Kanalizacja (bardzo) niskoszumowa

Systemy kanalizacji niskoszumowej zagwarantują osiągnięcie jak najlepszych parametrów akustycznych. Pod warunkiem, że wykonano je z dobrych jakościowo materiałów, za pomocą odpowiednich elementów oraz – według przemyślanego projektu.

Fot. 1. Akustyczność systemu kanalizacji zależy w dużej mierze od prawidłowego projektu. Zalecane jest m.in. prowadzenie instalacji przy ścianie przedniej oraz unikanie gwałtownych zmian kierunków. Fot.: PIPELIFEFot. 1. Akustyczność systemu kanalizacji zależy w dużej mierze od prawidłowego projektu. Zalecane jest m.in. prowadzenie instalacji przy ścianie przedniej oraz unikanie gwałtownych zmian kierunków. Fot.: PIPELIFE

Prawidłowo zaprojektowana instalacja kanalizacyjna, wykonana ponadto za pomocą dobrych jakościowo materiałów powinna pozwalać na szybkie i bezpieczne odprowadzanie ścieków sanitarnych. Oprócz tego istotny jest jeszcze jeden aspekt: izolacyjność akustyczna i redukcja hałasu podczas przepływu ścieków w rurach – to w zasadzie największy problem, z którym mierzą się projektanci instalacji, producenci systemów oraz ostatecznie klienci, inwestorzy.
Hałas w systemie kanalizacyjnym ma związek przede wszystkim z transportem ścieków – pochłaniane oraz odbite fale dźwiękowe wprowadzają rury i kształtki w rezonans akustyczny. Ten zaś dynamicznie rośnie wraz z wysokością budynku w kierunku płynących ścieków, po czym zostaje przekazany na konstrukcję budynku przez elementy montażowe, jak np. obejmy. Następnie rezonans akustyczny oddawany jest przez przegrody budowlane do sąsiednich pomieszczeń, już w postaci fal dźwiękowych. Mimo iż piony kanalizacyjne przebiegają najczęściej przez toalety i kuchnie, przenikanie dźwięków do innych części budynków może być bardzo dokuczliwe. Gdyby nie zastosowanie odpowiednich materiałów oraz elementów konstrukcyjnych i montażowych systemu, hałas w różnego rodzaju pomieszczeniach, jak pokój dzienny, sypialnia, sala szpitalna itd. przekraczałby poziom podany przez normy jako maksymalny. O dopuszczalnych poziomach hałasu we wnętrzach budynków możemy przeczytać w Rozporządzeniu Min. Infrastruktury Dz.U. Nr 75, pozycja. 690 z 2002 r. oraz Polskiej Normie PN 87/B-02151/02 „Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach”.

Fot. 2. Wielowarstwowa budowa rur pozwala na zamknięcie dźwięku powietrznego wewnątrz systemu. Fot.: PIPELIFEFot. 2. Wielowarstwowa budowa rur pozwala na zamknięcie dźwięku powietrznego wewnątrz systemu. Fot.: PIPELIFE

System częścią całości

Jednocześnie należy pamiętać, że uwzględnienie tylko jednego czynnika służącego ochronie przeciwdźwiękowej, jak wyciszony system rurowy, nie zawsze zda egzamin – poziom hałasu zależny jest także od innych kwestii, takich jak rodzaj ściany i stropu czy sposób wykonania połączenia ściany działowej ze stropem itd. Najistotniejsze decyzje podejmujemy więc jeszcze na etapie projektowania. Sposobów na zminimalizowanie uciążliwych hałasów systemu kanalizacyjnego istnieje sporo – mniej lub bardziej skutecznych. Zalecane jest m.in. instalowanie rur przy ścianie przedniej, zamiast przy ścianach pomieszczeń wymagających izolacji dźwiękowej, poza tym należy ograniczyć gwałtowne zmiany kierunku na pionach. Nie zaszkodzi również stosowanie niskoszumnych armatur o niskim poziomie hałasu czy izolowanie rur przy przejściach przez ściany i stropy np. wełną mineralną, a z pewnością pomoże – przeprowadzanie montażu za pomocą obejm z uszczelkami EPDM. Profesjonalny system kanalizacji niskoszumowej, choć nie warunkuje osiągnięcia idealnych parametrów akustycznych, stanowi tu jeden z kluczowych czynników.

Ważne elementy systemu

Fot. 3. Przy projektowaniu systemu unikajmy ostrych zmian kierunku. Fot.: PIPELIFEFot. 3. Przy projektowaniu systemu unikajmy ostrych zmian kierunku. Fot.: PIPELIFE

Poszczególne elementy systemów kanalizacji niskoszumowej zostały zaprojektowane tak, aby możliwe było osiągnięcie jak najlepszych parametrów akustycznych. Przykładem są kształtki niskoszumowe o specjalnym kształcie oraz obejmy akustyczne. Obejmy mocowane są do konstrukcji budynku, zapewniając dzięki temu redukcję mostka akustycznego pomiędzy pionem a elementami konstrukcyjnymi i zmniejszenie transmisji drgań. Warto zaznaczyć, że zastosowanie innej obejmy niż dedykowanej do danego systemu, np. produktu innego producenta, zupełnie mija się z celem – dana obejma jedynie współpracując z przypisanym sobie systemem powoduje zmianę wartości akustycznych na konkretnym, oczekiwanym poziomie. Oczywiście, polecaną przy projektowaniu i wykonywaniu instalacji kanalizacyjnej uniwersalną metodą jest zastosowanie kompletnego systemu jednego producenta. Dzięki temu zyskujemy pewność, że poszczególne elementy instalacji są dopasowane i zaprojektowane tak, aby zapewnić jak najwyższą redukcję hałasu wewnątrzkanałowego oraz optymalny bilans energetyczny kosztów. Wracając jednak do tematu obejm, należy podkreślić, że niezwykle ważny jest w ich przypadku prawidłowy projekt, czyli odpowiednie zaplanowanie rozmieszczenia obejm montażowych w systemie oraz dostosowaniu ich rozmiaru do średnicy rur.

Fot. 4. Przykład stosowania uchwytów oraz klipsów bezpieczeństwa. Fot.: WAVINFot. 4. Przykład stosowania uchwytów oraz klipsów bezpieczeństwa. Fot.: WAVIN Fot. 3. Obejma rurowa z wkładką gumową. Fot.: WAVINFot. 3. Obejma rurowa z wkładką gumową. Fot.: WAVIN

Co oprócz obejm? Nowoczesne instalacje są oparte m.in. na systemie kielichowym – kielichowe połączenie poszczególnych elementów usprawnia i przyspiesza montaż, jednocześnie nie wymagając użycia klejów czy szkodliwych rozpuszczalników, a ponadto pomaga w stworzeniu optymalnego środowiska akustycznego (połączenie kielichowe gwarantuje pełny przepływ, nie powodując jego strat w miejscach łączenia). Wyprofilowana krawędź kielicha tworzy bezpieczne gniazdo dla uszczelki. Uszczelka wargowa w kielichu gwarantuje szczelność i trwałość połączenia oraz kompensację instalacji wskutek rozszerzalności cieplnej. W ofercie producentów znajdziemy również dwu-złączkę, mufę dwukielichową, dzięki której możliwe jest maksymalne wykorzystanie materiałów, np. po docięciu rur. Zastosowanie w systemach kanalizacji niskoszumowej znajdują również specjalne kształtki z wydłużonym kielichem, czyli kielichy kompensacyjne. Ich montaż zalecany jest w punktach, w których zakładana jest kompensacja wydłużenia pionu kanalizacyjnego – większego niż w przypadku zmian temperaturowych otoczenia. Producenci oferują także systemy bezkielichowe oparte o mufy nasadowe, także wyposażone w kompensacje długości. Zastosowanie uszczelki manszetowej umożliwia dodatkową redukcję drgań przenoszonych z rury na rurę. Co jeszcze liczy się przy wyborze elementów systemu kanalizacji? Z pewnością odporność na wysoką temperaturę przepływających ścieków (temperatura w przepływie ciągłym wynosi często 90°C, a podczas krótkich obciążeń termicznych nawet 95°C). W przypadku niektórych lokalizacji montażu zaś (w kotłowniach, garażach podziemnych czy obszarach przemysłowych) należy zabezpieczyć instalację przez ryzykiem pożaru i rozprzestrzenianiem się ognia. Służą temu separatory ogniowe (oprócz tego instalacje wykonywane są z materiałów, podczas spalania których nie dochodzi do uwolnienia trujących dioksyn).

Jakie materiały?

Wśród materiałów wyróżnia się na pewno polipropylen modyfikowany, czyli połączenie tworzywa oraz minerałów (wypełniaczy mineralnych), zapewniające dobre właściwości akustyczne oraz izolacyjne. Popularne są m.in. rury trójwarstwowe powstałe z połączenia trzech pochodnych polipropylenu. Taki zabieg sprawia, że ścieki od otoczenia zewnętrznego izolują trzy różne warstwy o odmiennych cechach fizycznych, tym samym mniejsze jest rozprzestrzenianie się hałasu kanałowego. Oprócz tego oznacza to zwiększenie odporności na specyficzny skład i temperaturę ścieków i jednocześnie oddziaływanie czynników zewnętrznych. Systemy zostały zaprojektowane tak, aby każda z warstw pełniła inną rolę. Wewnętrzna (z polipropylenu PP-B z uniepalniaczem), czyli mająca stały kontakt ze ściekami jest odporna na wysoką temperaturę (do 90 – 95°C) i oddziaływanie chemikaliów. Gładka, pozbawiona chropowatości powierzchnia rury umożliwia swobodny przepływ ścieków. Środkowa warstwa (z polipropylenu modyfikowanego PP-H z mineralnym wypełniaczem) odpowiada za redukcję hałasu i nadaje systemowi wysoką sztywność. Wierzchnia zaś, zewnętrzna (z polipropylenu PP-B) charakteryzuje się odpornością na naprężenia zewnętrzne oraz czynniki atmosferyczne (dzięki temu rury można montować również w niskich temperaturach -10°C). Niektórzy producenci zaś opierają swoje systemy na kopolimerze PP, czyli połączenia kopolimeru blokowego polipropylenu i polietylenu, charakteryzującego się mniejszą sztywnością, wysoką odpornością na niskie i wysokie temperatury. Podobnie, jak w przypadku polipropylenu modyfikowanego, tak i tu rury oferowane mogą być jako trójwarstwowe. Gładka warstwa wewnętrzna zbudowana jest z kopolimeru polipropylenu (PP-CO); nie dopuszcza do rozdziału strumienia cieczy, dzięki czemu ograniczone jest ryzyko powstawania części hałasu. Rdzeń rury stanowi warstwa z polipropylenu wzmacnianego i wzbogaconego minerałami (PP-MV). Natomiast całość przed czynnikami zewnętrznymi i niskimi temperaturami chroni „płaszcz” z kopolimeru polipropylenu (PP-CO). Jeden z producentów opracował zaś tworzywo wzmocnione minerałami, ASTOLAN®, pozwalające na cichą pracę systemu zarówno przy szumach przenoszonych przez powietrze, jak i przenoszonych przez ciała stałe. Takie właściwości materiał zawdzięcza dużemu ciężarowi powierzchniowemu oraz specjalnej strukturze molekularnej. Choć instalacja niskoszumowa to najlepsze i najbardziej przyjazne użytkownikom budynku rozwiązanie, nie zawsze musimy stosować ją na całej sieci podejść kanalizacyjnych. Wszystko zależy od konstrukcji obiektu oraz sposobu prowadzenia przewodów. Jeśli jednak zdecydowaliśmy się już na wdrożenie instalacji niskoszumowej, zainwestujmy w kompletny system jednego producenta, dzięki czemu uzyskamy optymalne warunki akustyczne.

Geneza oraz redukcja hałasu pochodzącego od systemów kanalizacyjnych

Każde będące w ruchu ciało wydaje dźwięk, transmitując swoje drgania do otaczającego go powietrza w postaci fal ciśnienia lub podciśnienia. W kanalizacji rozróżnia się dwa typy dźwięków: dźwięk powietrzny i dźwięk strukturalny. Znajomość natury każdego z tych dźwięków daje możliwość zaprojektowania rozwiązań, które w wydajny sposób niwelują poziom hałasu co najmniej do wartości określonych przepisami norm. Jednak profesjonalne systemy kanalizacji niskoszumowej powinny spełniać nie tylko wymagania norm, ale również dużo ostrzejsze standardy wyznaczane przez oczekiwania rynku.

Rys. 1. Źródłem dźwięku powietrznego są przepływające przez rurę ścieki.Rys. 1. Źródłem dźwięku powietrznego są przepływające przez rurę ścieki. Rys. 2. Dźwięk strukturalny wiąże się m.in. z elementami konstrukcyjnymi systemu.Rys. 2. Dźwięk strukturalny wiąże się m.in. z elementami konstrukcyjnymi systemu. Rys. 3. Wibracje akustyczne powstają przede wszystkim w rurociągu pionu oraz w miejscu przyłączenia podejścia kanalizacyjnego.Rys. 3. Wibracje akustyczne powstają przede wszystkim w rurociągu pionu oraz w miejscu przyłączenia podejścia kanalizacyjnego. Rys. 4. Rezonans rośnie wraz z wysokością budynku w kierunku płynących ścieków, po czym zostaje przekazany na konstrukcję budynku.Rys. 4. Rezonans rośnie wraz z wysokością budynku w kierunku płynących ścieków, po czym zostaje przekazany na konstrukcję budynku.

Dźwięk powietrzny

Dźwięk powietrzny wydobywa się z rurociągów i pochodzi od ścieków wewnątrz nich przepływających (rys. 1, oznaczenie A). W tym przypadku zadaniem systemu kanalizacji niskoszumowej jest ograniczenie rozprzestrzeniania się dźwięków powietrznych i zamknięcie ich wewnątrz przewodów. Zadanie to realizowane jest poprzez specjalną formułę materiałów (m.in. wykorzystanie minerałów), trójwarstwową konstrukcję rury, jakość wykonania oraz prowadzenia przewodów kanalizacyjnych.

Dźwięk strukturalny

Dźwięk strukturalny (rys. 2, oznaczenie B) pochodzi od rur i kształtek oraz systemu mocowania do konstrukcji budynku. Dźwięk ten generowany jest przez wspomniany przepływ wewnątrzkanałowy (rys. 2, A), który ograniczony poprzez rury i kształtki wprowadza je w drgania czyli rezonans akustyczny. Rezonans ten jest przekazywany poprzez system obejm na konstrukcję budynku i odbierany w pomieszczeniach sąsiadujących jako uciążliwa i szkodliwa dla zdrowia fala akustyczna (rys. 2, C). W tym przypadku ważnym zadaniem jest takie zaprojektowanie systemu mocowania rur i kształtek do konstrukcji budynku, aby transmisja rezonansu akustycznego na jego ściany była jak najmniejsza.

Wibracje oraz mostek akustyczny

Na potwierdzenie powyższych teorii przeprowadzono w laboratoriach Aliaxis R&D szereg badań, które w pierwszej fazie pozwoliły określić miejsca powstania maksymalnych wibracji akustycznych na pionie kanalizacyjnym (rys. 3). Jak widać głównym ośrodkiem ich powstawania jest rurociąg pionu oraz miejsce przyłączenia podejścia kanalizacyjnego, które w dalszej fazie transmituje wibracje akustyczne na pion. Przytoczony test potwierdził, iż najważniejszy w całkowitej redukcji hałasu kanalizacyjnego jest rodzaj oraz rozmieszczenie obejm montażowych, a także konstrukcja i formuła materiałowa systemu.

Redukcja hałasu wewnątrzkanałowego oraz jego transmisji do otoczenia

System niskoszumowy o konstrukcji trójwarstwowej stawia na drodze rozprzestrzeniającego się hałasu wewnątrz kanałowego trzy różne ośrodki materiałowe powodujące częściowe pochłonięcie fal dźwiękowych i częściowe ich odbicie do wewnątrz oraz w znacznym stopniu zredukowaną transmisję do otoczenia. Fale pochłaniane oraz odbite wprowadzają rury i kształtki tworzące system kanalizacyjny w rezonans akustyczny. Rezonans (rys. 4), dynamicznie rosnący wraz z wysokością budynku w kierunku płynących ścieków, zostaje transmitowany poprzez system mocowania (obejmy) na konstrukcję budynku. Przegrody budowlane poddane transmisji rezonansu akustycznego powodują jego przekazanie do pomieszczeń sąsiednich w postaci fal dźwiękowych.

Źródło: Marley

Iwona Bortniczuk
Na podstawie materiałów firm: Marley, Valsir, Geberit, Wavin

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here