Izolacje termiczne i akustyczne

Fizyka budowli (podstawy)

Tagi:
akustyka
,
budowa
,
fizyka budowli
,
hałas
,
izolacja
,
izolacja akustyczna
,
izolacje
,
ocieplanie
,
ocieplenia
,
projektowanie
,
przegrody budowlane

Zagadnienia ochrony cieplnej są związane z ruchem ciepła przez przegrody zewnętrzne budynku, powstającym w wyniku różnic temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego.  Ochrona przed kondensacją wilgoci jest oparta na analizie zjawiska dyfuzji pary wodnej przez przegrody, wywołanego różnicą temperatur i wilgotności względnych powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz. Przy ochronie akustycznej istotne znaczenie mają zdolność przenoszenia dźwięków i właściwości izolacyjne przegród budowlanych.

1. Ekologia

2. Właściwości materiałów budowlanych

3. Podstawy fizyki budowli

4. Dachy strome

5. Stropodachy

6. Ściany zewnętrzne

7. Stropy i podłogi

8. Izolacja fundamentów, drenaż


3.1 Uwagi wstępne

3.1.1 zakres informacji

Ochrona cieplna
T
o między innymi problem oszczędzania energii. Różnice temperatury wewnątrz i na zewnątrz budynków występują zarówno w lecie jak i w zimie.  W modelach obliczeniowych zakłada się stałość temperatur w czasie.
Celem ochrony cieplnej jest:
- zapewnienie warunków komfortu cieplnego we wnętrzu
- ograniczenie zapotrzebowania na energię grzewczą
- obniżenie kosztów ogrzewania lub klimatyzacji
- zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza
- ochrona przegród budynku przed szkodami wywołanymi zawilgoceniem

W lecie izolacja cieplna budynku ma uchronić wnętrze przed przegrzewaniem.

Ochrona przed kondensacją pary wodnej

Ochrona przed kondensacją jest powiązana z izolacyjnością termiczną przegród budowlanych. Przedmiotem tego działu jest ruch wilgoci (głównie dyfuzja pary wodnej) przez przegrody, wywołany różnicą temperatur i wilgotności względnych powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz budynku. Przedmiotem obliczeń sprawdzających jest możliwość wykraplania pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegród, zgodnie z obowiązującymi przepisami oraz we wnętrzu przegród budowlanych. Ochrona przed kondensacją nie zajmuje się natomiast środkami zapobiegającymi przed opadami, podciąganiem wilgoci z gruntu, wodami gruntowymi.

Celem ochrony przed kondensacją wgłębną jest:
- stworzenie dogodnych warunków we wnętrzu
- utrzymanie właściwej izolacyjności termicznej
- ochrona przegród przed uszkodzeniem w wyniku nadmiernego zawilgocenia
- zapewnienie trwałości fizycznej i jakości materiałów

Efektem ochrony przed wilgocią jest zdrowy mikroklimat oraz wnętrze pozbawione grzybów pleśniowych.

Ochrona akustyczna

W tym dziale mowa będzie o powstawaniu dźwięków i przenoszeniu się dźwięków od źródła do odbiorcy. Dźwięki powstają zarówno na zewnątrz jak i wewnątrz budynków. Tak więc przy ochronie akustycznej konieczne jest branie pod uwagę właściwości izolacyjnych przegród zewnętrznych i wewnętrznych.

Źródła hałasu w budownictwie dzieli się na trzy grupy:
- pomieszczenia mieszkalne i miejsca pracy
- hałas od urządzeń technicznych w tym samym budynku
- hałas zewnętrzny (od ruchu ulicznego, zakładów przemysłowych itp.)

Zasadniczym problemem jest tu zmniejszenie natężenia dźwięku przechodzącego przez przegrodę od źródła do odbiorcy, a więc tzw. izolacyjność akustyczna przegrody. Mowa będzie także o akustycznej ocenie różnych urządzeń wewnętrznych i niezbędnych środkach, pozwalających na ograniczenie rozprzestrzeniania się hałasu.

3.1.2 Wielkości oznaczenia i jednostki z zakresu fizyki budowli

ochrona cieplna

ochrona przed wilgocią

ochrona akustyczna

3.2. Ochrona cieplna

3.2.1. Podstawy fizyczne

Warunki komfortu cieplnego

Prawidłowe funkcjonowanie organizmu człowieka wymaga utrzymania temperatury ciała w określonym, wąskim zakresie temperatur. Nawet niewielkie odchylenia od średniej temperatury ciała wynoszącej około 37 °C są niebezpieczne dla zdrowia i mogą doprowadzić do śmierci. Człowiek jest narażony na duże wahania temperatur, musi więc osłaniać się od zewnętrznych wpływów klimatycznych przy pomocy sztucznej osłony, np. budynku. Komfort cieplny w budynku będzie zapewniony wtedy, gdy uda się utrzymać niemal stałe warunki mikroklimatu wewnętrznego. Na wykresie 3.2.1/1. przedstawiono zależność komfortu od temperatury i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu.

  obszar komfortu w zależności od parametrów temperatury powietrza i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu

Ze względu na wypromieniowanie ciepła z organizmu ludzkiego duże znaczenie dla warunków komfortu cieplnego ma temperatura powierzchni przegród tworzących to pomieszczenie wykres 3.2.1/2a. Szczególne znaczenie ma temperatura podłogi, ponieważ straty cieplne z organizmu ludzkiego są tu dodatkowo powiększane przez przewodzenie ciepła wykres 3.2.1/2b.

  obszar komfortu w zależności od od parametrów temperatury powietrza i średniej temperatury powierzchni przegród

  obszar komfortu w zależności od od parametrów temperatury powietrza i temperatury powierzchni przegród

Kolejnym parametrem mającym wpływ na komfort cieplny wnętrza jest ruch powietrza (prędkość ruchu powietrza). Nadmierna prędkość powietrza może wywoływać nieprzyjemne, miejscowe schłodzenie powierzchni ciała  wykres 3.2.1/3.

  obszar komfortu w zależności od od parametrów temperatury powietrza i prędkości ruchu powietrza w pomieszczeniu

Warunki klimatyczne we wnętrzu zapewniające komfort są utrzymywane poprzez właściwie dobrane przegrody i odpowiednie urządzenia techniczne (ogrzewanie, wentylacja). Zewnętrzna powłoka budynku ma za zadanie ograniczyć w jak największym stopniu wahania parametrów
mikroklimatu.
Różnica temperatur wnętrza i otoczenia budynku w zimie, musi prowadzić do strat cieplnych, które są następnie wyrównywane poprzez doprowadzanie ciepła z instalacji ogrzewczej. Aby ograniczyć do minimum zapotrzebowanie na energię i związane z tym zanieczyszczanie środowiska naturalnego, przegrody zewnętrzne muszą być dobrze izolowane.
W lecie nadmiar ciepła dostaje się do wnętrza budynku głównie poprzez okna, w mniejszym stopniu przez przegrody nieprzezroczyste. Przegrzewania wnętrza w lecie można w dużym stopniu uniknąć jeżeli przegrody pełne mają dużą pojemność cieplną oraz stosując urządzenia osłaniające okna (np. żaluzje, okiennice itp.)

Energia cieplna i przepływ ciepła

Ciepło

Ciepło jest formą przekazywania energii, która jest związana z drganiami atomów lub molekuł w gazach, cieczach i ciałach stałych. Zmiana ruchu cząstek ciała jest równoznaczna ze zmianą stanu cieplnego ciała. Energię cieplną można pozyskiwać w procesie zmiany postaci innego rodzaju energii, np. energii elektrycznej.

Ciepło (ilość ciepła)
Q, W * s lub J

Temperatura

Temperatura jest informacją o stanie energetycznym ciała. Jest ona umowną wielkością fizyczną, do jej liczbowego określania używa się dwóch skal: Celsjusza i Kelvina rys. 3.2.1/4.

Zero w skali Celsjusza jest prawie identyczne z temperaturą mieszaniny kriogenicznej (mieszaniny wody z lodem). W skali Kelvina zero stopni odpowiada zeru absolutnemu. W temperaturze zera absolutnego ustaje jakikolwiek ruch cząsteczek

Temperatura
T, °C
Różnica temperatur
T, K
Temperaturę zwykle mierzy się w stopniach Celsjusza, a różnicę temperatur podaje się w stopniach Kelvina.

Ruch ciepła

Jeśli w obrębie ciała występuje różnica temperatur, albo też pojawia się różnica temperatur pomiędzy dwoma ciałami, to zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki uruchamiana jest naturalna dążność do wyrównywania temperatury. Energia cieplna przepływa od ciała cieplejszego do chłodniejszego tak długo, dopóki temperatury nie zostaną wyrównane. Przepływ ciepła może się odbywać na różne sposoby: poprzez przewodzenie ciepła, konwekcję i promieniowanie.

Przewodzenie ciepła

Przewodzenie ciepła to bezpośrednie przekazywanie energii kinetycznej od jednej molekuły do drugiej. Intensywność przewodzenia ciepła zależy od struktury i właściwości danego materiału. Straty cieplne z budynku przez przegrody budowlane są związane głównie z przewodzeniem ciepła rys. 3.2.1/5.

Konwekcja (unoszenie)

Konwekcyjne przenoszenie ciepła polega na makroskopowym ruchu ogrzanych
cząstek gazu lub cieczy. Miejscowa różnica temperatur wywołuje konwekcję swobodną tj. ruch cząstek na skutek zmiany  gęstości powietrza rys. 3.2.1/6. Przy użyciu wentylatora można natomiast wywołać konwekcję wymuszoną.

Promieniowanie cieplne

Promieniowanie cieplne to forma wymiany energii między dwoma ciałami, które nie stykają się wzajemnie ze sobą. Promieniowanie padające na powierzchnię ciała stałego jest częściowo absorbowane, a częściowo odbijane. Ciała o ciemnym kolorze absorbują więcej energii słonecznej niż jasne i ogrzewają się w ten sposób do wyższej temperatury. Promieniowanie słoneczne, a także promieniowanie od innych źródeł ciepła w budynku skutecznie podnosi temperaturę wnętrza rys. 3.2.1/7.

Stacjonarny/niestacjonarny przepływ ciepła

Jeżeli przepływ ciepła odbywa się w warunkach stałych temperatur otoczenia, to mamy do czynienia ze stacjonarnym ruchem ciepła (takie założenie przyjmuje się zwykle przy opisie wymiany ciepła w warunkach zimowych). Niestacjonarny przepływ ciepła występuje wtedy, gdy temperatury ulegają szybkim zmianom w czasie, np. wahania temperatury zewnętrznej lub wewnętrznej, kontakt bosej stopy z podłogą itp.

3.2.2 Izolacyjność cieplna

Właściwości materiałów

Przewodzenie ciepła

Zróżnicowane temperatury po obydwu stronach warstwy materiału wywołują przepływ ciepła, którego wielkość zależy od przewodności cieplnej materiału. Niektóre materiały przewodzą ciepło bardzo dobrze (np. metale), inne zaś przewodzą ciepło bardzo słabo (np. styropian). Zdolność materiału do przewodzenia ciepła określa współczynnik przewodzenia ciepła. Badanie i określanie współczynnika przewodzenia ciepła materiału jest wykonywane zgodnie z normami: PN ISO 8301 i PN ISO 8302 Izolacja cieplna - Określanie oporu cieplnego i właściwości z nim związanych w stanie ustalonym - Aparat płytowy z osłoniętą  płytą grzejną oraz PN ISO 10456 Określanie deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych.

Współczynnik przewodzenia ciepła

Współczynnik przewodzenia ciepła mówi o ilości ciepła [Ws] jaka przepływa przez
warstwę materiału o grubości 1m przy następujących wartościach  rys. 3.2.2/1:



Ilość ciepła jaka jest tracona z ogrzewanego pomieszczenia poprzez jego przegrody zewnętrzne można opisać w sposób następujący:

 - współczynnik przewodzenia ciepła materiału
d - grubość warstwy materiału
A - powierzchnia przegrody
T - różnica temperatur
t - czas

Zasadniczy wpływ na przewodność cieplną materiału ma jego porowatość. Ponieważ powietrze zamknięte w porach materiału posiada najniższą przewodność cieplną, to wzrost porowatości, a inaczej mówiąc spadek gęstości materiału obniża jego przewodność cieplną. Prawidłowość tę można obserwować w tabeli 3.2.2/2.

W przypadku styropianu zależność współczynnika przewodzenia ciepła od gęstości ma inny charakter wykres 3.2.2/3

Oprócz porowatości i gęstości, wpływ na przewodność cieplną materiału ma jego wilgotność. Wraz ze wzrostem wilgotności szybko wzrasta przewodzenie ciepła. W praktyce budowlanej przy określaniu właściwości izolacyjnych przegród należy więc uwzględniać rzeczywisty stan wilgotnościowy materiałów oraz temperatury wykres 3.2.2/4.

 

Ciepło właściwe

Dla opisu niestacjonarnego przepływu ciepła przez przegrody budowlane nie wystarczy informacja tylko o przewodności cieplnej materiału. W tych warunkach bowiem, istotną rolę gra również inny parametr, a mianowicie ciepło właściwe materiału. Jest to informacja o tym, jaka ilość ciepła jest potrzebna do podgrzania materiału w warunkach wzrastającej temperatury.

Ciepło właściwe

Ciepło właściwe materiału jest to ilość ciepła potrzebna, aby podgrzać 1 kg materiału o 1 K.
Wartości liczbowe ciepła właściwego dla różnych materiałów podano w tabeli 3.2.2/5.

Konduktancja

Współczynnik przewodzenia ciepła określa przepływ strumienia cieplnego przez warstwę materiału o grubości 1 m. Przy analizie przepływu ciepła przez konkretny element budowlany, należy uwzględnić jego rzeczywistą grubość:

Iloraz przewodności cieplnej materiału i grubości jego warstwy jest określany jako konduktancja cieplna.


Konduktancja  określa, jaka ilość ciepła [W×s] przepływa przez warstwę materiału budowlanego o grubości [d] przy następujących warunkach brzegowych:

Całkowita ilość ciepła, jaka jest przewodzona z pewnej objętości przez zamykającą ją powierzchnię zewnętrzną, jest więc równa:



A - pole powierzchni
T - różnica temperatur
t - czas

Opór przenikania ciepła

Warstwa materiału

Do oceny izolacyjności termicznej zewnętrznych przegród budowlanych, częściej niż konduktancji, używa się pojęcia oporu, jaki materiał stawia przepływowi ciepła. Opór cieplny warstwy materiału jest równy odwrotności konduktancji.

Warstwa powietrzna

Właściwości izolacyjnych zamkniętej warstwy powietrznej nie da się opisać używając do tego celu jedynie przewodności cieplnej powietrza i grubości warstwy, ponieważ oprócz przewodzenia ciepła istotna jest tu również konwekcja. Zależność pomiędzy oporem cieplnym warstwy powietrza, a jej grubością pokazano na wykresie 3.2.2/7.

Współczynnik przejmowania ciepła

Zanim strumień cieplny dotrze do powierzchni przegrody, a od strony zewnętrznej zanim opuści przegrodę i przejdzie do powietrza zewnętrznego, musi pokonać opór przypowierzchniowych warstw powietrza. Wymiana ciepła, jaka zachodzi w tych miejscach, odbywa się głównie na drodze konwekcji i promieniowania. Określa się ją łącznie jako przejmowanie ciepła na powierzchni przegrody i opisuje przy użyciu współczynnika przejmowania ciepła.

Współczynnik przejmowania ciepła

Współczynnik przejmowania ciepła określa ilość ciepła [W×s] jaka przepływa przez powierzchniową warstwę powietrza przy następujących warunkach:

Współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody oznacza się jako hi, po stronie zewnętrznej zaś jako he.

Opór przejmowania ciepła

Opór przejmowania ciepła jest odwrotnością współczynnika przejmowania ciepła. W obliczeniach oporu cieplnego przegród budowlanych, wartości oporów przejmowania ciepła, dla różnych przypadków układu przegród i kierunków przepływu strumienia cieplnego, podane są w normie PN EN ISO 6946: Komponenty budowlane i elementy budynku - Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła - Metoda obliczania.

Całkowity opór cieplny

Przepływ ciepła przez materiały przegrody jest związany z ich przewodnością cieplną zaś wymiana ciepła na powierzchni przegrody ze współczynnikiem przejmowania ciepła. Całkowity opór cieplny przegrody oblicza się jako sumę oporów przewodzenia poszczególnych warstw przegrody i oporów przejmowania ciepła na obydwu jej powierzchniach rys. 3.2.2/9.

Całkowity opór cieplny

Współczynnik przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła jest równy odwrotności całkowitego oporu cieplnego przegrody.

Współczynnik przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła odpowiada ilości ciepła [W×s] jaka przenika przez przegrodę budowlaną, z uwzględnieniem przypowierzchniowych warstw powietrznych, przy następujących warunkach brzegowych:



Przy użyciu współczynnika przenikania ciepła można opisać ilość ciepła, jaka przenika przez przegrody osłaniające ogrzewane wnętrze budynku, w sposób następujący:

gdzie:
U - współczynnik przenikania ciepła
A - pole powierzchni przegród
T - różnica temperatur
t - czas

Średni współczynnik przenikania ciepła przegrody niejednorodnej, tj. takiej w której występują obszary o zróżnicowanych lokalnie wartościach współczynników przenikania, oblicza się jako średnią ważoną lokalnych wartości. Wagami są powierzchnie An tych obszarów odniesione do całkowitej powierzchni    przegrody niejednorodnej.
Wpływ mostków termicznych jest uwzględniany zgodnie z punktem 6.2 normy.

Deklarowana i obliczeniowa wartość współczynnika przewodzenia ciepła

Dane dotyczące współczynnika przewodzenia ciepła i materiałów izolacji termicznej, przytaczane w ogólnych normach materiałowych, mają charakter orientacyjny, podają wartości, które w praktyce nie powinny być przekroczone, niezależnie nie od producenta materiału i innych warunków ich stosowania. Nie znaczy to jednak, że należy wszystkie materiały traktować w ten sposób, możemy bowiem kupując materiały firmowe skorzystać z informacji, które podaje i których wiarygodność gwarantuje producent.
Mowa tu o deklarowanej przez producenta wartości współczynnika przewodzenia ciepła. Ścisły sposób określania tej wartości jest przedmiotem osobnej normy europejskiej: PN EN ISO 10456:2004 Materiały i wyroby budowlane - Procedury określania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych, a także norm dotyczących odpowiednich materiałów. Tak więc wartość deklarowana przewodności cieplnej nie może być przedmiotem gołosłownych obietnic i zapewnień producenta, który chce się znaleźć na rynku, ale powinna być wynikiem trudnego procesu określania ważnej cechy produkowanego materiału. Punktem wyjścia do określenia deklarowanej wartości współczynnika l są badania, pobranych we właściwy sposób, próbek materiału. Sposób prowadzenia badań i stosowana w tym celu aparatura jest przedmiotem kolejnych kilku norm europejskich. W przypadku styropianu, producent powinien mieć co najmniej dziesięć wyników badań, przeprowadzonych w regularnych odstępach czasu, aby przystąpić do określania wartości deklarowanej.
Następnym krokiem jest obróbka statystyczna uzyskanych danych pomiarowych. Jej celem jest określenie deklarowanej wartości współczynnika przewodności cieplnej jako wartości reprezentującej co najmniej 90% produkcji przy 90% poziomie ufności. W języku statystyki deklarowana wartość l jest tzw. statystyczną wartością oczekiwaną. Wartość liczbowa jest podawana z dokładnością do 0.001 W/(mK). Ze względu na zależność przewodności cieplnej od temperatury i wilgotności, wartości deklarowana musi być określona dla ściśle sprecyzowanych warunków. Jeśli badania są prowadzone w innych warunkach, to wyniki tych badań należy poddać tzw. Konwersji z uwagi na wilgotność i temperaturę. Współczynniki konwersji, czyli liczby określające jak zmienia się współczynnik przewodzenia ciepła materiału wraz z warunkami, również podane są w normie dla dużej ilości stosowanych materiałów izolacyjnych. Określanie deklarowanej wartości współczynnika przewodzenia ciepła nie może być czynnością jednorazową. Zgodnie z zaleceniem normy, specyfikującej wyroby ze styropianu do izolacji cieplnej w budownictwie PN EN 13163:2004, wartość deklarowana powinna być przeliczana w odstępach czasu nie dłuższych niż trzy miesiące produkcji. Producent ma obowiązek wykazać zgodność wyrobu z wartościami deklarowanymi.

W dobrym projektowaniu stosowana jest jeszcze jedna wielkość związana z przewodzeniem ciepła przez materiały budowlane, a mianowicie: obliczeniowy współczynnik przewodzenia ciepła. Jak wspomniano wcześniej, warunki eksploatacji budynku w postaci klimatu zewnętrznego i wewnętrznego mają wpływ na wielkości przewodzenia ciepła materiałów. Uwzględnienie ich wpływu na właściwości izolacji termicznej pozwoli w dokładny sposób ocenić stan przegrody budowlanej, faktyczne straty ciepła czy rozkład temperatur. Określenie wartości obliczeniowej polega na uwzględnieniu różnic temperatury i wilgotności pomiędzy warunkami, dla jakich została określona wartość deklarowana współczynnika przewodzenia ciepła, a średnimi warunkami, w których ten materiał faktycznie pracuje. Obliczenia są wykonywane przy użyciu wspomnianych powyżej współczynników konwersji.

 

3.2.3 Wymagania formalne dotyczące izolacyjności cieplnej

Aktualne wymagania ochrony cieplnej budynków

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. w sprawie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadaa budynki i ich usytuowanie, Dz. Ustaw Nr 75, poz. 690, zmiana Dz. U. Nr 109/2004 poz. 1156

§ 328. Budynek i jego instalacje ogrzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby ilość energii cieplnej, potrzebnej do użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem, można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie.

§ 329.1. Dla budynku mieszkalnego wielorodzinnego i zamieszkania zbiorowego wymagania określone w § 328 uznaje się za spełnione, jeżeli wartość wskaźnika E, określającego obliczeniowe zapotrzebowanie na energię końcową (ciepło) do ogrzewania budynku w sezonie grzewczym, wyrażone ilością energii przypadającej w ciągu roku na 1 m3 kubatury ogrzewanej cześci budynku, jest mniejsza od wartości granicznej E0, a także jeżeli przegrody budowlane odpowiadają wymaganiom izolacyjności cieplnej oraz innym wymaganiom określonym w załączniku do rozporządzenia.

§ 329.2. Dla budynku jednorodzinnego wymagania określone w § 328 uznaje się za spełnione, jeżeli:

1. wartość wskaźnika E, o którym mowa w ust. 1, jest mniejsza od wartości granicznej E0 oraz jeżeli przegrody budowlane odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 2 załącznika do rozporządzenia lub
2. przegrody budowlane odpowiadają wymaganiom izolacyjności cieplnej oraz innym wymaganiom określonym w załączniku do rozporządzenia.

§ 329.3. Dla budynku użyteczności publicznej i budynku produkcyjnego wymagania określone w § 328 uznaje się za spełnione, jeżeli przegrody budowlane odpowiadają wymaganiom izolacyjności cieplnej oraz innym wymaganiom określonym w załączniku do rozporządzenia.

§ 329.4. Wartości graniczne E0 wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku, w zależności od współczynnika kształtu budynku A/V, dla budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego wynoszą:

gdzie:
A - jest sumą pól powierzchni wszystkich ścian zewnętrznych (wraz z oknami i drzwiami balkonowymi), dachów i stropodachów, podłóg na gruncie lub stropów nad piwnicą nieogrzewaną, stropów nad przejazdami, oddzielających część ogrzewaną budynku od powietrza zewnętrznego, gruntu i przyległych nieogrzewanych pomieszczeń, liczoną po obrysie zewnętrznym,
V - jest kubaturą netto ogrzewanej części budynku obliczaną jako kubatura brutto budynku pomniejszona o kubaturę wydzielonych klatek schodowych, szybów dźwigowych, a także zewnętrznych, niezamkniętych ze wszystkich stron części budynku, takich jak: podcienia, balkony, tarasy, loggie i galerie.

§ 329.5. Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku mieszkalnego i zamieszkania zbiorowego E, o którym mowa w ust. 1, oblicza się zgodnie z Polską Normą dotyczącą obliczania sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków.

Fragmenty załącznika do Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r.:
Wymagania izolacyjności cieplnej i inne wymagania związane z oszczędnością energii

3.2.3/1 Budynek jenorodzinny

ti - temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu zgadnie z § 134 ust. 2 rozporządzenia
* - tynk zewnętrzny i wewnętrzny nie jest uznawany za warstwę

3.2.3/2 Budynek użyteczności publicznej

*Jeżeli przy drzwiach wejściowych do budynku nie ma przedsionka, to wartość współczynnika Uk ściany wewnętrznej przy klatce schodowej na parterze nie powinna być większa niż 1.0 W/(m2K).

Wartości współczynnika przenikania ciepła U okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych nie mogą być większe niż wartości Umax określone w tabelach:

3.2.3/3 Budynek mieszkalny i zamieszkania zbiorowego

3.2.3/4 Budynek użyteczności publicznej

3.2.3/5 Minimalne wartości sumy oporów cieplnych dla podłóg układanych na gruncie

Współczynnik przenikania ciepła Uk uwzględnia wpływ dodatkowych strat cieplnych wywołanych obecnością mostków termicznych w przegrodzie wg zależności:



w której:
Y - liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka liniowego
l - długość mostka
X - punktowy współczynnik przenikania ciepła mostka punktowego
A - pole powierzchni przegrody.

- w budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, budynku użyteczności publicznej, a także budynku produkcyjnym podłoga na gruncie w ogrzewanym pomieszczeniu powinna być izolowana dodatkową izolacją cieplną. Suma oporów cieplnych warstw podłogowych, dodatkowej izolacji cieplnej (poziomej lub pionowej) i gruntu, obliczona zgodnie z Polską Normą dotyczącą obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła, nie powinna być mniejsza od wartości określonych w tabeli 3.2.3/5.
Podłogom stykającym się z gruntem w pomieszczeniach o temperaturze obliczeniowej ti< 8°C oraz podłogom usytuowanym poniżej 0,6 m od poziomu terenu nie stawia się żadnych wymagań izolacyjności cieplnej.

- w budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, budynku użyteczności publicznej, a także w budynku produkcyjnym wartości oporów cieplnych ścian stykających się z gruntem, na odcinku ściany równym 1,0 m, licząc od poziomu terenu, nie mogą być mniejsze niż:
a) przy ti > 16°C - 1,0 m2K/W,
b) przy 4°C < ti <16°C - 0,8 m2K/W.
Na odcinku ściany poniżej 1,0 m, licząc od poziomu terenu, wartości oporu cieplnego nie ogranicza się.

Inne wymagania związane z oszczędnością energii

- w budynku jednorodzinnym pole powierzchni A0, wyrażone w m2, okien oraz przegród szklanych i przeźroczystych, o współczynniku przenikania ciepła Uk nie mniejszym niż 2.0 W/(m2·K), obliczone wg ich wymiarów modularnych, nie może być większe niż wartość Amax obliczona wg wzoru:

A0max = 0.15Az + 0.03Aw,

gdzie:
Az - jest sumą pól powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji nadziemnych (w zewnętrznym obrysie budynku) w pasie o szerokości 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych,
Aw - jest sumą pól powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu Az.

- w budynku użyteczności publicznej pole powierzchni A0, wyrażone w m2, okien oraz przegród szklanych i przezroczystych, o współczynniku przenikania ciepła Uk nie mniejszym niż 2,0 W/(m2 x K), obliczone według ich wymiarów modularnych, nie może być większe niż wartość A0max obliczona według wzoru A0max = 0.15Az + 0.03Aw, jeśli nie jest to sprzeczne z warunkami odnośnie do zapewnienia niezbędnego oświetlenia światłem dziennym, określonymi w § 57 rozporządzenia.

- w budynku produkcyjnym łączne pole powierzchni okien oraz ścian szklanych w stosunku do powierzchni całej elewacji nie może być większe niż:
a) w budynku jednokondygnacyjnym (halowym) - 15%,
b) w budynku wielokondygnacyjnym - 30%.

- w budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, budynku użyteczności publicznej, a także w budynku produkcyjnym opór cieplny nieprzezroczystych przegród zewnętrznych powinien umożliwiać utrzymanie na wewnętrznych jej powierzchniach temperatury wyższej co najmniej o 1°C od punktu rosy powietrza w pomieszczeniu, przy obliczeniowych wartościach temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego oraz przy obliczeniowej wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu, obliczonej zgodnie z Polską Normą dotyczącą parametrów obliczeniowych powietrza wewnętrznego.

- w pomieszczeniu klimatyzowanym, z utrzymywaną stałą wilgotnością względną powietrza, temperatura na
wewnętrznej powierzchni przegród powinna być wyższa od punktu rosy powietrza w pomieszczeniu

- w budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, budynku użyteczności publicznej, a także w budynku produkcyjnym przegrody zewnętrzne nieprzezroczyste, złącza między przegrodami i częściami przegród oraz połączenia okien z ościeżami należy projektować i wykonywać pod kątem osiągnięcia ich całkowitej szczelności na przenikanie powietrza

- w budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego i budynku użyteczności publicznej współczynnik infiltracji powietrza dla otwieranych okien i drzwi balkonowych w pomieszczeniach, w których napływ powietrza zewnętrznego jest zapewniony przez nawiewniki, powinien wynosić nie więcej niż 0,3 m3/(m·h·daPa2/3), a w pozostałych przypadkach powyżej 0,5, lecz nie więcej niż1,0 m3/(m·h·daPa2/3), z zastrzeżeniem § 155 ust. 3 i 4 rozporządzenia

Obliczenia

Opór cieplny przegrody:

Współczynnik przenikania ciepła:

Współczynniki przenikania ciepła dla okien przyjmowaa można np.: wg procedur i danych zawartych w normie PN EN ISO 1077-1 i 2, orientacyjne dane podawane są np. w poradnikach technicznych i skryptach, natomiast szczegółowe informacje o swoich wyrobach podają producenci.

3.2.4 Niestacjonarny przepływ ciepła

Akumulacja ciepła

Z niestacjonarną wymianą ciepła mamy do czynienia wówczas, gdy temperatury w otoczeniu budynku ulegają zmianie lub dochodzi do zetknięcia dwóch ciał o zróżnicowanych temperaturach. Z niestacjonarnymi warunkami termicznymi są związane następujące zagadnienia:
- zmienna temperatura powietrza wewnętrznego w pomieszczeniu wskutek nierównomiernego ogrzewania w okresie zimowym
- zmienna temperatura powietrza zewnętrznego wskutek nierównomiernego promieniowania słonecznego
- schłodzenie powierzchni bosej stopy przy kontakcie z podłogą pomieszczenia

Przebieg powyższych zjawisk jest związany przede wszystkim z pojemnością cieplną materiałów i elementów budowlanych. W obliczeniach projektowych, związanych z niestacjonarnymi warunkami przepływu ciepła, stosuje się następujące wielkości:

Cechy materiału

Cechy przegrody



Dla orientacji, podano w tabeli 3.2.4/1 wartości pojemności cieplnej i aktywności niektórych materiałów budowlanych.

Gdy w warunkach zimowych pomieszczenie jest podgrzewane od temperatury początkowej równej temperaturze zewnętrznej do zwykłej temperatury użytkowej, to do momentu, kiedy nie zostanie osiągnięty stan ustalony, w przegrodach zmienia się ilość zakumulowanej energii.
Ilość ciepła zgromadzonego w warstwie materiału można określić następująco: (oznaczenia wg rys.3.2.4/2):

W murze ceglanym zakumulowana jest znacznie większa ilość energii niż np. w przegrodzie zrobionej głównie z materiału izolacyjnego, np. lekkim stropodachu.
Osłonięcie muru ceglanego warstwą izolacyjną od zewnątrz, pozwala zakumulowaną w nim większą ilość ciepła, aniżeli w przypadku izolacji wewnętrznej.
Tak więc, w przegrodach wielowarstwowych o tej samej powierzchni mogą być akumulowane zdecydowanie różne ilości energii.

Zagadnienia praktyczne

Wahania temperatury powietrza wewnętrznego

Do dużych wahań temperatury we wnętrzu dochodzi w przypadku budynków okresowo ogrzewanych, np. kościoły, obiekty sportowe, hale widowiskowe itp. Wyraźne wahania występują także w pomieszczeniach, w których stosuje się nocne obniżenia temperatury lub np. zachodzi awaria ogrzewania. Wpływ na przebieg nagrzewania i stygnięcia przegród ma pojemność cieplna przegród oraz ich konduktancja. W przegrodach wielowarstwowych istotny wpływ mają warstwy wewnętrzne przegród.

Ze względu na komfort cieplny w pomieszczeniu oraz ochronę przed wykropleniem pary wodnej na powierzchni wewnętrznej pożądany jest długi czas stygnięcia przegród oraz krótki czas nagrzewania. Wymagania te realizuje się w następujący sposób:

- długi czas stygnięcia
Pomieszczenie osłonięte przegrodą jednowarstwową o małej pojemności termicznej, ulega szybkiemu wychłodzeniu, a temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody spada szybko. Ponieważ czas stygnięcia przegrody jest proporcjonalny do ilorazu , to sposobem na uniknięcie kondensacji pary wodnej na powierzchni lekkiej przegrody jest zwiększenie jej oporu cieplnego (zmniejszenie konduktancji).

- szybkie nagrzewanie
Przegroda wielowarstwowa izolowana od wnętrza magazynuje mniejszą ilość ciepła, aniżeli przegroda izolowana od zewnątrz. Czas nagrzewania pomieszczenia osłoniętego takimi przegrodami jest więc krótszy niż przy izolacji zewnętrznej. Dlatego też pomieszczenia lub budynki tylko okresowo używane, w których wymaga się szybkiego nagrzewania wnętrza, mogą być izolowane właśnie od strony wewnętrznej.

Wahania temperatury powietrza zewnętrznego

W ciągu doby temperatura powietrza zewnętrznego zmienia się pomiędzy wartością maksymalną a minimalną. Zmiany te, w budynku nieklimatyzowanym, mają mniejsze znaczenie w zimie niż w lecie. Przegrody powinny chronić wnętrze przed nadmiernym wzrostem temperatury, a także umożliwić przesunięcie w czasie oddawanie ciepła ze ściany do wnętrza pomieszczenia. Miarą skuteczności przegród w ochronie przed przegrzewaniem wnętrza, jest tłumienie fali temperatury (stosunek amplitud) "A" i przesunięcie fazowe  rys. 3.2.4/3.

Jeśli przegroda charakteryzuje się wysokim tłumieniem fali cieplnej (wysoka wartość A) to przesunięcie fazowe ma już tylko niewielkie znaczenie. Jeśli natomiast przegroda tłumi przepływ ciepła tylko w niewielkim stopniu, to wymagane jest przesunięcie fazowe fali temperatury rzędu 12 godzin. Dzięki temu maksymalny napływ ciepła do wnętrza pomieszczenia ma miejsce dopiero nad ranem, kiedy możliwe jest już intensywne chłodzenie powietrzem zewnętrznym.

Aktywność cieplna warstw podłogowych

Uczucie chłodu lub ciepła podczas stąpania bosą stopą po podłodze pomieszczenia jest związane z temperaturą kontaktową na styku stopy i podłogi. Jej wartość zależy od tzw. aktywności cieplnej warstw podłogowych. Im mniejsza jest wartość

aktywności cieplnej, tym cieplejsza wydaje się podłoga przy dotknięciu stopą.

Przy cienkich wykładzinach podłogowych, zwykle konieczne jest uwzględnienie właściwości materiałów położonych głębiej, a nie tylko warstwy wierzchniej podłogi tabela 3.2.4/4.

3.3 Ochrona przed kondensacją pary wodnej

3.3.1 Podstawy fizyczne

Ochrona przed wilgocią

Powłoka zewnętrzna budynku chroni wnętrze przed wpływami środowiska, zapewniając w ten sposób prawidłowe warunki zdrowotne i właściwy mikroklimat. W całym zestawie tych wpływów środowiskowych bardzo istotne znaczenie ma wilgoć.

Przegrody zewnętrzne mają za zadanie izolować budynek od wilgoci z otoczenia, tak aby nie zakłócała ona warunków użytkowania. Natomiast wszystkie przegrody budynku, włącznie z wewnętrznymi są poddane oddziaływaniu wilgoci związanej z eksploatacją wnętrza. Wszystkie przegrody muszą być więc zabezpieczone przed nadmiernym zawilgoceniem i wynikającymi z niego zagrożeniami:
- pogorszeniem mikroklimatu wnętrza; podwyższona wilgotność przegród powoduje wzrost wilgotności powietrza w pomieszczeniu, a w następstwie obniżoną sprawność użytkowników i zagrożenie chorobami reumatycznymi
- rozwojem grzybów;
wilgotne przegrody stwarzają optymalne warunki dla rozwoju mikroorganizmów, jego skutkiem są przebarwienia i zniszczenia powierzchniowe ścian, a także zagrożenie dla zdrowia ludzi
- spadkiem izolacyjności termicznej przegród;
wzrost zawilgocenia materiałów budowlanych wiąże się ze wzrostem ich przewodności cieplnej. Podwyższone w ten sposób straty cieplne muszą być równoważone zwiększonym zużyciem energii, pociągając za sobą zwiększone obciążenie dla środowiska
- niszczeniem materiałów;
nadmierna wilgotność materiałów budowlanych prowadzi do ich korozji chemicznej, biologicznej, niszczenia mechanicznego wskutek krystalizacji wewnątrz porów materiału, powstawania wykwitów, a także rozsadzania struktury materiału przy działaniu mrozu.

Formy działania wilgoci na budynek rys. 3.3.1/1

Od zewnątrz:
- opady atmosferyczne
- woda pochodząca od wsiąkających w grunt opadów oraz podciągana kapilarnie z głębi gruntu
- wody gruntowe, woda w gruncie budowlanym na warstwie nieprzepuszczalnej
- para wodna w powietrzu

Od wnętrza:
- wilgoć budowlana, pochodząca z tzw. mokrych procesów technologicznych
- wilgoć eksploatacyjna, pochodząca np. od gotowania, z łazienki i innych pomieszczeń mokrych oraz zmywania przegród
- para wodna w powietrzu, pochodząca od mieszkańców i wyposażenia obiektu

W początkowym okresie eksploatacji budynku, trwającym zwykle kilka lat, a wyjątkowo nawet kilkanaście lat, duże znaczenie może mieć również tzw. Wilgoć początkowa. Jest ona wynikiem mokrych procesów technologicznych podczas produkcji materiałów, składowania nieosłoniętego materiału, a w końcu wiąże się z mokrymi procesami konstruowania przegród.

Tylko niektórych wpływów wilgotnościowych można uniknąć całkowicie, większość z nich musi być natomiast brana pod uwagę już na etapie projektowania obiektu. W celu uniknięcia zawilgocenia przegrody stosowane są różnego rodzaju zabiegi konstrukcyjne i z zakresu fizyki budowli.

Odpowiednie projektowanie konstrukcyjne pozwala uzyskać szczelność budynku ze względu na opady atmosferyczne, wilgoć z gruntu i wody gruntowe oraz wilgoć eksploatacyjną. Mowa będzie o tym w dalszej części poradnika, poświęconej rozwiązaniom detali budowlanych. Rozwiązania z zakresu fizyki budowli są związane z ochroną przegród przed działaniem pary wodnej znajdującej się w powietrzu i temperatur po obydwu stronach przegrody. Analizuje się w tym celu przebieg zjawisk cieplno-wilgotnościowych w różnych warunkach środowiskowych
oraz dobiera tak układ warstw w przegrodach, aby uniknąć lub ograniczyć kondensację wilgoci w ich wnętrzu i na powierzchni.

Powietrze wilgotne

Temperatura
Stan cieplno-wilgotnościowy powietrza w pomieszczeniu jest opisywany przy użyciu dwóch parametrów: temperatury i wilgotności.
Wartość temperatury jest podawana zwykle w stopniach Celsjusza, natomiast różnica temperatur w kelwinach.

Tempetarura
Różnica temperatur

Wilgotność
W powietrzu wilgotnym znajduje się para wodna, pochodząca od opadów atmosferycznych i odparowania wody z powierzchni ziemi. Powietrze może przyjać maksymalnie ograniczoną ilość pary wodnej Ws, odpowiadającą stanowi nasycenia. Stan nasycenia jest ściśle zależny od temperatury powietrza wykres 3.3.1/2

Zwykle powietrze jest nienasycone, a więc znajduje się w nim ilość pary wodnej W, mniejsza niż ta, która odpowiada stanowi nasycenia. Taki stan wilgotnościowy powietrza jest opisywany przy użyciu pojęcia wilgotności względnej powietrza :



Sama wartość wilgotności względnej powietrza nie podaje informacji o rzeczywistej zawartości pary wodnej, do tego bowiem potrzebna jest jeszcze temperatura powietrza. Na przykład więc, chłodne powietrze o wysokiej wilgotności względnej może zawierać mniejszą bezwzględną ilość wody, niż powietrze ciepłe o niskiej wilgotności względnej tabela 3.3.1/3:

Ciśnienie pary wodnej

W praktycznym opisie przebiegu zjawisk wilgotnościowych chętnie stosuje się jednak zamiast bezwzględnej zawartości wilgoci, pojęcie cząstkowego ciśnienia pary wodnej w powietrzu. Ciśnienie pary wodnej jest zależne od temperatury i wilgotności względnej powietrza wykres 3.3.1/4.

Jednostką ciśnienia jest Paskal [Pa].

Określenie ciepła pary wodnej

Do określania stanu wilgotnościowego przegród budowlanych oraz przebiegu zjawisk związanych z transportem wilgoci potrzebne są wartości ciśnienia rzeczywistego oraz ciśnienia stanu nasycenia pary wodnej w powietrzu dla całego zakresu występujących temperatur.
W tabeli  3.3.1/5 można odczytać, dla określonej temperatury T, wartość ciśnienia stanu nasycenia ps. Dla zadanej wartości wilgotności względnej powietrza, ciśnienie rzeczywiste pary wodnej można wyliczyć z zależności:

Dyfuzja pary wodnej i kondensacja w przegrodzie

Następstwa zróżnicowanych warunków eksploatacji

Wartość rzeczywistego ciśnienia pary wodnej w powietrzu jest zależna od jego temperatury oraz wilgotności względnej. Z tego faktu wynikają istotne następstwa dla przegród budowlanych rozdzielających różne, pod względem cieplno-wilgotnościowym, środowiska.

1. Każdej parze wartości temperatury i wilgotności względnej powietrza odpowiada pewna wartość rzeczywistego ciśnienia pary wodnej.
2.W warunkach zróżnicowanych ciśnień pary wodnej po obydwu stronach przegrody, dochodzi do dyfuzji pary wodnej przez tą przegrodę.
3. Każdej temperaturze odpowiada pewna charakterystyczna wartość ciśnienia stanu nasycenia powietrza parą wodną.
4. Do kondensacji pary wodnej w przegrodzie lub na jej powierzchni dochodzi wtedy, gdy następuje bezpośrednie zetknięcie powietrza o określonej temperaturze i wilgotności względnej z materiałem o temperaturze, zwanej temperaturą punktu rosy.

Dyfuzja pary wodnej

Na skutek różnic klimatycznych pomiędzy środowiskiem wewnętrznym i zewnętrznym, dochodzi w zewnętrznych przegrodach budynku do dyfuzji pary wodnej. Dyfuzja jest to przemieszczanie się cząstek pary wodnej w porach materiałów tworzących przegrodę na skutek różnicy ciśnień cząstkowych pary po obydwu stronach tej przegrody. Para wodna przemieszcza się ze środowiska o wyższym ciśnieniu do środowiska o ciśnieniu niższym rys. 3.3.1/6.

Kondensacja pary wodnej

Do kondensacji pary wodnej może dochodzić:
- na wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych budynku oraz
- wewnątrz przegrody.

Kondensacja na wewnętrznej powierzchni przegrody

Do kondensacji powierzchniowej pary wodnej na przegrodzie dochodzi wówczas, gdy powietrze stykające się z chłodną powierzchnią jest schładzane poniżej temperatury punktu rosy. Punkt rosy to temperatura, do której należałoby schłodzić wilgotne powietrze, aby rozpoczęła się kondensacja zawartej w nim pary, czyli wilgotność względna była równa 100%. Temperatura punktu rosy Ts, zależy od temperatury początkowej i wilgotności względnej powietrza wykres 3.3.1/7.
Sprawdzenie możliwości wystąpienia kondensacji powierzchniowej polega na porównaniu temperatury powierzchni przegrody i temperatury punktu rosy dla powietrza w pomieszczeniu.

Kondensacja wewnątrz przegrody

Para wodna wykrapla się w takim miejscu przegrody, w którym wilgotność względna powietrza w porach materiału osiąga stan nasycenia 100%. Ponieważ temperatura i ciśnienie pary wodnej ulega zmianie na grubości przegrody, to sprawdzenie czy nie dochodzi do kondensacji wgłębnej w przegrodzie wymaga porównania rozkładów ciśnień rzeczywistego i stanu nasycenia w każdym punkcie przegrody. Metoda ta jest oparta na prawie Fokina-Glasera.

3.3.2 Dyfuzja pary wodnej

Wielkości fizyczne

Współczynnik przepuszczania pary wodnej

Zróżnicowane wartości ciśnienia pary wodnej po obydwu stronach przegrody sprawiają, że dochodzi do przepływu pary wodnej przez przegrodę. Zjawisko to nazywane jest zwykle dyfuzją pary wod-nej, ale w rzeczywistości oprócz dyfuzji mogą tu również występować równolegle inne sposoby transportu wilgoci. Przebieg tego zjawiska zależy od tzw. współczynników przepuszczania pary wodnej materiałów tworzących przegrody.

Współczynnik przepuszczania pary wodnej 

Współczynnik przepuszczania pary wodnej w materiale odpowiada ilości pary wodnej, która dyfunduje przez warstwę materiału o grubości 1 m przy następujących warunkach:


Współczynnik oporu dyfuzyjnego

Współczynnik przepuszczania pary wodnej można definiować również w odniesieniu do paroprzepuszczalności powietrza  



Liczba , nazywana współczynnikiem oporu dyfuzyjnego, określa ile razy opór stawiany przez dany materiał przepływowi pary wodnej jest większy od oporu powietrza. Wielkość ta jest wygodna w użyciu i z tego względu chętnie stosowana w wielu krajach.

Współczynnik oporu dyfuzyjnego , bezwymiarowy



Równoważna pod względem dyfuzyjnym grubość warstwy powietrza

Do opisu dyfuzyjnych właściwości warstwy materiału względem powietrza stosowany jest iloczyn liczby  i grubości tej warstwy d.

Grubość równoważnej warstwy powietrza



Tak przedstawiony opór dyfuzyjny warstwy materiału odpowiada grubości war-stwy powietrza, która stawiałaby taki sam opór jak rozpatrywana warstwa materiału, rys. 3.3.2/2.


Przepuszczalność pary wodnej

Przepuszczalność wilgoci odpowiada liczbowo ilości pary wodnej jaka dyfunduje przez warstwę materiału o grubości 1 m. Aby obliczyć ilość pary wodnej, jaka dyfunduje przez warstwę materiału o grubości d, należy podzielić wartość współczynnika   tego materiału przez grubość warstwy.

Przepuszczalność pary wodnej

Przepuszczalność wilgoci to ilość pary wodnej, która dyfunduje przez warstwę materiału o grubości d przy następujących warunkach:



Oddychanie - pojęcie niezdefiniowane w normach i literaturze, potocznie wiąże się ono z wysoką paroprzepuszczalnością materiałów i możliwością kondensacji pary wodnej po stronie chłodnej na szczelnych warstwach elewacyjnych, co przy zastosowaniu izolacji ze styropianu zwykle nie występuje.

Opór dyfuzyjny

Opór dyfuzyjny jest informacją o oporze stawianym przez element budowlany dyfuzji pary wodnej. Opór dyfuzyjny jest odwrotnością przepuszczalności pary wodnej.

Opór dyfuzyjny jednowarstwowego elementu:



Opór dyfuzyjny wielowarstwowego elementu:

3.3.3 Ciśnienie pary wodnej w przegrodzie

Rozkład ciśnienia pary wodnej w przegrodzie

W następstwie zróżnicowanych warunków cieplno-wilgotnościowych po obydwu stronach zewnętrznej przegrody budowlanej, dochodzi do przepływu przez nią strumienia ciepła i wilgoci. W efekcie powstaje więc, charakterystyczny dla warunków i właściwości przegrody, rozkład temperatury i związanego z nią ciśnienia stanu nasycenia oraz rzeczywistego ciśnienia pary wodnej w przegrodzie rys. 3.3.3/1.

Znajomość rozkładu ciśnienia pary wodnej w przegrodzie pozwala sprawdzić czy nie dochodzi do kondensacji pary wodnej (przy  =100% p = ps), a także określić jaka ilość pary wodnej dyfunduje przez przegrodę

Rozkład ciśnień stanu nasycenia powietrza parą wodną jest bezpośrednio zależny od rozkładu temperatury. Dla temperatur w przegrodzie, obliczonych wg sposobu podanego w punkcie 3.2.4, można odczytać wartości ciśnienia stanu nasycenia z tabeli 3.3.1/5.

Rozkład ciśnień rzeczywistych pary wodnej w przegrodzie jest zależny od:
1. Ciśnień pary wodnej po obydwu stronach przegrody
2. Współczynnika oporu dyfuzyjnego i grubości warstw materiałowych przegrody.

Wpływ oporów dyfuzyjnych przypowierzchniowych warstw powietrza może być pominięty.

W warunkach stacjonarnych przez każdą warstwę przegrody przepływa taka sama ilość pary wodnej. Na tej podstawie można wyznaczyć spadki ciśnień pary na poszczególnych warstwach, a dalej także całkowity rozkład ciśnień w przegrodzie. Przebieg obliczeń został przedstawiony na 3.3.3/2, 3.3.3/3 i 3.3.3/4

Tabelaryczne oblicznie rozkładu ciśnieia pary wodnej w przegrodzie

3.3.4 Układ warstw w przegrodzie

W przegrodzie zewnętrznej, rozdzielającej środowiska o zróżnicowanych warunkach klimatycznych, zachodzi dyfuzja pary wodnej przez warstwy przegrody. Podczas transportu wilgoci przez przegrodę zachodzi niebezpieczeństwo kondensacji pary wodnej na powierzchni lub wewnątrz przegrody. Wykroplenie pary wodnej na powierzchni wewnętrznej przegrody zależy jedynie od izolacyjności termicznej tej przegrody. Kondensacja we wnętrzu przegrody jest natomiast związana z właściwościami i układem warstw tej przegrody. Aby sprawdzić, czy dojdzie do kondensacji pary w przegrodzie, należy porównać wartości ciśnienia rzeczywistego i ciśnienia stanu nasycenia w poszczególnych warstwach tej przegrody. Kondensacja zachodzi wówczas, gdy ciśnienie rzeczywiste pary wodnej lokalnie równa się lub nawet przekracza wartości ciśnienia stanu nasycenia, tj. wykresy ciśnień stykają się lub przecinają (w rzeczywistości wartość ciśnienia rzeczywistego pary może jedynie być równa ciśnieniu stanu nasycenia). Układ wykresów pozwala wskazań obszar kondensacji w przegrodzie oraz określić ilość kondensatu.

Dla wskazania prawidłowego układu warstw w przegrodzie można analizując ilościowo, opisywany dokładniej w punkcie 3.3.3, zastąpić przybliżoną analizą jakościową przebiegu wykresów i rozkładów temperatury oraz ciśnień w przegrodzie:
- nachylenie krzywej temperatury (a więc także wykresu ciśnień stanu nasycenia) jest zależne od przewodności cieplnej materiału
- nachylenie wykresu ciśnień rzeczywistych w przegrodzie jest zależne od współczynnika oporu dyfuzyjnego.

Przykłady jakościowej oceny układu warstw w przegrodzie pokazano na rysunkach 3.3.4/1 i 3.3.4/2.

Przeanalizowano warianty przegród pod kątem:
1. Położenia warstwy izolacji termicznej rys. 3.3.4/1. Warianty A i B mają jednakowe współczynniki przenikania ciepła.
2. Położenia paroizolacji rys. 3.3.4/2.  Warianty A i B mają jednakowe współczynniki przenikania ciepła.

Kondensacja wgłębna w przegrodzie zachodzi, gdy izolacja termiczna jest umieszczona od strony wewnętrznej rys. 3.3.4/1 lub warstwa paroizolacji po stronie zewnętrznej 3.3.4/2.

Wnioski ogólne

- Zróżnicowane temperatury i wilgotności powietrza po obydwu stronach przegrody zewnętrznej wywołują przepływ strumienia  cieplnego i dyfuzję pary wodnej przez przegrodę.
- Współczynnik przenikania ciepła przegrody nie zależy od kolejności warstw.
- Przedstawiona metoda daje jedynie pojęcie ogólne na temat możliwości kondensacji pary wodnej w przegrodzie. Uwzględnia ona tylko dyfuzję pary wodnej. Ogólniejsze zjawisko przenoszenia wilgoci związane jest z zagadnieniami bardziej złożonymi i uwzględnia dodatkowo:
  - dyfuzję roztworu
  - transport kapilarny
  - wilgoć związaną siłami sorpcji
- Kolejność ułożenia warstw w przegrodzie ma wpływ na przebieg dyfuzji pary wodnej i rozkład ciśnień pary wodnej.
- Materiał izolacji termicznej (niska wartość ) powinien być umieszczony po zimnej stronie przegrody.
- Natomiast warstwa paroizolacyjna powinna znajdować się po ciepłej stronie przegrody.
- W przypadku izolacji termicznej umieszczonej od strony wnętrza, tj. po ciepłej stronie przegrody, kondensacji wgłębnej w przegrodzie można uniknąć stosując warstwę paroizolacji po stronie wewnętrznej.

3.3.5 Obliczenie ilości pary przenikającej przez przegrodę

Podstawy obliczeń

Ochrona przed kondensacją wgłębną w przegrodzie polega na sprawdzeniu jak przebiega w czasie całego roku dyfuzja pary wodnej przez tą przegrodę.
Wielkością wyjściową do obliczania ilości pary wodnej dyfundującej przez przegrodę jest równoważna grubość warstwy powietrznej



Po uwzględnieniu różnicy ciśnień cząstkowych pary wodnej #p, która powstaje na warstwie materiału lub strefie przegrody otrzymuje się: gęstość strumienia pary wodnej



Obliczanie ilości dyfundującej pary wodnej jest konieczne wtedy, gdy należy się spodziewać występowania w przegrodzie kondensacji. W tej sytuacji określa się strefę kondensacji w przegrodzie, oblicza się ilość wody wykraplanej w okresie kondensacji, oraz ilość wilgoci odsychającej w pozostałej części roku.
Do obliczania kondensacji i wysychania konieczne są wykresy rozkładów ciśnień pary wodnej, z których odczytuje się infor-macje o różnicach ciśnień w poszczegól-nych miejscach przegrody.

Okres kondensacji

Kondensacja w przegrodzie zachodzi wtedy, gdy ciśnienie rzeczywiste jest równe ciśnieniu stanu nasycenia, tj. obydwa wykresy stykają się lub przecinają. Ponieważ jednak rzeczywiste ciśnienie pary wodnej w powietrzu nie może być wyższe niż ciśnienie stanu nasycenia, to w strefie kondensacji wykres ciśnienia pary odpowiada wykre-sowi stanu nasycenia. Sposób uzyskania faktycznego (skorygowanego) przebiegu wykresu ciśnienia rzeczywistego w przegro-dzie, wg graficznej metodyki Glaser'a rys. 3.3.5/1, przedstawiono poniżej:

1. Obliczenie rozkładu ciśnień p i ps w przegrodzie na podstawie danych klimatycznych dla okresu kondensacji.
2. Rysunek przekroju warstw materiałowych przegrody w skali grubości równoważnych pod względem oporu dyfuzyjnego warstw powietrza. Nanoszenie na przygotowany przekrój wykresów ciśnień, wykres ps jest linią łamaną, a wykres p linią prostą pomiędzy punktami pi pe.
3. Rzeczywisty przebieg ciśnienia pary wodnej otrzymuje się kreśląc styczne do wykresu ps z punktów pi pe. Przegroda jest w ten sposób podzielona na dwie strefy dyfuzyjne, dla których można odczytać oddzielne wartości sd i p.
4. Punkt styczności obydwu wykresów wskazuje płaszczyznę lub strefę kondensacji w przegrodzie.
5. do 7. Obliczenia gęstości strumieni pary wodnej g dla poszczególnych stref oddzielnie oraz akumulacji kondensatu.

Okres wysychania przegrody

W celu obliczenia ilości wody wysychającej z przegrody należy wg metodyki Glasera wykonać następujące kroki:
8. Obliczenie rozkładu ciśnień p i ps w przegrodzie na podstawie danych klimatycznych dla okresu wysychania.
9. Naniesienie na przekrój przegrody, narysowany w skali równoważnych grubości warstw powietrznych, wykre-sów ciśnień stanu nasycenia i rzeczywistego. Odczytanie różnic ciśnień pm.
10. do 12. Obliczenia gęstości strumieni parowania g dla poszczególnych stref oddzielnie.


Uwaga: Na wykresie 3.3.5/2 i dalszych przyjęto symbolicznie równość ciśnień stanu nasycenia i rzeczywistych po obydwu stronach przegrody. W rzeczywistości te relacje będą różne w poszczególnych miesiącach okresu wysychania przegrody. W strefie kondensacji przyjmuje się równość ciśnienia stanu nasycenia i rzeczywistego.

Strefa kondensacji, ilość kondensatu i wody wysychającej z przegrody

Okres kondensacji

1. Obliczenia wartości ps, Pa i p, Pa   
 
2. Wykresy ps i p na przekroju przegrody w skali sd, m

3. Rzeczywisty przebieg ciśnienia p to styczna do wykresu ps z punktów pi i pe. Powstają strefy  I, II, III

4. Obszar kondensacji: strefa K 

   

  5. Przepuszczalność pary

                                             

6. Gęstość strumienia pary

                     

7. Ilość kondensatu

   

Okres wysychania

8. Obliczenie wartości p, Pa

9. Wykres ciśnień pary wodnej

10. Przepuszczalność pary

                                                                 

11. Gęstość strumienia pary

                                   

 12. Ilość wody wysychającej

   


Płaszczyzna kondensacji, ilość kondensatu i wody wysychającej z przegrody


Okres kondensacji

1. Obliczenia wartości ps, Pa i p, Pa

2. Wykresy ps i p na przekroju przegrody w skali sd, m

3. Rzeczywisty przebieg ciśnienia p to styczna do wykresu ps z punktów pi i pe. Powstają strefy I, II i III. 

4. Obszar kondensacji: płaszczyzna K1 i K2

5. Przepuszczalność pary  

                           

 

6. Gęstość strumienia pary

          

 

7. Ilość kondensatu

   


8. Obliczenie wartości p, Pa

9. Wykres ciśnień pary wodnej

10. Przepuszczalność pary

                               

Okres wysychania

11. Gęstość strumienia pary

              

12. Ilość wody wysychającej

    

Dwie płaszczyzny kondensacji, ilość kondensatu i wody wysychającej z przegrody

Okres kondensacji

1. Obliczenia wartości ps, Pa i p, Pa

2. Wykresy ps i p na przekroju przegrody w skali sd, m

3. Rzeczywisty przebieg ciśnienia p to styczna do wykresu ps z punktów pi i pe. Powstają strefy I, II i III

4. Obszar kondensacji: płaszczyzna K1 i K2

5. Przepuszczalność pary 

                                                     

6. Gęstość strumienia pary

                   

7. Ilość kondensatu
 

   

 

Okres wysychania

8. Obliczenie wartości p, Pa

9.Wykres ciśnień pary wodnej

10. Przepuszczalność pary
  

                      

11. Gęstość strumienia pary  

            

12. Ilość wody wysychającej

   

3.3.6 Sprawdzenie warunków wilgotnościowych

Ochrona przed zawilgoceniem wg PN EN ISO 13788

Zadaniem powłoki zewnętrznej budynku jest ochrona wnętrza przed wpływami środowiska. Przegrody muszą przenieść różnego rodzaju obciążenia zewnętrzne bez uszkodzeń lub zniszczeń ich struktury. Zróżnicowane warunki klimatyczne wnętrza i otoczenia stwarzają dla przegród specyficzne obciążenia. Jeśli nie zostaną odpowiednio uwzględnione, to mogą spowodować znaczące uszkodzenia elementów budowlanych oraz zagrożenie dla zdrowia użytkowników budynku. W ramach ochrony przed wilgocią należy sprawdzić, czy dyfuzja i ewentualna kondensacja pary wodnej w przegrodzie nie spowoduje powstania uszkodzeń w jej strukturze i właściwościach.

Warunki związane z ochroną budynków przed zawilgoceniem zawarte są w normie PN EN ISO 13788 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej dla uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kon-densacji międzywarstwowej. Metody obliczania.

Zapobieganie zawilgoceniu i pleśnieniu powierzchni zewnętrznej

W normie PN EN ISO 13788 podano metodą obliczania temperatury powierzchni wewnętrznej komponentu budowlanego lub elementu budynku, poniżej której prawdopodobny jest rozwój pleśni, przy zadanej temperaturze i wilgotności powietrza wewnętrznego.
Aby uniknąć rozwoju pleśni, wilgotność względna powietrza przy powierzchni przegrody zewnętrznej nie powinna przekraczać wartości 80% . Obliczenia są wykonywane dla średnich warunków brzegowych w poszczególnych miesiącach roku. Dla każdego miesiąca w roku należy wykonać następujące kroki obliczenio-we:

1. Zdefiniować średnią miesięczną temperaturę i wilgotność powietrza zewnętrznego dla danej lokalizacji.
2. Zdefiniowań temperaturę wewnętrzną.
3. Obliczyć wilgotność względną powietrza we wnętrzu na podstawie różnicy ciśnień lub sposobu wentylowania wnętrza lub też przyjąć jako stałą dla wnętrz klimatyzowanych. Do obliczonej wartości wprowadza się poprawki, zwiększające margines bezpieczeństwa, zgodnie z zasadami podanymi w normie.
4. Przyjmując maksymalną dopuszczalną wilgotność względną powietrza przy powierzchni jako 80%, oblicza się wartosć dopuszczalnego ciśnienie stanu nasycenia.
5. Na tej podstawie wyliczana jest w dal-szej kolejności wartość minimalnej dopuszczalnej temperatury powierzchni Tsimin.
6. Dla temperatury Tsimin i średnich wa-runków miesięcznych w otoczeniu obliczany jest minimalny współczynnik temperaturowy f Rsi,min z zależności:


7. Krytycznym miesiącem jest ten, dla którego wymagana wartości fRsi,min jest największa. Współczynnik temperaturowy dla miesiąca krytycznego oznaczony jest symbolem f Rsi,max, a budynek należy zaprojektować tak, aby wyliczona dla przegrody wartość f Rsi spełniała zawsze warunek:  f Rsi > f Rsi,max
Współczynnik temperaturowy na wewnętrznej powierzchni przegrody może być wyliczany z zależności:

gdzie Tsi to temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody przy temperaturze powietrza wewnętrznego Ti i temperaturze powietrza zewnętrznego Te. lub ze wzoru:

w którym U to współczynnik przenikania ciepła analizowanej przegrody. Wartości współczynników przejmowania ciepła do obliczeń wilgotnościowych należy przyjmować wg tabeli nr 2 w normie PN EN ISO 13788 patrz tabela 3.3.6/4.

Przykładowe obliczenia wartości f Rsi,max zostały przedstawione w tabeli 3.3.6/1.

Ochrona przed kondesacją wgłębną

a) przegrody standardowe
 w zwykłych warunkach, dla uniknięcia kondensacji wewnątrz przegrody, wy-starczy przestrzeganie odpowiedniej kolejności ułożenia warstw materiałowych, tj. wg malejących oporów dyfu-zyjnych od wnętrza na zewnątrz.
b) przegrody specjalne
do kondensacji wgłębnej nie dochodzi wtedy, gdy w każdym miejscu przegrody ciśnienie rzeczywiste w przegrodzie jest mniejsze od ciśnienia stanu nasycenia.

Jeśli ten warunek nie jest spełniony, to kondensacja wgłębna występuje i konieczne jest spełnienie następujących wymagań:
1. Materiały w których dochodzi do wykro-plenia wilgoci nie mogą ulec uszkodzeniu pod wpływem zawilgocenia.
2. Ilość wody jaka pojawia się w trakcie całego okresu kondensacji nie może być większa niż:
- 1.0 kg/m2 dla dachów i ścian
- 0.5 kg/m2 na powierzchni warstw
- niepodciągających kapilarnie wody.
3. Wzrost wilgotności masowej materiałów drewnopochodnych nie może przekroczyć
- 5% dla drewna
- 3% dla materiałów z drewnem przetworzonym.
4. Woda jaka wykrapla się w przegrodzie w całym okresie kondensacji musi mieć możliwość odeschnięcia w pozostałej części roku.

Wzory obliczeniowe

Opór cieplny przegrody wielowarstwowej:

Współczynnik przenikania ciepła



Rozkład ciśnienia stanu nasycenia i rzeczywistego pary wodnej wg rozdziału 3.3.3.

Strefa kondensacji, ilość kondensatu, wy-sychanie wg rozdziału 3.3.5.

Przykładowe dane do obliczeń

3.3.6 Przykład obliczeniowy 1

Izolacja termiczna ze styropianu

Przykład obliczeniowy rozkładu temperatury i ciśnień pary wodnej w ścianie warstwowej z izolacją termiczną ze styropianu. Układ warstw jak na rysunku 3.3.6/6, warunki obliczeniowe w otoczeniu przegrody jak w tabeli 3.3.6/5.

W każdym punkcie tej przegrody, w warunkach obliczeniowych, ciśnienie stanu nasycenia jest wyższe od ciśnienia rzeczywistego pary wodnej, tzn. że w przegrodzie nie dochodzi nigdzie do kondensacji pary wodnej. Przegroda jest więc poprawnie zaprojektowana pod względem wilgotnościowym.

3.4. Ochrona akustyczna

3.4.1 Podstawy fizyczne

Obciążenie hałasem

Powłoka zewnętrzna budynku, jak już wcześniej wielokrotnie wspominano, ma za zadanie chronić wnętrze przed bezpośrednim oddziaływaniem środowiska. Jednym z dodatkowych zadań tej powłoki jest ochrona mieszkańców budynku przed obciążeniem, które jest już wywołane działalnością człowieka, tj. hałasem. Hałas w najlepszym razie zmniejsza poczu-cie komfortu wnętrza, ale może także prowadzić do obniżenia sprawności psychofizycznej człowieka czy nawet ewi-dentnych uszczerbków zdrowia. W kra-jach wysokouprzemysłowionych szacuje się, że nawet co drugi mieszkaniec jest narażony na stałe działanie hałasu. Źródeł hałasu jest zwykle bardzo wiele np.:

- z tego samego mieszkania
- ze stanowisk pracy
- z mieszkań sąsiednich
- z zakładów przemysłowych
- od ruchu ulicznego
- imprez rozrywkowych itp.

Zabiegi związane z ograniczeniem obciążenia hałasem mogą przebiegać w dwóch kierunkach:
1. Zmniejszenia natężenia hałasu u jego źródła
2. Większej skuteczności ochrony akustycznej

Poprzez ochronę akustyczną należy rozumieć wszystkie działania budowlane, które zmierzają do zmniejszenia obciążenia człowieka szkodliwymi i niebezpiecznymi dla zdrowia wpływami hałasu. Ochrona akustyczna jest szczególnie ważna w mieszkaniach, w których ludzie muszą mieć warunki sprzyjające odprężeniu i wypoczynkowi. Ogromne znaczenie dla właściwego funkcjonowania obiektów ma ochrona akustyczna także w szkołach, szpitalach, hotelach i biurach.

Jeśli źródło dźwięku i jego odbiorca znajdują się w różnych pomieszczeniach, to mamy do czynienia z tłumieniem akustycznym. Dlatego energia akustyczna docierająca z zewnątrz do powłoki budynku jest przekazywana do wnętrza w osłabionej postaci.

Jeśli źródło i odbiorca dźwięku znajdują się w tym samym pomieszczeniu, to osłabienie dźwięku zachodzi na skutek pochłaniania (absorpcji) energii aku-stycznej. Na powierzchni przegród pomieszczenia fala dźwiękowa jest częściowo absorbowana i odbijana z powrotem w kierunku pomieszczenia.

Poprawa izolacyjności akustycznej budyn-ku istniejącego jest bardzo trudna, stąd
też szczególne znaczenie ma właściwe projektowanie w tym zakresie. Dla uzy-skania właściwej ochrony akustycznej należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

- położenie budynku
- rozkład wnętrza:
  -ułożenie pomieszczeń z uwagi na hałas zewnętrzny
  -ułożenie pomieszczeń z uwagi na hałas wewnętrzny od urządzeń technicz-nych
- wybór technologii i materiałów:
  -budynek masywny 
  -lekki budynek szkieletowy
- sposób konstrukcji elementów budynku
- wyposażenie techniczne budynku:
  -sposób prowadzenia instalacji wod-nych
  -umiejscowienie pomieszczenia tech-nicznego itp.

Dźwięk i odczuwanie dźwięku

Dźwięk

Dźwięk to drgania mechaniczne, polegające na ruchu cząstek środowiska sprężystego względem położenia równowagi. Zależnie od źródła dźwięku oraz sposobu rozchodzenia się fali rozróżnia się, w akustyce budowlanej, dźwięki powietrzne, materiałowe i uderzeniowe.
- Dźwięk powietrzny to dźwięk, który rozchodzi się w postaci fali powietrznej.
- Dźwięk uderzeniowy powstaje np.: podczas chodzenia po stropie między kondygnacjami; jest to dźwięk materiałowy, który w sąsiadującym pomieszczeniu jest wysyłany częściowo w postaci fali powietrznej.

Akustyczna fala powietrzna wywołuje w ludzkim uchu zmiany gęstości powietrza rys. 3.4.1/2, które następnie wywołują zmiany ciśnienia atmosferycznego.

Zróżnicowany rozkład drgań w czasie powoduje powstanie różnych fal dźwiękowych rys. 3.4.1/3:
- dźwięk prosty to drganie o kształcie sinusoidalnym
- dźwięk złożony powstaje przez nałożenie na siebie wielu drgań sinusoidalnych (harmonicznych)
- szum powstaje poprzez złożenie wielu drgań nieharmonicznych hałas - bardzo głośny, nieprzyjemny szum
- huk to mocna, krótkotrwała zmiana ciśnienia akustycznego

   

Częstotliwość

Ważną wielkością akustyczną, związaną z wysokością dźwięku jest częstotliwość. Pod pojęciem częstotliwości rozumie się liczbę drgań w ciągu sekundy. Jednostką jest herc, Hz.

Częstotliwość : f , Hz
Im większa jest częstotliwość, tym większy  jest dźwięk i odwrotnie. Ludzkie ucho może odbierać dźwięk zakresu od 16 do 20 000 Hz. Dźwięki o częstotliwości poniżej 16 Hz określa się jako infradźwięki, a o częstotliwości powyżej 20 000 Hz jako ultradźwięki rys. 3.41/4

 

Poziom ciśnienia akustycznego - poziom dźwięku

Oprócz częstotliwości przy odbiorze dźwięku duże znaczenie ma poziom ciśnienia akustycznego. Pojęcie to wywodzi się od ciśnienia dźwięku, tj. zmian ciśnienia wywołanych drganiami. Spotykane w życiu codziennym ciśnienia dźwięku różnią się potęgami dziesiętnymi.

Próg słyszalności: p = 2 *10-5 Pa
Granica bólu: p = 2 *10+1 Pa

Ponieważ ludzkie ucho jest w stanie odróżnić jedynie 120 poziomów ciśnień akustycznych, do określania tej wielkości wprowadzono skalę logarytmiczną. Jednostką jest decybel.

Poziom natężenia dźwięku jest równy:

p - jest ciśnieniem dźwięku pomiędzy progiem słyszalności a granicą bólu
po - jest ciśnieniem odniesienia, równym progowi słyszalności, tj. 2*10-5 Pa

Stąd otrzymuje się:

Próg słyszalności LA=0 dB
Granica bólu LA= 120 dB

Sumowanie poziomów dźwięku
Logarytmiczna skala ciśnienia akustycznego sprawia, że poziomy ciśnień akustycznych pochodzących z różnych źródeł nie mogą być w prosty sposób sumowane. Złożenie poszczególnych ciśnień dźwięku prowadzi do zależności:

Poziom głośności

Ludzkie ucho reaguje na dwa czyste tony o jednakowym poziomie ciśnienia aku-stycznego, ale o różnych częstotliwościach w różny sposób. Takie dźwięki  nie mają dla nas jednakowej głośności. Słabsza jest reakcja na dźwięki niskie niż wysokie. Przy ciśnieniu dźwięku na poziomie 40 dB, ton o częstotliwości 50 Hz nie jest słyszalny, natomiast ton o częstotliwości 1000 Hz jest wyraźnie słyszalny. Dlatego też, jako fizjologiczną miarę siły dźwięku wprowadzono pojęcie poziomu głośności.

Poziom głośności: N , fon

Poziom głośności jest zdefiniowany w ten sposób, że przy częstotliwości 1000 Hz jest on równy poziomowi ciśnienia akustycznego. Związki jakie zachodzą pomiędzy poziomem ciśnienia akustycznego, częstotliwością oraz poziomem głośności przedstawiono na wykresie 3.4.1/5.

Głośność

Jeśli porównuje się ze sobą dwa tony  o poziomie głośności 40 i 50 fonów, to ten o poziomie głośności 50 fonów jest odbierany przez ludzkie ucho jako dwa razy głośniejszy. Nie można więc przy użyciu tego pojęcia oceniać także wzrostu poziomu głośności. W tym celu wprowadzono dodatkowe pojęcie "głośności", mierzonej w sonach. Z praktycznych względów ustalono, że ton o poziomie głośności 40 fonów ma głośność 1 sona.

Głośność

Tak więc głośność jest informacją o tym, ile razy głośniejszy jest dla ludzkiego ucha dany ton w porównaniu do tonu o głośności 40 fonów, przy tej samej częstotliwości dźwięku. Zależność tą przedstawiono na wykresie 3.4.1/6, wraz z danymi pozwalającymi klasyfikować źródła dźwięku i sposoby ich odbierania przez człowieka. Można zauważyć, że wzrost poziomu głośności dźwięku o 10 fonów jest odbierany jako podwojenie głośności.

Ważony poziom dźwięku

Zależności jakie zachodzą pomiędzy poziomem ciśnienia akustycznego, poziomem głośności i częstotliwości, są bardzo skomplikowane. Do celów obliczeń pomiarów technicznych, rzeczywiste krzywe poziomów głośności zastąpiono, zgodnie z międzynarodową umową, wyidealizowaną krzywą ważoną. 

Poziomom dźwięku przy różnych częstotliwościach przypisano odpowiednie wagi, uzyskując w ten sposób zobiektywizowaną miarę głośności. Określa się ją jako poziom dżwięku LA, który odpowiada charakterystyce ważenia A. Miarą jest decybel, dB. Ważony poziom dźwięku LA , dB
W tabeli 3.4.1/7 podano ważone poziomy dźwięku dla różnych źródeł, wraz z oceną, w jaki sposób są one odczuwane przez człowieka.

3.4.2 Określenie izolacyjności akustycznej

Tłumienie dźwięków powietrznych

Dźwięki powietrzne są wytwarzane m.in. podczas mówienia, grania na instrumentach, w urządzeniach fonicznych, a także podczas używania różnych urządzeń domowych. Dźwięki tego typu powstają również na zewnątrz budynku, np. od ruchu ulicznego, szynowego i powietrznego oraz urządzeń i instalacji przemysłowych. Dźwięk powietrzny wprawia w drgania przegrody otaczające pomieszczenie, a następnie - już częściowo stłumiony - jest przekazywany dalej do wnętrza pomieszczenia. Dźwięki powietrzne docierają do pomieszczenia na dwa sposoby: bezpośrednio poprzez przegrody i pośrednio (przenoszenie boczne) np. przez:
- osłaniające przegrody działowe
- szyby i kanały
- rury
- otwory w suficie
- nieszczelności pomiędzy przegrodą zewnętrzną a działową itp.
Wszystkie zabiegi związane z ograniczeniem przenoszenia dźwięków od źródła do wnętrza pomieszczenia, mają na celu izolacyjności akustycznej przegród oraz uzyskanie odpowiedniej izolacyjności akustycznej przegród.

Izolacyjność akustyczna na dźwięki powietrzne

Miarą izolacyjności akustycznej przegrody jest jej zdolność do zmniejszenia poziomu natężenia dźwięku pomiędzy pomieszczeniem głównym a cichym. Izolacyjność akustyczna właściwa w pasmach tercjowych lub oktawowych: R, dB
Izolacyjność akustyczna właściwa przybliżona (z przenoszeniem bocznym) w pa-smach tercjowych lub oktawowych: R', dB
Izolacyjność akustyczna od dźwięków po-wietrznych przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych przeznaczonych do zastosowania w budynkach jako przegrody bu-dowlane charakteryzuje się za pomocą wskaźników wyznaczonych wg PN EN ISO 717-1: 1999.

Ważony wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej

Izolacyjność akustyczna właściwa R lub R' elementu budowlanego jest silnie związana z częstotliwością. Zależność tą poka-zano na rysunku 3.4.2/1, na przykładzie krzywej pomiarowej "a".
W celu uzyskania jednoliczbowej oceny wyników pomiarów w pasmach tercjowych lub oktawowych, krzywą odniesienia "b" przesuwa się skokowo, co 1 dB, w kierunku krzywej uzyskanej z pomiarów do momentu, kiedy suma niekorzystnych odchyleń będzie tak duża jak to możliwe, lecz nie większa niż 32.0 dB (pomiar w 16 pasmach 1/3 oktawowych) lub 10 dB (pomiar w 5 pasmach oktawowych), krzywa "c". Za niekorzystne odchylenie w danym paśmie uważa się takie, gdy wynik pomiaru jest mniejszy od wartości odniesienia. Pod uwagę bierze się tylko odchyLenia niekorzystne.
Wartość w dB rzędnej krzywej odniesienia "c" przy 500 Hz po przesunięciu zgodnie z tą zasadą traktuje się jako wskaźnik ważony izolacyjności akustycznej właściwej: Rw, dB
Wskaźnik ważony izolacyjności akustycznej właściwej przybliżonej: R'w, dB

Wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej

Wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej RA jest równy sumie ważonego wskaźnika izolacyjności akustycznej właściwej Rw i widmowego wskaźnika adaptacyjnego C, uwzględniającego rodzaj hałasu (różowy szum i hałas drogowy).

gdzie:
 j - jest indeksem widma poziomu dźwięku, 1 lub 2
Xw - jest jednoliczbowym wskaźnikiem ważonym izolacyjności akustycznej właściwej obliczonym j.w.

i - jest indeksem pasm 1/3 oktawowych lub aktawowych
Lij - są poziomami widma dźwięku dla częstotliwości i oraz widma j wg PN EN ISO 717-1:1999
Xi - izolacyjność akustyczna właściwą dla częstotliwości pomiarowej i

Wartości wymaganych wskaźników ocen izolacyjności akustycznej przegród oraz elementów budowlanych w budynkach są podane w normie PN-B-02151-3:1999

Tłumienie dźwięków uderzeniowych

Dźwięk uderzeniowy jest szczególną formą dźwięku materiałowego. Powstaje on np. podczas chodzeniu po stropie lub schodach, przy przesuwaniu mebli albo używaniu wyposażenia domowego. Początkowo jest to dźwięku przenoszony przez drgania materiału a dalej we wnętrzu sąsiedniego pomieszczenia jako dźwięk powietrzny. Podobnie jak w przypadku dźwięków powietrznych, dźwięki uderzeniowe mogą być przenoszone bezpośrednio przez przegrodę pomieszczenia lub pośrednio (przenoszenie boczne) przez przyległe przegrody działowe, rury itp. W porówna-niu do dźwięków powietrznych, przy dźwiękach uderzeniowych przenoszenie boczne gra relatywnie małą rolę. Wszystkie zabiegi związane z ograniczeniem przenoszenia dźwięków uderzeniowych, od źródła do wnętrza pomieszczenia, mają na celu uzyskanie odpowiedniej izolacyjności akustycznej przegród od dźwięków uderzeniowych.

Izolacyjność akustyczna na dźwięki uderzeniowe

Do badania rzeczywistych właściwości izolacyjnych przegrody na dźwięki uderzeniowe służy tzw. stukacz wzorcowy. W pomieszczeniu mierzony jest tzw. znormalizowany poziom natężenia dźwięku od stukacza działającego na zewnętrznej powierzchni przegrody, w poszczególnych pasmach częstotliwości. Pomierzony poziom uderzeniowy znormalizowany 
Ln , dB
Poziom uderzeniowy znormalizowany przybliżony  (z przenoszeniem bocznym)
Ln' , dB
Izolacyjność akustyczną od dźwięków uderzeniowych w budynkach oraz izolacyjność akustyczną elementów budowlanych przeznaczonych do zastosowania w budynkach jako przegrody budowlane charakteryzuje się za pomocą ważonych wskaźników wyznaczonych wg PN EN ISO 717-2:1999.

Ważony wskaźnik poziomu uderzeniowego znormalizowanego

Poziom natężenia dźwięku uderzeniowego przenoszonego przez element budowlany jest silnie związany z częstotliwością. Zależność tą pokazano na wykresie 3.4.2/2, dla dwóch przykładowych krzywych pomiarowych "aR" i "aF" w pasmach 1/3 oktawowych.
W celu uzyskania jednoliczbowej oceny wyników pomiarów w pasmach tercjowych, krzywą odniesienia "b" przesuwa się skokowo, co 1 dB, w kierunku krzywej uzyskanej z pomiarów do momentu, kiedy suma niekorzystnych odchyleń jest tak duża, jak to możliwe, lecz nie większa niż 32.0 dB dla pomiaru w pasmach 1/3 oktawowych i 10 dB dla pomiarów w pasmach oktawowych, krzywe "cR i cF". Za niekorzystne odchylenie w danym paśmie uważa się takie, gdy wynik pomiaru jest większy od wartości odnie-sienia. Pod uwagę bierze się tylko odchylenia niekorzystne. Krzywe wartości odniesienia są różne dla pasm 1/3 oktawowych i oktawowych. Wartość w dB rządnej krzywej odniesienia "cR" lub cF" przy 500 Hz po przesunięciu zgodnie z tą zasadą traktuje się jako wskaźnik ważony poziomu uderzeniowego znormalizowanego Ln,w lub L'n,w przy pomiarach 1/3 oktawowych, natomiast przy pomiarach oktawowych należy odczytaną wartość rzędnej zmniejszyć o 5 dB. Uwzględnienie widma hałasu jest realizowane przy użyciu widmowego wskaźnika adaptacyjnego CI, dodawanego do jednoliczbowego wskaźnika ważonego izolacyjności od dźwięków uderzeniowych. 

 

Wskaźnik ważony poziomu uderzeniowego znormalizowanego
L n,w , dB
Wskaźnik ważony poziomu uderzeniowego znormalizowanego przybliżonego
L'nw, dB
Wartości wymaganych izolacyjności akustycznych przegród budowlanych w budynkach są podane w normie PN-B-02151-3:1999.

Przyrost izolacyjności od dźwięków uderzeniowych

Wskaźnik ważony zmniejszenia poziomu uderzeniowego to różnica pomiędzy wskaźnikami ważonymi poziomu uderzeniowego znormalizowanego dla stropu wzorcowego bez podłogi i z podłogą rys. 3.4.2/2. Wskaźnik ważony zmniejszenia poziomu uderzeniowego
LW , dB



Ważony wskaźnik poziomu uderzeniowego znormalizowanego

Izolacyjność akustyczną stropów (i schodów) określa się za pomocą ważonego wskaźnika poziomu uderzeniowego znormalizowanego Ln,w
Wartości wymaganych wskaźników izolacyjności akustycznej przegród budowlanych w budynkach są podane w normie PN-B-02151-3:1999.
Dla kompletnych stropów masywnych wartość ważonego wskaźnika poziomu uderzeniowego znormalizowanego Ln,w uzyskuje się jako różnicę ważonego wskaźnika poziomu uderzeniowego znormalizowanego dla gołego stropu i ważonego wskaźnika zmniejszenia poziomu uderzeniowego podłogi.
Równoważny ważony wskaźnik poziomu uderzeniowego znormalizowanego Ln,eq,0,w gołego stropu masywnego jest rów-ny sumie ważonego wskaźnika poziomu uderzeniowego znormalizowanego ba-danego stropu z podłogą wzorcową oraz ważonego wskaźnika zmniejszenia poziomu uderzeniowego podłogi wzorcowej.
Tak określony wskaźnik równoważny może być użyty do obliczenia ważonego wskaźnika poziomu uderzeniowego znormalizowanego Ln,w płyty stropowej z podłogą o znanym wskaźniku *Lw zgodnie ze wzorem:

Sztywność dynamiczna

Na masywnych stropach międzykondygnacyjnych obecnie stosuje się, niemal wyłącznie, podłogi pływające. Dzięki nim izolacyjność stropów na dźwięki uderzeniowe ulega znacznemu powiększeniu. Wynika to głównie ze sprężystych właściwości materiału styropianowej izolacji akustycznej, ułożonej pomiędzy stropem i warstwami wierzchnimi. Właściwości sprężyste izolacji akustycznej są wyrażane poprzez sztywność dynamiczną.

Sztywność dynamiczna

Sztywność dynamiczna materiału budowlanego zależy od modułu plastyczności oraz od grubości warstwy materiałowej. Wartości sztywności dynamicznej różnych materiałów w warstwie o grubości 10 mm podano w tabeli 3.4.2/3.

Metody określania sztywności dynamicznej oraz informacje o materiałach stosowanych w podłodze pływającej są zawarte w normie PN ISO 9052-1:1994.

Sztywność dynamiczną styropianowych płyt izolacji akustycznej podano w tabeli 3.4.2/4.

Aby uzyskać odpowiednią izolacyjność akustyczną na dźwięki uderzeniowe stosowanych obecnie typowych masywnych stropów należy zmniejszyć poziom przenoszonych przez nie dźwięków o przynajmniej 25 dB. Wymaga to więc zastosowania jako izolacji akustycznej w podłodze pływającej, materiałów o sztywności dynamicznej nie większej niż 30 MN/m3  wykres 3.4.2/5.

3.4.3 Zasady izolowania akustycznego

Przenoszenie dźwięków

Wpływ budowy przegrody na bezpośrednie przenoszenie dźwięków

Dźwięk jest przenoszony pomiędzy pomieszczeniami na skutek drgań przegród znajdujących się pomiędzy nimi. Sposób, w jaki drgają te przegrody wpływa na intensywność tłumienia dźwięków. Tak więc budowa przegrody, sposób ułożenia i dobór warstw ma duże znaczenie dla jej izolacyjności akustycznej. Pod względem akustycznym rozróżnia się przegrody jednowarstwowe i dwuwarstwowe rys. 3.4.3/1.
Przegroda jednowarstwowa jest zbudowana z pojedynczej warstwy jednorodnego materiału lub z kilku, mocno ze sobą połączonych warstw materiałowych. Bezpośrednie przenoszenie dźwięku odbywa się tu poprzez drgania stykających się wzajemnie ze sobą cząstek materiałów. Przegroda dwuwarstwowa składa się natomiast z dwóch odrębnych części, przedzielonych elastyczną warstwą pośrednią (powietrze lub materiał izolacyjny) i zespolonych konstrukcyjnie przy użyciu kotew. Bezpośrednie przenoszenie dźwięków odbywa się tu poprzez warstwę pośrednią, kotwy i połączenia na obrzeżach.
Warstwy materiałów użytych do konstruowania przegrody jedno i wielowarstwowej mogą być pod względem akustycznym sztywne (ciężkie) i giętkie (lekkie). Do scharakteryzowania właściwości akustycznych warstw przegród budowlanych stosuje się pojęcie częstotliwości granicznej. Wartość tej częstotliwości zależy od gęstości materiału, modułu sztywności dynamicznej i grubości warstwy.

Częstotliwość graniczna

Przykłady warstw odpornych na drgania (fg<200 Hz), grubości>10 cm:
- mur kamienny, >1400 kg/m3
- beton.

Przykłady warstw mało odpornych na drgania (fg>2000 Hz) :
- płyta gipsowo-kartonowa
- płyta azbestowo-cementowa
-  płyta szklana
- sklejka.

Wpływ budowy przegrody na boczne przenoszenie dźwięków

Dźwięk przenosi się pomiędzy pomieszczeniami nie tylko poprzez rozdzielającą je przegrodę (przenoszenie bezpośrednie), ale również na skutek bocznego przenoszenia dźwięków przez przegrody przyległe. Przenoszenie boczne gra znaczącą rolę przy propagowaniu dźwięków powietrznych, natomiast przy dźwiękach uderzeniowych jego rola jest względnie mała.

Decydujący dla przenoszenia dźwięków jest sposób wykonania przegród tworzących pomieszczenie i wynikający stąd rodzaj połączenia głównej przegrody ze ściankami bocznymi.

Przy ocenie intensywności bocznego przenoszenia dźwięków rozróżnia się:
1. Masywne budynki monolityczne murowane lub żelbetowe
a. z ciężkimi ściankami działowymi
b. Z lekkimi ściankami działowymi

2. Budynki szkieletowe z żelbetu, stali i drewna z lekkimi ściankami działowymi.

W grupie 1a mamy do czynienia zwykle ze sztywnym połączeniem ściany głównej i bocznych, natomiast w grupach  1b i 2 połączenia mają zwykle charakter przegubowy.

W obiektach o masywnych ściankach bocznych i masywnej lub szkieletowej ścianie działowej, boczne przenoszenie dźwięków powietrznych uwzględnia się w obliczeniach poprzez korygowanie ważonych ocen izolacyjności akustycznej dla ściany działowej zależnie od masy powierzchniowej ścianek bocznych, PN EN ISO 717-1. 

Izolacyjność akustyczna przegrody jednowarstwowej

Izolacyjność akustyczna przegrody jednowarstwowej zależy głównie od jej masy powierzchniowej, a więc praktycznie od gęstości zastosowanych w niej materiałów i grubości warstw rys. 3.4.3/2.

Izolacyjność od dźwięków powietrznych, wskaźnik ważony izolacyjności od dźwięków powietrznych, dB wyrażana poprzez jednoliczbowy, ważony wskaźnik izolacyjności, wzrasta wraz ze wzrostem masy powierzchniowej. Jak wynika z wykresu 3.4.3/2, aby uzyskać ważony wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej równy 55 dB (na tym poziomie sformułowane są wymaga-nia izolacyjności akustycznej dla ścian wewnętrznych i stropów w budynkach wielorodzinnych), wymagane są przegrdy o masie powierzchniowej ok. 400 kg/m2. Taką masę mają typowe przegrody masywne: murowane i żelbetowe.

Izolacyjność przegrody od dźwięków uderzeniowych również wzrasta z jej masą powierzchniową. Ważony wskaźnik znormalizowanego poziomu dźwięku równy 55 dB (wymagany dla stropów w budynkach wielopiętrowych) wymaga jednak zastosowania przegród o masie powierzchniowej ponad 1000 kg/m2. Takich właściwości nie można uzyskać poprzez zastosowanie pojedynczej, typowej płyty stropowej. Konieczne jest tu użycie konstrukcji dwuwarstwowej.

3.4.4 Izolacyjność akustyczna przegród masywnych

Tłumienie dźwięków powietrznych przez dwuwarstwowy, masywny strop

Układ warstw w przegrodzie:
Dwuwarstwowa konstrukcja składa się z pojedynczej warstwy z materiału sztywnego i wiotkich warstw wierzchnich.
Materiał:
strop: beton, pustaki stropowe warstwy wierzchnie: pływający jastrych gipsowy, anhydrytowy lub cementowy i pływająca podłoga drewniana

podsufitka: płyty paździerzowe i gipsowe na łatach drewnianych.

Wartości obliczeniowe

Przykładowe wartości obliczeniowe ważonego wskaźnika izolacyjności akustycznej właściwej przybliżonej podano w zależności od masy powierzchniowej m', kg/m2 warstwy sztywnej i obecności podsufitki rys. 3.4.4/1.

Zgodnie z polską normą PN EN ISO 717-1, aby otrzymać tzw. wskaźnik oceny przybliżonej do wartości wskaźnika R'w odczytanej z tablic należy dodać widmowy wskaźnik adaptacyjny C.

R'A1 = R'w + C

Boczne przenoszenie dźwięków

Wartości R'w w tabelach podano dla średniej masy powierzchniowej ścianek bocznych równej 300±25 kg/m2.
W tabeli 3.4.4/2 podano wartości korekcyjne KL1, dla ścianek o innej masie. Średnio masę powierzchniową ścianek bocznych wylicza się wg następującego wzoru:
Sbi - powierzchnia i-tej przegrody bocznej netto
n - liczba przegród uwzględnionych.

Jeśli wewnętrzne warstwy ścianek bocznych są wiotkie i przerwane w miejscach połączeń ze stropem, to do wartości R'A1 dodawany jest jeszcze drugi współczynnik korekcyjny KL2, odczytywany z tabeli 3.4.4/3.
Skorygowana wartość

R'A1 = R'A1 + KL1 + KL2

Tłumienie dźwięków uderzeniowych przez dwuwarstwowy, masywny strop

Układ warstw w przegrodzie:
Dwuwarstwowa konstrukcja składa się z pojedynczej warstwy z materiału sztywnego i wiotkich warstw wierzchnich.

Materiał:
strop: beton, pustaki stropowe warstwy wierzchnie: pływający jastrych gipsowy, anhydrytowy lub cementowy i pływająca podłoga drewniana

podsufitka: płyty paździerzowe i gipsowe na łatach drewnianych.

Wartości obliczeniowe

Ważony wskaźnik poziomu uderzeniowego znormalizowanego przybliżonego L' n,w płyty stropowej można wyliczyć ze wzoru:



Przykładowe wartości obliczeniowe równoważnego wskaźnika izolacyjności akustycznej gołego stropu Ln,eq,o,w  podano w zależności od masy powierzchniowej m', kg/m2 warstwy sztywnej rys. 3.4.4/4.

 

Wartości ważonego wskaźnika zmniejszenia poziomu uderzeniowego Lw podano w zależności od sztywności dynamicznej s' materiału izolacji akustycznej rys. 3.4.4/5.

Informacje dodatkowe

Dla uniknięcia mostków akustycznych oraz bocznego przenoszenia dźwięków należy przestrzegać następujących zasad: Pomiędzy warstwami stropu nie mogą się znajdować resztki betonu lub kamienie. Nie może być sztywnego połączenia pomiędzy warstwą jastrychu/podłogą drewnianą i warstwą nośną stropu. Nie może być sztywnego połączenia między nawierzchnią stropu i ścianami. 
 
3.4.5 Wymagania dotyczące izolacyjności akustycznej

Wymagania

Informacje ogólne

Wszystkie przegrody budynku, zewnętrzne i wewnętrzne spełniają jednocześnie szereg różnych funkcji. Tworzą one pomieszczenie, dają człowiekowi poczucie bezpieczeństwa oraz chronią go przed naturalnymi oraz sztucznymi wpływami środowiska. Spośród nich wiele uwagi należy poświęcać hałasowi, jako czynnikowi o szczególnie silnym wpływie na zdrowie ludzkie. Stąd też wymagania dotyczące ochrony akustycznej wnętrz budynków powinny być w pełni uwzględniane już na etapie projektowania. Istotne jest również i to, że hałas powstaje nie tylko w otoczeniu budynku, ale w dużej mierze także w jego wnętrzu. Pod pojęciem ochrony akustycznej rozumie się tu nie tylko zapobieganie przeno-szeniu dźwięków od źródła do odbiorcy, ale także zapobieganie powstawaniu hałasu. Zewnętrzne i wewnętrzne przegrody budowlane muszą być tak ukształtowane, aby obciążenie użytkownika budynku wywołane hałasem utrzymać na znośnym i bezpiecznym dla zdrowia i samopoczucia poziomie.
W polskiej normie PN-B-02151-3:1995 określono wymagania w stosunku do izolacyjności akustycznej przegród w budynkach i sposób ustalania wymagać w sto-sunku do izolacyjności akustycznej elementów budowlanych.
Wymagania są tu różnicowane zależnie od rodzaju budynku:
- budynki wielopiętrowe mieszkalne  i z miejscami pracy
- jednorodzinne budynki w zabudowie bliźniaczej i szeregowej
- budynki zamieszkania zbiorowego
- szpitale, sanatoria
- szkoły i inne obiekty dydaktyczne.

Źródła hałasu

Wymagania akustyczne mają za zadanie ochronę wnętrz, w których przebywają lu-dzie, przed:
 a) hałasem dochodzącym z obcych mieszkań lub miejsc pracy, gdzie jego źródłem jest:
-głos ludzki, muzyka, kroki, przesuwanie mebli, praca urządzeń domowych itp.
b) hałasem pochodzącym od urządzeń technicznych i instalacji, które są w nierozdzielny sposób związane z rozpatrywanymi pomieszczeniami; źródła hałasu:
- instalacja wodna i kanalizacyjna, urządzenia transportowe, pralnie sauny, baseny,  urządzenia sportowe, centralne odkurzanie, zsypy itp. , garaże, warsztaty, małe zakłady przemysłowe
c) hałasem pochodzącym z zewnątrz budynku; źródła hałasu:
- ruch uliczny drogowy, transport szynowy i wodny, komunikacja powietrzna, zakłady przemysłowe.

Wartości graniczne izolacyjności akustycznej przegród wewnętrznych dla ochrony przed hałasem z sąsiadujących pomieszczeń, wg PN-B-02151-3:1999. Szczegółowy opis wymagań i założenia dotyczące stosowania poszczególnych wymagań zawarte są w normie.

* wymagania są ustalane indywidualnie

Wymagana izolacyjność akustyczna przegród wewnętrznych w budynkach określona ze względu na przenikanie hałasu do segmentów sąsiednich
Wymagana izolacyjność akustyczna przegród wewnętrznych w budynkach określona ze względu na przenikanie hałasu do segmentów sąsiednich.

Dopuszczalny poziom dźwięku A od wszystkich źródeł hałasu łącznie w pomieszczeniach przeznaczonych do przebywania ludzi.

Wartości graniczne

Wymagana wypadkowa izolacyjność akustyczna właściwa przybliżona ścian zewnętrznych z oknami wg PN-B-02151-3: 1999.


* wymagania są ustalane indywidualnie

Obliczenie wskaźnika oceny R'A1 lub R'A2 wypadkowej izolacyjności akustycznej ściany zewnętrznej z oknami można wykonać wg uproszczonej zależności w postaci

w której:
R A1, i - wskaźnik oceny izolacyjności poszczególnych części ściany (cześci pełnych oraz okien), dB
Si - powierzchnia poszczególnych części ściany, m2
n - liczba poszczególnych części przegrody.

Wartości obliczeniowe - przegrody masywne

Liczbowe wskaźniki charakteryzujące izolacyjność akustyczną przegród są porównywane z wymaganiami stawianymi przegrodom, zależnymi od przeznaczenia pomieszczenia i ewentualnie  warunków otoczenia.

W tabeli 3.4.5/7 zestawiono przytoczone w poprzednich rozdziałach wzory, służące do oceny przegród wewnętrznych o różnej konstrukcji pod kątem właściwości izolacyjnych. Są one niezbędne do sprawdzenia przydatności projektowanych przegród do ochrony akustycznej wnętrz budynków.
Zgodnie z polską normą PN EN ISO 717-1, aby otrzymać tzw. wskaźnik oceny przybliżonej do wartości wskaźnika R'w odczytanej z tablic należy dodać widmowy wskaźnik adaptacyjny C, zależny od rodzaju hałasu.

R'A1 = R'w + C

Uwzględnienie bocznego przenoszenia dźwięków powietrznych wymaga, w przypadku ścian i stropów oddzielających pomieszczenia, wprowadzenia współczynników korekcyjnych tabela 3.4.5/8 i 9.

Dla ścian wewnętrznych jednowarstwowych:
Skorygowana wartość

R'A1 = R'A1 + KL1

Wartość współczynnika KL1 zależy od średniej masy powierzchniowej przegród bocznych wyliczanej wg wzoru:

Dla masywnych, dwuwarstwowych ścian wewnętrznych i stropów:
Skorygowana wartość

R'A1 = R'A1 + KL1 + KL2

Wartość współczynnika KL1 zależy od m'b,sr  j.w., a wartość KL2 od ukształtowania ścianek bocznych.

Dla dwuwarstwowych lekkich ścian wewnętrznych i stropów na belkach drewnianych:
Skorygowana wartość

R'A1 = R'A1 + KL1 + KL2

Wartość współczynnika KL1 zależy od m' b,sr, wyliczanej ze wzoru:

Wartość KL2 zależy od ukształtowania ścianek bocznych.


Czytaj dalej:
  • 1
  • 2
Żaden utwór zamieszczony w serwisie nie może być powielany i rozpowszechniany lub dalej rozpowszechniany w jakikolwiek sposób (w tym także elektroniczny lub mechaniczny) na jakimkolwiek polu eksploatacji w jakiejkolwiek formie, włącznie z umieszczaniem w Internecie - bez pisemnej zgody ZPR Media S.A.. Jakiekolwiek użycie lub wykorzystanie utworów w całości lub w części z naruszeniem prawa tzn. bez zgody ZPR Media S.A. jest zabronione pod groźbą kary i może być ścigane prawnie.
W serwisie:
ZPR Media S.A.:
Serwisy internetowe:
Dom i ogród:
Styl życia:
Rozrywka, informacja:
Hobby i wypoczynek:
Architektura i budownictwo:
Zakupy:
Wideo:
Miesięcznik: