ÉPÜLETEK TÉRHATÁROLÓINAK HANGSZIGETELÉSE

Földünket több mint 7,5 milliárd ember lakja, Lengyelország lakosainak a száma meghaladja a 38 milliót, mindamellett a legnagyobb népsűrűség a városokban van. Lakunk, dolgozunk, tanulunk és pihenünk közösen használva a nagy kubatúrájú objektumokat, a közlekedést, vagy a zöld övezeteket. Az egyik legfontosabb tényező, amelyik befolyásolja, rontja mindennapi életünk komfortérzetét a zaj, amely eljut hozzánk csak úgy, mint az, amit mi magunk okozunk. Mi is az a zaj? A zaj olyan nem kívánatos, sőt kellemetlen, leginkább magas hang, amely megterhelő, vagy akár káros is lehet az ember számára. Többségünk pontosan így is érzi, de hogyan lehet a zaj ellen védekezni?

Hogy megértsük a zaj lényegét, és tudjunk ellene tenni, rövid fizikai ismétléssel kell kezdenünk. Kezdjük magától a definíciótól – mi is az a hang? Legrövidebben – a hang egy 20 és 20 000 Hz frekvencia értékek közé eső rezgés által keltett hullám, ami rugalmas közegben – azaz gázokban, folyadékokban és testekben terjed. Érdemes összehasonlítani a hang terjedésének sebességét a betonban = 5 000 m/s, vízben = 1 450 m/s és levegőben = 340 m/s ahhoz, hogy megértsük: minél rugalmasabb egy közeg, annál gyorsabban terjed benne a hang. Mindez a közegek struktúrájának különbségéből adódik – minél közelebb vannak egymáshoz a részecskék – annál gyorsabban terjed a hang. Úgy is lehet mondani, hogy a részecskéknek rövidebb utat kell legyőzniük ahhoz, hogy ütközzenek és energiát adjanak át. Ezek a hullámzavarok keltik a szubjektív hallás érzetet.

Tehát a hang meghatározott frekvencián a közegben létrejövő akusztikai nyomásváltozás, amire a hallószervünk reagál. Az emberi fül a decibelben – dB- kifejezett hangszint változásra reagál. A legalacsonyabb akusztikai nyomás értéke 1000 Hz frekvenciához, amit az emberi fül érzékel, átlagosan 20 µPa, ez a hallásküszöb. A skála másik végén 20 Pa nyomás van, ez a fájdalomküszöb.

A hallható hangokon kívül megkülönböztetünk infrahangokat, melyek a hallható hangtartomány alatti frekvenciájú hangok, ultrahangokat, ezek frekvenciája a hallható tartomány feletti, valamint hiperhangokat, ezek frekvenciája nagyobb, mint az ultrahangoké.

Ellenőrző kérdés – a légüres térben miért nem hallani semmit?

Válasz: mivel nincsenek olyan részecskék, amelyek „ütközhetnének”.

Ha már tudjuk, mi is az a hang, és bizonyos hangokat zajnak nevezünk, még egy dolgot kellene felelevenítenünk ahhoz, hogy megértsük azt a skálát, amit a hangok méréséhez használunk – mi az a decibel. Kutatások alapján elfogadott, hogy a legkisebb akusztikai nyomás, amit az ember képes meghallani, az 20 µPa. Ebből adódóan definiálták a 0 dB mértékét, ami megállapodás szerint az emberi fül érzékelési küszöbe.

A DECIBEL pedig 10 decimális logaritmus a Wm mért érték hányadosaként a Wo referenciaértékhez viszonyítva:

dB = 10 log (Wm / Wo)

A decibelben kifejezett hangszint 10 decimális az akusztikus nyomás négyzetének a referencianyomás négyzetéhez és 2 x 10-5 Pa értékéhez viszonyított aránya.

Lp =10 log (p2 /po2)

Lp - hangszint
p - meghatározott helyen és időben az akusztikai nyomás
po - referencianyomás

Figyelem – ellenőrző kérdés – Amennyiben a hang szintjének 1 Db-es növekedését, vagy csökkenését figyeljük meg, mennyivel növekedett a forrás/források energiája? – válasz: 1 Db hangszintemelkedés megfelel 26 % energiaemelkedésnek.

Érdemes megjegyezni, hogy ez nem egy lineáris skála, ugyanis 3 dB emelkedés a forrás energiájának duplázásakor, míg 6 dB emelkedés a forrás energiájának megnégyszereződésekor történik.

Miután felelevenítettük a hang és decibel fogalmakat, könnyebben meg tudjuk majd érteni hogyan képesek „ellensúlyozni” a térhatárolók a zaj hatását

A hangforrás típusától függően megkülönböztetünk ipari zajt (a munkahelyen és a vállalat környezetében), közlekedési (közúti, vasúti és légi) valamint lakókörnyezeti (kommunális és lakás). A zaj közvetlen hatása az emberekre aktivitási zavaraikban nyilvánul meg, azaz a pihenésben, szóbeli kommunikációban, szellemi munkában stb. egyidejűleg az akusztikai körülmények által keletkező kényelmetlenség és kellemetlenség érzetét is kelti. A zaj károsan hat a hallószervekre, az ideg- és keringési rendszerre, valamint egyéb belső szervekre; 45-70 Db erősségű zaj az embereknél többek között a fáradság, általános levertség, látástompulás, gyakrabban fejfájás és szédülés, nyugtalanság és ingerlékenység kiváltó oka, de kedvezőtlenül hat az alvásra és pihenésre is; 80dB fölött károsítja a szerveket (hallás élességének maradandó csökkenése vagy pillanatnyi süketség). Nagyon kellemetlen és káros a rövid idejű, váratlan impulzív zaj, amennyiben meghaladja a 90 dB-t, valamint a magas frekvenciájú, keskenysávú zaj 4 000 Hz felett, pl. sikoly, sziszegés.

Az épületakusztikában léghangokkal (levegő környezete) és anyaghangokkal (térhatároló környezete) van dolgunk. Ez a felosztás megállapodáson alapuló felosztás, de épp elégséges (a valóságban még ezeknek a hangoknak a kompilációi is fellépnek). A hangátvitel helyiségek közötti korlátozásának sikerességét az épített térhatároló akusztikai szigetelőképessége határozza meg, amit dB-ben fejezünk ki. A jól megtervezett vízszintes és függőleges térhatárolóknak biztosítaniuk kellene a helyiséget a lég- és anyagi zajoktól, kiváltképp az élettel kapcsolatos zajoktól, valamint az épület műszaki felszerelését alkotó készülékek zajától.

Az épületek hangszigetelésével kapcsolatos követelmények a 02151-3 széria számú lengyel szabványokban kerültek meghatározásra. Ebből a szériából a legfrissebb szabvány a 2015. októberi PN-B-02151-3:2015-10 számmal jelölt szabvány. A szabványok alkalmazását az Infrastruktúráért felelős miniszter, az épületek és azok elhelyezésével kapcsolatos műszaki körülményekről szóló törvény szabályozza (egységes szöveg 2015. szeptember 18. kelt, Törv.gyűjt. 2015. 1422. poz), továbbra is érvényes az 1999. évi szabvány (PN-B-02151-3:1999) amit a PKN visszavont és a 2015. szabvány lépett a helyébe. A PN-B-02151-3:2015 sz. Lengyel Szabvány meghatározza a belső falakra, ajtókra, mennyezetekre, belső térhatárolókra érvényes hangszigetelési követelményeket, valamint a többlakásos és családi házak, lakótelepek és középületek védett helyiségekbe jutó sokkhangok megengedett szintjével kapcsolatos előírásokat. A szabvány tartalmazza még az épületelemek lég- és sokkhangokkal szembeni hangszigetelésével kapcsolatos követelményeket is. Ezt a szabványt alkalmazzák tervezéskor, több- és egycsaládos lakóházak, lakótelepek, középületek építésénél, átépítésénél is. Nem szabad elfeledkezni arról, hogy ez a szabvány nem öleli fel azokat a helyiségeket, melyeknél a zaj elleni védelem követelményeit más, speciális használati megfontolások alapján állapítják meg, pl. zeneiskolák, rádió és TV állomások, akusztikai vizsgálatokat végző laboratóriumok, színház és mozi épületek. Az új szabvány kiadása azért lett szükséges, mert: javításra és aktualizálásra szorultak az épületekkel és helyiségekkel kapcsolatos elnevezések, a követelményeket a valós igényekhez és műszaki állapotokhoz kellett hozzáigazítani, javult a külső falakkal szemben megkövetelt hangszigetelés megállapításának módszere, bekerült válaszfalak felszínének figyelembevétele, egyéb normatív frissítések. Az alkalmazás célja a szélesen vett zajvédelem: az épületbe a környezetből bejutó külső, valamint a belső installációs és élettel kapcsolatos zajok elleni védelem.

Amennyiben az épületek falainak szigeteléséről beszélünk, akkor a szabvány részletes irányelveket és követelményeket állít fel a kategorizált épületekre és épületelemekre. Az irányelvek az olvasó kényelme érdekében táblázatokba lettek foglalva, ahol is érhető módon van leírva: a hang típusa, pl. léghang, az objektum típusa, pl. lakóépület, a térhatároló, pl. a lakások közötti mennyezet, és a megkövetelt hangszigetelési paraméter, pl.:

• a minimálisan megkövetelt R1A1 [dB] mutató értéke – léghangok
• a minimálisan megkövetelt L1n,w [dB] mutató értéke – sokkhangok

Minden építőanyag és építési elem meghatározott hangszigetelési paraméterekkel rendelkezik. Az alapvető információkat ezekről a tulajdonságokról az akusztikai laboratóriumtól kapjuk, ahol bemérik a nyomás szintjét és nagyságát a válaszfal mindkét oldalán. Például a vizsgált mintadarab léghangokkal szembeni hangszigetelésének reálértékét az alábbi képlet szerint számítják ki:

R(f) = L1(f) - L2(f) + 10 . log S/A

ahol:

R(f) – a frekvenciafunkció reálhangszigetelése [dB]
L1(f) – a hangnyomás szintje az adókamrában [dB]
L2(f) – a hangnyomás szintje a vevőkamrában [dB]
A – a vevőhelyiség hangelnyelő képessége [m2]
S – a mintadarab felülete [m2]

Az ugyanabból az anyagból készült válaszfal hangszigetelését lemérhetjük a terepen is, egy konkrét építésen. A számítás folyamata hasonlít a laborban elvégzetthez. A főbb különbség a vizsgált elem méretében, a helyiség hangelnyelő képességében és annak méretében van. Összehasonlítva a laboratóriumi méréseket a terepen elvégzettekkel, a következő paramétereket kapjuk:

• Rw (C; Ctr) → laboratóriumi mérés →KONKRÉT TERMÉK [PN-EN ISO 10140-2:2011]
• R’w (C; Ctr) → mérés a terepen → ÉPÜLET [PN-EN ISO 16283-1:2014 (140-4:2000)]

A laboratóriumi mérésből és a terepen végzett mérésekből kapott eredmények közötti különbség leegyszerűsítve az oldalsó hangátviteli mutató K:

Rw – R’w = K

ahol:

Rw – mért valós hangszigetelési mutató – laboratóriumi mérés [dB]
R’w – megközelítő mért hangszigetelési mutató – terepen történt mérés [dB]
C – spektrális adaptív mutató az élő zajhoz [dB]
Ctr – spektrális adaptív mutató a kommunikációs zajhoz [dB]
K – oldalsó hangátvitel hatását meghatározó korrekciós mutató

Lényeges szerepet a C és Ctr mutatók játszanak. Ezek azok a paraméterek, melyek azt mutatják meg, hogy az adott válaszfal hogyan reagál egy meghatározott frekvenciájú zajra. Figyeljük meg, hogy:

Rw (C;Ctr) => (Rw – C; Rw – Ctr)= (RA1; RA2)
R’w (C;Ctr) => (R’w – C; Rw – Ctr)= (R’A1; R’A2)

Mikor alkalmazzuk a hangszigetelés kiértékeléséhez az R’A1 és mikor az R’A2-t? Ezt a lengyel [PN-EN ISO 717-1:2013] szabvány határozza meg. Az R’A1 mutató első sorban a beltéri falakra vonatkozik, ahol figyelembe kell venni a szomszédból érkező zajt is – beszélgetés, rádió és TV hangját, de az utcai forgalmat ˃ 80 km/h, a nagy sebességű vasúti forgalmat, alacsonyan szálló sugárhajtású repülőgépeket, ipari vállalatokat, amelyek közép- és hosszúfrekvenciájú zajt bocsátanak ki. Míg az R’A2 mutatót főleg külső falaknál alkalmazzuk, ahol a zaj forrásai a városi közlekedés, kötöttpályás (lassú) járművek, magasan szálló sugárhajtású repülőgépek, klubokból kiszűrődő zene, alacsony frekvenciájú zajt kibocsátó ipari létesítmények, helikopterek, vagy épp az épület installációs berendezései.

Figyeljük meg azt, hogy a Siniat brosúráiban, szóróanyagaiban a hangszigetelési képességet leíró fő paraméter az RA1 (prím nélkül). Ez azokból a nyilvánvaló okokból fakad, hogy szárazépítési falakkal van dolgunk, amiket leginkább épületek belső terében alkalmazunk. Ha azonban a Siniat rendszerében készült falat mégis építési projektben szeretnénk alkalmazni, vagy a hangszigetelési képességét az építési területen kívánjuk megmérni, akkor az R’A1 (prímmel) mutatót használjuk, figyelembe véve az egész falrendszer közvetett hangátvitelét.

Itt hívnám fel a figyelmet arra, hogy a PN-B-02151-3:2015-10 szabványban bizonyos egyszerűsítést vezettek be a tervezők részére. Mégpedig, hogy a hangszigeteléssel kapcsolatos követelmények jelentős része az R’A1 mutatóval lett leírva. Azonban az egy lakáson belüli válaszfalaknál az RA1 mutatót alkalmazzuk, ami azt is jelenti, hogy ebben az esetben elővehetjük a Siniat kész megoldásait egyenesen a katalógusból, nem kell aggódnunk a laterális zajátvitel miatt. Ez egy nagyon egyszerű és praktikus megoldás.

A lengyel szabványokban szerepelnek még egyéb hangszigetelési mutatók is, pl.:

• D’nT, A1 – a referenciaszint különbség súlyozott mutatója [dB]
• L’n,w – hozzávetőleges normalizált súlyozott mutató (épületben) [dB]
• ΔLw - úszópadló, vagy közvetlenül az aljzatra helyezett könnyű padló, vagy közvetlenül az aljzatra helyezett szőnyeg esetén a zajszint csökkenés súlyozott mutatója;

Az épület és a belső falak tervezésekor figyelembe kell venni minden hangátviteli utat, így a laterális zajátvitelt is. Az épületben a hangok nem csak a legrövidebb úton terjednek, a helyiségeket egymástól elválasztó falakon vagy mennyezeten át, de pl. a külső falakon – mind vízszintes, mind függőleges irányú – mennyezeteken és az épület minden egyéb térhatárolóján keresztül is.

AZ OLDALIRÁNYÚ HANGÁTVITEL HATÁSÁT MÉRÉSSEL ÉS A PN-EN 12354-1 ÉS PN-EN 12354-2 SZABVÁNYOK SZERINTI SZÁMÍTÁSI MÓDSZERREL HATÁROZZÁK MEG

Az oldalirányú hangátvitel kiszámításához elengedhetetlenül szükséges egy sor, a helyiségeket elválasztó épületelem tulajdonságait meghatározó adat: a helyiségeket elválasztó elem és a vele szomszédos elemek – a fal mindkét oldalán - valós hangszigetelési képessége; a helyiségeket elválasztó minden, és a velük szomszédos elemek felszíne, valamint az elemek közötti összekötők hossza; a válaszfalak hangszigetelő képességét növelő eszközök használatával összefüggő hangszigetelési növekedés – ΔR; rezgéscsökkenési mutatók minden egyes átviteli útvonalhoz és minden egyes összekötőhöz. A szabványban szerepel a különböző típusú összekötő elemekhez rendelt K mutató, azaz a kétrétegű könnyűszerkezetes, a rugalmas rétegekkel készült falakhoz való összekötők, merev keresztösszekötők, vagy a T összekötők. A számítás folyamata kissé bonyolult, de a tervezett falszerkezetek hatásos hangszigetelésének kiértékeléséhez elengedhetetlen.

Figyeljük meg, hogy egy viszonylag új mutató is megjelent, amelyik a tárgyalt mutatóktól az „R” szimbólummal különbözik. Ez az úgy nevezett tervezési mutató, ami 2 dB-es korrekciót vezet be az alkalmazott fal és épületelem megoldásokra:

• RA1R = RA1 - 2dB
• RA2R = RA2 - 2dB
• Ln,wR = Ln,w + 2dB
• ΔLwR = ΔLw - 2dB

A projektben elfogadott, konkrét megoldásokra vonatkozó, pl. Siniat válaszfalak – hangszigetelési mutatók 2 dB-es korrekcióval a biztosítékai annak, hogy azok az építési fázisban tarthatók lesznek. A tervezési irányelvekben számos tényezőt kell figyelembe vennünk: szabványokat, az épületelemek és építési anyagok paramétereit, ezeknek a paramétereknek korrekcióit a funkció és a környezet hatásaira figyelemmel, a műszaki hátteret, de még a környék urbanisztikai és infrastrukturális változásait is. Ez egy igen összetett és munkaigényes folyamat. Időnként figyelembe kell venni az emberi tényezőt is – azaz ismerethiány a beruházónál, vagy a kivitelezőnél, akik az anyagokon akarnak takarékoskodni, mégis nagyobb költségeknek teszik ki magukat. Természetesen olcsóbb az alapoktól kezdve szabályosan megépíteni egy objektumot, mint később „javítgatásokat” végezni rajta. Az az érzésem, hogy az akusztika az építőiparban egyre inkább felértékelődik országunkban.

Artur Kozak mérnök
hangszigetelési szakértő