Fizyka budowli (podstawy)
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
Pojęcia ogólne - ochrona cieplna
To 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.
Ocieplenie budynku krok po kroku. Dlaczego należy pamiętać o próbie przyczepności >>
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.
Wielkości oznaczenia i jednostki z zakresu fizyki budowli:
- ochrona cieplna
- ochrona przed wilgocią
- ochrona akustyczna
Ochrona cieplna
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.
Ze względu na wypromieniowanie ciepła z organizmu ludzkiego duże znaczenie dla warunków komfortu cieplnego ma temperatura powierzchni przegród tworzących to pomieszczenie. Szczególne znaczenie ma temperatura podłogi, ponieważ straty cieplne z organizmu ludzkiego są tu dodatkowo powiększane przez przewodzenie ciepła.
Kolejnym parametrem mającym wpływ na komfort cieplny wnętrza jest ruch powietrza (prędkość ruchu powietrza). Nadmierna prędkość powietrza może wywoływać nieprzyjemne, miejscowe schłodzenie powierzchni ciała.
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.
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
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.
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. 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.
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.
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 1 m przy następujących wartościach:
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.
W przypadku styropianu zależność współczynnika przewodzenia ciepła od gęstości ma inny charakter.
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.
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 materiału jest to ilość ciepła potrzebna, aby podgrzać 1 kg materiału o 1 K.
Wartości liczbowe ciepła właściwego dla różnych materiałów w tabeli:
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 warunkach brzegowych.
Opór przenikania ciepła
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.
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.
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.
Współczynnik przenikania ciepła
Współczynnik przenikania ciepła jest równy odwrotności całkowitego oporu cieplnego przegrody.
Współczynnik przenikania ciepła odpowiada ilości ciepła [W×s] jaka przenika przez przegrodę budowlaną, z uwzględnieniem przypowierzchniowych warstw powietrznych, przy warunkach brzegowych.
Przy użyciu współczynnika przenikania ciepła można opisać ilość ciepła, jaka przenika przez przegrody osłaniające ogrzewane wnętrze budynku:
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
Ochrona przed kondensacją pary wodnej
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:
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.
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.
Zwykle powietrze jest nienasycone, a więc znajduje się w nim ilość pary wodnej W, mniejsza niż ta, która odpowiada stanowi nasycenia.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 w określonych 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.
Do opisu dyfuzyjnych właściwości warstwy materiału względem powietrza stosowany jest iloczyn liczby i grubości tej warstwy d.
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.
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.
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.
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.
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.
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, 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.
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.
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 informacje o różnicach ciśnień w poszczególnych 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 wykresowi stanu nasycenia. Sposób uzyskania faktycznego (skorygowanego) przebiegu wykresu ciśnienia rzeczywistego w przegrodzie, wg graficznej metodyki Glasera.
Okres wysychania przegrody
W celu obliczenia ilości wody wysychającej z przegrody należy wg metodyki Glasera wykonać następujące kroki:
- obliczenie rozkładu ciśnień p i ps w przegrodzie na podstawie danych klimatycznych dla okresu wysychania;
- naniesienie na przekrój przegrody, narysowany w skali równoważnych grubości warstw powietrznych, wykresów ciśnień stanu nasycenia i rzeczywistego. Odczytanie różnic ciśnień pm.
- obliczenia gęstości strumieni parowania g dla poszczególnych stref oddzielnie.
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 kondensacji 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 obliczeniowe:
1. Zdefiniować średnią miesięczną temperaturę i wilgotność powietrza zewnętrznego dla danej lokalizacji.
2. Zdefiniować 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 dalszej kolejności wartość minimalnej dopuszczalnej temperatury powierzchni Tsimin.
6. Dla temperatury Tsimin i średnich warunków miesięcznych w otoczeniu obliczany jest minimalny współczynnik temperaturowy f Rsi,min.
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.
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.
Ochrona akustyczna
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 akustycznej. Na powierzchni przegród pomieszczenia fala dźwiękowa jest częściowo absorbowana i odbijana z powrotem w kierunku pomieszczenia.
Poprawa izolacyjności akustycznej budynku istniejącego jest bardzo trudna, stąd też szczególne znaczenie ma właściwe projektowanie w tym zakresie. Dla uzyskania 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 technicznych
– wybór technologii i materiałów:
– budynek masywny
– lekki budynek szkieletowy
– sposób konstrukcji elementów budynku
– wyposażenie techniczne budynku:
– sposób prowadzenia instalacji wodnych
– umiejscowienie pomieszczenia technicznego 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, które następnie wywołują zmiany ciśnienia atmosferycznego.
Zróżnicowany rozkład drgań w czasie powoduje powstanie różnych fal dźwiękowych:
– 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.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
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 pasmach tercjowych lub oktawowych: R', dB.
Izolacyjność akustyczna od dźwięków powietrznych przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych przeznaczonych do zastosowania w budynkach jako przegrody budowlane 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. 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).
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 porównaniu 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. 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. 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 badanego 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.
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.
Metody określania sztywności dynamicznej oraz informacje o materiałach stosowanych w podłodze pływającej są zawarte w normie PN ISO 9052-1:1994.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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 przenoszeniu 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 stosunku 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.
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.
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.
Wymagana wypadkowa izolacyjność akustyczna właściwa przybliżona ścian zewnętrznych z oknami wg PN-B-02151-3: 1999.
Liczbowe wskaźniki charakteryzujące izolacyjność akustyczną przegród są porównywane z wymaganiami stawianymi przegrodom, zależnymi od przeznaczenia pomieszczenia i ewentualnie warunków otoczenia.
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.
