1

Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska

Autoreferat rozprawy doktorskiej

Autor: mgr Jarosław Gil

Promotor: dr hab. inż. Jakub Marcinowski, prof. UZ

Recenzenci:

Prof. dr hab. inż. Henryk Nowak

dr hab. inż. Sławomir Kosiński, prof. PŁ

Zielona Góra 2015

Uniwersytet Zielonogórski

Ocena izolacyjności akustycznej przegród budowlanych w placówkach

edukacji muzycznej

2

Spis treści

1. Wprowadzenie ................................................................................................................................ 3

1.1. Cel, zakres i tezy pracy ............................................................................................................. 5

2 Poprzednie osiągnięcia w dziedzinie ............................................................................................... 7

3. Metodyka prac ................................................................................................................................ 9

3.1 Pomiar poziomów dźwięku instrumentów muzycznych. ........................................................ 9

3.2 Symulacje numeryczne ............................................................................................................ 9

3.3 Pomiary terenowe izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych ........................... 11

3.4 Pomiary laboratoryjne izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych ..................... 11

4. Wyniki ............................................................................................................................................ 13

4.1 Pomiar poziomów dźwięku instrumentów muzycznych. ...................................................... 13

4.2 Pomiary terenowe izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych ........................... 15

4.3 Symulacje numeryczne .......................................................................................................... 19

4.4 Pomiary laboratoryjne ........................................................................................................... 23

5. Podsumowanie i wnioski ............................................................................................................... 27

6. Kierunki dalszych badań ................................................................................................................ 29

Spis literatury autoreferatu ................................................................................................................... 30

3

1. Wprowadzenie

Referat „Ocena izolacyjności akustycznej przegród budowlanych w placówkach

edukacji muzycznej” jest owocem wieloletniej pracy autora, rozpoczętej około 2006 roku

podczas studiów magisterskich uzupełniających na Wydziale Fizyki UAM w Poznaniu. Przez

okres 2006-2015 autor zajmował się akustyką budowlaną w szerszym pojęciu, m.in. badając

izolacyjność od dźwięków powietrznych i uderzeniowych przegród w budynkach

budowlanych pod kątem polskich i brytyjskich norm. Badania przegród ściennych pod kątem

przenikania dźwięków generowanych przez instrumenty muzyczne są wynikiem połączenia

pracy naukowej autora wraz z jego hobby i pasją: grą na gitarze. Celem autora było zbadanie

problemu przeszkadzających sobie nawzajem muzyków ćwiczących lub uczących się gry

jednocześnie w sąsiadujących salach. Jest to problem bardzo powszechny i niedostatecznie

opisany w literaturze.

Izolacyjność akustyczna przegród budowlanych jest szeroko badaną dziedziną

akustyki budowlanej. W wielu normach polskich [18] i zagranicznych [9] [12] [13] [14] [15]

[16] [17] można znaleźć jednoliczbowe kryteria izolacyjności akustycznej od dźwięków

powietrznych i uderzeniowych dla wielu rodzajów pomieszczeń: mieszkalnych i użytkowych.

Określając wymagania izolacyjności akustycznej trzeba wziąć pod uwagę rodzaj źródła

dźwięku w pomieszczeniu nadawczym, jego poziom mocy i charakterystykę

częstotliwościową, oraz stopień wrażliwości na hałas w pomieszczeniu odbiorczym. Dla

budynków, w których wykonywana jest muzyka, z powodu wielkiej rozpiętości rodzajów

źródeł dźwięku, trudno jest określić kryteria izolacyjności akustycznej. Oprócz tego, że

wymagania jednoliczbowych wskaźników izolacyjności akustycznej dla pomieszczeń

muzycznych powinny znacznie przewyższać wymagania dla pomieszczeń mieszkalnych,

trzeba też wziąć pod uwagę szeroki zakres częstotliwości instrumentów muzycznych. Dlatego

nie spotyka się dobrze określonych wymagań dla tego rodzaju pomieszczeń w normach.

Szczególny problem pojawia się w szkołach muzycznych, gdzie często znajduje się wiele sal

muzycznych obok siebie. W takich pomieszczeniach instrumenty muzyczne generują wysokie

poziomy ciśnienia akustycznego, a jednocześnie tolerancja na dźwięki dochodzące z

sąsiednich sal jest bardzo niska. Dlatego trudno jest uzyskać odpowiednią izolacyjność

akustyczną pomiędzy nimi. Dodatkowym problemem są często małe wymiary pomieszczeń,

co powoduje wzmocnienie poziomu dźwięku, oraz omijanie ściany przez dźwięk drogami

bocznymi, np. przez drzwi. W istocie w większości, jak nie we wszystkich szkołach

4

muzycznych, instytutach muzyki, salach ćwiczeń w filharmoniach i w innych placówkach

muzycznych w Polsce izolacyjność akustyczna jest nie zadowalająca.

W pracy zauważa się ograniczenia powszechnie stosowanych jednoliczbowych

wskaźników oceny izolacyjności akustycznej, takich jak Rw, RA1, czy RA2 w sytuacjach, gdy

mamy do czynienia z widmami dźwięku mocno odbiegającymi od widma dźwięków

bytowych czy ulicznych. Użyto więc oryginalnych jednoliczbowych wskaźników

sformułowanych we wcześniejszej pracy autora [2], które biorą pod uwagę częstotliwości

dominujące w widmach różnych grup instrumentów. Do analizy poziomu dźwięku po drugiej

stronie przegrody użyto wskaźników krzywych granicznych NR. Dzięki sposobowi

wyznaczania wskaźnika NR można ustalić dokładnie, które pasmo częstotliwości stanowi

problem. Będzie to to pasmo częstotliwości, w którym poziom dźwięku przekracza daną

krzywą graniczną. W pracy proponuje się wyznaczenie izolacyjności akustycznej na

podstawie dopuszczalnej wartość wskaźnika oceny hałasu NR25 dla dźwięków dochodzących

z sąsiednich sal. Takie kryterium uwzględnia wszystkie pasma częstotliwościowe zgodnie z

charakterystyką ludzkiego słuchu. Hałas o poziomie nie przekraczającym wskaźnika NR25

jest na tyle cichy, że nie powinien przeszkadzać w koncentracji podczas gry.

W pracy badano jedynie izolacyjność akustyczną od dźwięków powietrznych przegród

ściennych. Zauważa się potrzebę dalszych badań w przyszłości z zakresu izolacyjności od

dźwięków powietrznych i uderzeniowych stropów w placówkach edukacji muzycznej.

Rozprawa ma 143 strony i jest podzielona na dziewięć rozdziałów oraz spis literatury.

Wprowadzenie, cel, zakres i tezy opisane są w rozdziale pierwszym. W drugim rozdziale

przedstawiono podstawy teoretyczne i definicje. Istniejące wymagania normowe oraz

dotychczasowe osiągnięcia w dziedzinie opisane są kolejno w rozdziałach trzecim i

czwartym. W rozdziale piątym opisano metodykę pomiarową oraz metodykę symulacji

numerycznych. Wyniki badań terenowych i laboratoryjnych a także wyniki symulacji

numerycznych przedstawione są w rozdziale szóstym. Do każdego z podrozdziałów rozdziału

szóstego wyszczególnione są wnioski z poszczególnych etapów analizy. W rozdziale

siódmym przeprowadzona jest dyskusja pracy. Wnioski końcowe podsumowujące całą pracę

przedstawione są w rozdziale ósmym, natomiast rozdział dziewiąty przedstawia kierunki

dalszych badań.

5

1.1. Cel, zakres i tezy pracy

Motywacją do wykonania badań była obserwowana słaba izolacyjność akustyczna w

wielu istniejących budynkach, takich jak szkoły muzyczne, akademie muzyczne, filharmonie,

itp. oraz brak określonych kryteriów normowych oraz dostępnych zaleceń do efektywnego

tłumienia dźwięków zakłócających w tego rodzaju budynkach. W literaturze dostępne są

propozycje kryteriów izolacyjności akustycznej w pomieszczeniach muzycznych

wykraczające poza normy, np. R'w ≥ 57 dB [11], i Dw + dB(A) ≥ 84 [7], jednak w opinii

autora, te propozycje są niewystarczające, biorąc pod uwagę poziom mocy i szerokość widma

niektórych instrumentów muzycznych.

Głównym celem pracy była szczegółowa analiza istniejących metod oceny

izolacyjności akustycznej i opracowanie nowego jednoliczbowego wskaźnika izolacyjności

akustycznej dla pomieszczeń, w których jest wykonywana bądź odtwarzana muzyka.

W rozprawie sformułowano następujące tezy:

1. Istniejące wymagania izolacyjności akustycznej w budownictwie

mieszkaniowym i w szkołach [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] są

niewystarczające dla budynków, w których wykonywana jest muzyka na

instrumentach muzycznych.

2. W celu określenia odpowiedniego jednoliczbowego wskaźnika oceny

izolacyjności akustycznej dla pomieszczeń muzycznych niezbędnym jest

sklasyfikowanie instrumentów muzycznych w trzy grupy zależne od

poziomów ciśnienia akustycznego i widm.

3. Można zaproponować nowe jednoliczbowe kryteria izolacyjności akustycznej

na podstawie widm sklasyfikowanych grup instrumentów muzycznych oraz

symulacji numerycznych szeregu konstrukcji ścian.

4. Symulacje numeryczne pozwalają jedynie zgrubnie oszacować ostateczne

parametry izolacyjności przegrody. Konieczna jest wiec weryfikacja

otrzymanych wyników za pomocą pomiarów terenowych i laboratoryjnych.

Pomiary widm instrumentów muzycznych oraz izolacyjności akustycznej istniejących

ścian zostały wykonane w placówkach edukacji muzycznej na terenie Zielonej Góry. Część

6

badań wykonana była w Laboratorium Izolacyjności Akustycznej znajdującym się w Centrum

Budownictwa Zrównoważonego i Energii Parku Naukowo-Technologicznego Uniwersytetu

Zielonogórskiego.

Aplikacyjnym wynikiem pracy są zalecane konstrukcje czterech rodzajów ścian, które

mogą być stosowane do oddzielenia od siebie sal muzycznych. Wyniki analizy zamieszczone

w tej pracy mogą być wykorzystane także do projektowania innych konstrukcji przegród

ściennych, osiągających podobne charakterystyki izolacyjności akustycznej.

7

2 Poprzednie osiągnięcia w dziedzinie

We wszystkich normach dotyczących akustyki budowlanej izolacyjność akustyczna

określona jest za pomocą wskaźnika oceny izolacyjności akustycznej dla dźwięków

powietrznych, np. R’w, R’A1, DnT,w, DnT,A1 lub dla dźwięków uderzeniowych, np. L’n,w lub

L’nT,w. Takie jednoliczbowe wskaźniki dają niewielką kontrolę nad izolacyjnością akustyczną

w konkretnych pasmach częstotliwości. Spotyka się też zalecenia izolacyjności akustycznej

zależne od poziomu tła, czyli im wyższy poziom tła akustycznego, tym mniejsza wymagana

izolacyjność akustyczna. Miller [7] proponuje kryteria dla pomieszczeń muzycznych łącząc

wskaźnik ważony różnicy poziomów Dw i poziomu hałasu tła LpA. Miller podaje różne

kryteria dla sal do ćwiczeń i sal, w których odbywają się lekcje gry argumentując, że

nauczyciele są bardziej podatni na zakłócenia podczas słuchania i przekazywania informacji

dlatego wymagają większej prywatności akustycznej od uczniów jedynie ćwiczących grę.

Proponowane kryterium dla sal ćwiczeń to Dw + dB(A) = 79, co można osiągnąć np. przy

izolacyjności akustycznej między pomieszczeniami Dw = 48 dB i zachowaniu tła

akustycznego o poziomie 31 dB(A) (lub NR25). Dla sal nauki gry zaproponowano kryterium

Dw + dB(A) = 84. Kryteria Millera były oparte na dopuszczalnej wartości hałasu

instalacyjnego z systemów wentylacyjnych w Wielkiej Brytanii: NR25, co w przybliżeniu jest

równe wartości LpA = 31 dB. Zauważa on jednak możliwość, że system wentylacyjny może

czasem pracować w cichszym trybie. Kryteria Millera nie mają zastosowania dla pomieszczeń

bez mechanicznej wentylacji.

W pracy James et al. [5] badano izolacyjność akustyczną pomiędzy salą perkusji a

sąsiednią salą. Pomimo, że jednoliczbowy wskaźnik różnicy poziomów Dw wynosił 69 dB a

poziom tła w pomieszczeniu odbiorczym sztucznie podniesiono do NR25, zgodnie z

zaleceniem Millera, hałas dobiegający z sali perkusji był na tyle uciążliwy, że sąsiedniego

pomieszczenia nie dało się używać. James zauważa więc konieczność zastosowania

izolacyjności akustycznej przewyższającej kryteria Millera dla bardzo głośnych instrumentów

muzycznych.

Istnieje wiele placówek edukacji muzycznej i innych budynków, w których

wykonywana jest muzyka, w których osiągnięto bardzo wysoką izolacyjność akustyczną

pomiędzy pomieszczeniami. Z powodu braku jednoznacznych norm, izolacyjność akustyczna

rozpatrywana jest osobno dla każdego przypadku. W studiach BBC znajdują się na przykład

potrójne ściany murowane osiągające Dw = 87 dB oraz potrójne ściany szkieletowe osiągające

8

Dw = 89 dB [8]. Zazwyczaj w placówkach muzycznych, gdzie wymagana jest wysoka

izolacyjność akustyczna, takich jak studia muzyczne, stosuje się podwójne lub potrójne ściany

szkieletowe z wypełnieniem pustki materiałem porowatym. Ponadto stosuje się tzw.

rozwiązanie room-in-room, gdzie wszystkie przegrody w pomieszczeniu zamontowane są na

elastycznych przekładkach na zewnętrznej, zazwyczaj murowanej konstrukcji. W ten sposób

minimalizuje się transmisję dźwięku jakąkolwiek drogą. Takie rozwiązania są bardzo

kosztowne i wymagają dużej przestrzeni. W rozprawie doktorskiej szukano możliwie

najprostszych rozwiązań, które mogłyby być stosowane w placówkach edukacji muzycznej

bez podwyższania znacznie kosztów budowy. Wskaźnik NR25 wybrano jako kryterium

poziomu hałasu tła, wzorując się na odpowiednim poziomie hałasu z systemów

wentylacyjnych przytoczonym przez Millera. W zależności od charakterystyki

częstotliwościowej źródła dźwięku, wskaźnik NR25 może być równoważny poziomowi

ciśnienia akustycznego ok. 31-35 dB, co odpowiada dopuszczalnemu poziomowi hałasu

instalacyjnego w mieszkaniach. Można więc założyć, że taka wartość dopuszczalna będzie też

odpowiednia dla hałasu tła w pomieszczeniach muzycznych.

Omawiany referat jest kontynuacją badań autora opisanych w jego pracy magisterskiej

o tytule „Instrumenty muzyczne jako źródło hałasu przy wyznaczaniu izolacyjności

akustycznej przegród” [2]. W pracy magisterskiej zestawiono ze sobą widma grupy

instrumentów muzycznych w celu wyznaczenia nowych widmowych wskaźników

adaptacyjnych CA oraz CB do wyznaczania izolacyjności akustycznej ścian i stropów między

salami muzycznymi metodą PN-EN ISO 717-1 [23]. Wskaźniki CA oraz CB odpowiadały

odpowiednio instrumentom muzycznym o niewielkiej i o dużej zawartości energii

akustycznej w niskim paśmie częstotliwości. Wskaźniki te stanowią korekcję

jednoliczbowego wskaźnika izolacyjności akustycznej, w zależności od rodzaju instrumentów

muzycznych, np. CA stosowane dla instrumentów dętych, skrzypiec, itp. zaś CB stosowane dla

fortepianu, kontrabasu, itp. Wskaźniki izolacyjności akustycznej w rozprawie przedstawiane

są w formie jednoliczbowego wskaźnika, np. izolacyjności akustycznej właściwej (Rw) oraz

czterech widmowych wskaźników adaptacyjnych w nawiasie: (C; Ctr; CA; CB).

9

3. Metodyka prac

3.1 Pomiar poziomów dźwięku instrumentów muzycznych.

Większość pomiarów wykonano w Państwowej Szkole Muzycznej im. Mieczysława

Karłowicza w Zielonej Górze. Niektóre instrumenty zmierzono w Studio Polysound na

terenie Regionalnego Centrum Animacji Kultury w Zielonej Górze. Aby zebrać widma

instrumentów muzycznych zmierzono poziom ciśnienia akustycznego (Leq,T) w tercjowych

pasmach częstotliwości w zakresie od 50 Hz do 5000 Hz oraz całkowity poziom dźwięku A

(LAeq,T). Pomiary wykonywano w salach nauki oraz salach ćwiczebnych. Mikrofon znajdował

się w polu pogłosowym pomieszczenia, około 1,5 m nad podłogą i około 1-1,5 m od

instrumentu. Czas pomiaru wynosił w większości wypadków 30 sekund. Niektóre pomiary

przy krótkich frazach muzycznych były krótsze. Dla każdego z instrumentów muzycznych

zmierzono poziom dźwięku podczas ogrywania różnorodnych fraz muzycznych

wykonywanych w różnych dynamikach od piano do fortissimo. Pomiary dla każdego

instrumentu muzycznego uśredniono logarytmicznie.

3.2 Symulacje numeryczne

Symulacje numeryczne wykonano w dwóch etapach. W pierwszym etapie użyto

programu Insul do obliczenia materiałowej izolacyjności akustycznej przegród, głównie w

oparciu o metody obliczeniowe Sharpa [10] i Cremera [1]. Do symulacji izolacyjności

akustycznej w rzeczywistych warunkach z uwzględnieniem przenoszenia bocznego

wykonano model par pomieszczeń za pomocą programu Bastian, które wykorzystuje metody

obliczeniowe z normy PN-EN 12354-1 [19]. Dane wejściowe w programie Bastian stanowiły

wymiary pomieszczeń, rodzaj przegrody dzielącej pomieszczenia (d), rodzaj przegród

bocznych, sposób łączenia pomiędzy elementami konstrukcyjnymi oraz czas pogłosu w

pomieszczeniu odbiorczym (założono 1 sekunda). Całkowita transmisja dźwięku z jednego

pomieszczenia do drugiego zależy od izolacyjności akustycznej właściwej R poszczególnych

elementów a także od strat całkowitych ηtot na łączeniach między tymi elementami [6]. Gdy

nie można zastosować elastycznego łączenia między elementami konstrukcyjnymi w celu

obniżenia przenoszenia bocznego, to można ograniczyć przenoszenie boczne poprzez dodanie

warstwy poprawiającej izolacyjność akustyczną na danej przegrodzie bocznej, na przykład

okładzinę ścienną na stalowym ruszcie, podwieszany sufit lub pływającą podłogę. Aby

zredukować wpływ przenoszenia bocznego do minimum konieczne było zastosowanie

10

wymienionych wcześniej warstw izolujących na wszystkich przegrodach bocznych, tak jak

jest pokazane na Rys. 1.

Rys. 1. Ograniczenie przenoszenia bocznego w modelach układu dwóch pomieszczeń na a)

ścianach bocznych, b) suficie i c) podłodze.

1

2

33 4 4

1

5

66 4 4

Przekrój poziomy Przekrój pionowy

1

7

8 899

Przekrój pionowy

1 Przegroda główna między salami muzycznymi

Ściana boczna

Okładzina z podwójnej płyty g-k na stalowym ruszcie z

wypełnieniem z wełny mineralnej między ceownikami

Elastyczny materiał na łączeniu plyt z przegrodą

Strop nad przegrodą

Podwieszany sufit z płyty g-k z warstwą wełny mineralnej

nad plytą

Strop pod przegrodą

Podłoga pływająca, czyli podwójna plyta OSB lub wylewka

betonowa na elastycznym materiale – twarda wełna

mineralna lub elastyczny styropian EPS-T

Taśma dylatacyjna między podłogą pływającą a główną

przegrodą

2

3

4

5

6

7

8

9

a) b)

c)

11

Dane wyjściowe programu Bastian to znormalizowana różnica poziomów (Dn) lub

izolacyjność akustyczna właściwa przybliżona (R') oraz poziom ciśnienia akustycznego w

pomieszczeniu odbiorczym w pasmach tercjowych (L2).

3.3 Pomiary terenowe izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych

Pomiary terenowe izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych wykonane

były w pełnej zgodzie z normą PN-EN ISO 16283-1 [22], wykorzystując metodę stałych

pozycji mikrofonu. Sygnał w pomieszczeniu nadawczym (szum biały) generowany był przez

program Sound Forge i odtwarzany za pomocą aktywnych zestawów głośnikowych. Pomiary

wykonywano w zakresie częstotliwości 50 Hz do 5000 Hz. W niektórych przypadkach w

analizie wykorzystano tylko zakres 100 Hz do 3150 Hz.

3.4 Pomiary laboratoryjne izolacyjności akustycznej od dźwięków

powietrznych

Pomiary laboratoryjne izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych

wykonane były w pełnej zgodzie z normą PN-EN ISO 10140-2 [20], oraz PN-EN ISO 10140-

5 [21]:

Przed pierwszymi pomiarami izolacyjności akustycznej w laboratorium

wykonano szereg badań właściwości akustycznych komór i wyznaczono

wskaźnik Rmax,w, określający jakość akustyczną komór.

Pomiary wykonano w pasmach tercjowych w zakresie od 100 Hz do 5000 Hz.

Do wygenerowania sygnału w pomieszczeniu nadawczym wykorzystano

wszechkierunkowe źródło dźwięku (kolumna głośnikowa dwunastościenna

APS-12). Przez głośniki odtwarzany był sygnał szumu białego lub szumu

różowego, wygenerowany w programie Sound Forge.

Pomiary wykonano z dokładnością do 0,1 dB.

Pomiary wykonano używając minimum sześciu stałych pozycji mikrofonu.

Zachowano następujące minimalne odległości: 0,7 m pomiędzy pozycjami

mikrofonu; 0,5 m pomiędzy pozycjami mikrofonu a ścianami; 1 m pomiędzy

pozycjami mikrofonu a źródłem dźwięku.

12

Wzmocnienie sygnału ustawiono tak, żeby poziom dźwięku w pomieszczeniu

odbiorczym był o minimum 15 dB powyżej poziomu tła akustycznego.

Poziom dźwięku w pomieszczeniu odbiorczym Lodb skorygowano o poziom tła

akustycznego Ltła za pomocą wzoru (5.1).

13

4. Wyniki

4.1 Pomiar poziomów dźwięku instrumentów muzycznych.

Poziom dźwięku instrumentów muzycznych mierzono w pasmach tercjowych. Rys. 2

przedstawia uśrednione całkowite poziomy dźwięku (LAeq,T) instrumentów muzycznych.

Rys. 2. Uśrednione poziomy dźwięku instrumentów muzycznych.

Aby uzyskać reprezentatywne widma dźwięku, widma instrumentów podzielono na

trzy grupy:

1) Instrumenty perkusyjne (werble, kotły);

2) Instrumenty dęte (flet, klarnet, obój, trąbka, waltornia, saksofon, puzon);

3) Inne (gitara klasyczna, fortepian, pianino, wiolonczela, altówka, kontrabas,

akordeon, ksylofon, trójkąt, głos męski, głos żeński).

W każdej z grup instrumentów wyznaczono maksymalną wartość w pasmach

tercjowych, a następnie krzywe wygładzono prowadząc prostą linię pomiędzy maksimami

widm, otrzymując w ten sposób uproszczone widma, reprezentujące poszczególne grupy

instrumentów muzycznych (Rys. 3).

0

20

40

60

80

100

120

Git

ara

bas

ow

a

Ko

ntr

abas

Git

ara

klas

.

Fort

ep

ian

Pia

nin

o

Wio

lon

cze

la

Alt

ów

ka

Skrz

ypce

We

rbe

l

Ko

tły

Trąb

ka

Fle

t po

prz

.

Ako

rde

on

Kla

rne

t

Ob

ój

Ksy

lofo

n

Tró

jkąt

Wal

torn

ia

Saks

ofo

n t

en

.

Pu

zon

Gło

s m

ęsk

i

Gło

s że

ńsk

i

L Aeq,T[dB]

14

Rys. 3. Widma grup instrumentów muzycznych.

Mając zdefiniowane uproszczone widma zgodnie z obranym kryterium poziomu

hałasu tła (NR25) można w prosty sposób wyznaczyć wymaganą minimalną różnicę

poziomów D między pomieszczeniami oraz minimalną izolacyjność akustyczną właściwą

przegrody R:

𝐷𝑚𝑖𝑛 = 𝐿1,𝑖 − 𝐿2,𝑖 dB (1)

𝑅𝑚𝑖𝑛 = 𝐿1,𝑖 − 𝐿2,𝑖 + 10 log𝑆

𝐴 dB, (2)

gdzie 𝐿1,𝑖 – poziom ciśnienia akustycznego uproszczonego widma danej grupy

instrumentów dla danego pasma i, 𝐿2,𝑖 – poziom ciśnienia akustycznego wskaźnika NR25

danym paśmie oktawowym i, S – pole powierzchni przegrody, m2, A – równoważne pole

powierzchni dźwiękochłonnej, m2.

Wartości Dmin oraz Rmin w pasmach tercjowych przedstawione są kolejno na Rys. 4a)

oraz 4b). Wyznaczenie 𝐷𝑚𝑖𝑛 oraz 𝑅𝑚𝑖𝑛 w poszczególnych pasmach częstotliwościowych nie

wystarcza jednak do wyznaczenia jednoliczbowego wskaźnika oceny minimalnej

izolacyjności akustycznej, np. 𝐷𝑚𝑖𝑛,𝑤 czy 𝑅𝑚𝑖𝑛,𝑤. Wyznaczone w ten sposób kryteria byłyby

w ogromnym stopniu niedoszacowane, gdyż zgodnie z metodą przedstawioną w PN-EN ISO

717-1, przesuwając krzywą odniesienia bierze się pod uwagę tylko niekorzystne odchylenia.

Wpływ na ważony wskaźnik mają więc głównie najniższe wartości izolacyjności akustycznej

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

50

63

80

10

0

12

5

16

0

20

0

25

0

31

5

40

0

50

0

63

0

80

0

10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

L eq,

T, [

dB

]

Częstotliwość [Hz]

Perkusyjne

Perkusyjne (uproszczone widmo)

Dęte

Dęte (uproszczone widmo)

Inne

Inne (uproszczone widmo)

15

w niskim paśmie częstotliwości. Niezbędne było więc wykonanie pomiarów i symulacji

szeregu konstrukcji przegród ściennych oraz wyznaczenie kryteriów na podstawie tych

konstrukcji, które pozwalają osiągnąć poziom NR25 w pomieszczeniu odbiorczym.

a) b)

Rys. 4. Wymagana a) minimalna różnica poziomów pomiędzy pomieszczeniami oraz b)

minimalna izolacyjność akustyczna właściwa przegrody dzielącej pomieszczenia dla różnych grup

instrumentów.

4.2 Pomiary terenowe izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych

4.2.1 Pomiary izolacyjności akustycznej w Państwowej Szkole Muzycznej im.

Mieczysława Karłowicza w Zielonej Górze

Przy okazji wykonywania pomiarów widm dźwięku instrumentów muzycznych,

zbadano też izolacyjność akustyczną pomiędzy następującymi salami [3]:

Klasa perkusji → biblioteka

Klasa perkusji → klasa trąbki

Sala 1 (klasa skrzypiec) → Sala 2 (klasa skrzypiec).

Wyniki pomiarów izolacyjności akustycznej zsumaryzowane są w Tabeli 1.

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

63Hz 125Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000Hz

Dm

ind

B

perkusyjne

dęte

inne

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

63Hz 125Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000HzR

min

dB

perkusyjne

dęte

inne

16

Tabela 1. Zestawienie wyników pomiaru izolacyjności akustycznej pomiędzy

pomieszczeniami w Państwowej Szkole Muzycznej im. Mieczysława Karłowicza w Zielonej

Górze.

Pom. nadawcze Pom. odbiorcze Konstrukcja ściany działowej

Ważony wskaźnik izolacyjności

akustycznej właściwej, przybliżonej

R'w(C;Ctr;CA;CB) dB

Sala perkusji Biblioteka Ściana ceglana, mały korytarz i dwoje drzwi

44 (-2;-1;-1;-3)

Sala perkusji Sala trąbki Ściana ceglana, grubość 13 cm*

54 (-1;-3;-3;-6)

Sala skrzypiec Sala skrzypiec Ściana ceglana, grubość 13 cm*

54 (-1;-3;-3;-6)

* grubość 13 cm według relacji pracowników szkoły muzycznej. Wynik pomiarów wskazuje na to, że

ściany są grubsze.

Wyznaczona izolacyjność akustyczna pomiędzy salą perkusji a biblioteką jest bardzo

niska, a to za sprawą przenikania dźwięku przez drzwi i ościeżnicę. Nawet jeśli by

izolacyjność akustyczną ściany i drzwi poprawiono, tego rodzaju pomieszczenia nie powinny

nigdy ze sobą sąsiadować.

Przegrody pomiędzy klasami muzycznymi spełniają wymagania normy PN-B-02151-3

odnośnie izolacyjności od dźwięków powietrznych pomiędzy klasami lekcyjnymi. Jednak

według opinii nauczycieli i uczniów izolacyjność pomiędzy pomieszczeniami jest słaba.

Zapytani o swoje wrażenia odnośnie słyszalności instrumentów w sąsiednich salach zgodnie

twierdzili, że stanowi to poważny problem. Wyraźnie słyszalne granie na instrumentach w

osobnej sali przeszkadza w nauce i ćwiczeniu gry na własnym instrumencie. Należy

zauważyć, że nie chodzi w tym przypadku tylko o wysoki poziom dźwięków zakłócających.

Wykonywanie muzyki na instrumencie, podczas gdy słychać inną muzykę w tle, poważnie

przeszkadza w koncentracji na własnym instrumencie. Należałoby więc dążyć to stworzenia

warunków, gdzie izolacyjność akustyczna pomiędzy salami muzycznymi przewyższa

wartości zalecane dla zwykłych klas lekcyjnych i jest odpowiednio wysoka w szerokim

zakresie częstotliwości.

4.2.2 Pomiar izolacyjności akustycznej lekkiej ściany szkieletowej w domach

bliźniaczych

Zmierzono izolacyjność akustyczną ściany pomiędzy sypialniami bliźniaczych lokali

mieszkalnych na nowo wybudowanym osiedlu [3]. Zmierzona ściana nie znajduje się w

placówce edukacji muzycznej, jednak pomiar był interesujący ze względu na złożoną,

17

szkieletową konstrukcję ściany osiągającą wysoki wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej

(Rys. 5). Wyznaczony ważony wskaźnik izolacyjności akustycznej, właściwej to:

R'W(C;Ctr;CA;CB) = 66 (-4;-11;-2;-9) dB.

Rys. 5. Przekrój poziomy ściany międzymieszkaniowej w budynku domów bliźniaczych.

Zbadana ściana wykazuje się bardzo wysokim wskaźnikiem oceny izolacyjności

akustycznej RA1, przewyższającym wartości normowe dla budownictwa mieszkaniowego o

12 dB. Taka ściana tłumi więc bardzo dobrze domowy hałas bytowy i mało prawdopodobne

jest, żeby sąsiedzi sobie przeszkadzali, pod warunkiem, że żaden z mieszkańców nie słucha

bardzo głośno muzyki na sprzęcie z uwydatnionymi „basami”. Gdyby założyć, że w jednym z

mieszkań wykonywana jest muzyka na różnych instrumentach, to poziom dźwięku A w

sąsiednim mieszkaniu wahałby się od ok. 18 dB do 30 dB w przypadku gry na instrumentach

strunowych szarpanych, dętych i od ok. 30 do 40 dB w przypadku gry na fortepianie i

instrumentach perkusyjnych (werble, kotły). Taka przegroda skutecznie więc tłumi dźwięk z

głośnych instrumentów, pod warunkiem, że nie ma dużego wpływu niskiego pasma

częstotliwości. Dużą wadą takiej konstrukcji ściany, gdyby miałaby ona być wykorzystywana

w szkołach muzycznych, jest jej duża grubość, ponad 45 cm.

4.2.3. Pomiar i poprawa izolacyjności akustycznej w Instytucie Muzyki Uniwersytetu

Zielonogórskiego

W Instytucie Muzyki UZ znajduje się sala nauki gry na fortepianie (sala 111) oraz sala

do ćwiczeń zespołów jazzowych oraz sekcji dętych (sala 108). Sale oddzielone są od siebie

ścianą z cegły dziurawki o grubości 30 cm (konstrukcję ściany zweryfikowano nawiercając

ścianę i pobierając próbkę). Według studentów i nauczycieli izolacyjność akustyczna

459mm

11 22

3 3

44

5 5

6 6

Płyta FERMACELL,

12.5mm

Płyta OSB, 12mm

Łata, 40/60mm

Słupki, 120mm,

drewno KVH

Płyta FERMACELL,

2x15mm

Izolacja cieplna

wełna mineralna

ROCKWOOL SUPERROCK

120mm

1

2

3

4

5

6

18

pomiędzy salami była niewystarczająca. Dyrekcja instytutu pragnęła, aby salę nr 108

„odizolować” akustycznie, aby można było tam wykonywać próby zespołów muzycznych

razem z perkusją, bez przeszkadzania osobom w sąsiedniej sali 111. Zmierzono więc

izolacyjność akustyczną, po czym zaproponowano prace naprawcze w postaci wybudowania

ścianki z płyty gipsowo-kartonowej i płyty gipsowo-włóknowej Fermacell na stalowym

ruszcie z wypełnieniem z wełny mineralnej [4]. Ceowniki miały być przytwierdzone do

podłogi i do sufitu, bez kontaktu z istniejącą ścianą. Grubość pustki powietrznej miała

wynosić 15 cm (Rys. 6). Pomimo, że celem było poprawienie izolacyjności akustycznej

pomiędzy salami, taką ściankę akustyczną zaprojektowano na trzech ścianach w sali 108, aby

zminimalizować wpływ przenoszenia bocznego.

Rys. 6. Sale muzyczne 111 i 108 w budynku Instytutu Muzyki UZ oraz zaprojektowana ścianka

akustyczna.

Cegła dziurawka 30 cm

Płyta gipsowo-włóknowa 15mm

(masa powierzchniowa 18kg/m2)

oraz

płyta g-k 12.5mm

Rockwool

grubość 100mm,

gęstość 33kg/m3

Stalowy szkielet

Panel akustyczny z płyty

gipsowo-włóknowej

15mm i płyty g-k 12,5mm

Całkowita powierzchnia:

58,65m2

Przekrój poziomy

Kierunek pomiaru

izolacyjności akustycznej

19

Wyniki pomiarów izolacyjności akustycznej właściwej przybliżonej przed i po

wykonaniu prac są następujące:

Przed wykonaniem prac naprawczych: R'w(C;Ctr;CA;CB) = 52 (-1;-3;-2;-7) dB,

Po wykonaniu prac naprawczych: R'w(C;Ctr;CA;CB) = 61 (-1;-5;-2;-8) dB.

Rys. 7 przedstawia porównanie izolacyjności akustycznej przed i po wykonaniu prac

naprawczych. Średnio izolacyjność akustyczna została poprawiona o 7-9 dB.

Rys. 7. Porównanie izolacyjności akustycznej przed i po wykonaniu prac naprawczych.

4.3 Symulacje numeryczne

Na Rys. 8 przedstawiono obliczoną charakterystykę izolacyjności akustycznej jednej z

dwunastu badanych konstrukcji. Przedstawiono porównanie charakterystyki izolacyjności

akustycznej bez przenoszenia bocznego i z uwzględnieniem przenoszenia bocznego. Widać,

że w tym przypadku obniżenie izolacyjności akustycznej występuje głównie w zakresie

100 Hz.

Rys. 9 przedstawia poziom dźwięku poszczególnych grup instrumentów w

pomieszczeniu odbiorczym, za tą samą konstrukcją ściany. Krzywe naniesione są na krzywe

graniczne NR.

20

30

40

50

60

70

80

R' [

dB

]

Hz

przed pracami naprawczymi

po pracach naprawczych

20

Rys. 8. Symulacje izolacyjności akustycznej właściwej R oraz izolacyjności akustycznej właściwej,

przybliżonej R’ ściany z cegły z okładziną z podwójnej płyty gipsowo-włóknowej na stalowym ruszcie i

pustką powietrzną gr. 10 cm wypełnioną wełną mineralną.

a) b)

Rys. 9. Widma dźwięku instrumentów muzycznych, konstrukcja nr 11 - ceglana ściana

otynkowana oraz okładzina z podwójnej płyty Fermacell na stalowym ruszcie, pustka grubości 10 cm

wypełniona wełną mineralną, a) transmisja bezpośrednia, b) transmisja z przenoszeniem bocznym

W Tabeli 2 przedstawiono zestawienie obliczonych wskaźników NR hałasu tła w

pomieszczeniu odbiorczym dla różnych konstrukcji ściennych oraz dla różnych grup

instrumentów. Osobno przedstawione są wskaźniki NR dla transmisji bezpośredniej i

transmisji z wpływem przenoszenia bocznego. Wartości NR ≤ 25 są wytłuszczone.

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

50

63

80

10

0

12

5

16

0

20

0

25

0

31

5

40

0

50

0

63

0

80

0

10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

dB

f [Hz]

1. R (Insul)

2. R' (Bastian)

0

10

20

30

40

50

60

63 125 250 500 1000 2000 4000

Lp [dB]

Frequency [Hz]

konstrukcja nr 11 (transmisja bezpośrednia)

NR0

NR5

NR10

NR15

NR20

NR25

NR30

NR35

NR40

NR45

NR50

NR55

NR32

NR34NR26

Perkusyjne

Dęte

Inne

NR25

0

10

20

30

40

50

60

63 125 250 500 1000 2000 4000

Lp [dB]

Frequency [Hz]

konstrukcja nr 11 (z przenoszeniem bocznym)

NR0

NR5

NR10

NR15

NR20

NR25

NR30

NR35

NR40

NR45

NR50

NR55

NR33

NR32

NR28

Perkusyjne

Dęte

Inne

NR25

21

Tabela 2. Zestawienie obliczonych wskaźników NR poszczególnych grup instrumentów w

pomieszczeniu odbiorczym

Nr Konstrukcja Rysunek Masa M [kg/m

2]

Wskaźnik NR hałasu w pomieszczeniu odbiorczym

Transmisja bezpośrednia / z uwzgl. dróg bocznych

Perkusyjne Dęte Inne

Ściany zbadane w terenie

1 Cegła pełna gr. 13 cm1)

208 - / 43

2) - / 47

2) - / 38

2)

2 Cegła dziurawka, gr. 30 cm

366 403)

/ 42 413)

/ 42 333)

/ 36

3 Cegła dziurawka + okładzina akustyczna

391 103)

/ 33 63)

/ 30 63)

/ 26

4 Podwójny ruszt drewniany, panele

ścienne z płyt gipsowo-włóknowych i płyt OSB

134 - / 332)

- / 312)

- / 262)

Symulacje numeryczne konstrukcji

5 Bloczki silikatowe, gr. 18 cm

360 42 / 42 40 / 39 35 / 35

6 Bloczki silikatowe, gr. 24 cm

462 38 / 38 37 / 36 31 / 31

7 Bloczki silikatowe 75 cm, 7,5 cm pustka, pustaki

10 cm 340 34 / 34 33 / 32 28 / 28

8 podwójny ruszt stalowy z okładziną z podwójnej

płyty g-k, z pustką grubości 20 cm

wypełniona wełną mineralną

32 33 / 42 36 / 37 28 / 35

9 podwójny ruszt stalowy z okładziną z podwójnej

płyty g-k oraz płyty OSB, z pustką grubości 20 cm

wypełniona wełną mineralną

51.8 22 / 31 26 / 26 16 / 27

10 podwójny ruszt stalowy z okładziną z podwójnej

płyty Fermacell, z pustką grubości 20 cm

wypełniona wełną mineralną

59,6 28 / 34 33 / 33 23 / 32

22

11 ceglana ściana otynkowana oraz

okładzina z podwójnej płyty Fermacell na

stalowym ruszcie, pustka powietrzna grubości 10 cm wypełniona wełną

mineralną

256 32 / 33 34 / 32 26 / 28

12 Bloczki silikatowe, gr. 18 cm oraz okładzina z

podwójnej płyty g-k i płyty OSB na stalowym

ruszcie, pustka powietrzna grubości 10 cm wypełniona wełną

mineralną

388 22 / 26 22 / 18 16 / 23

Ściany zbadane w Laboratorium Izolacyjności Akustycznej

114)

ceglana ściana otynkowana oraz

okładzina z podwójnej płyty Fermacell na

stalowym ruszcie, pustka powietrzna grubości 10 cm wypełniona wełną

mineralną

256 30 / 28 29 / 25 24 / 24

1) Opis konstrukcji według relacji pracowników szkoły muzycznej. Badania izolacyjności akustycznej wskazują na to, że ta ściana była grubsza niż 13 cm.

2) Wartości NR dotyczą jedynie sytuacji z uwzględnieniem przenoszenia bocznego.

3) Wartości NR dla transmisji bezpośredniej są na podstawie symulacji numerycznych.

4) Konstrukcja odwzorowana w Laboratorium Izolacyjności Akustycznej.

Na podstawie powyższych wyników oraz analizy izolacyjności akustycznej można

było wyznaczyć minimalną ważoną izolacyjność akustyczną właściwą dla poszczególnych

grup instrumentów. Wartości te wyznaczone są na podstawie tych przegród, które osiągają

najniższe Rw przy zapewnieniu poziomu dźwięku NR25:

Instrumenty perkusyjne i dęte (konstrukcja nr 12):

Rw(C;Ctr;CA;CB) = 73(-1;-6;-1;-9) dB;

Instrumenty ‘inne’ (konstrukcja nr 11):

Rw(C;Ctr;CA;CB) = 66(-1;-5;-2;-9) dB;

Jednoliczbowe wskaźniki oceny izolacyjności akustycznej właściwej zostały

wyznaczone stosując zaproponowane przez autora widmowe wskaźniki adaptacyjne: CA dla

instrumentów dętych, oraz CB dla instrumentów perkusyjnych i ‘innych’. W celu określenia

kryterium dla wszystkich grup instrumentów użyto wskaźnika CB, jako bardziej

23

rygorystycznego. W ten sposób uzyskano następujące wymagane minimalne wskaźniki oceny

izolacyjności akustycznej właściwej przegród między pomieszczeniami:

przegroda ścienna pomiędzy pomieszczeniami z instrumentami perkusyjnymi a

innymi pomieszczeniami: 𝑅𝑊 + 𝐶𝐵 ≥ 64dB;

przegroda ścienna pomiędzy pomieszczeniami dla instrumentów dętych a innymi

pomieszczeniami: 𝑅𝑊 + 𝐶𝐴 ≥ 72dB;

przegroda ścienna pomiędzy salami dla instrumentów „innych” a innymi

pomieszczeniami: 𝑅𝑊 + 𝐶𝐵 ≥ 57dB;

ściany dzielące wszystkie rodzaje pomieszczeń muzycznych: 𝑅𝑊 + 𝐶𝐵 ≥ 64dB.

Niezmiernie ważna jest odpowiednia redukcja przenoszenia bocznego. Konstrukcje

przegród oraz łączenia między nimi powinny być tak zaprojektowane, aby wypadkowy

wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej, przybliżonej, nie był mniejszy niż:

𝑹′𝑾 + 𝑪𝑨 ≥ 𝟔𝟕 dB: pomiędzy salami dla instrumentów dętych a innymi

pomieszczeniami,

𝑹′𝑾 + 𝑪𝑩 ≥ 𝟓𝟒 dB: pomiędzy wszystkimi rodzajami pomieszczeń muzycznych.

4.4 Pomiary laboratoryjne

Pomiary izolacyjności akustycznej jednej z zaprojektowanych konstrukcji w ramach

pracy doktorskiej autora były pierwszymi tego rodzaju badaniami wykonanymi w

Laboratorium Izolacyjności Akustycznej (LIA) znajdującym się w budynku Centrum

Budownictwa Zrównoważonego i Energii Parku Naukowo-Technologicznego Uniwersytetu

Zielonogórskiego. Na pomieszczenia laboratorium składają się trzy komory badawcze oraz

pomieszczenie kontrolne, trwale wtopione w bryłę budynku CBZiE. Schemat ideowy LIA

pokazano na rys. 10, na którym wprowadzono następujące oznaczenia:

1. Komora nadawcza, z której będzie emitowany dźwięk źródłowy.

2. Komora odbiorcza dla badań przegród pionowych.

24

3. Komora odbiorcza dla badań przegród poziomych.

4. Otwór do montowania przegród pionowych.

5. Otwór do montowania przegród poziomych.

6. Pomieszczenie kontrolne.

Rys. 10. Układ poszczególnych komór w LIA.

W LIA możliwe są badania:

− wszelkiego rodzaju jedno i wielowarstwowych przegród ściennych;

− wszelkiego rodzaju stropów z wszystkimi warstwami podłogowymi, włączając

badania izolacyjności akustycznej od dźwięków uderzeniowych;

− stropów z różnymi rozwiązaniami sufitów w tym sufitów podwieszonych;

− drzwi i okien oraz drobnych elementów, takich jak nawiewniki;

− tłumienia dźwięków uderzeniowych warstw podłogowych.

W celu zweryfikowania jakości laboratorium wyznaczono wartości Rmax dla

masywnych przegród. W tym celu zbadano izolacyjność akustyczną ściany ceglanej o

grubości 13 cm, otynkowanej z jednej strony, z okładziną akustyczną z dwóch stron ściany.

25

Wyznaczona wartość dla pojedynczych ścian murowanych Rmax,w wynosi 70 dB. Jest to

bardzo dobry wynik, oznaczający, że w LIA będzie można badać wszystkie rodzaje przegród

ściennych stosowanych w budownictwie mieszkaniowym i użytkowym na potrzeby wymagań

normy PN-B-02151-3:1999.

Po zbadaniu Rmax,w i weryfikacji wysokiej jakości LIA, Wykonano badania

laboratoryjne izolacyjności akustycznej konstrukcji nr 11, przedstawionej w Tabeli 2.

Konstrukcja ściany zbudowanej w LIA została przedstawiona na Rys. 11.

Rys. 11. Konstrukcja ściany badanej w LIA.

Pom. nadawcze Pom. odbiorcze

2x płyta gipsowo-

włóknowa

ruszt i wełna mineralna 10

cm

cegła 12 cm

tynk

dylatacja

Przekrój pionowy

przestrzeń 3 cm

26

Wyznaczony laboratoryjnie wskaźnik ważonej izolacyjności akustycznej właściwej

wynosi

Rw (C;Ctr;CA;CB) = 66 (-1;-5;-2;-9) dB.

Wyniki pomiarów laboratoryjnych odbiegały od wyników pierwotnych symulacji

numerycznych takiej samej konstrukcji. Pierwotne symulacje zawyżały izolacyjność

akustyczną ściany o około 6 dB:

Rw (C;Ctr;CA;CB) = 72(-1;-6;-1;-9) dB.

Dobrą korelację uzyskano dopiero po modyfikacji profilu przekroju poprzecznego

ściany w programie Insul, uwzględniając wklęsłości między cegłami. Po tej modyfikacji

wyznaczony w symulacjach numerycznych wskaźnik ważony izolacyjności akustycznej

właściwej wynosił:

Rw (C;Ctr;CA;CB) = 64(-1;-6;-2;-8) dB.

Porównanie R w skali częstotliwości przedstawione jest na Rys. 12.

Rys. 12. Porównanie symulacji ściany z okładziną z wartościami zmierzonymi po uwzględnieniu

profilu przekroju poprzecznego ściany ceglanej.

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

50

63

80

10

0

12

5

16

0

20

0

25

0

31

5

40

0

50

0

63

0

80

0

10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

R[d

B]

Hz

1. symulacja

2. zmierzone

27

5. Podsumowanie i wnioski

5.1. W niniejszej pracy badano izolacyjność akustyczną od dźwięków powietrznych

różnych konstrukcji ściennych pod względem ich zdolności do tłumienia dźwięków

z instrumentów muzycznych. Analiza była oparta na pomiarach terenowych, na

symulacjach numerycznych, a także na pomiarach laboratoryjnych. Analiza była także

oparta na pomiarach widm instrumentów muzycznych, które podzielono na trzy

grupy: perkusyjne, dęte i inne. Grupa ‘innych’ instrumentów uwzględnia wszystkie

popularne naturalne instrumenty muzyczne włączając głos męski i głos żeński, lecz

wyłączając instrumenty dęte i perkusyjne.

5.2. W analizie wyróżniono konstrukcje ścian nadające się do oddzielenia pomieszczeń do

gry na poszczególnych grupach instrumentów muzycznych. Na tej podstawie

wyznaczono nowe jednoliczbowe kryteria izolacyjności akustycznej dla przegród

stosowanych w pomieszczeniach muzycznych.

5.3 Nowe przegrody w pomieszczeniach muzycznych oraz łączenia między nimi należy

projektować tak, aby wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej

przybliżonej nie był mniejszy niż wartości podane w rozdziale 4.3. Można też

stosować konstrukcje zaprojektowane i wyróżnione w tej pracy. Zaletą wyróżnionych

konstrukcji jest ich wysoka izolacyjność akustyczna w szerokim paśmie częstotliwości

przy zachowaniu minimalnej grubości, poniżej 30 cm. Konieczna jest jednak

odpowiednia kontrola przenoszenia bocznego zarówno poprzez odpowiednie łączenia

przegród jak i zastosowania odpowiednich drzwi i tłumików w kanałach

wentylacyjnych.

5.4. Zaproponowane w tej pracy konstrukcje ścienne mogą być wykorzystywane zarówno

w nowo projektowanych budynkach jak i remontowanych budynkach. Gdy pomiędzy

pomieszczeniami muzycznymi w istniejącym budynku znajdują się ściany ceglane, to

przy tych ścianach można wybudować okładziny, jak dla konstrukcji nr 11 lub 12,

przy odpowiedniej redukcji przenoszenia bocznego. W symulacjach numerycznych

założono wykonanie okładzin akustycznych na ścianach bocznych, podwieszonego

sufitu oraz pływającej podłogi. W budynkach, gdzie przegrody boczne cechują się

wysoką izolacyjnością akustyczną, takie zabiegi nie będą potrzebne. Jednak w

większości konwencjonalnych budynków z murowanymi ścianami i betonowymi lub

28

gorzej - drewnianymi stropami, wykonanie podobnych okładzin w pomieszczeniach

muzycznych jest konieczne. W nowo projektowanych budynkach zaleca się

wykonanie odpowiednich dylatacji między przegrodami.

5.5. Cel sformułowany w rozdziale 1 został osiągnięty. Wyznaczono nowe jednoliczbowe

kryteria izolacyjności akustycznej dla pomieszczeń przewyższające zalecenia

normowe dla budynków mieszkaniowych i szkół. Kryteria wyznaczono na podstawie

pomiarów widm instrumentów muzycznych i ich odpowiedniej klasyfikacji.

Symulacje numeryczne zostały zweryfikowane pomiarami terenowymi i

laboratoryjnymi. Cztery tezy sformułowane w rozdziale 1 zostały więc dowiedzione.

5.6 Aplikacyjny cel pracy także został osiągnięty. Zaproponowane rozwiązania przegród

sprawdzone w symulacjach numerycznych i w badaniach laboratoryjnych stanowią

barierę w propagacji dźwięków pochodzących od instrumentów muzycznych przez co

zapewniają komfort akustyczny w pomieszczeniach sąsiednich.

29

6. Kierunki dalszych badań

Przedmiotem pracy pt. „Ocena izolacyjności akustycznej przegród budowlanych w

placówkach edukacji muzycznej” była izolacyjność akustyczna ścian od dźwięków

powietrznych. Dostrzega się potrzebę wykonania podobnej analizy jakości akustycznej

stropów, zarówno pod kątem izolacyjności od dźwięków powietrznych jak i izolacyjności od

dźwięków uderzeniowych. Stropy betonowe, stosowane w większości budynków

mieszkaniowych i budynków użyteczności publicznej cechują się wyższą izolacyjnością od

dźwięków powietrznych od większości ścian. Niemniej jednak należałoby ocenić ich jakość

w stosunku do poziomów dźwięku charakterystycznych dla instrumentów muzycznych oraz

na tej podstawie opracować jednoliczbowe wskaźniki izolacyjności akustycznej dla stropów,

analogiczne do tych zaproponowanych w niniejszej pracy dla ścian działowych.

Ponadto przy źródłach dźwięku ustawionych na podłodze materiałowe przenoszenie

drgań będzie znaczące. Należałoby więc także ocenić efektywność różnych rodzajów

‘pływającej podłogi’ w zastosowaniu w środowisku muzycznym.

W pracy zaobserwowano także ograniczenia w stosowaniu okładzin akustycznych w

celu kontroli przenoszenia bocznego. W niektórych pasmach częstotliwości takie okładziny

zamiast tłumić dźwięk – wzmacniają go. Jest to dobrze zbadane zjawisko akustyczne.

Dostrzega się jednak potrzebę analizy skutecznego zakresu tłumienia dźwięków

przenikających drogami bocznymi pod kątem widm instrumentów muzycznych. Taka analiza

mogłaby posłużyć do doboru odpowiedniego materiału okładziny akustycznej jak i

odpowiedniej grubości pustki powietrznej, itp.

30

Spis literatury autoreferatu

[1] CREMER L., HECKL M., PETERSSON B.A.T.: Structural Vibrations and Sound Radiation

and Audio Frequencies. ISBN 3-540-22696-6.

[2] GIL J., Instrumenty muzyczne jako źródło hałasu przy wyznaczaniu izolacyjności

akustycznej przegród." Praca magisterska. Zakład Akustyki Pomieszczeń i Psychoakustyki,

Instytut Akustyki, Wydział Fizyki UAM, Poznań 2007.

[3] GIL J., MARCINOWSKI J., Porównanie izolacyjności akustycznej ściany z cegły pełnej

oraz nowoczesnej ściany szkieletowej pod kątem ich zastosowania w środowisku

muzycznym. 56 Konf. KILiW PAN i KN PZITB, Kielce-Krynica 2010, s. 89-96.

[4] GIL J., MARCINOWSKI J., Poprawa izolacyjności akustycznej ściany dzielącej sale nauki

muzyki. Izolacje nr. 9/2012, str. 58-60.

[5] JAMES A., THOMPSON A., REES I.: School music rooms - designed beyond BB93.

Proceedings of the Institute of Acoustics 2005.

[6] MEIER A., SCHMITZ A. Application of total loss factor measurements for the

determination of sound insulation, Journal of Building Acoustics vol. 6 number 2, 1999.

[7] MILLER J. Design Standards for the sound insulation of practice rooms. Acoustics Bulleting

18(6). (1993).

[8] RANDALL K.E., MEARES D.J., ROSE K.A. Sound insulation of partitions in Broadcasting

Studio Centres: field measurement data, 1986.

[9] RASMUSSEN B. Danish Building Research Institute: Applied Acoustics 71 (2010) 373-

385: Sound insulation between dwellings – Requirements in building regulations in Europe.

[10] SHARP B.H.: Prediction Methods for the Sound Transmission of Building Elements. Noise

Control Engineering 01/1978; 11(2). DOI:10.3397/1.2832099.

[11] SZUDROWICZ B., Podstawy kształtowania izolacyjności akustycznej pomieszczeń w

budynkach mieszkalnych. Wydawnictwa Instytutu Techniki Budowlanej, Warszawa 1992.

[12] Acoustic Performance Standards for the Priority Schools Building Programme. Education

Funding Agency, 2012.

[13] ANSI/ASA S12.60-2010/Part 1, American National Standards Institute / Acoustical Society

of America Acoustical Performance Criteria, Design Requirements and Guidelines for

Schools, Part 1: Permanent Schools.

[14] ANSI/ASA S12.60-2009/Part 2, American National Standards Institute / Acoustical Society

of America Acoustical Performance Criteria, Design Requirements and Guidelines for

Schools, Part 2: Relocatable Classroom Factors.

[15] Building Bulletin 93. Acoustic Design of Schools. A Design Guide. Department for

Educations and Skills.

[16] DIN 4109(11.89) Schallschutz im Hochbau. 1989.

[17] HM Government Building Regulations 2010: Approved Document E - Resistance to the

passage of sound.

[18] PN-B-02151-3:1999 Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem pomieszczeń w

budynkach. Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna

elementów budowlanych. Wymagania.

[19] PN-EN 12354-1:2002 Akustyka budowlana. Określanie właściwości akustycznych

budynków na podstawie właściwości elementów. Część 1: Izolacyjność od dźwięków

powietrznych między pomieszczeniami.

[20] PN-EN ISO 10140-2:2011, Akustyka. Pomiar laboratoryjny izolacyjności akustycznej

elementów budowlanych. Część 2: Pomiar izolacyjności od dźwięków powietrznych.

31

[21] PN-EN ISO 10140-5:2011, Akustyka. Pomiar laboratoryjny izolacyjności akustycznej

elementów budowlanych. Część 5: Wymagania dotyczące laboratoryjnych stanowisk

badawczych i wyposażenia.

[22] PN-EN ISO 16283-1:2014-05, Akustyka. Pomiary terenowe izolacyjności akustycznej w

budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Część 1: Izolacyjność od

dźwięków powietrznych.

[23] PN-EN ISO 717-1:2013-08, Akustyka. Ocena izolacyjności akustycznej w budynkach i

izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Izolacyjność od dźwięków

powietrznych.