Jak działają ekrany akustyczne

Najprecyzyjniejsza definicja opisująca hałas mówi, że jest to każdy dźwięk odczuwany jako niepożądany bądź szkodliwy dla ludzkiego zdrowia. Jednostką miary (jak w przypadku wszystkich innych dźwięków) jest decybel.

Kiedy odczuwamy hałas

Na początek warto więc przyjrzeć się, jak reagujemy na dźwięki w ogóle, zarówno na te pożądane, jak i niepożądane. Narażenie na fale dźwiękowe o zbyt dużym natężeniu może wywołać uszkodzenie narządów słuchu. Niebezpieczne jest przy tym zarówno długie przebywanie w obszarach o wysokim natężeniu dźwięku, jak i jego krótkotrwałe, ale mocne impulsy.

Rodzą się więc pytania, ile to jest „zbyt duże natężenie” oraz jak ma się ta wartość do dźwięków, które znamy. Istotne jest także to, co dzieje się z naszym organizmem zanim nastąpi uszkodzenie słuchu i inne poważne uszczerbki na zdrowiu.

Natężenie dźwięku jest wyrażane w decybelach. Jest to skala logarytmiczna, liniowy wzrost wartości nie oznacza więc takiego samego wzrostu natężenia. Można przyjąć, że co każde 10 dB poziom natężenia dźwięku wzrasta dwukrotnie.

Nieliczni szczęśliwcy mieszkający z dala od źródeł hałasu mogą się cieszyć otoczeniem o poziomie hałasu na poziomie 20-30 dB. Liczba leśniczówek i romantycznych chatek pod lasem jest jednak ograniczona, więc z reguły przebywamy wśród dźwięków o natężeniu między 30 a 50 dB. To jeszcze wartości bezpieczne, chociaż w okolicy 50 dB mogą się już pojawiać kłopoty z wypoczynkiem, a co za tym idzie obniżenie koncentracji i ogólny dyskomfort.

Większe problemy pojawiają się jednak kiedy wyjdziemy z domu. Szczególnie, jeśli jesteśmy mieszkańcami dużego miasta lub w okolicy przebiega ważny ciąg komunikacyjny. Ruch uliczny generuje około 90 dB. To już znacznie powyżej wartości szkodliwej dla zdrowia. Długie przebywanie w dźwięku o takim natężeniu może już powodować całą listę niebezpiecznych skutków.

Od około 70 dB rozpoczynają się w organizmie niekorzystne zmiany wegetatywne. Dźwięk powyżej 75 dB może powodować między innymi nadciśnienie tętnicze, zaburzenia pracy żołądka czy wzrost wydzielania adrenaliny. Wreszcie dźwięk o natężeniu 90 dB może już powodować osłabienie i ubytek słuchu.

Hałas w mieście

Trudno jednak żądać usunięcia całego ruchu komunikacyjnego z centrów miast i ograniczenia ilości oraz przepustowości tras przelotowych. Tego typu działania są oczywiście podejmowane, ale nawet zdrowy rozsądek podpowiada, że powinno to mieć pewne logiczne granice. Jednocześnie hałas komunikacyjny to jedno z głównych źródeł niepożądanych dźwięków, na jakie jesteśmy narażeni w życiu codziennym. Co więc (poza wyprowadzką na wieś) można z tym zrobić?

Na szczęście problem został uregulowany prawnie. Wartości graniczne dla hałasu komunikacyjnego, zwane wartościami dopuszczalnymi, reguluje rozporządzenie ministra środowiska w sprawie dopuszczalnych wartości hałasu w środowisku (DzU z 2012 r., poz. 1109). Reguluje ono dopuszczalne średnie poziomy dźwięku, zarówno długookresowe (w skali roku), jak i krótkookresowe (w skali doby). Wprowadzone zostały przy tym dość szczegółowe podziały dotyczące zarówno lokalizacji, jak i pory dnia.

Wartości te (długookresowe) dla dróg i linii kolejowych obejmują zakres od 45 dB dla szpitali i uzdrowisk w porze nocnej do 70 dB dla terenów w strefie śródmiejskiej dużych miast w dzień. Wartości te zostały więc podniesione w stosunku do poprzednio obowiązujących norm (przed 2012 r. maksymalna wartość wynosiła 65 dB dla terenów śródmiejskich w dzień).

Aby określić tereny szczególnie narażone na hałas, tworzone są dokumenty nazywane mapami akustycznymi bądź mapami hałasu. Granice zostały więc postawione. Pozostaje pytanie, jak osiągnąć te wartości przy szczególnie ruchliwych ciągach komunikacyjnych.

W teorii odpowiedź jest dość prosta. Należy ustawiać między źródłem dźwięku (czyli w naszym wypadku ciągiem komunikacyjnym) a obszarami chronionymi naturalne lub sztuczne przeszkody, za którymi powstanie obszar zwany cieniem akustycznym.

Jest to obszar, do którego nie dochodzi dźwięk, a wyobrazić go sobie można jako cień obiektu oświetlonego lekko rozproszonym światłem. W tym cieniu akustycznym znaleźć powinny się obszary, w których przebywają, żyją i pracują ludzie.

Co jednak dzieje się z dźwiękiem wyemitowanym przez źródło, a nie docierającym do chronionego obszaru? Może on zostać odbity albo pochłonięty przez przeszkodę. Są to dwa parametry kluczowe dla wszelkich przegród akustycznych, zarówno naturalnych, jak i sztucznych. Jak jednak wyglądają takie rozwiązania w praktyce?

Ekrany akustyczne - przeciwdziałanie hałasowi

Rozwiązań może być kilka. Te najbardziej naturalne i najmniej ingerujące w przestrzeń miejską paradoksalnie wymagają dość sporej przestrzeni, wiążą się także z wysokimi nakładami na ich wykonanie i utrzymanie. Najczęściej są również stosunkowo mało skuteczne w porównaniu z zajmowaną przestrzenią i nakładami pracy. Mogą jednak pełnić jednocześnie inne funkcje, co powoduje, że stają się dobrym rozwiązaniem dla danego obszaru.

Są to szpalery zieleni, nasypy ziemne czy też prowadzenie dróg w wykopach czy tunelach. Trudno jednak w ścisłym centrum miasta wyobrazić sobie poprowadzenie drogi w wykopie, tym bardziej, że chronić przed hałasem musimy nie tylko ludzi na poziomie ulicy, ale także mieszkańców wyższych pięter budynków, a pochyłe ściany powodują, że obszar objęty cieniem akustycznym zaczyna się dość nisko.

Świetnym rozwiązaniem są tunele - pozostaje to jednak wybór najdroższy, wielokrotnie przewyższający ceną wszystkie inne możliwości, a jednocześnie generujący sporą liczbę dodatkowych problemów, związanych chociażby z bezpieczeństwem. Z kolei szpalery drzew poza tłumieniem hałasu spełniają inne bardzo ważne funkcje. Pod względem ochrony akustycznej są jednak stosunkowo najsłabsze, a jednocześnie zajmują sporą ilość miejsca wzdłuż drogi.

Wszędzie tam, gdzie potrzebna jest duża skuteczność w tłumieniu hałasu, a jednocześnie nie dysponujemy wysokim budżetem i odpowiednią ilością miejsca, pozostają więc rozwiązania sztuczne, czyli ekrany akustyczne.

W najprostszej definicji są to ściany o odpowiednio dobranej wysokości wykonane z materiału posiadającego jak najlepsze współczynniki zarówno pochłaniania, jak i odbicia dźwięku. Może to być na przykład okładzina akustyczna keramzytobetonowa. Zajmują stosunkowo mało miejsca wzdłuż ciągu komunikacyjnego, można je więc dość łatwo stosować w gęsto zabudowanych, ciasnych obszarach śródmiejskich.

Dzięki temu, że ze względu na swoją konstrukcję i geometrię ekran może być ustawiany stosunkowo blisko źródła hałasu, może on być stosunkowo niski, znacznie niższy od innych rozwiązań, które dałyby ten sam efekt. Ze względu na rozmycie cienia akustycznego najskuteczniejsze są jednak w każdym wypadku ekrany najwyższe. Ważny jest przy tym zarówno sam materiał, jak i odpowiednia faktura oraz kształt ekranu. Wszystkie te czynniki wpływają na jego skuteczność. Niezwykle ważna jest także estetyka oraz sposób montażu takiej przegrody.