Je vedecky dokázané, že zvuk, či už ide o chcený, alebo nechcený, dokáže ovplyvniť život človeka, jeho správanie a zdravotný stav z fyziologického, ale aj zo psychologického hľadiska [1, 2]. Zvuk dokáže ovplyvniť, či sa cítime dobre alebo zle, má schopnosť zvýšiť množstvo adrenalínu v krvi, ale aj zjednotiť ľudí, ktorí sa inak môžu javiť rozdielni.

V procese navrhovania budov a ich interiérov je dôležitá schopnosť predikovať ich budúce vlastnosti [3, 4] i to, akým spôsobom budú priestory navrhované či budovy využívané. V architektonickom návrhu je veľkou výhodou, ak vieme, akým spôsobom pomôže vnútorné prostredie budovy zvýšiť kvalitu dominujúcej aktivity. Rovnako ako tepelná a svetelná pohoda sa posudzujú štandardne, je dôležité brať do úvahy aj akustický komfort už v štádiu návrhu budovy.

V triede, kancelárii, divadle a iných priestoroch s presne stanovenou funkciou je riešenie z hľadiska akustického komfortu pomerne jasné, keďže charakter a pozícia zdrojov zvuku, rovnako ako pozícia prijímačov (poslucháčov) sú pomerne presne zadefinované. V prípade veľkých nákupných centier a multifunkčných átrií je však situácia oveľa zložitejšia. Miestnosti tohto typu sú obrovské a pozícia zdrojov a prijímačov zvuku sa v čase mení [5]. V súčasnosti architekt pri potrebe prekryť veľkoobjemový priestor strešnou konštrukciou siaha väčšinou po materiáloch, ktoré sú „tradičné“ a v našej spoločnosti zaužívané. Často ide o sklo v kombinácii s oceľovou podpornou konštrukciou. Takéto sklené zastrešenia majú výhody z architektonicko-prevádzkového hľadiska, no nevýhody z hľadiska stavebnej fyziky, a teda aj akustiky a akustického komfortu. Prekrytie priestoru s veľkými rozmermi sklenou konštrukciou má za následok celkové zvýšenie hladiny akustického tlaku v danom priestore a vznik akustických artefaktov, akým je napríklad aj trepotavá ozvena [6]. Strešná konštrukcia odrážajúca zvuk v kombinácii so svojím nepriaznivým tvarom, s ostatnými použitými materiálmi a celkovým objemom miestnosti môže viesť k znehodnoteniu vizuálne atraktívneho priestoru z hľadiska akustickej pohody a k obmedzeniam v jeho plnohodnotnom využití. Pomocou čoraz častejšie používaných „moderných“ materiálov, pred ktorými majú mnohí stále rešpekt, dokážeme nepriaznivému zvyšovaniu hluku v priestore zabrániť [7 – 9]. Samozrejme je dôležité vždy hľadať kompromis a brať ohľad na funkciu novovzniknutého priestoru. Jedným z možných riešení je použitie strešnej konštrukcie na báze ľahkých konštrukcií v podobe ETFE vankúšov.

ETFE je akronym etylén-tetrafluóretylénu. Je to plast, ktorý bol vyvinutý v 80. rokoch 20.storočia ako ľahký a tenký ochranný materiál odolný proti vysokej teplote. Používal sa najmä v kozmickom priemysle [10]. Neskôr sa začal používať na iné rôzne účely v architektúre a poľnohospodárstve – zakrytie skleníkov či ochranu solárnych článkov. Až nakoniec sa v roku 2001 prvý raz použil pri veľkom architektonickom projekte Eden Project v britskom Cornwalle. V súčasnosti sa ETFE čoraz častejšie objavuje v oblasti architektúry, najmä v podobe tzv. ETFE vankúšov (obrázok č. 1). Tieto väčšinou pozostávajú z dvoch, prípadne troch vrstiev ETFE fólie natiahnutej v nosnom ráme. Priestor medzi jednotlivými vrstvami je nafúknutý vzduchom. Pozitívne vlastnosti ETFE by sme vedeli zhrnúť do niekoľkých bodov. Tento materiál je:

-        neuveriteľne silný a odolný proti pretrhnutiu,

-        priehľadný a schopný prepúšťať 95 % svetla,

-        ľahký, z čoho vyplýva nižšia požiadavka na statickú oporu,

-        odolný proti korózii, čo predlžuje životnosť stavby,

-        samočistiaci s nepriľnavým povrchom,

-        recyklovateľný.

Všetky tieto vlastnosti posunuli ETFE do pozície atraktívneho materiálu, ktorý dokáže plnohodnotne nahradiť niekoľko iných stavebných materiálov.

 

 

Obrázok č. 1 Schéma skladby ETFE vankúša – dvojvrstvový (vľavo) a trojvrstvový (vpravo)

Akustické vlastnosti ETFE

Zvuková pohltivosť je schopnosť materiálu absorbovať časť zvukovej energie, ktorá naň dopadá. Zvyčajne sa vyjadruje pomocou činiteľa zvukovej pohltivosti α a nadobúda hodnoty 0 až 1 (0 až 100 %). Obrázok č. 2 porovnáva zvukovú pohltivosť skla a trojvrstvového ETFE vankúša. Môžeme vidieť, že oba materiály dosahujú podobné hodnoty vo vysokých frekvenciách od 4 000 Hz. Konštrukcia na báze ETFE je však účinnejšia pri stredných a nízkych frekvenciách, čo je na splnenie podmienok akustického komfortu miestnosti výhodné. Pri dopade zvuku na tento materiál nie je zvuková energia v skutočnosti pohlcovaná (keďže materiál neobsahuje póry), ale danou konštrukciou prechádza. Mohli by sme povedať, že tento typ zastrešenia je akusticky transparentný.

Množstvo chýb pri návrhu, ktoré vedú k zníženiu akustického komfortu priestoru, vzniká zámenou dvoch základných pojmov – zvuková izolácia a zvuková pohltivosť. Je dôležité si uvedomiť, že ak chcete v miestnosti skrátiť dozvuk (echo), musíte siahnuť po materiáloch, ktoré majú otvorené póry. Tento typ materiálu odráža len minimálne množstvo zvukovej energie a môžeme teda povedať, že je zvukovo pohltivý. Hladina akustického tlaku v miestnosti, kde sa použil, sa tak signifikantne nezvýši. Na druhej strane však porézny materiál nie je určený na zabránenie prechodu zvuku cez konštrukciu – nie je teda zvukovo izolačný. Ak potrebujeme zabrániť, aby zvuk cez konštrukciu prechádzal, musíme siahnuť po ťažšom a hustejšom materiáli – napríklad betóne, ktorý však na druhej strane nie je použiteľný ako zvukovo pohltivý. Dobrú zvukovú izoláciu (stavebná akustika) ako aj komfort vnútri miestnosti (priestorová akustika) dosiahneme kombináciou oboch spomenutých typov materiálov – zvukovo izolačná stena z vnútornej strany obložená zvukovo pohltivým obkladom. Musíme však mať na pamäti, že pridanie porézneho materiálu na konštrukciu steny nezvýši jej zvukovú izoláciu, ale pomôže znížiť množstvo odrazeného zvuku vnútri miestnosti.

 

 

Obr. č. 2 Porovnanie zvukovej pohltivosti zasklenej konštrukcie a konštrukcie na báze ETFE

Z obrázka č 2 sme sa dozvedeli, že zakrytie priestoru konštrukciou na báze ETFE vankúšov je z hľadiska zvukovej pohltivosti (v porovnaní so sklom) výhodnejšie v oblasti stredných a nízkych frekvencií. Celkový objem priestoru, ako aj jeho výška ovplyvňujú aj jeho vlastnosti z hľadiska priestorovej akustiky. V prípade vysokého stropu v porovnaní s nízkym musí zvuková vlna prejsť dlhšiu vzdialenosť a odrazený zvuk prichádza na miesto poslucháča neskôr a s nižšou intenzitou, čo má za následok zníženie celkovej hladiny akustického tlaku v miestnosti. Ďalším potenciálnym problémom pri zastrešení veľkých priestorov je tvar strešnej konštrukcie. Vo väčšine prípadov ide o oblúk, ktorý je pri veľkých rozponoch zo statického hľadiska veľmi priaznivý. Tento tvar však spôsobuje sústredenie odrazených zvukových vĺn, ktoré lokálne zvyšujú hladinu akustického tlaku v miestnosti (obrázok č. 3). Výhodou je konštrukcia z ETFE vankúšov, ktorá je síce takisto v oblúku, ale jednotlivé vankúše tvoria vypuklé plochy, ktoré zvukovú energiu nesústreďujú, ale naopak rozptyľujú po celom objeme. Posledným potenciálnym problémom, ktorý treba spomenúť, je hluk spôsobený dažďom [11]. Závažnosť tohto problému sa odvíja od samotnej funkcie zakrytého priestoru. Ak sa rozprávame o športovej hale, hluk z dažďa môže byť síce nežiaduci, no nie až taký rušivý, ako by to bolo napríklad v prípade administratívnej budovy alebo knižnice so študovňou. Vtedy by počas dažďa narástla hladina hluku pozadia do takej miery, že by sa miestnosť stala nepoužiteľnou na daný účel. Hluk produkovaný dažďom možno jednoducho minimalizovať použitím mriežky upravenej na tento účel. Priemer otvorov mriežky sa zvyčajne pohybuje od 20 do 40 mm. Mriežka je natiahnutá na vonkajší povrch ETFE vankúša a dokáže znížiť hladinu hluku až o 10 dB, čo je z hľadiska  ľudského sluchu  zníženie o 50 %. Použitie tohto systému má však za následok zníženie transparentnosti konštrukcie približne o 5 – 10 %.

V súčasnosti sa stavebné materiály vyvíjajú a posúvajú dopredu veľmi rýchlo z dôvodu všeobecnej snahy prispôsobiť sa požiadavkám na vnútorný komfort budov. Výhoda je, že moderné konštrukcie, medzi ktoré patria aj ETFE fólie, začínajú byť dostupné i z ekonomického hľadiska, a tak sú vážnou konkurenciou tradičných stavebných materiálov...

 

Článok dočítate v aktuálnom čísle Eurostavu

Digitalizované ukážky časopisov
E-shop eurostav
Archbooks
YTONG