Příspěvek k problematice akustických vlastností ETICS
Dodatečné tepelně izolační vrstvy instalované kontaktně na libovolnou stěnu radikálně zlepšují tepelný odpor, ale zároveň snižují neprůzvučnost na specifických kmitočtových pásmech. V hlučných lokalitách (okolí frekventovaných silnic, železnic) však může jít o významný problém.
Úvod
Vnější tepelně izolační kompozitní systémy (ETICS – External Thermal Insulation Composite Systems) jsou definovány jako stavební výrobky, které se dodávají v ucelené sestavě složek, skládajících se z lepicí hmoty, tepelného izolantu, kotvících prvků, základní vrstvy a konečné povrchové úpravy. Dodatečné tepelně izolační vrstvy instalované kontaktně na libovolnou stěnu radikálně zlepšují tepelný odpor, ale zároveň snižují neprůzvučnost na specifických kmitočtových pásmech. Tento negativní efekt zateplení není obvykle uživateli budovy vnímán, jelikož o celkovém akustickém komfortu rozhodují většinou výplně otvorů – okna. V hlučných lokalitách (okolí frekventovaných silnic, železnic) však může jít o významný problém.
Zkušební metody pro akustické vlastnosti ETICS
Navržená revize ETAG 004 (European Technical Approval Guideline) popisuje určení akustických vlastností ETICS laboratorním měřením podle skupiny norem ČSN EN ISO 10140-1, 2, 4 a 5. Určovanou veličinou je „zlepšení“ vážené neprůzvučnosti ΔRw, které je definováno jako rozdíl neprůzvučnosti základní stěny s aplikovaným ETICS a bez ETICS pro každé třetinooktávové pásmo, dále je určováno „zlepšení“ se započítáním faktorů přizpůsobení spektra C a Ctr. Zkoušený ETICS (tzv. akustická přídavná konstrukce) musí pokrývat celou plochu základní stěny. V případě ETICS se používá základní stěna s nízkým kritickým kmitočtem („těžká stěna“). Je realizována ze zdiva, monolitického betonu nebo betonových bloků s plošnou hmotností 350 ± 50 kg/m2. Materiál a tloušťka stěny jsou voleny tak, aby kritický kmitočet ležel v oktávovém pásmu 125 Hz, což se ověřuje výpočtem nebo měřením. V materiálu základní stěny nesmí být žádné dutiny a žádné tloušťkové rezonance pod 3150 Hz. Objemová hmotnost bloků nebo zdiva musí být nejméně 1600 kg/m3. Vhodnou skladbou jsou vápenopískové bloky s objemovou hmotností 1700 kg/m3 ≤ ρ < 1800 kg/m3 a šířkou 175 mm, se sádrovou omítkou tl. 10 mm na jedné straně stěny. Charakterizování samotné přídavné konstrukce vyžaduje, aby její akustické vlastnosti byly nezávislé na základní konstrukci, ke které je připevněna. To je splněno, pokud plošná hmotnost základní konstrukce je mnohem větší než plošná hmotnost přídavné konstrukce, dále pokud kritický kmitočet základní konstrukce je pod měřeným kmitočtovým rozsahem a konstrukční spojení mezi přídavnou a základní konstrukcí je slabé. Jestliže se skutečná situace liší od těchto podmínek, je účinnost přídavné konstrukce do určité míry závislá na vlastnostech základní konstrukce [1]. Nezávislé určování akustických vlastností přídavných konstrukcí – ETICS tedy vyžaduje hmotnou základní stěnu. Velké množství praktických aplikací však zahrnuje i různé lehké stěny. Z tohoto důvodu je u ETICS určených k aplikaci na jiné typy stěny možné pro zkoušku použít konkrétní stěny (dutinové tvárnice atd.) V těchto případech se v protokolu uvádí i přesná skladba použité základní stěny.
Přídavná konstrukce – ETICS musí být namontována na základní konstrukci stejně jako v praxi na stavbě. Přídavná konstrukce musí být připojena na boční části laboratoře stejným způsobem jako na stavbě, ale nesmí být provedeno pevné spojení základní konstrukce s přídavnou konstrukcí přes okraje bočních konstrukcí. Vytvrzovací doba přídavné konstrukce a jejího upevnění musí být dostatečně dlouhá, aby bylo dosaženo konečných podmínek [1]. Vliv ETICS na neprůzvučnost těžké stěny je zřejmý z obrázku 1. Neprůzvučnost dvouvrstvé konstrukce je obecně tím lepší, čím je těžší. Zároveň platí, že vzduchová neprůzvučnost roste s kmitočtem dopadajícího a vyzařovaného zvuku. Na nízkých kmitočtech je na obrázku 1 u všech tří křivek zřejmá oblast rezonance.
![Obr. 1. Vliv ETICS na neprůzvučnost základní stěny s plošnou hmotností 400 kg/m2 [2]](/docu/clanky/0094/009498o1.png)
Obr. 1. Vliv ETICS na neprůzvučnost základní stěny s plošnou hmotností 400 kg/m2 [2]
J. Nurzynski z polského Instytutu Techniki Budowlanej (ITB) uvádí následující zkušenost ze zkoušek akustických vlastností – aplikace ETICS na bázi polystyrenu (EPS 150 mm) s tenkovrstvou omítkou 5 mm posune významně rezonanční kmitočet složené konstrukce až na 315 Hz a v případě minerální vlny (MW 150 mm) s identickou omítkou dochází k posunu f0 na 125 Hz [2].
| ETICS, omítka | f0 [Hz] | ΔRw [dB] | ΔRw + C | ΔRw + Ctr |
|---|---|---|---|---|
| EPS 150, 5 mm | 315 | −4 | −45 | −46 |
| MW 150, 5 mm | 125 | 0 | −41 | −43 |
Při laickém zhodnocení neprůzvučnosti, viz obrázek 1, se může zdát, že je aplikace ETICS na bázi polystyrénu i minerální vlny pozitivní. Vyhodnocením vážených hodnot ze souboru naměřených dat podle ČSN EN ISO 717-1 zjistíme, že aplikace ETICS 150 mm na bázi polystyrénu „zlepšuje“ resp. snižuje váženou neprůzvučnost základní stěny o významné −4 dB [2].
Souvislosti s právními požadavky v ČR
Norma ČSN 73 0532:2010 stanovuje požadavky na zvukovou izolaci obvodových plášťů budov včetně oken a dveří. Požadavky jsou stanoveny s ohledem na funkci místnosti a hluk ve venkovním prostoru. Pro stavební úpravy stávajících budov se tato norma také přiměřeně využívá. Vážené hodnoty stavební vzduchové neprůzvučnosti obvodových plášťů budov nesmí být nižší než požadavky stanovené normou. Požadované hodnoty se odvozují v závislosti na venkovním hluku, vyjádřeném ekvivalentní hladinou akustického tlaku A ve vzdálenosti 2 m před fasádou, LAeq,2m v denní a noční době. Aplikace ETICS často souvisí s výměnou oken, a proto je nutné upozornit na skutečnost, že snížení požadavků na neprůzvučnost oken se podle normy uplatní jen tehdy, jestliže hodnota vážené neprůzvučnosti plné části obvodového pláště je nejméně o 10 dB vyšší než hodnoty vážené neprůzvučnosti oken. Typické zateplení budovy polystyrénem 150 mm, kde je podíl plochy oken k celkové ploše obvodového pláště místnosti mezi 35 % až 50 %, může paradoxně zvýšit požadavek na neprůzvučnost výplní otvorů Rw o 3 dB, jelikož hodnota takto zateplené plné části obvodového pláště již nemusí být o 10 dB vyšší než hodnota vážené neprůzvučnosti instalovaných oken.
Současné využití výpočtového modelu u ETICS
Rezonanční kmitočet f0 základní konstrukce lze stanovit výpočtem podle ČSN EN 12354-1 v závislosti na dynamické tuhosti s´. Norma poskytuje odhad ΔRw v závislosti na rezonančním kmitočtu f0. Pokud je f0 větší než 160 Hz, vychází ΔRw záporně a dále klesá s rostoucím rezonančním kmitočtem až na minimum ΔRw = −10 dB. V současné době se připravuje technický návod na výpočet ΔRw, poté bude možné akustické vlastnosti ETICS stanovit teoretickým výpočtem podle postupu schváleného Evropskou organizací pro technická schválení (EOTA).
(1)
kde
- m´1
- – plošná hmotnost základní stěny [kg/m2]
- m´2
- – plošná hmotnost přídavné vrstvy (celý ETICS) [kg/m2]
- s´
- – dynamická tuhost izolační vrstvy [MN/m3] (podrobněji viz ČSN EN 29052-1)
Deklarace hodnoty ΔRw u značky CE
Revidovaný ETAG vstoupí v platnost v průběhu roku 2013. Pokud nebude vlastnost ΔRw přímo změřena v laboratoři nebo určena výpočtem, může být výrobcem ETICS deklarována hodnotou ΔRw = −8 dB, což je obecně velmi nevýhodné. Deklarace NPD (no performance determined, tj. vlastnost neurčena) je v tomto případě také použitelná, ale kvůli zde uváděným skutečnostem nevhodná, jelikož výrobce neurčením vlastnosti přenáší úkol na projektanta, který bude stejně konzervativně předpokládat pokles vlivem zateplení o 8 dB.
Závěr
Akustický komfort v budovách je stále podceňován na úkor jejich uživatelů. Autor se v příspěvku pokusil stručně objasnit širší souvislosti mezi kontaktními zateplovacími systémy a stavební akustikou. Hodnoty ΔRw budou nově laboratorně měřeny a deklarovány se zřetelem k jejich racionálnímu využití v hlukových studiích. V České republice není, na rozdíl od jiných zemí jako např. Německo, široká databáze výsledků měření z minulosti, a tak je výpočtové stanovení za současných okolností nereálné ΔRw. Změna vážené neprůzvučnosti závisí na mnoha faktorech mj. na dynamické tuhosti izolantu, jež se běžně v odborné literatuře nevyskytuje, ΔRw je významně ovlivněno tloušťkou izolantu atd. V laboratoři se měří konkrétní sestava, ze zjištění u izolantu např. 150 mm nelze odvozovat výsledky pro další tloušťky.
Celkové vyznění článku se může zdát být pesimistické. Zdá se, že evropská regulace klade další překážky výrobcům a nutí je do exotických zkoušek, jež nebyly v minulosti potřebné. Na druhou stranu není stanovení ΔRw zkouškou finančně náročnou a u stejných systémů může být výsledek sdílen více výrobci. Zákazníkovi mají být srozumitelně deklarovány akustické vlastnosti ETICS, neboť ochrana proti hluku patří mezi základní požadavky na stavby. V laickém pojetí je stavební akustika nesprávně považována stále za synonymum tepelné techniky tj. cokoliv „izolačního“ jež se aplikuje na libovolný podklad, musí mít vždy pozitivní efekt. Tepelnětechnické vlastnosti ETICS jsou již prozkoumané a nyní přichází nový podnět k vlastnostem akustickým.
Literatura
- [1] ČSN ISO 10140-1 Akustika – Laboratorní měření zvukové izolace stavebních konstrukcí – Část 1: Aplikační pravidla pro určité výrobky
- [2] Nurzynski, J.: The effect of additional thermal lining on the acoustic performance of a wall, EURONIOISE, Paris, 2008
- [3] ČSN 73 0532 Akustika. Hodnocení zvukové izolace stavebních konstrukcí a v budovách. Požadavky
- [4] Čechura, J.: Stavební fyzika 10, Vydavatelství ČVUT, Praha, 2006
External thermal insulation composite systems (ETICS) are commonly used in the Czech Republic for thermo-retrofitting of old multifamily buildings as well as for proper insulation of new buildings constructed presently. Additional insulating layer radically improves thermal performance of a wall but at same time reduces its sound insulation in certain frequency range depending on the resonance frequency of the system. This problem becomes important in the case of noisy locations. This contribution presents a revision of the European Technical Approval Guideline No. 004 and describes suitable test methods and single value characteristic ΔRw including relevant national requirements.
