Problematika zvukové pohltivosti protihlukových stěn s pohlcující vrstvou z lehčeného betonu

1. Úvod

Zvuková pohltivost betonových protihlukových stěn s pohlcující vrstvou z lehkého betonu se měří v dozvukových místnostech podle normy ČSN EN 1793-1:2013 Zařízení pro snížení hluku silničního provozu – Zkušební metody stanovení akustických vlastností – Část 1: Vnitřní charakteristiky zvukové pohltivosti. Tato evropská norma stanovuje zkušební metodu pro kategorizaci hodnot zvukové pohltivosti různých druhů protihlukových stěn. Nevztahuje se na určení vlastností in situ, které jsou závislé i na dalších faktorech nesouvisejících se samotným zařízením, jako jsou např. geometrické rozměry stěny a kvalita stavebních prací, jakož i na faktorech souvisejících s místem, kde je zařízení postaveno (impedance povrchu terénu, urbanistická situace, atd.). Zkouška zahrnuje měření laboratorních hodnot zvukové pohltivosti pro protihlukové stěny a výsledné ohodnocení má pomoci při výběru zařízení pro konkrétní případy aplikací protihlukové ochrany. Touto zkušební metodou se mohou testovat protihlukové clony různé účely, např. podél silnic, dálnic, železničních tratí nebo v blízkosti průmyslových areálů. V konkrétních případech je za použití vhodného spektra vypočteno jednočíselné hodnocení. ČSN EN 1793-1:2013 popisuje modifikaci zkušební metody uvedené v mezinárodní normě ČSN EN ISO 354:2003 Akustika – Měření zvukové pohltivosti v dozvukové místnosti. Tato základní metoda je velmi přesná, zahrnuje korekce vlivu teploty a vlhkosti vzduchu na snížení hladiny zvuku během zkoušení. Hlavním výsledkem zkoušky, který se objektivně vztahuje ke zvukové pohltivosti pohlcující vrstvy stěny z lehkého betonu, je jednočíselná veličina zvukové pohltivosti DL_α v dB, zaokrouhlená na celé číslo. Tato veličina vzniká vážením středních činitelů zvukové pohltivosti v třetinooktávových pásmu v rozsahu od 100 Hz do 5 kHz přes normalizované spektrum hluku silničního provozu nebo jiné normalizované spektrum (železnice, průmysl aj.). Normalizované spektrum hluku silničního provozu se používá k výpočtu jednočíselných veličin zvukové pohltivosti protihlukových stěn snižujících hluk silničního provozu v blízkosti pozemních komunikací; toto spektrum je definováno hladinami akustického tlaku z typické silniční dopravy váženými funkcí filtru zvukoměru A. Funkce A filtru zvukoměru zavádí do hodnocení zvuku vliv citlivosti lidského sluchu na zvuk různých kmitočtů v třetinooktávových pásmech kmitočtového rozsahu 100 Hz až 5000 Hz. Největší váhu mají proto kmitočty okolo 1000 Hz, kde je lidský sluch nejcitlivější. Obdobným způsobem je definováno normalizované spektrum hluku železničního provozu a mohu být definována i další spektra, záleží na konkrétní aplikaci. ČSN EN 1793-1:2013 bohužel zahrnuje i kontroverzní kategorizaci protihlukových stěn (kategorie A1 až A5 na základě měření v dozvukové komoře).

2. Objektivní interpretace zvukové pohltivosti protihlukových stěn s pohlcující vrstvou z lehkého betonu

Naměřené činitele zvukové pohltivosti v třetinooktávových pásmech v rozsahu od hodnoty 100 Hz do 5 kHz lze naštěstí zhodnotit i jinými jedočíselnými veličinami, které nám mohou pomoci přeložit DL_α do srozumitelné řeči, neboť použití decibelů pro zvukovou pohltivost není úplně ideální. Jednočíselné hodnocení zvukové pohltivosti α_w stanovené podle ČSN EN ISO 11654:1998 Akustika – Absorbéry zvuku používané v budovách – Hodnocení zvukové pohltivosti se používá k popisu akustických vlastností výrobků pohlcujících zvuk určených pro obvyklé použití v běžných kancelářích, chodbách, učebnách, nemocnicích, atd. Protihluková stěna není výrobkem pro obvyklé použití v budově, přesto je možné pro konfrontovat obě jednočíselné veličiny α_w a DL_α, viz tab. 1. Ještě zajímavější je porovnání s třetí vyhodnocovací metodou – německou normou VDI 3755:2000 Schalldämmung und Schallabsorption abgehängter Unterdecken, která místo jednočíselných hodnot používá jednoznačný slovní popis zvukové pohltivosti, viz opět tab. 1.

Pokud porovnáme jednotlivé sloupce tab. 1, pak musíme konstatovat, že kategorie A3 až A5 z ČSN EN 1793-1:2013 lze u pohlcujících vrstev z lehkého betonu považovat v podstatě za rovnocenné, protože fyzikálně mezi nimi není zásadní rozdíl – všechny tři kategorie odpovídají slovnímu ekvivalentu „velmi vysoce pohlcující“.

3. Závěr

Dostatečnou kategorií zvukové pohltivosti u protihlukových stěn s pohlcujícími vrstvami z lehčeného betonu pro silniční aplikace je jednoznačně A3, tato kategorie společně s kategoriemi A4 a A5 odpovídá slovnímu popisu velmi vysoce zvukově pohlcující protihluková stěna, současně jsou kategorie A3 až A5 ekvivalentem špičkových tříd zvukové pohltivosti pro budovy A až B (0,80 až 1,00), jež jsou definovány v ČSN EN ISO 11654:1998. Kategorii A2 můžeme považovat za stále dobrou úroveň se slovním popisem vysoce zvukově pohlcující protihluková stěna. Poslední kategorie A1 souvisí s velkou nejistotou ohledně výsledné zvukové pohltivosti, neboť její rozsah zahrnuje protihlukové stěny zvukově odrazivé až zvukově pohlcující. V praxi je proto vhodné vypisovat požadavky na zvukovou pohltivost těchto protihlukových stěn v rozsahu A2 až A3, nižší třídu A1 pokryjí i zvukově nepohlcující resp. zvukově odrazivé protihlukové stěny (např. DL_α = 1 dB/A1 u protihlukové stěny z hutného betonu bez pohlcující vrstvy). Vysoké třídy A4 a A5 nemají ve srovnání s třídou A3 opodstatnění z hlediska dalšího významnějšího snížení odraženého zvuku, viz typický ekvivalent ve formě α_w = 0,85 pro A3 a α_w = 0,95 pro A4. U protihlukové stěny s pohlcující vrstvou z lehčeného betonu kategorie A3 dochází k odražení 15 % dopadající zvukové energie ve srovnání s 5 % u stěny kategorie A4 a teoretickými 0 % u stěny kategorie A5. Pokud provedeme energetický součet pole odražených zvukových vln (odraz zvuku od protihlukové stěny) s primárním polem přímých zvukových vln, jež se přirozeně šíří od zdroje dopravního hluku, zjistíme, že kategorie A3 a A5 nevykazují objektivní rozdíl, většina dopadající zvukové energie je pohlcena a zbytková odražená část je maskována přímým zvukovým polem, v území nedochází k významnému zvyšování hladiny akustického tlaku vlivem odrazu zvuku od takové protihlukové stěny. Toto lze jednoduše ilustrovat na zařízeném obývacím pokoji (sedací souprava, těžké závěsy, koberce aj.), jež může z hlediska svého vybavení posloužit jako přirovnání k popisovaným protihlukových stěnám kategorie A3 až A5. Naopak prázdný obývací pokoj s mnohonásobným odrazem zvuku je analogií odrazivé betonové protihlukové stěny bez pohlcující vrstvy (DL_α = 1 dB/A1), laicky řečeno je takový obývací pokoj či zvukově odrazivá protihluková stěna „hlučnější“ o 3 decibely ve srovnání se zařízeným obývacím pokojem resp. zvukově velmi vysoce pohlcující protihlukovou stěnou. Pro potlačení zmiňovaných 3 dB v poli odražených zvukových vln je však jedno, zda bude v obývacím pokoji jedna sedací souprava či tři sedací soupravy. Již jedna sedací souprava je velmi účinným – zvukově pohlcujícím akustickým tělesem. Nemůžeme nikomu bránit, aby si za účelem ochrany proti odraženému zvuku instaloval do obývacího pokoje tři sedací soupravy. Nemůžeme nikomu bránit, aby navrhoval protihlukové stěny kategorie A5. V obou případech získáme obdobný účinek za více peněz ve srovnání se standardním řešením. Pro dlouhodobé snižování hluku z dopravy s pomocí protihlukových stěn je mnohem podstatnější správný geometrický návrh (poloha, dostatečná výška a délka protihlukové stěny) v daném území, trvanlivost protihlukové stěny a též její neprůzvučnost. Tyto vstupy ovlivňují ochranu území před hlukem mnohem více než samotná volba kategorie zvukové pohltivosti.

4. Literatura a doporučené zdroje

1. Beranek, L.: Noise Reduction, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1960
2. ČSN EN 1793-1 Zařízení pro snížení hluku silničního provozu – Zkušební metody stanovení akustických vlastností – Část 1: Vnitřní charakteristiky zvukové pohltivosti