Izolacyjność akustyczna okien i jej wpływ na warunki akustyczne w pomieszczeniach

Izolacyjność akustyczna okien i drzwi jest jednym z ich istotniejszych parametrów. Akustyka okien odgrywa bardzo ważną rolę podczas wyboru odpowiedniej stolarki, ponieważ wpływa na stopień ochrony przed oddziałującym z zewnątrz hałasem.

Spis treści

1. Kiedy wybrać okna dźwiękoszczelne?
2. Akustyka okien i drzwi – wskaźniki oceny akustycznej okien
3. Właściwości izolacyjności akustycznej okien
4. Izolacyjność akustyczna okien – od czego zależy?
5. Izolacyjność akustyczna okien w świetle norm
6. Okna o podwyższonej izolacyjności akustycznej – podsumowanie

Zapotrzebowanie na okna o podwyższonym wskaźniku izolacyjności akustycznej (tzw. okna dźwiękoszczelne) wynika ze wzrostu poziomu hałasu w środowisku, w szczególności na obszarach silnie zurbanizowanych. Jego ograniczenie (tj. działania zmierzające do zmniejszenia emisji przez źródła, jakimi są drogi, linie kolejowe, zakłady przemysłowe itp.) jest w wielu przypadkach niemożliwe lub niewystarczająco skuteczne. W takich sytuacjach izolacyjność akustyczna okien nabiera szczególnego znaczenia – jedyną metodą zniwelowania zagrożenia hałasem przenikającym do budynków jest właśnie stosowanie okien dźwiękoszczelnych, o odpowiedniej izolacyjności akustycznej. Głównym motorem wzrostu popytu na taką stolarkę jest fakt, że większość klientów interesuje się zakupem mieszkania w budynkach wielorodzinnych w dużych aglomeracjach miejskich, gdzie występuje wysokie oddziaływanie niekorzystnych warunków akustycznych.

Kiedy wybrać okna dźwiękoszczelne?

Okna dźwiękoszczelne mają za zadanie odizolowanie pomieszczeń od szkodliwego oddziaływania hałasu. Dobierając izolacyjność akustyczną okien należy wziąć pod uwagę, na jaki rodzaj hałasu będziemy narażeni w danej lokalizacji. Według danych aż 48% mieszkańców wielkich aglomeracji miejskich jest narażonych na hałas. W ośrodkach miejskich o zaludnieniu od 50 do 200 tys. osób wskaźnik ten jest niższy i wynosi 37%, a w tych od 5 do 50 tys. – 26%. Dlatego też przed wprowadzeniem się do nowego miejsca zamieszkania – zwłaszcza w obszarach silnie zurbanizowanych – warto sprawdzić poziom hałasu na terenie inwestycji i na podstawie tego wybrać okna dźwiękoszczelne o odpowiednich właściwościach akustycznych.

Akustyka okien i drzwi – wskaźniki oceny akustycznej okien

Ważnym parametrem określającym izolacyjność akustyczną przegród budowlanych, w tym akustykę okien i drzwi, jest ważony wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej R_w, podawany w decybelach (dB). Należy jednak pamiętać, że nie jest on miarodajny, nie uwzględnia bowiem widm źródeł hałasu ­­– może więc pełnić jedynie funkcję pomocniczą.

Do oceny izolacyjności akustycznej wykorzystywane są jednoliczbowe wskaźniki R_A1 (R_w+C) oraz R_A2 (R_w+C_tr). Litery „tr” w dolnym indeksie pochodzą od słowa traffic (ruch uliczny). Korekta C (dB) jest stosowana w przypadku źródeł hałasu o widmie w zakresie średnich i wysokich częstotliwości, np. szybki ruch uliczny czy kolejowy, samoloty odrzutowe, hałas bytowy (muzyka, radio, TV), zabawa dzieci. Natomiast korekta C_tr (dB) w przypadku źródeł hałasu o widmie w zakresie niskich i średnich częstotliwościach, np. ruch uliczny miejski, kolejowy z małymi prędkościami, samoloty w oddali, zakłady przemysłowe emitujące głównie hałas niskoczęstotliwościowy, śmigłowce, muzyka dyskotekowa. Wskaźniki C i C_tr są ujemne (w zależności od konstrukcji okna), w wyniku czego wartości uwzględniające korektę widma dźwięku R_A1 i R_A2 są zawsze mniejsze od wartości R_w.

Zasady wyznaczania wskaźników oceny akustycznej wynikają z treści normy PN-EN ISO 717 1:1999+A1:2008 „Akustyka. Ocena izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Izolacyjność od dźwięków powietrznych”. Wymagania dla izolacyjności akustycznej przegród w budynkach oraz elementów budowlanych wyznaczane są przez normę PN-B-02151-3:1999 „Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych. Wymagania”. W przywołanym dokumencie określono wymagania w stosunku do izolacyjności akustycznej przegród wewnętrznych i zewnętrznych w budynkach mieszkalnych oraz użyteczności publicznej, a także sposób ustalania wymagań w stosunku do izolacyjności akustycznej elementów budowlanych z uwzględnieniem jednoliczbowych wskaźników adaptacyjnych (C i C_tr), wyznaczanych według PN-EN ISO 717-1 i PN-EN ISO 717-2.

Właściwości izolacyjności akustycznej okien

Izolacyjność akustyczna okien często kojarzy się z szybą, jednak wskaźnik R_w (C; C_tr) jest każdorazowo określany dla całej konstrukcji okiennej.

Aby w pełni wykorzystywać właściwości izolacyjności akustycznej okien, trzeba najpierw ustalić wartość obciążenia elewacji budynku hałasem, a następnie określić oczekiwania co do wymaganego poziomu hałasu w pomieszczeniach. Dopiero na tej podstawie można w miarę precyzyjnie oszacować parametr izolacyjności akustycznej właściwej R’_A1 lub R’_A2 pożądanego okna, co można wyrazić w postaci następującej zależności:

L_obc – L_wym = R’_A1 lub R’_A2 (dB),

gdzie:

• L_obc – poziom hałasu obciążającego elewację obiektu i przegrodę,
• L_wym – poziom hałasu dopuszczalny lub wymagany przez nabywcę w pomieszczeniu,
• R’_A1 – wskaźnik pożądanej lub wymaganej izolacyjności akustycznej okna, niezbędny dla ochrony przed dźwiękami o średniej i wysokiej częstotliwości,
• R’_A2 – wskaźnik pożądanej lub wymaganej izolacyjności akustycznej okna, niezbędny dla ochrony przed dźwiękami o średniej i niskiej częstotliwości.

Analizując wyniki obliczeń, warto pamiętać o tym, że dla naszych uszu ograniczenie hałasu w pomieszczeniu o 10 dB będzie odbierane jako zmniejszenie jego poziomu o połowę. Najlepszy rezultat osiąga się, gdy konstrukcja zapewnia dobrą izolację akustyczną okien we wszystkich częstotliwościach, w których źródło hałasu jest silne.

Izolacyjność akustyczna okien – od czego zależy?

Izolacyjność akustyczna okien zależy od ich kształtu i wymiarów, systemu konstrukcji, rodzaju zastosowanego oszklenia, stopnia i metody rozszczelnienia oraz sposobu montażu. Najbardziej niekorzystnymi właściwościami charakteryzują się produkty o dużych wymiarach skrzydła w kształcie kwadratu. Z tego powodu wartości wskaźników oceny akustycznej R_A1 i R_A2 dla tego rodzaju stolarki są wykorzystywane jako reprezentatywne dla całej rodziny wyrobów o podobnej konstrukcji, lecz o różnych kształtach. Jednym z najbardziej istotnych czynników mających wpływ na izolacyjność akustyczną okien jest rodzaj oszklenia, które stanowi największą część powierzchni okna. Uzyskanie wyższej ochrony przeciwhałasowej możliwe jest dzięki zastosowaniu szklenia specjalnego. W przypadku szyb zespolonych jedno- lub dwukomorowych, obecnie dominujących w konstrukcjach okiennych, istotny jest rodzaj i budowa szyb składowych. Najlepszy efekt można osiągnąć poprzez zastosowanie tafli szkła o różnej sprężystości, wykorzystanie do klejenia specjalistycznych folii tłumiących hałas, użycie co najmniej jednej z nich o dużym ciężarze powierzchniowym (np. o gr. 6 mm lub powyżej), zróżnicowanie grubości oraz wypełnienie przestrzeni międzyszybowej np. gazem ciężkim, jakim jest krypton, i szerokości ramki dystansowej pomiędzy szybami. Duże znaczenie ma sposób instalacji zestawu szybowego w ramie okna. Do tego celu wykorzystuje się specjalne uszczelki, na których osadzany jest pakiet szybowy.

Kolejnymi elementami, mającymi wpływ na izolacyjność akustyczną okien, są rodzaj, grubość ramy skrzydła i ościeżnicy oraz uszczelnienie. W przypadku okien drewnianych oraz drewniano-aluminiowych najlepsze wyniki uzyskuje się w stolarce wykonanej z drewna twardego, np. dębowego. W oknach PVC znaczenie ma liczba komór kształtowników, zastosowane wzmocnienie oraz grubość ścianek. W elementach ramowych stolarki aluminiowej – kształtowniki profilowe i uszczelnienie, tj. rodzaj i liczba uszczelek. W przypadku okien z parametrami RA2 > 40 dB wykorzystywane są zazwyczaj uszczelnienia na dwóch lub trzech płaszczyznach przylg.

Umieszczane są one zazwyczaj w ramie ościeżnicy bądź skrzydła, rzadziej – jako oddzielny element – w ścianie zewnętrznej. W przypadku montażu w oknie ich obecność zawsze powoduje pogorszenie izolacyjności akustycznej. Efekt ten jest tym bardziej zauważalny, im większa jest różnica pomiędzy izolacyjnością okna szczelnego a nawiewnikami. Niestety nieumiejętne rozszczelnienie takiej stolarki grozi znacznym spadkiem izolacyjności produktu, a zatem nawet użycie dobrej pod względem akustycznym szyby może nie przynieść oczekiwanego efektu.

Aby zachować odpowiednią izolacyjność akustyczną okien, konieczne jest zadbanie o ich właściwy montaż. Parametr ten (oznaczenie Rs) odnosi się również do stosowanych pianek montażowych i mieści się w granicach 45–60 dB. Jego wartość nie ma praktycznie znaczenia w przypadku okien o stosunkowo małej izolacyjności (RA2 < 32 dB). W miarę jednak jej zwiększania wpływ jakości ww. pianki staje się coraz bardziej istotny i przy niewłaściwym doborze może powodować obniżenie izolacyjności akustycznej okien nawet o 10 dB.

Izolacyjność akustyczna okien w świetle norm

Faktyczne wartości parametrów izolacyjności akustycznej okien potwierdzone wynikami badań powinny być podstawą wszelkich decyzji związanych z właściwym doborem okien. Akustyka okien w istotny sposób  wpływa na komfort akustyczny w budynku. Producenci określają parametry izolacyjności akustycznej okien za pomocą wartości tabelarycznych lub badań laboratoryjnych. Co prawda, w przypadku okien szczelnych istnieje możliwość jej oszacowania za pomocą metody obliczeniowej według załącznika B normy PN-EN 14351-1:2010 do R_A2,max = 34 dB, jednak uzyskane wartości często różnią się od rzeczywistych.

Sposób obliczeniowy nie uwzględnia znaczenia wszystkich czynników mających wpływ na właściwości akustyczne okien. Wynik analizy zależy od rodzaju kształtowników i materiału, z jakiego są zbudowane, proporcji wymiarów skrzydła, rodzaju uszczelek, jakości wykonania zestawu szybowego czy całego okna itp. Metoda ta dopuszcza przyjmowanie do obliczeń wartości wskaźników akustycznych szyb na podstawie danych tabelarycznych, co jest kolejnym przybliżeniem, zmniejszającym dokładność parametrów. Dlatego też określanie właściwości akustycznych okien przez producentów metodą obliczeniową (danymi tabelarycznymi) stanowi duże przybliżenie, a otrzymane wyniki nie odzwierciedlają stanu faktycznego i są zazwyczaj gorsze od pomiarów laboratoryjnych.

W ocenie specjalistów najbardziej miarodajną metodą są badania laboratoryjne, które przeprowadzają akredytowane i notyfikowane w UE laboratoria akustyczne, opierające metodykę badań na podstawie norm badawczych przywołanych. Niewątpliwą zaletą takiego rozwiązania jest uzyskiwanie lepszych wartości izolacyjności akustycznej okien w stosunku do metody tabelarycznej.

Norma PN-EN 14351-1:2006+A2:2016 „Okna i drzwi. Norma wyrobu, właściwości eksploatacyjne. Część 1: Okna i drzwi zewnętrzne bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i/lub dymoszczelności” nie ustala żadnych wymagań co do izolacyjności akustycznej okien, pozostawiając producentom całkowitą swobodę deklarowania tej właściwości okien. Wskazuje jednak, że aby je wykazać muszą zostać wyrażone przy użyciu ważonego wskaźnika izolacyjności akustycznej R_w oraz widmowych wskaźników adaptacyjnych C i C_tr. Obowiązkiem producenta okien jest zadeklarowanie parametru izolacyjności akustycznej okna w pełnej postaci, np. R_w (C,Ctr) = 43 (–2;–4) dB. Tak poprawnie podany opis powinien być brany pod uwagę przez potencjalnych klientów. Trzeba zaznaczyć, że im większa wartość sumy wskaźników R_w + C_tr (lub R_w + C), tym lepsza izolacyjność akustyczna okna. Przykładowo (i w bardzo uproszczony sposób) można przyjąć zatem, że jeśli izolacyjność akustyczna okna wynosi R_w = 30 dB, hałas na poziomie 90 dB na zewnątrz zostanie przez nie wytłumiony do poziomu 60 dB, gdyż 90 dB – 30 dB = 60 dB.

Okna o podwyższonej izolacyjności akustycznej – podsumowanie

• Przy wyborze okien o podwyższonej izolacyjności akustycznej należy kierować się nie tyko względami estetycznymi, ale przede wszystkim parametrami technicznymi, które w znaczący sposób wpłyną na komfort akustyczny podczas użytkowania.
• Potrzebą inwestorów wznoszących budynki w obszarach o znanym poziomie hałasu jest dostawa okien z deklarowaną przez producenta wartością wskaźnika izolacyjności akustycznej okna. W tym miejscu pojawia się słabość producentów ­­­− nieznajomość wartości wskaźnika R_A2 dla produkowanych przez nich okien. Nadal wielu dostawców podaje informacje o izolacyjności akustycznej samej szyby, a nie izolacyjności akustycznej okna jako całości. Efektem tego jest oferowanie wyrobów o niższych własnościach akustycznych nawet o kilka decybeli, ponieważ konieczne jest korygowanie wartości wskaźnika szyby o wpływ podziału i powierzchni okna, rodzaju ramy oraz zastosowanych okuć.
• Ważny jest także prawidłowy dobór materiałów izolacyjnych pod względem akustycznym oraz montaż wykonany przez profesjonalną ekipę montażową, który będzie gwarancją długoletniego użytkowania okien przy zachowaniu ich parametrów.

Augustyn Zioło