pondělí 18. únor 2019 20:41
Registrace    

Moderní okna jako účinná ochrana proti hluku

V třídílném seriálu o problematice izolačních skel, který jsme uveřejnili v DM 7-8/2018, DM 9/2018 a DM 10/2018, jsme se zaměřili na aktuální témata související se správnou volbou izolačních skel v závislosti na umístění oken ve stavbě, parametrech budovy a požadavcích zákazníka. V souvislosti s hlavními tématy, věnovanými především tepelně-izolačním parametrům, solárním ziskům a světelné prostupnosti, byly v seriálu okrajově zmíněny některé další vlastnosti zasklení, jako je např. akustický útlum, deformace a úniky plynu nebo bezpečnost. Abychom poskytli informace úplné, rozhodli jsme se na základě reakcí čtenářů ve spolupráci s Michalem Bílkem z brněnské společnosti Energy IN s.r.o. rozšířit seriál o další příspěvky, v nichž tato související témata rozvineme podrobněji.

Akustický útlum oken

Z hlediska prodeje oken se jedná o stejný problém jako ten s „účkem“, o němž jsme psali v prvním dílu seriálu. A sice, že řada zákazníků se (za vydatné podpory obchodníků) při výběru oken řídí heslem „čím nižší U, tím lepší okno“, bez ohledu na skutečnost, že stavebně-fyzikální parametry okna je třeba posuzovat v kontextu celé budovy. Podobné je to i s akustickým útlumem. Pokud si zákazník bude chtít na internetu dohledat nějaké informace, na základě kterých by se při výběru oken mohl lépe rozhod­nout, najde velké množství článků, které říkají zhruba toto: „Zvuková izolace oken a dveří se vyjadřuje indexem vzduchové neprůzvučnosti Rw. Obecně platí, že čím je uváděná hodnota Rw vyšší, tím lepší zvukově izolační vlastnosti okna mají.” A opět v tom zákazník „má jasno“. Jenže pokud mu prodejce oken řekne, že mu může nabídnout okna s útlumem Rw = 30 dB a za příplatek může mít i 40 dB, jak z toho pozná, jestli kvůli vlaku, co okolo jeho domu projíždí ve vzdálenosti 150 m přes most, který duní, bude potřebovat ta příplatková okna, nebo mu budou stačit ta obyčejná? Odpovídá Michal Bílek:

„Akustika je komplikovaná. Pokusím se ji zde maximálně zjednodušit, abych se vyhnul složitým vzorcům a přesto vysvětlil jak funguje. Ale ‚omáčce‘ se nevyhnu.

Graf 1 Amplituda

Zvuk je vlnění. Čím vyšší mají zvukové vlny amplitudu, tím vnímáme hluk jako hlasitější. Hlasitosti říkáme také akustický tlak a udáváme ho v dB. Ve velmi hlučném prostředí může být naše vnímání spojené až s bolestí, kterou vnímáme jako tlakovou. Hluk dále charakterizuje i jeho frekvence. Čím je frekvence (počet střídání amplitud za 1 s = Hz) vyšší, tím vnímáme zvuk jako vyšší tóny. Ale asi nejdůležitější pro naše vnímání hluku je fakt, že nevnímáme různé frekvence stejně silně. Pro většinu lidí platí, že nejlépe slyší zvuky od 1 kHz do 5 kHz (běžný dětský pláč až vyděšený pištivý jekot). Tyto zvuky vnímáme i velmi tiché (od 30 dB) – tedy i z velké dálky. A od úrovně 55 dB nám připadají jako velmi intenzivní, mnohdy až nepříjemně hlasité. Jiné frekvence slyšíme o poznání hůře. Nastartovaný osmiválec, vrnící při 100 Hz, vnímáme jako velmi tichý, i když jeho akustický tlak přesahuje v tu chvíli 65 dB. A pokud by jeho hlasitost klesla na 55 dB, už jej neuslyšíme vůbec. (Viz graf 2 Sluchové pole.) A s tímto faktem rozdílného vnímání zvuků budeme teď pracovat při hledání optimálního akustického útlumu u oken.

Graf 2 Sluchové pole

Pokud máme srovnat 2 okna s útlumy 30 dB a 40 dB z hlediska dunění vlaku, potřebujeme vědět, co to ten hlukový útlum Rw vlastně vyjadřuje. Nejprve si představíme rozdíl v akustických tlacích (dB). Tabulka poměrů výkonů nám pomůže se rychle zorientovat, abychom věděli, kolikrát se sníží hluk při určitých dB. Při útlumu Rw = 3 dB je hluk poloviční, ale uchem vnímáme tuto změnu jako nepatrnou. Rw = 6 dB znamená, že hluk je 4x menší, tedy jako by přicházel z √4x (to je z 2x) větší vzdálenosti (intenzita hluku klesá s kvadrátem vzdálenosti, proto druhá odmocnina). Pro člověka není tento pokles hluku nijak výrazný, je ale již dobře patrný. Jako poloviční hluk vnímá naše ucho až pokles o 10 dB.

To jen pro orientaci, neboť ani toto srovnání bohužel není použitelné pro náš případ s vlakem. Je to složitější právě proto, že vnímáme nízké frekvence tak výrazně jinak, než ty vyšší. Totiž útlum definovaný hodnotou Rw se týká přesně pouze jedné jediné frekvence: 1000 Hz. A pokud máme tento útlum promítnout do ostatních frekvencí, budeme potřebovat pomůcku. Pro stanovení akustického útlumu v rozličných frekvencích se používají tzv. váhové křivky zvuku. Na grafu 3 Průběh váhových křivek jsou tyto křivky znázorněny písmeny A až D. Pokud není jednoznačně určeno, k jaké váhové křivce je útlum hluku vztažen, platí křivka A. Křivka A kopíruje schopnost lidského ucha vnímat zvuk. Tedy, že frekvence od 1 kHz do 5 kHz tlumí nejvíce, ale nižší nebo vyšší frekvence tlumí hůře. Zkusme pomocí křivky A najít, jak Rw = 30 dB tlumí hluk od projíždějícího vlaku, který může oscilovat okolo 80 Hz. Vytvořme si vodorovnou čáru, která bude přesně o 30 dB níže než hodnota u frekvence 1000 Hz. U 80 Hz zjistíme, že útlum je jen 6 dB, tedy jako by vlak jel ve 2x větší vzdálenosti, tedy 300 m, a to je stále hodně hlasité. Zvolíme-li ale lepší okna s Rw = 40 dB, bude útlum při 80 dB už celých 16 dB, což znamená, že se sníží asi 40x, tedy jako by projížděl (√40x150 m) 950 m daleko od našeho domu. Takže s těmito okny jej uslyšíme už jen velice slabě.“

Graf 3 Průběh váhových křivek A, B, C, D

 

Jak „naladit“ okno na správnou frekvenci?

Lze vůbec naladit okna, pokud nás trápí letadla či vlaky, aby co nejvíce tlumily hluk především v nízkých frekvencích? Anebo naopak při vyšších frekvencích, které lidem způsobují bolesti hlavy? Prob­lematiku opět vysvětluje Michal Bílek:

„Někdy lze nalézt i zápis akustického útlumu v podobě Rw(C,Ctr) = 40 (-1, -4), kdy C a Ctr představují korekce hlukového útlumu: „C“ se soustředí na vyšší frekvence nad 1 kHz a „Ctr“ na nižší frekvence pod 1 kHz. Přesné hodnoty těchto korekcí jsou získávány z laboratorních měření. Při záporných hodnotách v závorce zápis říká, že akustický útlum ve vysokých i nízkých frekvencích je lepší (o 1 a 4 dB). Tím chci říct, že i norma počítá s naladěním oken na potřeby uživatele, takže pojďme si prakticky vysvětlit, jak na to.

Každá přepážka reaguje na zvukovou vlnu jinak. Podle toho, z jakého je materiálu, jaký má povrch a vnitřní strukturu, a také podle toho, jaký zvuk (frekvence) do ní narazí. Část vln se od ní odrazí, část se pohltí a část projde dál. Uvedu několik příkladů.

Na akustiku okna má největší vliv jeho zasklení. To samozřejmě platí v případě, že je okno správně zabudováno do stavby a že křídla jsou řádně utěsněna. Sklo je těžký materiál, s ideálně rovným povrchem. Proto zvuk velmi dobře odráží. Pokud je ale sklo tenké, dokáže ho akustická vlna rozkmitat. Obecně platí, že čím tlustší sklo, tím více zvuku se od něj odrazí a méně projde. Energie, která do skla projde, se zčásti pohltí a zčásti projde druhou stranou ven, a to podle rychlosti šíření v tomto materiálu (ve skle se zvuk šíří 8x rychleji než ve vzduchu), takže větší část energie, která do skla vnikla, také sklem vyjde. Vystupující energie se dostává do prostředí s výrazně jinou rychlostí šíření zvuku. U běžných zasklení, kde se používají dvě tabule skla a mezi nimi plyn, se energie zvuku vstupem do plynu výrazně zpomalí, což se projeví na vibraci skla. Čím je sklo tlustší, tím je vibrace menší. Protože je ale komora hermeticky uzavřená, přenášejí se vibrace z jednoho skla na druhé velmi dobře tlakem plynu, který nemá kam jinam tlačit, než do protějšího skla. Čím je ale komora širší, tím jsou vibrace obou skel méně synchronizované (vnitřní je proti vnějšímu více zpožděné) a zvuk je lépe utlumen, než když je komora malá a obě tabule vibrují stejně. Dříve se používal pro zlepšení akustiky i speciální těžký plyn SF6 s velmi malou rychlostí šíření zvuku, ale díky faktu, že pro globální oteplování je 22 000x horší než CO2, byl tento plyn dán na seznam škodlivých látek a dnes se už nepoužívá.

Ještě mnohem větší útlum nastane, pokud je jedno sklo tlustší než to druhé. Vibrace mají pak odlišnou frekvenci a jejich vlny se navzájem dobře ruší.

Největší útlum způsobují folie mezi skly. Samotné by příliš netlumily (mají nízkou hmotnost), ale vložené mezi dvě skla způsobují, že i když jimi zvuková vlna z větší části projde, tak při nárazu na protější sklo se část energie odrazí zpět a ve folii se obě vlny setkají proti sobě. A protože měkčí folie má zcela jinou vibraci než skla, dochází k vzájemnému vyrušení vln proti sobě. Folie zalaminovaná mezi dvěma skly plní tuto funkci absorbéru stejně, jako když je napnutá uprostřed komory. U folie napnuté uprostřed komory hraje plusovou roli i okolní prostor s plynem (lepší útlum nízkých tónů), laminovací folie může být i měkká, čímž lépe tlumí naopak vyšší frekvence.“

Výše uvedené vysvětlení můžeme shrnout do následujícího závěru:

Pokud chceme izolační skla ladit na větší útlum nízkých frekvencí, je třeba mít v sestavě alespoň jedno tlusté sklo, pro vyšší frekvence pak laminované sklo se speciální měkkou (akustickou) folií. Umísťují se na venkovní stranu okna.

Maximální útlum lze dosáhnout kombinací různých tlouštěk skel, dostatečně velkými komorami a nejvíce pomocí kombinace skel a folií

 

Vliv rámu

Samozřejmě i s rámy lze z hlediska akustiky okna pracovat. Obecně platí, že čím je rám těžší, tím lépe tlumí hluk a významnou roli hraje i jeho tloušťka (šířka profilu). Ale stále to není to nejdůležitější:

•    Hlukovému útlumu nejvíce pomáhá, pokud jsou okna perfektně těsná. Platí to jak pro těsnost otvíravých křídel vůči rámu, tak i celého okna ve stavebním otvoru
•    Důležité je i pružné ukotvení rámu do stavebního otvoru, protože přenáší méně vibrací (nejlépe na kotvy, bez pěny, s použitím utěsňovacích komprimačních pásek)
•    Překrytí rámu vhodnou (měkkou) fasádní izolací má na hlukový útlum další velmi významný vliv a současně potlačuje vliv horších rámů nebo chyb při montáži
•    Rozdílné materiály (sendviče) tlumí hluk lépe než homogenní (např. kombinace různých dřev nebo výplň dutin plastového rámu tepelnou izolací)
•    Hluboké uložení skla do rámu také citelně přispívá k lepšímu hlukovému útlumu
•    Členitá a co nejužší funkční spára mezi otvíravou a fixní částí rámu tlumí hluk lépe než velká komora

 

Příště se budeme věnovat slabým místům izolačních skel – úniku plynu a deformacím odrazu, tepelným mostům u okraje.

 

Autor: Radomír Čapka s využitím technických informací Energy IN s.r.o.
Kontakt: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
Foto: archiv autora a Energy IN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Překrytí rámu vhodnou (měkkou) fasádní izolací

Odborný časopis na podporu dřevařské a nábytkářské výroby.

Zásady zpracování osobních údajů

Newsletter

Přihlaste se pro příjem newsletteru. Nezmeškáte tak žádné aktuální novinky.

Rozesíláme pouze důležité informace. Nespamujeme!