Dvojité transparentné fasády: konštrukcie - akustika

Po roku 2000 sa hlavne v Bratislave postavilo alebo zmodernizovalo viacero budov s touto fasádou napríklad: NBS, Slovenská sporiteľňa a. s., Stavebná fakulta STU a pod. Vzhľadom k tomu, že sú to pomerne veľké investície, ich realizácia si vyžaduje kvalifikované zdôvodnenie.

Jedným z parametrov výberu týchto fasád je aj vysoká ekvivalentná hladina vonkajšieho hluku LAeq,2. Problematika návrhu DTF z hľadiska tepelnotechnického, energetického, aerodynamického, konštrukčného, aerodynamiky budovy bola vo veľkej miere preskúmaná, a definovaná v odbornej domácej a zahraničnej literatúre. Práve tieto faktory tvorili prvotnú prioritu pre návrh, projektovanie a realizáciu DTF

Akustické parametre týchto obvodových plášťov nemali v začiatkoch výstavby svoju prioritu aj napriek tomu, že sa budovy situovali v urbanistickom celku miest s vysokým vonkajším hlukom. Všetky doterajšie poznatky teoretické aj praktické nám každopádne pomáhajú pri kategorizovaní jednotlivých typov konštrukcií a určení správnych okrajových podmienok pre následný výskum, akustické merania a teoretické výpočty. Na základe týchto výsledkov dokážeme jednoznačne definovať a navrhnúť takúto fasádu s optimálnym medzipriestorom z hľadiska vonkajšieho hluku.

Rozdelenie DTF

Medzipriestor dvojitej transparentnej fasády vzhľadom k jeho šírke, konštrukčnému a architektonickému riešeniu budovy podmieňuje delenie DTF na šesť základných skupín:

• so štrbinovým medzipriestorom (budova Stavebnej fakulty STU, APOLLO BC II.),

• s doskovým nepriechodným medzipriestorom,

• s priechodným „chodbovým“ medzipriestorom (NBS a Digital Park v Bratislave),

• so širokým „halovým“ medzipriestorom,

• akustická transparentná predsadená stena (Medicentrum MAGMA),

• žalúziová DTF.

Voľba šírky medzipriestoru je dôsledkom architektonického, konštrukčného a účelového riešenia budovy. Svoj význam predstavuje aj hluk vo vonkajšom prostredí ako aj skutočnosť, že, vysoké budovy musia mať tento priestor delený na samostatné sekcie. Ďalšie vybrané faktory, ktoré pozitívne ovplyvňujú akustickú pohodu v interiéri budovy sú geometria a šírka medzipriestoru, jeho aerodynamika, druh a hrúbka zasklení, stavebno-konštrukčné a technologické riešenie a pod. V našej architektúre budov s DTF prevládajú prvé tri uvedené konštrukcie zo základných skupín.

Dvojitá transparentná fasáda so štrbinovým medzipriestorom so šírkou 100 až 300 mm. Z pohľadu konštrukčného riešenia je to akustická sklenená predsadená konštrukcia s výškou, ktorá je totožná s výškou obvodovej steny s oknom. Táto konštrukcia nie je typickým „predstaviteľom“ DTF. Napriek tomu sa realizuje najmä na objektoch, ktoré sú v rekonštrukcií a to práve z hľadiska vysokej hladine vonkajšieho hluku (obr. 2).

Dvojitá transparentná fasáda s nepriechodným doskovým medzipriestorom so šírkou 300 až 500 mm. Výška medzipriestoru je rovnaká ako výška podlažia. Najčastejšia aplikácia týchto DTF je pri celoplošnom systéme prekrytia fasády – šachtový systém (obr. 3).

Dvojitá transparentná fasáda s priechodným – chodbovým medziprestorom so šírkou medzipriestoru 500 až 1 500 mm. Výška je závislá od šírky a účelových funkcií medzipriestoru. Môže presahovať 1 až 4 podlažia. Transparentnú exteriérovú časť konštrukcie možno riešiť ako zvislú ale aj ako šikmú konštrukciu (obr. 4).

 Dvojitá transparentná fasáda so širokým „halovým“ medziprestorom. Šírka je v rozmedzí od 1 500 až do 12 000 mm. Výška sekcií je 2 až 4 podlažia (obr. 5).

Akustická transparentná predstena sa často u odbornej a technickej verejnosti nezaraďuje medzi DTF. Napriek tomu sa na stavbách veľmi často realizuje ako predsadená akustická stena pred obvodovou konštrukciou s oknami. Ďalšia alternatíva je v modernizácii pôvodnej ľahkej obvodovej steny, s cieľom zvýšiť ich celkovú nepriezvučnosť (obr. 6).

DTF ako protihluková bariéra verzus vetranie oknami

Obvodová konštrukcia typu DTF sa realizuje na budovách, ktoré sú urbanisticky situované do priestoru so zvýšenou hlučnosťou. Pre investora to môže byť atraktívny priestor v centre finančného alebo spoločenského života. Z toho dôvodu investor aj za cenu zvýšených nákladov výstavbu realizuje.

Zvuková izolácia týchto fasád sa dostáva do pozornosti odborníkov v 90. rokoch publikovaním porovnania zvukovej izolácie dvojitej fasády s jednoduchou fasádou [5]. Pri hodnotení akustickej pohody v chránených priestoroch sa vychádzalo z hladiny hluku v exteriéri a interiéri vrátane intenzity vetrania. Hladina hluku na pracovisku je definovaná NV SR č. 115/2006, v závislosti od využitia priestoru a činnosti, ktorá sa vykoná v 4. kategóriách. Pre administratívne priestory kategórie I., II. platí LAex, 8h = 40, 50 dB. Keď poznáme nepriezvučnosť transparentnej časti fasády, zatvorených a otvorených okien, hladiny vonkajšieho hluku, dokážeme vypočítať pri klasickej jednoduchej fasáde maximálnu dobu vetrania vnútorného priestoru pri zachovaní maximálne prípustnej hladiny hluku vo vnútornom priestore.

Hladina hluku, ktorá je spôsobená vetraním v priebehu pracovného času v závislosti od času vetrania a ekvivalentnej hladiny hluku 2 m pred fasádou je definovaná vzťahom:

LAeq,int = LAeq,ext,2m – 10 + 10 log (To / Tpč) (dB)

kde LAeq,int – je hladina hluku v interiéri (dB);

LAeq,ext,2m – denná ekvivalentná hladina hluku pred fasádou (dB),

To – čas vetrania pootvoreným resp. otvoreným oknom (s),

Tpč – konkrétny pracovný čas (s).

Z grafu vyplýva, že vetranie pootvorenými oknami pri vonkajšej hladiny hluku nad 65 dB a to 2 m pred fasádou je pri klasickej jednoplášťovej transparentnej fasáde z hľadiska akustickej pohody nemožné. Celkový čas vetrania z dôvodu zabezpečenia LAeq,p v interiéri s vonkajšou hladinou hluku výrazne klesá. Z uvedenej analýzy vyplýva aj hlavný argument pre návrh dvojitej transparentnej fasády ako „prevetrávanej hlukovej bariéry“, ktorá zabezpečí zníženie hladiny hluku v medzipriestore a umožní vetranie vnútorných priestorov pootvorením okna. V spojitosti s vetraním vnútorných priestorov nastávajú z hľadiska hluku ďalšie problémy. Ak okenné konštrukcie sú vedľa seba alebo pod sebou a nie sú v medzipriestore oddelené, nastáva problém šírenia hluku z miestnosti do miestnosti cez medzipriestor fasády. Práve táto skutočnosť môže znížiť akustickú pohodu v účelových miestnostiach. Výsledný vplyv na šírenie zvuku a hladinu zvuku v prijímacej miestnosti má hladina hluku vo vysielacej miestnosti ale hlavne prierezová plocha otvorenia oboch okien vrátane prierezovej plochy medzipriestoru.

Záver

Hlavnými faktormi návrhu DTF na budovách boli z počiatku popri architektúre hlavne základné energetické koncepty, protislnečná ochrana, tepelná pohoda a prirodzené vetranie. Ku dnešnému dňu je len v Bratislave postavených už niekoľko budov s použitím DTF. Kým prvotne sa takáto fasáda využívala na zníženie energetickej náročnosti budov, dnes môžeme sledovať výstavbu v mimoriadne hlukovo exponovaných lokalitách.

Dvojité transparentné konštrukcie sú realizované hlavne na administratívnych budovách (obr. 7), ale už aj na medicentrách alebo budovách so širším účelovým využitím (obr. 8). Dvojité transparentné fasády umožňujú otvorenie okna aj v prostredí s výrazným dopravným hlukom. Z tohto pohľadu je to zásadný psychohygienický faktor v rámci pracovného a životného prostredia v budovách. Pre správny návrh DTF je v súčasnosti ešte potrebné vyšpecifikovať, charakterizovať a definovať jednotlivé súčasti týchto konštrukcií aj z hľadiska stavebnej akustiky. Napr. voľba konštrukčného riešenia a materiálu DTF, vhodná šírka medzipriestoru, definovanie spôsobu šírenia zvuku v tomto priestore, vetranie, vplyv na akustickú pohodu v pracovnom prostredí a podobne.

Literatúra:

[1] Bielek, B. – Bielek, M. – Palko, M.: Dvojté transparentné fasády budov. Bratislava: Coreal, 2002, s. 21 – 29, 32 – 35, Zv. 1. diel. ISBN 80-968846-0-3

[2] Bielek, B. – Bielek, M. – Grofčík, E.: Modernizácia ľahkej obvodovej steny systému A-1 do variantných riešení dvojitej fasády, Zborník prednášok z medzinárodnej konferencie Budovy a prostredie 2011, Bratislava, 2011, s. 35 – 39, ISBN 978-80-227-3582-7

[3] Vyhláška MZ SR č. 549/2007

[4] Oesterle, E. – Lieb, R. – Lutz, M.: Doppelschalige Fassaden, Ganzheitliche Planung. München: Callwey, Nov. 1999, ISBN 3-7667-1376-0

[5] Tomašovič, P. – Urbán, D.: Úvod do problematiky šírenia zvuku v dvojitej transparentnej fasáde (DTF), Zvolen: TU vo Zvolene, 2012, ISBN 978-80-228- 2371-5

[6] Tomašovič, P. – Dlhý, D. – Gašparovičová, V. – Rychtáriková, V.: Akustika budov, Stavebná a urbanistická akustika, Bratislava: Slovenská technická univerzita v Bratislave, 2011, ISBN 978-80-227-3455-4

[7] STN EN ISO 717-1, Akustika. Hodnotenie zvukovoizolačných vlastností budov a stavebných konštrukcií, Časť 1: Vzduchová nepriezvučnosť (ISO 717-1: 1996), 1. 1. 2000

[8] Dlhý, D.: Dvojitá fasáda vo vzťahu k zvukovej izolácii obvodových plášťov. Material – Acoustics – Place 2010: Proceedings of the 5th international symposium, s. 59 – 62, 2010, ISBN 978-80-228-2121-6

[9] Schmit, H.: Schalltechnisches Taschenbuch. Düsseldorf, 1989

[10] Fasold, W. – Veres, A.: Schallschutz + Raumakustik in der Praxis. Berlin, 1998 [11] VDI 2081: Geräuscherzeugung und Lärmminderung in Raumlufttechnischen Anlagen