperatura powietrza
w pomieszczeniu jest niższa od temperatury powierzchni sufitu. Sufity
grzewcze ogrzewane są ciepłą wodą
i oddają swoją energię do pomieszczenia poprzez promieniowanie.
Energia ta dopiero w momencie zetknięcia z powierzchnią ciała człowieka lub z przedmiotem zamienia się
w ciepło. W rezultacie w pomieszczeniu tworzy się przyjemny klimat przy
stosunkowo niewielkim nakładzie
energii.
Zalety sufitowych systemów chłodzenia
Sufity chłodzące w kilku aspektach
mają przewagę nad innymi systemami chłodzenia: Mniejszy przepływ
powietrza oznacza mniejsze przeciągi,
a nawet całkowity ich brak. W pomieszczeniach powstaje w dużym
stopniu równomierny pionowy profil
temperatury. Odczuwana temperatura w pomieszczeniu jest o ok. 1,5°
do 2,0°C niższa od temperatury powietrza w pomieszczeniu i jest przyjemna dla użytkowników. Sufity
z funkcją chłodzenia przez promieniowanie osiągają wydajność na poziomie do ok.100 W/m².
Pozwala to jednocześnie na duże
oszczędności kosztów: Takie rozwiązanie eliminuje koszty inwestycji w drogie i wymagające intensywnej konserwacji instalacje wentylacyjne, które
dodatkowo wiążą się z większymi
trudnościami aranżacyjnymi i konstrukcyjnymi. Sufity chłodzące sprawiają,
że użytkownicy pomieszczeń czują się
wyraźnie lepiej, są zdrowsi i bardziej
sprawni. Ponadto systemy takie
umożliwiają znaczne obniżenie kosztów energii.
W przypadku sufitów chłodzących i grzewczych, w płytach sufitowych zintegrowany
jest system kapilar, który zasilany jest po tylnej stronie wodą w obiegu zamkniętym.
Polecany produkt: StoSilent Cool Top i StoSilent Cool
Obydwa wielofunkcyjne systemy StoSilent Cool Top i StoSilent Cool łączą w sobie kilka
właściwości. Nie tylko chłodzą i ogrzewają, ale też spełniają wymagania w zakresie
akustyki i aranżacji, tworząc przyjemny klimat w pomieszczeniu. Przez cały rok w pomieszczeniu mogą być utrzymywane komfortowe temperatury. Energia uwalniana jest głównie
przez promieniowanie – cicho, bez bakterii i bez przeciągów. Wydajność chłodzenia wynosi
do 75 W/m², a wydajność grzania do 90 W/m².
Należy bezwzględnie przestrzegać konkretnych danych i wytycznych technicznych dotyczących produktów, zawartych w instrukcjach technicznych i aprobatach.
Klimat pomieszczeń | 15
Prewencyjna ochrona przeciwpożarowa dzięki
zastosowaniu materiałów odpowiedniej klasy
Norma EN 13501 ocenia reakcję na ogień
W razie pożaru na jaw wychodzi
jakość budynku. Podczas gdy niektóre materiały budowlane są
odporne na działanie ognia, inne
powodują poważne zagrożenia,
np. poprzez wydzielanie toksycznych oparów i gazów lub też palą
się tak szybko, że znajdujący się
w budynku ludzie nie mają czasu
na ucieczkę. Do oceny spełniania
przeciwpożarowych wymagań
budowlanych służy klasyfikacja
materiałów budowlanych według
ich reakcji na ogień oraz podział
elementów budowlanych na klasy
odporności ogniowej.
Reakcja na ogień materiałów budowlanych
Materiał łatwopalny [F] może być
stosowany w budynku tylko w połączeniu z innym materiałem, tak by
jako materiał zespolony nie był już
łatwopalny. Materiały do klasy C
uznawane są za samogasnące.
Od klasy materiałowej E ogień utrzymuje się sam, również po usunięciu
źródła ognia. Przyporządkowanie
materiałów budowlanych do klas
materiałowych zgodnie z ich reakcją
na ogień odbywa się na podstawie
prób ogniowych.
Room Corner Test (EN 13501-1)
Wyciąg
Próbka
Rura pomiarowa
Palnik gazowy
Podstawa próbki
Klasy materiałowe wg EN 13501-1
Klasa materiałowa
Czas od rozgorzenia („Flash-Over“)
w badaniu RCT („Room Corner Test“)
Opis
Norma
A1
Brak rozgorzenia; ciepło spalania ≤ 2 MJ/kg
Materiały niepalne bez udziału materiałów
palnych
EN ISO 1182, EN ISO 1716, EN ISO 9239
A2
Brak rozgorzenia; ciepło spalania ≤ 2 MJ/kg
Materiały niepalne z udziałem materiałów
palnych
EN ISO 1182, EN ISO 1716, EN ISO 9239
B
Brak rozgorzenia
Materiały trudno zapalne
EN ISO 9239-1
C
10 – 20 min
Materiały trudno zapalne
EN ISO 9239-1
D
2 – 10 min
Materiały normalnie zapalne
EN ISO 9239-1
E
0 – 2 min
Materiały normalnie zapalne
EN ISO 11925-1
F
Nie stwierdzono
Materiały łatwopalne
Nie zbadano
16 | Ochrona przeciwpożarowa
Dodatkowa klasyfikacja z uwagi na wytwarzanie płonących
kropli
Klasa
Płonące krople
w ciągu 600 sekund: Nie
d0
w ciągu 600 sekund: Tak
dłużej niż 10 sekund: Nie


d1
d2
Wartość powyżej wartości maksymalnych, zapalenie papieru filtracyjnego lub materiał nie został przebadany
Dodatkowa klasyfikacja z uwagi na wytwarzanie dymu
Klasa
Maksymalna wartość SMOGRA* w m²/s²
Maksymalna wartość TSP ** w m²
s1
30
50
s2
180
200
s3
Wartość powyżej wartości maksymalnych lub materiał nie został przebadany
Klasyfikacja reakcji na ogień wg
EN 13501-1
Norma EN 13501 „Klasyfikacja wyrobów budowlanych i elementów budynku w zakresie reakcji na ogień”
wyróżnia siedem europejskich klas
materiałów budowlanych: A1, A2, B,
C, D, E i F. Dodatkowe klasyfikacje
dotyczą zjawisk towarzyszących pożarowi, takich jak wydzielanie dymu
(s = smoke, klasy s1, s2 i s3) lub płonące krople/cząstki (d = droplets,
klasy d0, d1 i d2) wytwarzane przez
materiały budowlane.
* SMOGRA = szybkość wytwarzania dymu (Smoke Growth Rate)
** TSP = całkowita ilość wytworzonego dymu (Total Smoke Production)
Opis odporności ogniowej według EN 13501-2
Skrót wg
normy
Kryterium
Opis
R (Résistance)
Nośność
Nośność R jest to zdolność elementu konstrukcji do wytrzymywania oddziaływania
ognia przy określonych oddziaływaniach mechanicznych na jedną lub więcej
powierzchni bez utraty stabilności konstrukcji.
E (Étanchéité)
Szczelność
Szczelność E jest to zdolność elementu konstrukcji, który pełni funkcję
oddzielającą, do wytrzymywania oddziaływania ognia tylko z jednej strony, bez
przenoszenia ognia na stronę nieobjętą płomieniem w wyniku przejścia płomieni
lub gorących gazów.
I (Isolation)
Izolacyjność
Izolacyjność I jest to zdolność elementu konstrukcji do wytrzymywania
oddziaływania ognia tylko z jednej strony, bez przenoszenia ognia w wyniku
znaczącego przepływu ciepła ze strony nagrzewanej na stronę nienagrzewaną.
W (Radiation)
Promieniowanie
Promieniowanie W jest to zdolność elementu konstrukcji do wytrzymywania
oddziaływania ognia tylko z jednej strony, tak by ograniczyć prawdopodobieństwo
przeniesienia ognia w wyniku znaczącego wypromieniowania ciepła przez element
lub z jego powierzchni nienagrzewanej na sąsiednie materiały.
M (Mechanical)
Oddziaływanie
mechaniczne
Odporność na oddziaływanie mechaniczne M jest to zdolność elementu konstrukcji
do wytrzymywania obciążenia uderzeniowego w przypadku, gdy podczas pożaru
utrata nośności konstrukcji innego elementu wywołuje obciążenie uderzeniowe
danego elementu.
Klasy odporności ogniowej
Odporność ogniowa elementu budowlanego jest częścią reakcji
materiału na ogień. Określana jest
na podstawie czasu, przez jaki element budowlany zachowuje swoje
właściwości (np. R 30 = nośność
przez 30 minut; EI 60 = szczelność
i izolacyjność przez 60 minut). Istnieją
zdefiniowane wymagania wobec elementów budowlanych dotyczące
czasu ich odporności ogniowej.
Ochrona przeciwpożarowa | 17
Podstawowe pojęcia
Absorpcja (pochłanianie) dźwięku
Oznacza przekształcanie energii dźwiękowej w wibracje mechaniczne i/lub energię cieplną. Wyrażana przy pomocy współczynnika pochłaniania dźwięku α lub klasy pochłaniania dźwięku
(A do E) zgodnie z DIN EN ISO 11654.
Dźwięk bezpośredni
Część dźwięków w zamkniętym pomieszczeniu, które jako pierwsze docierają do miejsca odbioru lub miejsca pomiaru, nie ulegając po drodze odbiciu.
Akustyka
Nauka o dźwięku. W języku potocznym oznacza także sposób,
w jaki dźwięki są odbierane w określonym otoczeniu.
Dyfuzja pary wodnej
Zawarte w powietrzu cząsteczki wody w postaci gazu (pary
wodnej) przenikają (dyfundują) w kierunku niższego ciśnienia
pary wodnej, np. z wilgotnego powietrza w pomieszczeniu przez
elementy budowlane do suchego elementu budowlanego.
Akustyka budowli
Podstawę akustyki budowli stanowi izolacja akustyczna. Są to
środki, które zapobiegają przedostawaniu się dźwięku z zewnątrz
do pomieszczenia lub budynku lub rozprzestrzenianiu się
dźwięku między pomieszczeniami.
Akustyka wnętrz
Dział akustyki zajmujący się wpływem warunków budowlanych
pomieszczenia na odbywające się w nim zdarzenia akustyczne.
Czas pogłosu
Czas pogłosu T (Reverberation Time RT) jest to czas, w jakim,
w pomieszczeniu po wyłączeniu źródła dźwięku, ciśnienie akustyczne obniża się do jednej tysięcznej części wartości początkowej, tj. poziom ciśnienia akustycznego obniża się o 60 dB.
Częstotliwość (f)
Częstotliwość f określa liczbę drgań na sekundę. Im szybsze
drgania cząstek powietrza, tym wyższa częstotliwość. Jednostką
częstotliwości jest herc (Hz). Jeśli źródło dźwięku wykonuje 500
drgań na sekundę, częstotliwość dźwięku wynosi 500 herców
(Hz). Dla człowieka słyszalne są dźwięki w zakresie częstotliwości
od ok. 20 Hz do 20.000 Hz. Z punktu widzenia akustyki budowli,
zajmującej się zagadnieniem przenoszenia dźwięków między
pomieszczeniami, najbardziej istotny jest zakres częstotliwości
od 100 Hz do 3150 Hz.
dB(A)
W pomiarach akustyki stosuje się tzw. ważony poziom ciśnienia
akustycznego, w celu przybliżenia wyniku pomiaru do odbieranego przez ucho wrażenia słuchowego.
Dźwięk
Drgania mechaniczne ośrodka sprężystego (gazu, cieczy lub ciała
stałego). W akustyce budowli i wnętrz najważniejsze znaczenie
mają drgania w powietrzu, które otacza nas jako ośrodek i za
pośrednictwem którego nasze ucho odbiera dźwięk.
18 | Podstawowe pojęcia
Echo trzepoczące
Echo kilkakrotnie odbite między równolegle położonymi
powierzchniami.
Hałas
Niepożądany dźwięk. Uznanie określonego dźwięku za hałas jest
kwestią indywidualnej percepcji słuchającego.
Herc (Hz)
Jednostka miary częstotliwości w układzie SI; określa liczbę drgań
na sekundę, a w znaczeniu bardziej ogólnym – liczbę powtarzających się cykli na sekundę.
Komora pogłosowa
Specjalne pomieszczenie laboratoryjne przeznaczone do pomiarów akustycznych, zbudowane tak, by wszystkie ściany odbijały
bardzo dużą część dźwięków oraz by dźwięki rozpraszały się
równomiernie. Pozwala to uzyskać długi czas pogłosu. W komorze pogłosowej wg DIN EN ISO 354 (2003-12) wykonuje się m.in.
pomiar współczynnika pochłaniania dźwięku αs materiałów.
Natężenie dźwięku (dB)
Mierzone w dB (decybelach) przy różnych częstotliwościach.
dB(A) (lub LpA) jest wartością jednostkową, która opisuje ogólne
natężenie dźwięku dla wszystkich częstotliwości i możliwie dokładnie odwzorowuje percepcję zdrowego ucha ludzkiego. dB(C)
(lub LpC) odnosi się w szczególności do niskich częstotliwości
i dokładniej oddaje percepcję dźwięku przez osoby z uszkodzeniem słuchu.
Oktawy i tercje
Podobnie jak w muzyce pojęcie oktawy stosuje się do podziału
zakresu dźwięków słyszalnych na interwały częstotliwości. Jedna
oktawa odpowiada podwójnej częstotliwości lub połowie częstotliwości (stosunek częstotliwości 1:2). Mniejszymi interwałami
częstotliwości są tercje, a więc 1/3 oktawy (stosunek częstotliwości 1:1,28). Cały zakres dźwięków słyszalnych dla człowieka obejmuje 10 do 11 oktaw.
Poziom ciśnienia akustycznego (dB)
Różnice ciśnienia wywołane przez fale dźwiękowe rozchodzące
się w powietrzu nazywane są ciśnieniem akustycznym. Najniższy
poziom ciśnienia akustycznego słyszalny dla człowieka wynosi
0 dB. Jest to tak zwany próg słyszenia. Najwyższy poziom, jaki
może znieść ludzkie ucho, wynosi ok. 120 dB i określany jest
mianem progu bólu.
Praktyczny współczynnik pochłaniania dźwięku αp:
Współczynnik pochłaniania dźwięku dla oktawowego pasma
częstotliwości, obliczany wg EN ISO 11654.
Punkt rosy
Temperatura powietrza, w której wilgotność względna powietrza
osiąga wartość 100%. Po przekroczeniu tej granicy powstaje
woda kondensacyjna. Punkt rosy zależy od temperatury i ciśnienia.
Rezonans
Rezonans (łac. resonare = odbijać dźwięk) jest to ogólne określenie na zjawisko narastania drgań podczas wymuszenia układu
drgającego z częstotliwością równą lub zbliżoną do częstotliwości drgań własnych układu drgającego.
Równoważna powierzchnia dźwiękochłonna A
Definiowana jest jako produkt o powierzchni S i współczynniku
absorpcji α tej powierzchni.
Rura impedancyjna (rura Kundta)
System do pomiaru uzależnionych od częstotliwości współczynników pochłaniania dźwięku metodą fali stojącej w zakresie częstotliwości od ok. 50 Hz do 5.000 Hz.
Słyszalność
Pojęcie określające wpływ właściwości akustycznych pomieszczenia na jakość prezentacji dźwięku, np. muzyki lub mowy, w miejscu, gdzie znajduje się osoba słuchająca.
Stopień bieli
Parametr techniczny charakteryzujący zdolność powierzchni do
odbijania światła białego. Im wyższy stopień bieli, tym bielszy
kolor (tym mniejszy odcień barwny).
Ważony współczynnik pochłaniania dźwięku α w:
Wartość jednostkowa współczynników pochłaniania dźwięków
określonych zgodnie z normą EN ISO 11654. W przypadku tej
metody wartości wyznaczone zgodnie z normą EN ISO 20354
zostają obliczone dla pasm oktawowych o częstotliwości 250,
500, 1000, 2000 i 4000 Hz i zapisane w postaci wykresu. Następnie na wykres nanoszona jest krzywa odniesienia, która jest
stopniowo przybliżana do krzywej pomiarowej, aż do uzyskania
„najlepszego dopasowana”. Położenie krzywej wyznacza ważony
współczynnik α w, która zostaje zaokrąglona do 0,05.
Wskaźnik przekazywania mowy STI (Speech Transmission
Index)
Metoda STI, służąca do określania poziomu zrozumiałości mowy,
jest podobna do procedury RASTI, jednak bardziej szczegółowa.
W metodzie STI mierzone są wszystkie pasma oktawowe w zakresie częstotliwości od 125 do 8.000 Hz.
Współczynnik odbicia światła
Stosunek ilości światła odbitego od powierzchni do ilości światła
padającego na powierzchnię. Im wyższa wartość, tym intensywniejsze odbijanie światła.
Współczynnik odbicia światła (A)
Określa jasność koloru powierzchni odbieraną przez nasze oko
w porównaniu z jasnością innego, jednocześnie widzianego koloru powierzchni. Wpływ współczynnika odbicia światła na postrzeganie kolorów: A = 66 daje kolor pomarańczowy, natomiast
A = 30 – kolor brązowy. Jako miarę współczynnik odbicia światła
opisuje jasność koloru powierzchni w stosunku do idealnie białej
powierzchni, przy takim samym natężeniu, kierunku i jakości
oświetlenia. Oceniana jest zatem wzajemna zależność między
kolorami, ponieważ o kolorze nie decyduje luminacja absolutna.
Współczynnik pochłaniania dźwięku α s:
Określa, jak dobrze dany materiał absorbuje dźwięk przy pojedynczej częstotliwości (tercji). Pomiary tego współczynnika wykonywane są w komorze pogłosowej zgodnie z EN ISO 354.
Współczynnik rozproszenia
Opisuje akustyczną właściwość powierzchni ograniczających pomieszczenia, które nie odbijają dźwięku na zasadzie lustra tylko
w „jednym” kierunku (regularnie), lecz dyfuzyjnie.
Współczynnik redukcji hałasu NRC (Noise Reduction
Coefficient)
Współczynnikiem NRC określa się średni współczynnik pochłaniania dźwięku w zakresie częstotliwości od 250 Hz do 2.000 Hz.
Wartość ta służy do oznaczania dźwiękochłonnych wyrobów
budowlanych.
Współczynnik sd/równoważna dyfuzyjnie grubość warstwy
powietrza
Opór, jaki warstwa materiału budowlanego stawia dyfuzji pary
wodnej.
sd [m] = μ • d
d = grubość warstwy materiału budowlanego [m]
μ = współczynnik oporu dyfuzyjnego pary wodnej [bezwymiarowy]
Podstawowe pojęcia | 19
Centra Sprzedaży:
31-422 Kraków
ul. Powstańców 50
tel. 012 413 66 89
fax 012 413 45 97
[email protected]
35-205 Rzeszów
ul. Wspólna 4
tel. 017 860 03 93
fax 017 863 67 81
[email protected]
41-506 Chorzów
ul. Niedźwiedziniec 18
tel. 032 790 48 53/55
fax 032 790 48 54
[email protected]
20-445 Lublin
ul. Zemborzycka 57E
tel. 081 748 04 35
fax 081 748 04 36
[email protected]
70-893 Szczecin
ul. Balińskiego 23
tel. 091 432 18 50
fax 091 432 18 58
[email protected]
81-571 Gdynia
ul. Chwaszczyńska 172
tel. 058 629 96 07
fax 058 629 98 23
[email protected]
92-221 Łódź
ul. Nowogrodzka 2C
tel. 042 672 40 30
fax 042 670 91 41
[email protected]
52-315 Wrocław
ul. Kobierzycka 20 D
tel. 071 334 93 50
fax 071 334 93 70
[email protected]
75-120 Koszalin
ul. Szczecińska 3
tel. 094 346 05 93
fax 094 346 06 02
[email protected]
60-479 Poznań
ul. Strzeszyńska 29
tel. 061 842 59 46
fax 061 842 59 39
[email protected]
Centrum Profili Elewacyjnych
26-600 Radom
ul. 1905 r. 3U
tel./fax 048 365 53 34
[email protected]
Warszawa
tel. 0 603 692 539
Zielona Góra
tel. 0 603 692 504
Białystok
tel. 0 605 165 132
Gorzów Wlkp.
tel. 0 605 165 128
Opole
tel. 0 603 692 529
Bielsko-Biała
tel. 0 603 692 511
Kalisz
tel. 0 605 165 147
Wałbrzych
tel. 0 605 165 100
Częstochowa
tel. 0 603 692 522
Kielce
tel. 0 605 165 141
Doradcy Techniczni:
Kraków
tel. 0 605 165 119
Doradcy Handlowi:
Podstawy akustyki / Wer. 1 / 05. 2012
Sto-ispo Sp. z o.o.
03-872 Warszawa
ul. Zabraniecka 15
tel. 022 511 61 00/02
fax 022 511 61 01
[email protected]
www.sto.pl
85-087 Bydgoszcz
ul. Gajowa 7/9
tel. 052 345 20 18
fax 052 345 28 23
[email protected]