Lehké vnitřní stěny, příčky a předstěny z pohledu akustiky

Konečná stavební vzduchová neprůzvučnost příček a předstěn je výslednicí poměrně složitých jevů. Je určena například kombinací materiálů s rozdílnou objemovou hmotností, konstrukčním řešením napojení na ohraničující prvky, těsností opláštění, vzdáleností desek, vlastnostmi výplně mezi deskami atp. Pro nalezení nejvhodnější skladby vnitřních stěn a příček včetně detailů je vhodné vycházet z podkladů výrobců systémových lehkých konstrukcí, kteří mají ověřenu škálu skladeb s definovanou neprůzvučností a požární odolností. Tento článek je shrnutím obecných zásad pro tyto konstrukce.

V případě vnitřních dělicích stěn a příček jsou v ČSN 730532 uvedeny požadavky na zvukovou izolaci mezi místnostmi v budovách dle povahy jejich využití. Vážená stavební neprůzvučnost R´_w se určuje pro místnosti se společnou celou plochou stěny, příčky nebo stropu. Je dána vztahem:

 

R´_w = R_w – k [dB],

 

kde je

R_w … vážená laboratorní neprůzvučnost;

k … korekce závislá na vedlejších cestách šíření zvuku (zahrnuje vliv „akustických mostů“ přenosu hluku), pro jednovrstvé homogenní plošné konstrukce a klasické stavební materiály (cihla, beton) k = 2 dB, pro složené konstrukce se určuje individuálně. Pro místnosti, které nemají společnou dělicí konstrukci, tj. bezprostředně spolu nesousedí, se určuje normalizovaný rozdíl hladin D_{nT, w}.

Zvukověizolační vlastnosti složené konstrukce nezávisí pouze na jednotlivých materiálech, z nichž je konstrukce složena, ale i na upevnění jednotlivých částí, těsnosti ve styku s dalšími konstrukcemi, na zvukověizolačních vlastnostech a těsnosti výplní otvorů v konstrukci a dalších vlivech, ovlivňujících přenos zvuků.

 

 

Vnitřní stěny a příčky slouží k oddělení dvou a více prostorů (místností) s co nejlepší ochranou proti hluku, šířícímu se z místností. Pokud se mezi oddělenými prostory uvažují rozdílné vnitřní teploty – teplotní spád, je taková stěna (příčka) navíc podřízena tepelně-technickým požadavkům.

Obecně pro jednoduché konstrukce (např. zděné s oboustrannou omítkou) platí, že čím je konstrukce hmotnější (těžší), tím má vyšší vzduchovou neprůzvučnost. Pokud je kladen požadavek na zvýšení vzduchové neprůzvučnosti, lze použít stěny větších tlouštěk. Při zdvojnásobení plošné hmotnosti stěny (tj. zdvojnásobení tloušťky) je však nárůst neprůzvučnosti ΔR_w pouhých 6 dB. Je třeba upozornit, že hledisko hmotnosti není jediné, existují další vlivy (např. kritický kmitočet), které mohou nárůst vzduchové neprůzvučnosti omezit.

Pro požadované zvukověizolační vlastnosti vnitřních stěn a příček je místo zvyšování plošné hmotnosti výhodnější volbou použití lehkých dvojitých konstrukcí. Pokud hovoříme o lehké vnitřní stěně, je její plošná hmotnost do 100 kg.m^–2, u lehkých příček je hranicí 40 kg.m^–2.

Takovou konstrukci tvoří:

● nosné prvky,

– u stěn jsou součástí nosného systému objektu, proto jsou na ně kladeny zvýšené akustické a požárně-bezpečnostní požadavky – obvykle dělí požární úseky (např. dva byty);

– u příček jde o dřevěné nebo kovové profily nezávislé na nosném systému objektu, obvykle dělí prostor v jednom požárním úseku (např. v bytě);

● opláštění deskami z obou stran (jednoduché, dvojité opláštění systémovými deskami na bázi sádry, cementu),

● mezera mezi opláštěním – je ideální vyplnit ji pohltivým materiálem, minerální nebo skelnou vlnou, nejlépe v celé tloušťce.

 

Výhodou dvojitých příček je vyšší zvukověizolační schopnost v porovnání s plošnou hmotností tradiční konstrukce. Při návrhu dvojité konstrukce (stěny nebo příčky) lze variabilně přistupovat k požadavkům na zvukové vlastnosti a navrhnout optimální konstrukci vyhovující předepsaným požadavkům.

Zlepšení ΔR_w (dB) je závislé na vzdálenosti jednotlivých plášťů, tuhosti jejich spojení, na typu a tloušťce pohltivé výplně mezery:

● v rozmezí šířky vzduchové mezery 30–70 mm je zlepšení ΔR_w vlivem zdvojení rovno vzdálenosti dílčích stěn (např. pro vzdálenost stěn 50 mm je ΔR_w~ 5 dB). Nárůst je velmi výrazný zvláště v porovnání s minimálním navýšením hmotnosti;

● vliv pohltivé výplně tl. 40–180 mm na ΔR_w může být v rozsahu 5 až 14 dB. Toto tvrzení však platí pouze za podmínky užití pohltivé výplně do mezery mezi opláštění.

 

Další neopomenutelnou výhodou dvojitých konstrukcí je snadná montáž i demontáž s možností opětovného využití izolačního materiálu. U příček je variabilní volba tloušťky, u dvojitých stěn navíc záleží na konstrukčních a požárně bezpečnostních požadavcích.

 

Do mezery se obvykle doporučuje vložit izolant o tloušťce min. 40 mm, ale nejlepších zvukově­izolačních výsledků je dosaženo úplným vyplněním dutiny. Při úplném vyplnění vzduchové mezery pak odpadá povinné jištění polohy izolace v dutině u izolačních materiálů dodávaných v deskách. Jinak je minerální výplň vždy nutné jistit cca po 0,5 m příchytkami PENDEX.

Pokud se poloha izolace nezajistí nebo jištění přestane plnit svoji funkci, dochází k sesouvání izolantu a tím k totální akustické nefunkčnosti dvojité konstrukce. Což lze obvykle zjistit až při využívání prostorů, např. po nastěhování.

Při úplném zaplnění dutiny se poloha minerálních desek nebo pásů lépe stabilizuje díky přilnavosti k nosným profilům i opláštění.

Při vkládání větších tlouštěk izolace, než je dutina, dochází ke stlačení izolace bez významnějšího pozitivního vlivu na konečnou hodnotu vážené stavební neprůzvučnosti.

Výplní dvojitých stěn a příček musí být měkký nebo vláknitý materiál, nejlépe z minerálních vláken (skelné, čedičové), které navíc vykazují ideální požárně-technické vlastnosti. Výrobci izolačních materiálů obvykle nabízejí produkty určené speciálně pro lehké dvojité příčky. Tyto materiály mají fyzikální vlastnosti odpovídající účelu jejich použití. Účinnost výplně je charakterizována odporem proti proudění vzduchu (AF, resp. AFr – Air Flow Resistance), který úzce souvisí s útlumem zvuku ve vláknitém materiálu. Jeho účinná hodnota byla stanovena min. 5 kN.s.m^–3 (AF 5, resp. AFr 5).

Vyšší hustota vláknitých izolací se velmi pozitivně projevuje v případech, kdy se jedná o konstrukci, která je součástí lehké stavby (např. půdní vestavba s několika bytovými jednotkami). Hodnota 40 kg.m^–3 je obvykle spodní hranicí pro objemovou hmotnost vláknitých materiálů používaných u takových konstrukcí.

Efekt zaplnění mezery lehké dvojité příčky minerální izolací znázorňuje graf 1. Potvrzuje význam minerální vlny jako tlumiče ve dvojitých konstrukcích. Z grafu plyne, že při úplném zaplnění dutiny se vážená laboratorní neprůzvučnost příčky zlepší o 18 dB a při částečně zaplněné dutině až o 12 dB v porovnání s příčkou bez izolace. Graf je informativní, protože porovnává laboratorní hodnoty, které nejsou sníženy o korekci v dB, která by zohledňovala konstrukční napojení příčky na stávající konstrukci, vliv akustických mostů atd. Ale pro představu o vlivu vláknitého jádra v lehké dvojité konstrukci ve srovnání s navyšováním hmotnosti těžkých konstrukcí je naprosto postačující.

 

Například železobetonová stěna tl. 150 mm o plošné hmotnosti cca 350 kg.m^–2 má prakticky stejnou váženou stavební neprůzvučnost jako dvojitá stěna složená ze dvou desek sádrokartonu s mezerou 100 mm vyplněnou deskami z minerální vlny s celkovou plošnou hmotností 30 kg.m^–2 (R_w = 52 dB). Úspora plošné hmotnosti je v tomto případě více než 300 kg.m^–2.

Pokud je třeba garantovat vyšší hodnoty vážené stavební neprůzvučnosti, doporučujeme použít zesílené dvojité opláštění (u sádrokartonových desek 1x 18 mm nebo 2x 15 mm, 2x 12,5 mm), jednotlivým plášťům vytvořit nezávislý nosný rošt a mezeru vyplnit v celé tloušťce a ploše izolačním materiálem s vyšší objemovou hmotností. Popřípadě je možné do mezery vložit další systémovou desku, která vytvořený prostor rozdělí na dvě dutiny pro zaplnění minerálním izolantem.

Lehké dvojité konstrukce představují systém, složený ze dvou tuhých plošných prvků (opláštění) a pružiny (vláknitým materiálem vyplněná vzduchová mezera), což představuje ideální střídání akusticky tvrdých a měkkých materiálů. Ideální proto, že akustická energie snížená o energii vynaloženou na průnik tuhým opláštěním je pohlcována měkkou a pružnou vložkou z minerální vlny.

 

Jako tlumicí výplň do mezery dvojité příčky je naprosto nevhodný tuhý materiál s uzavřenými póry (polystyren, polyuretanová pěna). Užitím těchto výrobků vznikne zcela jiný typ konstrukce – jednoduchá stěna nebo příčka, jejíž povrchové desky jsou spojené tuhým jádrem. Na straně zdroje hluku dojde k rozechvění povrchové desky a vibrace jsou tuhým jádrem přenášeny do druhé povrchové desky. Z ní se snadno šíří do vzduchu v sousední místnosti.

Další chyby, které se vyskytují při montáži:

● nedostatečně pružné přiložení nosných profilů svislé dvojité konstrukce ke stávající těžké konstrukci,

● nedostatečné navázání izolační výplně v rozích a přechodech svislé dvojité konstrukce na navazující dvojité konstrukce stropu nebo podlahy,

● nedostatečné přetmelení spár v ploše opláštění, mezi opláštěním a navazujícími konstrukcemi, kdy je narušena vzduchotěsnost.

 

Také použití akusticky neúčinných výplní a nevhodné zabudování zhoršuje výsledné akustické parametry konstrukce.

 

Pro akusticky účinnou konstrukci je třeba zvolit vhodný materiál na opláštění, který by měl mít vysokou hmotnost a přitom být ohybově měkký (např. sádrokarton). Nosné konstrukce tvoří buď lehké kovové, nebo masivní dřevěné profily. Akusticky výhodnější jsou dva konstrukčně nezávislé lehké kovové rošty, které nepůsobí jako tzv. „akustické mosty“.

Pro opláštění se používají desky na bázi dřevní hmoty (sádrovláknité, cementotřískové, cementoštěpkové, dřevotřískové apod.) a sádry. Nejčastěji jsou používány např. sádrokartonové desky (tl. 9,5–20 mm) nebo kalciumsilikátové desky (tl. 8–25 mm) v jednoduchém nebo vícenásobném opláštění, protože vykazují vysokou plošnou hmotnost a zároveň příznivou ohybovou pružnost.

Při dodržení zásad pro montáž příček (jsou uvedeny v podkladech výrobců sádrokartonů) a použití minerální vlny lze postavit příčky pro různý účel a požadavky – od bytových a mezibytových příček až po stěny pro multikina.

 

Skladby v tabulce 4 jsou uvedeny s orientačními hodnotami neprůzvučnosti podle požadavků ČSN 730532, doplněné požární odolností konstrukce (čerpáno z podkladů výrobců systémových SDK).

 

 

Lehké předstěny vytvářejí zvláštní případ dvojité konstrukce, složené ze stávající hmotné stěny a dodatečně realizované lehké předstěny. Těžké předstěny provedené tradiční zděnou konstrukcí lze dodatečně s ohledem na statické posouzení realizovat jen výjimečně. Použití skelné nebo čedičové vlny podstatně zvyšuje v oblasti nad rezonančním kmitočtem neprůzvučnost konstrukce. Předstěny užité na boční konstrukce snižují významně podélný přenos zvuku mezi místnostmi.

 

Čeho lze dosáhnout návrhem předstěny:

● zlepšení akustických vlastností – mezibytové příčky, stěny mezi řadovými domy, obvodové stěny;

● zvýšení požární odolnosti – především dělicí konstrukce jednotlivých požárních úseků;

● zlepšení tepelně-technických vlastností – obvodové konstrukce při dodatečném zateplení z vnitřní strany.

 

● volně stojící lehká předsazená stěna – řešená nezávisle na stávající stěně s jednostranným opláštěním, se vzduchovou mezerou (20–50 mm) mezi předstěnou a stávající konstrukcí – její výhodou je maximální omezení akustických mostů;

● předsazená stěna zavěšená na třmenech nebo přímých závěsech – nosná konstrukce (dřevěná nebo z ocelových profilů) nesmí být připevněna přímo k základní stěně. Pevné spojení by znamenalo snížení zvukové izolace. Proto se používají spojovací třmeny nebo závěsy, které kontakt roštu s původní stěnou omezí na minimum;

● volně stojící těžká předsazená stěna, kdy vložená izolace vyplňuje prostor mezi dvěma nosnými konstrukcemi, např. dvojitá štítová stěna mezi objekty (dodatečná realizace je podmíněna statickým posouzením, proto se v těchto příkladech upřednostňují předstěny lehké).

 

Předstěny s vlastní nosnou konstrukcí

Všechny zásady, uvedené pro lehké dvojité konstrukce, platí i pro předstěny. Návrh konstrukce opět doporučujeme svěřit specialistovi, který musí vzít v úvahu všechny okrajové podmínky (materiálové řešení stěny stávající, konstrukční vazby na navazující konstrukce, typ provozu). V případě obvodové stěny je navíc třeba tepelně-technické posouzení rizika kondenzace vzdušné vlhkosti a vhodnosti použití parobrzdy. Výpočet by měl být zaměřen na tepelné mosty v místech styku vnitřních stěn a stropu s obvodovou stěnou.

Znovu je třeba upozornit, že stejně jako u lehkých dvojitých konstrukcí i u předstěn je jako tlumicí výplň do mezery předstěny naprosto nevhodný tuhý materiál s uzavřenými póry. Akusticky výhodná je materiálová rozdílnost obou stěn (stávající a předstěny), nebo alespoň významně rozdílná tloušťka obou konstrukcí.

Tloušťku dutiny mezi původní stěnou a dodatečně realizovanou předstěnou doporučujeme min. 20 mm. Na obr. je patrné vložení izolace v cca 10cm pásech mezi původní stěnou a dřevěným roštem předstěny (vlastní nezávislá nosná konstrukce předstěny) a umisťování hlavní vrstvy izolace mezi dřevěný rošt ve druhé fázi. Úzké pásy omezují tvrdý kontakt roštu s původní stěnou.

Opláštění (jako u lehkých stěn a příček) musí být provedeno vzduchotěsně, protože předpokladem dosažení dobré neprůzvučnosti je dokonalá těsnost. Při izolaci obvodových stěn jsou častou příčinou poruch např. trhliny mezi panelem příčky a meziokenní vložkou u některých typů panelových domů, u vnitřních stěn pak průchozí krabice elektroinstalace.

 

Provedením předstěny ze sádrokartonu a výplní z minerální plsti lze docílit zlepšení ΔR_w = 11 dB.

Pro srovnání, pokud použijeme uvedenou předstěnu ke stávající pórobetonové stěně o tloušťce 200 mm, nemusíme čtyřnásobně zvýšit plošnou hmotnost stávající konstrukce, abychom dosáhli odpovídajícího zvýšení zvukové izolace ΔR_w.

V případě dvojité štítové stěny mezi domy se ponechává průběžná spára od základové spáry až po hřeben. Plošná hmotnost jedné stěny musí být větší než 150 kg.m^–2 a šířka mezery minimálně 30 mm. Pro tlumení akustického vlnění v mezeře a k eliminaci akustických mostů při zdění se mezera vyplňuje na sraz uloženými a celoplošně přiléhajícími deskami z čedičové plsti. Ve srovnání s použitím pěnoplastických materiálů je ΔR_w až o 9 dB vyšší.

 

Další nespornou výhodou využití lehkých stěn, příček a předstěn je absence mokrých procesů na stavbě a rychlost. Tyto konstrukce jsou nyní už běžnou stavební praxí. Stále však platí, že je nutné dodržovat zásady pro navrhování a hlavně dbát na správné provedení v reálu.

KAREL SEDLÁČEK, ONDŘEJ MIKA