Zvukovopohltivé materiály, konštrukcie a ich aplikácia v praxi (1.časť)

Zvukovopohltivé materiály a konštrukcie majú široké uplatnenie v stavebníctve a najmä vo finálnom riešení povrchov uzavretých priestorov. Samotné zvukovopohltivé materiály a konštrukcie majú nízku nepriezvučnosť vzhľadom na vysokú priepustnosť vzduchu (v závislosti od objemovej hmotnosti). Z toho vyplýva, že prispievajú k zvýšeniu zvukovej izolácie deliacich konštrukcií len v prípade vhodnej kombinácie v akusticky násobných a kombinovaných stenách.

Zvukovopohltivé materiály a konštrukcie možno vo všeobecnosti rozdeliť do troch základných skupín:

• obklady z pórovitých materiálov,
• konštrukcie na princípe rezonancie,
• akustické telesá.

Princíp pohlcovania zvuku
Princípom pohlcovania zvukovej energie v pórovitých materiáloch a konštrukciách je premena zvukovej energie na inú formu vonkajšieho prejavu.

Obr. 1 Princíp pohlcovania zvuku v pórovitom materiáli s rôznou hrúbkou
a) malá hrúbka, b) veľká hrúbka, c) optimálna hrúbka pórovitého materiálu
1 – dopadajúci zvukový lúč, 2 – vyžiarená časť, 3 – zvukový lúč odrazený od steny, 4 – aktívna pohltivá vrstva materiálu, 5 – pasívna vrstva

Pórovité materiály
Medzi pórovité materiály patria všetky tuhé materiály s povrchom a vnútornou štruktúrou vyznačujúcimi sa veľkým percentom vzduchových dutiniek. Vzájomný pomer dutín k celkovému objemu materiálu sa pohybuje v rozpätí od 80 do 90 %. Pórovité materiály sa vyrábajú z organických, anorganických, sklených a minerálnych vlákien (Nobasil, Isover, Rockwool) a plástov, ako aj z cementotrieskových dosiek (Cetris). Podľa vnútornej štruktúry ide o vláknité, kanálikové, penové mate­riály. Vzájomné prepojenie pórov v štruktúre materiálu má pozitívny vplyv na jeho pohltivosť. Okrem štruktúry materiálu závisí pohltivosť aj od hrúbky materiálu, odsadenia od nosnej steny, uhla dopadu zvukových vĺn, spôsobu realizácie finálnej úpravy povrchu a podobne (obr. 1). Niektoré tepelnoizolačné materiály napriek pórovitej štruktúre nemajú požadované zvukovopohltivé a zvukovoizolačné vlastnosti (napríklad penový polystyrén).

Pórovité materiály sú spravidla súčasťou zvukovopohltivých konštrukcií, kde slúžia ako výplň vo vzduchovej vrstve. Len výnimočne tvoria samostatnú architektúru interiéru vo forme takzvanej skrytej architektúry.

Z pórovitých materiálov sa v stavebníctve najčastejšie používajú minerálna, čadičová a sklená vlna a v súčasnosti aj ekologická sklená vlna na báze ECOSE Technology (hnedá farba), ďalej molitan, stavebná doska z drevitej vlny a cementu Heraklit a podobne (obr. 2).

Zvukovopohltivé vlastnosti podhľadov a obkladov sú výsledkom pozitívneho spolupôsobenia jednotlivých zvolených akustických prvkov (aj perforovaných) nachádzajúcich sa v konštrukcii (obr. 3).

Obr. 3 Schéma deformácie zvukových lúčov pri dopade na perforovaný povrch dosky (rezonátor)
a) pórovitý materiál, b) perforovaná doska, časť vzduchovej vrstvy vyplnená pohltivým materiálom, c) celá vzduchová vrstva vyplnená pohltivým materiálom
1 – nosná stena, 2 – minerálna vlna, 3 – vzduchová vrstva, 4 – perforovaná doska, 5 – deformovaná časť zvukových lúčov
–>–>
Zvukovopohltivý podhľad a obklad
Zlepšenie zvukovoizolačných vlastností (vzduchovej a krokovej nepriezvučnosti) ohraničujúcich konštrukcií možno zabezpečiť zvukovoizolačným podhľadom a obkladom. Podhľad a obklad musia byť celistvé, pružne upevnené na nosnú konštrukciu s uzavretou vzduchovou vrstvou. Takáto konštrukcia sa z akustického hľadiska správa ako zvukovoizolačná ľahká predstena. V prípade plných alebo dutinových stropov je účinok podhľadu relatívne malý, pretože akustické vlastnosti sústavy väčšinou preberajú práve hmotné stropné konštrukcie alebo steny.

Realizácia podhľadu sa stáva nevyhnutnou (minimálne z estetického hľadiska) v prípade tvarovaných stropov (TT stropy, rebrové stropy). Doska rebrového stropu spolu so vzduchovou vrstvou (h > 200 mm) a podhľadom tvoria zvukovoizolačnú sústavu.

Najväčší zvukovoizolačný efekt sa dosiahne, keď sa na ľahkú stropnú konštrukciu umiestni kvalitný stropný podhľad. Jeho výber závisí od účelu priestoru. Podmienkou je, aby hrúbka vzduchovej vrstvy bola dmin ≥ 200 mm. Vzduchovú vrstvu možno čiastočne vyplniť zvukovopohltivým materiálom.

Zvukovopohltivé vlastnosti podhľadu a obkladu sú dané predovšetkým materiálom podhľadových a obkladových dosiek, lamiel, panelov a kaziet, ich štruktúrou a finálnou úpravou povrchov, percentom perforácie a plochou otvoru. Na perforovaný podhľad sa spravidla zo strany nosnej konštrukcie ukladá zvukovopohltivý materiál. Zvukovopohltivé účinky podhľadu tak preberá vláknitý materiál, a to v celom kmitočtovom spektre svojho pôsobenia.

K zvýšeniu pohltivosti podhľadu prispieva jeho perforácia, štrbiny medzi lamelami alebo kazetami. Treba si však uvedomiť, že uvedené činitele na druhej strane znižujú nepriezvučnosť. Preto je pri výbere typu podhľadu dôležité presne špecifikovať účinok podhľadu. Výsledkom nevhodnej voľby môže byť znehodnotenie akustického, funkčného, estetického a architektonického významu daného priestoru. Na celkovú pohltivosť v uzavretom priestore má vplyv aj optimálna vzdialenosť podhľadu od nosnej konštrukcie.

Požiadavky a kritériá na podhľady a obklady
Zvukovopohltivé materiály, podhľady a obklady musia spĺňať aj ďalšie kritériá v závislosti od účelu využitia daného uzavretého priestoru. Z toho dôvodu musia tieto konštrukcie vyhovovať požiadavkám:

• akustickým:

1. pohltivé (αs ≥ 0,6 (–)),
2. odrazové (αs ≤ 0,25 (–)),

• požiarnej odolnosti,
• odolnosti proti vlhkosti,
• hygienickým,
• architektonicko-estetickým,
• technicko-konštrukčným,
• odrazivosti svetla,
• tepelnoizolačným,
• životnosti a podobne.

Podľa plánovaného využitia realizovaných priestorov si musí projektant alebo investor stanoviť konkrétne požiadavky s hlavným dôrazom na výber materiálov a konštrukcií. Na základe uvedených požiadaviek možno definovať aj hlavné kritériá uplatnenia zvukovopohltivých materiálov a konštrukcií vo vybraných priestoroch:

• učebne, študovne, školské priestory – akustika, činiteľ odrazivosti svetla, estetika, životnosť, relatívna vlhkosť vnútorného prostredia, požiarna bezpečnosť;
• haly, výrobné priestory, servisy – akustika, životnosť, odolnosť proti relatívnej vlhkosti vnútorného prostredia a exhalátom, požiarna bezpečnosť;
• umyvárne, toalety, miestnosti s mokrým procesom – odolnosť proti vode a relatívnej vlhkosti vnútorného prostredia, životnosť, hygiena;
• laboratóriá, výpočtové strediská – odolnosť proti relatívnej vlhkosti vnútorného prostredia, hygiena, čistota vzduchu, tepelná stabilita vnútorného vzduchu, akustika, požiarna bezpečnosť;
• prednáškové a viacúčelové sály, informačné a komunikačné centrá – akustika, estetika, odolnosť proti relatívnej vlhkosti vnútorného prostredia, požiarna bezpečnosť;
• telocvične, športové haly, posilňovne – životnosť, odolnosť proti nárazom, akustika, relatívna vlhkosť vnútorného prostredia;
• plavárne – odolnosť proti vode a relatívnej vlhkosti vnútorného prostredia, odolnosť proti korózii, akustika, hygiena;
• reštaurácie, kaviarne, bistrá – estetika, akustika, požiadavky na kvalitu vnútorného vzduchu, požiarna bezpečnosť;
• administratívne priestory, kancelárie, prijímacie miestnosti – estetika, akustika, požiarna bezpečnosť, požiadavky na kvalitu vnútorného vzduchu.

TEXT: prof. Ing. Peter Tomašovič, PhD., Ing. Dušan Dlhý, PhD.
OBRÁZKY, FOTO: autori, Ing. Peter Zaťko

Prof. Ing. Peter Tomašovič, PhD., pôsobí na Katedre konštrukcií pozemných stavieb Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Ing. Dušan Dlhý, PhD., je odborným asistentom na Katedre konštrukcií pozemných stavieb Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.