Czas pogłosu, wskaźnik STI i chłonność akustyczna a materiały tłumiące dźwięki

Akustyka

Wszyscy coś komunikujemy, wszyscy coś odbieramy. Proces komunikowania następuje pomiędzy nadawcą i odbiorcą poprzez wybrany kanał komunikacyjny. Komunikat musi zostać zakodowany, przesłany, odkodowany, a pomiędzy odbiorcą a nadawcą musi nastąpić sprzężenie zwrotne. Cały proces obarczony jest „szumami” rozumianymi jako bariery komunikacyjne, które wpływają na szybkość lub w ogóle możliwość zrozumienia komunikatu. Humaniści zajmują się rozpoznaniem, zdefiniowaniem (etc.) procesów logicznych i semantycznych procesu komunikacji. Inżynierowie przekładają to na funkcję maszyn, a akustycy budowlani starają się zniwelować bariery i utrudnienia fizyczne przestrzeni komunikacyjnej lub zapewnić tej przestrzeni określone walory akustyczne, między innymi poprzez wykorzystanie materiałów tłumiących dźwięki.

Czas pogłosu w akustyce pomieszczeń

Pogłos wynika z falowej budowy dźwięku, w określonych pomieszczeniach (najczęściej tam gdzie mamy sprężyste otoczenie) po wygaśnięciu źródła dźwięku sama energia dźwięku zanika stopniowo – czyli wyczuwamy=słyszymy fale odbite od sprężystych powierzchni. Pogłos jest opisany wartościowo po przez czas pogłosu, czyli czas potrzebny na spadek poziomu ciśnienia akustycznego o 60 dB.

Czas pogłosu to niezwykle ważna cecha i parametr akustyczny. Pozwala w sposób obiektywny ocenić akustykę wnętrza – jego akustyczną chłonność. Czas pogłosu zależy od wielu czynników takich, jak: geometria czyli kształt pomieszczenia - jego wysokość, szerokość i długość, użytych w nim materiałów i elementów budowlanych - im materiały bardziej sprężyste tym lepiej odbija się fala dźwiękowa, wilgotności i temperatury powietrza, częstotliwości i położenia źródła dźwięku.

Matematycznie czas pogłosu opisuje wzór Sabine’a

T = 1,161V / A

gdzie
T – czas pogłosu [s]
V – objętość pomieszczenia [m3]
A – chłonność akustyczna pomieszczenia [m2]

Chłonność akustyczna pomieszczenia a materiały tłumiące dźwięk

Drugim istotnym parametrem akustycznym pomieszczenia, który wykorzystuje wzór Sabine’a, jest chłonność akustyczna pomieszczenia mierzona w m2. Chłonność akustyczna mówiąc prostym językiem to zdolność (a właściwie miara tej zdolności) pomieszczenia do pochłaniania i tłumienia dźwięku.

Jeżeli A = α śr . S
gdzie
α śr – średni współczynnik pochłaniania dźwięku
S - powierzchnia ograniczająca pomieszczenie [m2]
to

T = 1,161 V / αśr . S

Aby móc w pełni ocenić walory i ich adekwatność w odniesieniu do funkcji pomieszczenia, wprowadzono wskaźnik transmisji i zrozumiałości mowy STI.

Wskaźnik STI główne zastosowanie znalazł w definiowaniu jakości transmisji sygnału mowy poprzez system nagłośnieniowy pomieszczenia czy grupy pomieszczeń, w szczególności poprzez instalację DSO (Dźwiękowe Systemy Ostrzegawcze) oraz systemy PA (Professional Audio). Stosuje się go również w ocenie jakości wnętrz bez instalacji nagłośnieniowej. Należy dodać, że kanałem transmisji jest również aparat mowy.

STI jest uniwersalnym, standaryzowanym i normowanym wskaźnikiem oceny. Skala wskaźnika STI zawiera się w przedziale od 0 do 1, natomiast jego ocena:

0 0,3 - zły
0,3 0,45 - słaby
0,45 0,6 - zadowalający
0,6 0,75 - dobry
0,75 1 - świetny

Polska Norma PN-B-02151-4 Akustyka Budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Część 4: Wymagania dotyczące warunków pogłosowych i zrozumiałości mowy w pomieszczeniach oraz wytyczne prowadzenia badań to akt prawny określający wymagania dotyczące:
- warunków pogłosowych w pomieszczeniach budynków zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej, wyrażona za pomocą maksymalnego czasu pogłosu T, lub minimalnej chłonności akustycznej A,
- zrozumiałości mowy w pomieszczeniach przeznaczonych do komunikacji słownej, wyrażonej za pomocą wskaźnika transmisji mowy, STI.

W normie zawarto m.in. tabele z wymaganymi wartościami czasu pogłosu T i transmisji mowy STI dla konkretnego rodzaju pomieszczenia z uwzględnieniem jego kubatury (tabela 1).

TABELA 1

LP POMIESZCZENIE WYMAGANIE
RODZAJ POMIESZCZENIA KUBATURA POMIESZCZENIA, V [m3] CZAS POGŁOSU, T [s] WSKAŹNIK TRANSMISJI MOWY, ST
1.1 Sale i pracownie szkolne, sale audytoryjne, wykładowe w szkołach podstawowych, średnich i wyższych i inne pomieszczenia o podobnym przeznaczeniu. ≤ 120 ≤ 0,6 -
1.2 od 120 do 250 ≤ 0,6 ≥ 0,60
1.3 od 250 do 500 ≤ 0,8
1.4 od 500 do 2 000 ≤ 1,0
1.5 > 2 000 określić indywidualnie określić indywidualnie
2.1 Sale rozpraw sądowych, sale konferencyjne, audytoria i inne pomieszczenia o podobnym przeznaczeniu ≤ 500 ≤ 0,8 ≥ 0,60
2.2 od 500 do 2000 ≤ 1,0
2.3 > 2 000 określić indywidualnie określić indywidualnie

Kompletne informacje dotyczące innych pomieszczeń oraz określonych uwarunkowań zawarto w omawianej normie

W normie podano również wytyczne dotyczące chłonności akustycznej A, przypisanej do określonej kategorii pomieszczeń. Kilka przykładów pokazano w tabeli 2.

TABELA 2

LP
 RODZAJ POMIESZCZENIA CHŁONNOŚĆ AKUSTYCZNA, A POMIESZCZENIA m2 
 1 Biura wielkoprzestrzenne, pomieszczenia biurowe typu „open space”, sale operacyjne banków i urzędów, biura obsługi klienta oraz inne pomieszczenia o podobnym przeznaczeniu
≥  1,1  x  S
 2 Centra obsługi telefonicznej ≥  1,3  x  S
 3 Pracownie do zajęć technicznych i warsztaty szkolne
≥  0,6  x  S
 4 Poczekalnie i punkty przyjęć w szpitalach i przychodniach lekarskich ≥  0,8  x  S
 5 Korytarze w przedszkolach, szkołach podstawowych, gimnazjach i szkołach ponadgimnazjalnych ≥  1,0  x  S
 6 Korytarze w hotelach, szpitalach i przychodniach lekarskich ≥  0,6  x  S

Polska Norma PN-B-02151-4 definiuje również metody i warunki pomiarów omówionych wskaźników, tj. czasu pogłosu T, chłonności akustycznej A i wskaźnika zrozumiałości mowy STI.

Szczegółowe opisanie tych parametrów umożliwia standaryzację elementów i materiałów budowlanych służących do aranżacji akustycznej pomieszczeń i materiałów tłumiących dźwięk.

Przykład obliczania chłonności akustycznej dla pomieszczenia

Przykład obliczania chłonności akustycznej dla pomieszczenia

Przykładowe obliczenie chłonności akustycznej dla pomieszczenia typu open office o wymiarach: 10 m x 15 m x 3,0 m – pracownia do zajęć technicznych
Uwagi wstępne: chłonność akustyczna A [m2] pomieszczenia:
liczymy dla pasm oktawowych 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz
pomieszczeń wykończonych lecz nieumeblowanych, z wyjątkiem poz. 1 i 2 w tablicy (open space, centra obsługi telefonicznej)
pomieszczenia o wysokości w świetle wykończenia do 4 metrów (jeżeli pomieszczenia są wyższe należy proporcjonalnie zwiększyć wymagania)
Wzór na obliczenie chłonności akustycznej:

A = Σαi Si + ΣAobj,j + Aair
gdzie
A – chłonność akustyczna [m2]
αi – współczynnik pochłaniania dźwięku powierzchni i
Si – pole powierzchni i [m2]
Aobj,j – chłonność akustyczna pojedynczego elementu j [m2]
Aair – chłonność akustyczna powietrza [m2]

Dane pomieszczenia zestawiono w tabeli 3.
TABELA 3

Rodzaj pomieszczenia Open office
Powierzchnia rzutu podłogi 150,0 m2
Wysokość pomieszczenia 3,0 m
Kubatura pomieszczenia 450,0 m3
Powierzchnia ścian gipsowo-kartonowych 124,0 m2
Powierzchnia sufitu gipsowo-kartonowego 150,0 m2
Powierzchnia sufitu podwieszanego NIDA Sonic 135,0 m2
Łączna powierzchnia okien 18,0 m2
Łączna powierzchnia drzwi 8,0 m2
Wymagana chłonność akustyczna 1,1, x 150 m2 = 165 m2

Obliczenia zestawiono w tabeli 4.
TABELA 4

LP

Parametry pomieszczenia Obliczenia i wyniki dla pasm oktawowych
500 Hz 1000 Hz 2000 Hz
1 Wymagana chłonność akustyczna A 165 165 165
2 Powietrze - kubatura 450 m3
Mocowy współczynnik pochłaniania dźwięku (PN-B-02151-4 załącznik B tablica B.2) 0,0006 0,0010 0,0017
Kubatura x współczynnik pochłaniania dźwięku 450,0 x 4 x 0,0006 = 450,0 x 4 x 0,0010 = 450,0 x 4 x 0,0010 =
Chłonność akustyczna dla powietrza 1,08 1,8 1,8
3 Ściany płyty G-K 2 x 12,5 na stelażu z pustką 50 mm, wypełnioną wełną mineralną (PN-B-02151-4 załącznik B wg Tablicy B.1) – 124 m2
Współczynnik pochłaniania dźwięku (PN-B-02151-4 załącznik B tablica B.1) 0,06 0,04 0,04
Powierzchnia x współczynnik pochłaniania 124,0 x 0,06 124,0 x 0,04 124,0 x 0,04
Chłonność akustyczna dla ściany G-K 7,49 4,99 4,99
4 Podłoga – powierzchnia 150 m2
Współczynnik pochłaniania dźwięku dla miękkiej wykładziny o grubości ≤ 5 mm (PN-B-02151-4 załącznik B tablica B.1) 0,06 0,15 0,30
powierzchnia x współczynnik pochłaniania 150,0 x 0,06 = 150,0 x 0,15 = 150,0 x 0,30 =
Chłonność akustyczna dla podłogi 9,0 22,5 45,0
5 Okna - szyba podwójna 2 ÷ 3 mm z pustką powietrzną 30 mm łączna powierzchnia 18,0 m2
Współczynnik pochłaniania dźwięku (PN-B-02151-4 załącznik B tablica B.1) 0,03 0,03 0,02
Powierzchnia x Współczynnik pochłaniania dźwięku 18,0 x 0,03 = 18,0 x 0,03 = 18,0 x 0,02 =
Chłonność akustyczna dla okna 0,54 0,54 0,36
6 Drzwi drewniane masywne – łączna powierzchnia 7,2 m2
Współczynnik pochłaniania dźwięku (PN-B-02151-4 załącznik B tablica B.1) 0,08 0,08 0,08
Powierzchnia x współczynnik pochłaniania dźwięku 7,2 x 0,08 = 7,2 x 0,08 = 7,2 x 0,08 =
Chłonność akustyczna dla drzwi 0,58 0,58 0,58
7 Sufit – NIDA Sonic c12 n0, podwieszenie 100 mm, wełna 50 mm – powierzchnia 150,0m2
Współczynnik pochłaniania dźwięku (z materiałów NIDA Sonic) 1,0 0,9 0,75
powierzchnia x współczynnik pochłaniania 150,0 x 1,0 = 150,0 x 0,90 = 150,0 x 0,75 =
Chłonność akustyczna dla sufitu podwieszanego 150,0 135,0 112,5
9 Osiągnięta chłonność akustyczna pomieszczenia w m2 168,69 165,41 165,23
9 Różnica pomiędzy osiągniętą i wymaganą chłonnością akustyczną m2 + 3,96 + 0,41 + 0,23

Na powyższym przykładzie można zauważyć, że w przypadku wnętrz o mniejszych wymaganiach akustycznych, to jest pomieszczeń z poz. 3, 4 i 6 z tabeli 2, w obliczeniach można pominąć chłonność powietrza, drzwi i okien, gdyż stanowią one mało istotną wartość chłonności wypadkowej wnętrza. Natomiast w sytuacji pomieszczeń o większych wymaganiach, należy zastosować materiały tłumiące dźwięk, takie jak płyty Sonic w systemach ściennych.

Kontrola akustyki pomieszczenia z wykorzystaniem materiałów tłumiących dźwieki

Do kontroli nad akustyką pomieszczenia służą dedykowane, systemowe rozwiązania. Spośród wielu jakie oferuje Siniat, na szczególną uwagę zasługują:

  • NIDA SUFIT DK/WO/CD60-12.5/SONIC n0 – o współczynniku pochłaniania dźwięku od 0,45 do 0,70
  • NIDA SUFIT DK/WO/CD60-12.5/SONIC n1, n2, n8 – o współczynniku pochłaniania dźwięku od 0,50 do 0,70
  • NIDA TYNK CD/EL-12.5/SONIC n0 – o współczynniku pochłaniania dźwięku od 0,40 do 0,70
  • NIDA TYNK CD/EL-12.5/SONIC n1, n2, n8 – o współczynniku pochłaniania dźwięku od 0,50 do 0,70

Problemy z akustyką pomieszczenia, w szczególności hałas pogłosowy, utrudniają pracę (czasami wręcz ją uniemożliwiają) wpływają na zdrowie i kondycję użytkowników. Oczywiście optymalna sytuacja to uczestnictwo akustyka budowlanego w fazie projektowej (z reguły trudno w gotowym pomieszczeniu dokonać zmian dot. układu np. ścian, sufitu), ale absolutnie niezbędne jest uwzględnienie wymagań akustycznych w fazie wykańczania pomieszczeń – „szycia na miarę” dla określonych adresatów. Inne oczekiwania i bariery napotkamy w sali koncertowej czy teatralnej inne w biurowym open space lub sali konferencyjnej.

Dobry projekt akustyczny optymalizuje funkcję pomieszczenia, ma to nie tylko szczególne znaczenie w pomieszczeniach specjalistycznych, dedykowanych profesjonalnym działaniom, ale również we wszystkich obszarach naszej działalności.

Praca konsultanta, czy projektanta akustyki polega na optymalnym dobraniu rozwiązań akustycznych i materiałów tłumiących dźwięki. Jeżeli architektura to zamykanie i otwieranie przestrzeni - to akustyka budowlana zajmuje się właśnie tym, w jaki sposób, wykorzystując określone elementy, materiały i ich parametry, ta przestrzeń ma być skonstruowana, aby dźwięk był podporządkowany funkcji pomieszczenia.

Newsletter Siniat

Nie przegap unikalnych porad oraz wyjątkowych inspiracji. Zapisz się do newslettera Siniat, aby regularnie otrzymywać sprawdzoną wiedzę i wsparcie techniczne pomagające w realizacji inwestycji
na każdym etapie. Materiały ściśle dostosowane
do Twoich preferencji prześlemy Ci prosto na skrzynkę mailową.

Ponadto dla nowych subskrybentów przygotowaliśmy e-booka: „Warunki techniczne wykonania i odbioru systemów suchej zabudowy.

Zapisz się >
Warunki techniczne wykonania i odbioru systemów suchej zabudowy