Problemy związane z jakością akustyczną pomieszczeń typu open space
The quality of acoustics for open-plan offices
Jakość akustyczna stanowi jedną z podstawowych cech użytkowych budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej. Jak ważny jest to problem, mogą świadczyć wyniki badań ankietowych prowadzonych zarówno w kraju, jak i na świecie. Z badań tych wynika, że zagrożenia akustyczne są wymieniane w pierwszej grupie uciążliwości występujących w budynkach i w ich otoczeniu.
Zobacz także
Ultrapur Sp. z o.o. Pianka poliuretanowa a szczelność budynku
Wielu inwestorów, wybierając materiał do ocieplenia domu, kieruje się głównie parametrem lambda, czyli wartością współczynnika przewodzenia ciepła. Jest on jedynym zestandaryzowanym współczynnikiem, który...
Wielu inwestorów, wybierając materiał do ocieplenia domu, kieruje się głównie parametrem lambda, czyli wartością współczynnika przewodzenia ciepła. Jest on jedynym zestandaryzowanym współczynnikiem, który określa właściwości izolacyjne materiału. Jednocześnie jest współczynnikiem wysoce niedoskonałym – określa, jak dany materiał może opierać się utracie ciepła poprzez przewodzenie.
Rockwool Polska Termomodernizacja domu – na czym polega i jak ją zaplanować?
Termomodernizacja to szereg działań mających na celu poprawę energochłonności Twojego domu. Niezależnie od zakresu inwestycji, kluczowa dla osiągnięcia spodziewanych efektów jest kolejność prac. Najpierw...
Termomodernizacja to szereg działań mających na celu poprawę energochłonności Twojego domu. Niezależnie od zakresu inwestycji, kluczowa dla osiągnięcia spodziewanych efektów jest kolejność prac. Najpierw należy docieplić ściany i dach, aby ograniczyć zużycie energii, a dopiero potem zmodernizować system grzewczy. Dzięki kompleksowej termomodernizacji domu prawidłowo wykonanej znacznie zmniejszysz koszty utrzymania budynku.
Recticel Insulation Nowoczesne technologie termoizolacyjne Recticel w renowacji budynków historycznych
W dzisiejszych czasach zachowanie dziedzictwa kulturowego i jednoczesne dostosowanie budynków do współczesnych standardów efektywności energetycznej stanowi duże wyzwanie zarówno dla inwestora, projektanta...
W dzisiejszych czasach zachowanie dziedzictwa kulturowego i jednoczesne dostosowanie budynków do współczesnych standardów efektywności energetycznej stanowi duże wyzwanie zarówno dla inwestora, projektanta jak i wykonawcy. Niejednokrotnie w ramach inwestycji, począwszy już od etapu opracowywania projektu, okazuje się, że tradycyjne materiały izolacyjne i metody ich aplikacji nie są wystarczające, aby zapewnić właściwe parametry termiczne i należytą ochronę wartości historycznych budynku.
ABSTRAKT |
---|
W pracy przeanalizowano problemy związane z jakością akustyczną biur typu "open space” w obiektach użyteczności publicznej. Przedstawiono wartości głównego parametru związanego z jakością akustyczną, jakim jest czas pogłosu. Następnie oceniono komfort w analizowanym biurze na podstawie różnych wskaźników. |
This paper analyzes the problems of acoustics in open plan offices. Values of reverberation time are presented as the primary room acoustics parameter. Then, the level of comfort at the office under review was rated based on few indicators. |
Ich przyczyną są z jednej strony powszechne występowanie hałasów, wzrastająca liczba źródeł hałasu i ich natężenie, a jednocześnie niewłaściwe parametry akustyczne wielu istniejących, a także nowo wznoszonych budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej.
Czynniki, które wpływają na akustykę pomieszczenia, to kubatura i kształt pomieszczenia, materiały budowlane i wykończeniowe.
Dobra akustyka jest elementem niezbędnym we wnętrzu, aby zapewnić odpowiedni poziom wyrazistości mowy, wysoką jakość dźwięku i dobre samopoczucie obecnych osób. Najogólniej cechą dobrego środowiska akustycznego jest wydobywanie pożądanych dźwięków, a eliminowanie dźwięków niepożądanych, które mogą zwiększać stres i obniżać motywację.
Aby ocenić pomieszczenie pod względem jakości akustycznej, w artykule przeanalizowano wartości czasu pogłosu, uznawanego za najistotniejszy parametr akustyczny. Analizy dokonano ponadto na podstawie takich wskaźników, jak:
- wskaźnik transmisji mowy STI (Speech Transmission Index),
- poziom ciśnienia akustycznego SPL(A) (A-weighted Sound Pressure Level),
- zanik przestrzenny dźwięku wraz z podwojeniem odległości D2,S (Spatial Decay Rate of Speech),
- poziom dźwięku mowy w odległości 4m od źródła LP,A,S,4m (A-weighted Sound Pressure Level of Speech at a distance of 4m),
- Distraction Distance rD,
- Distance of Comfort rC
- Privacy Distance rP.
Wykonano kilka wariantów obliczeń. Poszukiwano zależności pomiędzy efektywnością ekranów akustycznych a ich wysokością oraz chłonnością akustyczną. Zastosowano różne warianty paneli akustycznych do biurek w pomieszczeniach typu "open space". Dodatkowo sprawdzono, w jakim stopniu zamontowanie sufitu pochłaniającego wpłynie na parametry akustyczne w pomieszczeniu.
Kształtowanie właściwości akustycznych wnętrz
Pod względem potrzeb adaptacji akustycznych wnętrza budowlane można podzielić na pomieszczenia produkcyjne, biurowe i usługowe oraz pomieszczenia o przeznaczeniu kulturalnym, szkoleniowym lub rozrywkowym.
Dla pierwszego typu pomieszczeń głównym celem jest zmniejszenie hałasów, tak aby polepszyć warunki pracy oraz zwiększyć zrozumiałość mowy. Można to osiągnąć dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu pomieszczenia oraz stosowaniu ustrojów dźwiękochłonnych.
W pomieszczeniu o przeznaczeniu kulturalnym, szkoleniowym lub rozrywkowym głównym celem jest spełnienie kryteriów jakości akustycznej, które można podzielić na subiektywne i obiektywne.
Kryteria subiektywne są bardzo istotne w analizie akustycznej pomieszczeń, lecz często różnią się między sobą w zależności od indywidualności i innych cech osoby oceniającej.
W biurach "open space" należy dążyć do zmniejszenia poziomu oraz zasięgu dźwięku. Aby spełnić te wymogi, architekci wnętrz i akustycy powinni wykorzystywać wszelkie rozwiązania, takie jak: podwieszane sufity modułowe lub wyspy, panele i ekrany ścienne, miękkie wykładziny dywanowe, a także panele akustyczne do oddzielenia stanowisk pracy.
Wymagania akustyczne stawiane biurom typu "open space"
Norma PN-EN ISO 3382-3:2012 [1] opisuje metody pomiaru właściwości akustycznych umeblowanych pomieszczeń biurowych typu "open space", które mogą być wykorzystywane do oceny właściwości akustycznych pomieszczeń biurowych na planie otwartym. Określa ona całą gamę parametrów odnoszących się do zasięgu dźwięku w pomieszczeniu typu "open space". Są to następujące parametry:
- zanik przestrzenny dźwięku wraz z podwojeniem odległości od źródła D2,S,
- poziom dźwięku mowy w odległości 4m od źródła LP,A,S,4m,
- Privacy Distance rP,
- Distance of Comfort rC,
- Distraction Distance rD.
Zanik przestrzenny dźwięku wraz z podwojeniem odległości
Parametr określa zanik przestrzenny dźwięku wraz z podwojeniem odległości od źródła, czyli o ile obniża się poziom dźwięku we wnętrzu wraz z oddalaniem się od źródła. Jest mierzony w decybelach i przedstawiany jako krzywa zaniku dźwięku w pomieszczeniu. Zalecana wartość: D2,S ≥ 7 dB.
Poziom dźwięku mowy
Parametr LP,A,S,4m opisuje poziom dźwięku mowy skorygowany charakterystyką częstotliwościową A w odległości 4 m od źródła. Wartość uzyskuje się przy użyciu regresji liniowej poziomu ciśnienia akustycznego SPL(A). Zalecana wartość: LP,A,S,4m ≤ 48 dB.
Distraction distance
Parametr rD opisuje odległość od źródła, przy której wskaźnik STI spada poniżej 0,50. Parametr ten odczytuje się z wykresu STI w zależności od odległości od źródła dźwięku. Definiuje on odległość, przy której dźwięk przestaje być zakłóceniem dla odbiorcy. Po przekroczeniu zalecanej wartości łatwiej się skoncentrować ze względu na gwałtowny wzrost odczucia prywatności. Zalecana wartość: rD ≤ 5 m.
Privacy distance
Parametr rp opisuje odległość od źródła przy której wskaźnik STI spada poniżej 0,20. Parametr ten odczytuje się z wykresu STI w zależności od odległości od źródła dźwięku. Definiuje on odległość, przy której dźwięk przestaje być zrozumiały dla odbiorcy. Sprawdza się go opcjonalnie. Powyżej wartości rp poziom koncentracji i prywatności odbiorców jest zbliżony do sytuacji, jakby znajdowali się w dwóch oddzielnych pomieszczeniach biurowych.
Poziom dźwięku tła akustycznego
Poziom dźwięku tła akustycznego LP,A,B skorygowany charakterystyką częstotliwościową A nie jest w żaden sposób wymagany przez normę PN-EN ISO 3382-3:2012 [1]. Wartości zalecane zostały wyznaczone w oparciu o pomiary dokonane przez Nilssona [2]. Zalecana wartość: 35 dB ≤ LP,A,B ≤ 40 dB.
Distance of comfort
Distance of Comfort rC wyznacza się za pomocą wzoru:
(1)
Distance of Comfort jest parametrem, który sprawdza się opcjonalnie. Definiuje on odległość, przy której poziom dźwięku spada poniżej poziomu dźwięku tła akustycznego LP,A,B. Zaleca się, aby w obliczeniach wartość LC (poziom komfortu dźwięku) przyjmować równą wartości LP,A,B (poziom dźwięku tła akustycznego). Zalecana wartość: rC ≤ 12 m.
Zestawienie zalecanych wartości parametrów
W TABELI 1 przedstawiono wartości parametrów akustycznych dotyczących biur "open space" z podziałem na jakość warunków akustycznych pomieszczenia.
Opis analizowanego obiektu
Analizowane biuro "open space" znajduje się w budynku pofabrycznym. Na piętrach zaprojektowano wiele pomieszczeń biurowych na planie otwartym. Do analizy wybrano jedno z biur, w którym znajduje się osiem czteroosobowych stanowisk do pracy, podzielonych na dwie czterostanowiskowe części za pomocą przeszklonej ścianki o wysokości 2,4 m. Wymiary pomieszczenia przedstawiono na RYS. 1. Wysokość pomieszczenia wynosi 3 m.
Symulacja komputerowa
W celu przeprowadzenia symulacji komputerowej wykorzystano komputerowy model pola akustycznego, oparty na zmodyfikowanej metodzie promieniowej [3], przy użyciu którego obliczano parametry opisujące charakter akustyki pomieszczenia.
W pierwszej kolejności zbudowano trójwymiarowy model geometryczny obiektu (RYS. 2-3).
Następnie każdej powierzchni przypisano materiał (współczynnik pochłaniania dźwięku), z jakiego została wykonana:
- podłoga - parkiet,
- sufit - tynk cementowo-wapienny, panele sufitowe,
- drzwi - drewno,
- okna - podwójne oszklenie,
- biurka - drewno,
- ściany - tynk cementowo-wapienny,
- panele - poliwęglan komórkowy, Acousto Screen.
Panele dźwiękochłonno-izolacyjne stosuje się w pomieszczeniach biurowych jako osłony danego stanowiska pracy w celu tłumienia hałasu emitowanego przez inne stanowiska pracy biurowej, maszyny i urządzenia.
W celu uzyskania maksymalnej skuteczności, panel należy umieścić jak najbliżej źródła hałasu lub stanowiska pracy. Zasadniczymi elementami paneli są warstwa izolacyjna w środku oraz zewnętrzne warstwy dźwiękochłonne.
Do poprawnego przeprowadzenia analizy należało zdefiniować dwa położenia źródła i minimum cztery punkty odbioru. W pomieszczeniu zdefiniowano dwa położenia wszechkierunkowego źródła dźwięku oraz siedem punktów odbioru. Punkty odbioru (7 punktów) zdefiniowano wzdłuż linii prostej łączącej źródło i najdalej oddalone stanowisko pracy.
RYS. 2-3. Geometria analizowanego obiektu oraz lokalizacja źródeł dźwięku i odbiorów; rys.: archiwa autorów
Kształt pomieszczenia, rozmieszczenie stanowisk pracy oraz przeszklona ścianka ograniczały możliwość usytuowania punktów odbioru na kilku ścieżkach pomiarowych. Z tego powodu, aby spełnić warunek dwóch pozycji źródła, obliczenia wykonano dla dwóch pozycji źródła w przeciwnych kierunkach na linii pomiarowej (RYS. 2-3).
Położenie źródeł i punktów odbioru jest zgodne z normą PN-EN ISO 3382-3:2012 [1].
Analizę wykonano dla pięciu różnych wariantów obliczeń. Zróżnicowano je pod względem zastosowanych paneli akustycznych do biurek „open space” (zmienna wysokość oraz współczynnik pochłaniania paneli) (RYS. 4-6).
W ostatnim z wariantów, w celu zwiększenia chłonności akustycznej pomieszczenia, zastosowano dodatkowo panele sufitowe wykonane z płyty gipsowo-kartonowej, charakteryzujące się perforowaną powierzchnią i lepszymi własnościami pochłaniającymi.
Wyniki symulacji komputerowej
Po wprowadzeniu kształtu pomieszczenia oraz współczynników pochłaniania dźwięku materiałów wykończeniowych, przedstawionych w TABELI 2, obliczono przy pomocy programu komputerowego odpowiedź pomieszczenia na pobudzenie impulsowe. Wyniki symulacji numerycznych pozwoliły obliczyć wartości parametrów odnoszących się do zasięgu dźwięku w pomieszczeniu typu "open space".
W niniejszym opracowaniu dla poszczególnych wariantów przedstawiono następujące parametry:
- czas pogłosu RT,
- zanik przestrzenny dźwięku wraz z podwojeniem odległości od źródła D2,S,
- współczynnik zrozumiałości mowy STI,
- poziom ciśnienia dźwięku SPL(A).
Inne parametry opisujące komfort akustyczny w pomieszczeniach na planie otwartym wyznaczono przy pomocy zależności normowych bądź odczytano z odpowiednich wykresów (np. z wykresu zmian wskaźnika zrozumiałości mowy STI w zależności od odległości od źródła odczytano wartości parametrów rD i rp).
Obliczenia przeprowadzono dla temperatury 20°C oraz wilgotności względnej 50%. Poziom tła akustycznego w analizowanym pomieszczeniu wynosił 37 dB. Przyjęto moduł siatki przestrzennej 0,25×0,25 m.
Czas pogłosu
Zestawienie wartości czasu pogłosu (średnia arytmetyczna dla częstotliwości od 125 Hz do 4000 Hz) dla poszczególnych wariantów przedstawiono w TABELI 3. Parametr ten uznano za podstawowy, a jego wartości świadczą bezpośrednio o jakości akustycznej pomieszczenia.
Zanik przestrzenny dźwięku wraz z podwojeniem odległości D2,S
Wartości zaniku przestrzennego dźwięku dla poszczególnych wariantów przedstawiono w TABELI 4.
Przy wyznaczaniu parametru nie uwzględniano wartości poziomu dźwięku dla punktów zlokalizowanych w pobliżu ścian odbijających. Przy ustaleniu tego parametru wzięto pod uwagę tylko wyniki uzyskane dla punktów pomiarowych zlokalizowanych w zakresie odległości od 2 do 16 m od źródła dźwięku.
Współczynnnik zrozumiałości mowy STI oraz poziom ciśnienia akustycznego SPL(A)
Wartości współczynnika zrozumiałości mowy STI oraz poziomu ciśnienia akustycznego SPL(A) odczytano w punktach odbioru zlokalizowanych wzdłuż linii prostej łączącej źródło i najdalej oddalone stanowisko pracy (RYS. 2-3). Wartości tych parametrów w zależności od odległości od źródła przedstawiono na RYS. 7 i RYS. 8.
Obliczone parametry
Zgodnie z normą PN-EN ISO 3382-3:2012 [1] określono następujące parametry odnoszące się do zasięgu dźwięku w pomieszczeniu typu "open space":
- Distraction Distance rD,
- zanik przestrzenny dźwięku mowy wraz z podwojeniem odległości od źródła D2,S,
- poziom dźwięku mowy w odległości 4m od źródła Lp,A,S,4m,
- Privacy Distance rp,
- Distance of Comfort rc.
Na podstawie wyników z programu komputerowego stworzono przebiegi danych parametrów w przestrzeni, a z nich odczytano wartości odpowiednich parametrów. W pracy przedstawiono parametry odczytane dla jednej pozycji źródła na ścieżce zdefiniowanych punktów odbioru. Wartości dla przeciwnego kierunku źródła były bardzo zbliżone.
Określone na podstawie obliczeń parametry odnoszące się do zasięgu dźwięku w pomieszczeniu typu "open space" oraz ich zalecane wartości przedstawiono w TABELI 5.
Wnioski
Zagadnienia akustyczne w budynkach biurowych na planie otwartym dotyczą ograniczenia w ich pomieszczeniach wpływu na pracowników hałasu wywołanego przez źródła zlokalizowane wewnątrz i na zewnątrz tych budynków.
Pierwszym parametrem, który został poddany analizie był czas pogłosu. Dla biur typu "open space" rekomendowany czas pogłosu wynosi 0,4–0,5 s. Jedynie wariant z zastosowanymi panelami sufitowymi spełnił te wymagania (0,45 s).
W pozostałych wariantach czas pogłosu miał dwukrotnie większe wartości. Można zauważyć, że wartości czasu pogłosu przy zastosowaniu różnego rodzaju paneli (45×160 cm, 60×160 cm, 40×60×160 cm) nie wykazują dużych różnic.
W przypadku zastosowania paneli pochłaniających wartość czasu pogłosu minimalnie się poprawia.
Norma PN-EN ISO 3382-3:2012 [1] określa całą gamę parametrów odnoszących się do zasięgu dźwięku w pomieszczeniu typu "open space". Po dokonaniu analizy odpowiednich parametrów stwierdzono, iż najbardziej efektywnym okazał się wariant z zastosowanymi panelami sufitowymi, które spowodowały zwiększenie chłonności akustycznej pomieszczenia.
Jest to jedyny wariant, w którym został spełniony zarówno warunek dotyczący poziomu dźwięku LP,A,S,4m, jak i parametru Distraction Distance rD. Co więcej, w tym przypadku parametru Distance of Comfort rC także spełnia wartości zalecane.
Bardzo często podwieszane sufity nie pochłaniają dźwięku w wystarczającym stopniu, przez co stają się "lustrem akustycznym", które odbija fale dźwiękowe i potęguje hałas. Poprzez zastosowanie paneli sufitowych zostało zapewnione równomierne pochłanianie dźwięku w szerokim zakresie częstotliwości.
Bardzo porównywalne wyniki otrzymano dla wariantów paneli akustycznych oddzielających stanowiska pracy o wymiarach 45×160 cm, 60×160 cm oraz 40×60×160 cm. Wyniki analiz dla tych wariantów pokazały, że zmiana wysokości elementów oddzielających stanowiska robocze nie przynosi dużej zmiany w warunkach akustycznych odczuwanych przez osoby z sąsiednich stanowisk.
Wartość zalecana parametru zaniku przestrzennego dźwięku D2,S nie została spełniona w żadnym z analizowanych wariantów. Jednak na podstawie przeprowadzonych symulacji wykazano, że najbardziej zbliżony do wartości zalecanej jest wynik uzyskany przy zastosowaniu paneli akustycznych z powłoką pochłaniającą.
Analizowane parametry odnoszące się do zasięgu dźwięku w pomieszczeniu typu "open space" są ze sobą powiązane, co sprawia, że powinny być brane pod uwagę jednocześnie. Spełnienie tylko jednego z nich nie zapewni dobrych warunków.
Dlatego też dobór rozwiązań powinien być dokonywany na zasadzie optymalizacji. Z uwagi na zależności pomiędzy poszczególnymi parametrami, należy zwracać szczególną uwagę na fakt, iż sposoby poprawy jednego parametru mogą negatywnie wpływać na wartości innego parametru.
Należy także zwrócić uwagę na wpływ przeszklonej ściany wysokości 2,4 m, która w zamyśle miała zapewnić większą prywatność pracy w obu czterostanowiskowych częściach. Wyniki analizy pokazują, że ścianka nie spełnia założeń pełnego podziału pomieszczenia.
Literatura
- PN-EN ISO 3382-3-2012, "Akustyka - pomiar parametrów akustycznych pomieszczeń: Pomieszczenia biurowe typu «open space»".
- E. Nilsson, "Acoustic design of open-plan offices", Nordic Innovation Center, 2010.
- ODEON Room Acoustics Program. Version 5.0. User Manual. Industrial, Auditorium and Combined Editions. 2001.