MAŁY AKUSTYCZNY-ABC

Optymalna akustyka pomieszczenia jest wynikiem złożonej interakcji różnych czynników, na które wpływają zarówno fizyczne właściwości pomieszczenia, jak i jego przeznaczenie. Aby poprawić akustykę pomieszczenia, kluczowe jest nie tylko zrozumienie fizycznych zasad propagacji dźwięku, ale także uwzględnienie indywidualnej percepcji dźwięku i skutków różnych zjawisk akustycznych. Podstawowe zrozumienie najważniejszych terminów akustycznych, przedstawionych w "Małym ABC Akustyki", jest niezbędne do wyboru odpowiednich materiałów w celu optymalizacji akustyki pomieszczenia.

Akustyka budynku a akustyka pomieszczenia

Jeśli przyjrzymy się teraz wpływowi dźwięku na ludzi przebywających w zamkniętym pomieszczeniu, dostrzeżemy następującą zasadniczą różnicę:

W dziedzinie akustyki budowlanej jednym z zagadnień jest zatem kwestia, w jaki sposób można zapobiec przenikaniu dźwięku do zamkniętego pomieszczenia, tj. izolacja akustyczna. Akustyka pomieszczeń, z drugiej strony, jest badaniem propagacji dźwięku w zamkniętych pomieszczeniach i próbuje zbadać środki, za pomocą których można optymalnie wpływać na propagację dźwięku wewnątrz pomieszczenia, często za pomocą tłumienia dźwięku (absorpcji) i ukierunkowanego odbicia lub dyfuzji.

Słuch ludzki

Nasze ludzkie ucho odbiera wahania ciśnienia powietrza, które są określane jako fale dźwiękowe i są wyzwalane przez zdarzenie dźwiękowe. Wysokość dźwięku jest określana przez częstotliwość dźwięku ƒ, tj. liczbę drgań na sekundę, opisaną przez jednostkę Hertz [Hz] w układzie SI. Im niższa częstotliwość, tym większa długość fali dźwiękowej, przy czym ludzkie ucho odbiera częstotliwości od ok. 20 Hz do 20 000 Hz. W planowaniu akustycznym wszystkie parametry muszą być zawsze uwzględniane w zależności od częstotliwości, aby zapewnić czyste i znaczące planowanie.

Nie wszystkie sygnały dźwiękowe obejmują cały zakres częstotliwości ludzkiego słuchu. Na przykład ludzka mowa rozciąga się od ok. 125 Hz do 8 kHz. Zakres ten jest zatem szczególnie ważny przy planowaniu akustyki pomieszczenia. Skład częstotliwościowy sygnału przekłada się na charakterystyczną barwę dźwięku.

Zdarzenie dźwiękowe musi mieć również określoną głośność, aby w ogóle było odbierane przez ucho. Jest to znane jako próg słyszenia, który również zależy od częstotliwości. Ludzkie ucho jest najbardziej wrażliwe na dźwięki w zakresie od 500 Hz do 4 kHz, podczas gdy dźwięki w zakresie basów poniżej 100 Hz są w ogóle odbierane tylko przy dużej głośności.

Czas pogłosu

Najważniejszą miarą przy rozważaniu akustyki pomieszczenia jest czas pogłosu T. Parametr ten jest używany do opisania czasu potrzebnego do zaniku zdarzenia dźwiękowego do jednej milionowej jego pierwotnej energii, tj. do utraty poziomu o 60 dB.

Jeśli zdarzenie dźwiękowe jest wytwarzane w pomieszczeniu, fale dźwiękowe rozchodzą się mniej lub bardziej sferycznie w całym pomieszczeniu, w zależności od charakterystyki kierunkowej źródła dźwięku. Tylko część energii dźwiękowej dociera bezpośrednio do słuchacza. Duża część energii dźwiękowej dociera do słuchacza z opóźnieniem poprzez odbicia od powierzchni pomieszczenia. Im więcej twardych powierzchni znajduje się w pomieszczeniu, tym częściej fala dźwiękowa jest odbijana w pomieszczeniu i tym więcej odbić dociera do słuchacza, co skutkuje dłuższym czasem pogłosu. Czas pogłosu można zatem skrócić i regulować poprzez wprowadzenie powierzchni pochłaniających dźwięk.

Różne czasy pogłosu są przeznaczone do różnych typów zastosowań, w zależności od objętości pomieszczenia:

Pochłanianie dźwięku

Aby zredukować pogłos w pomieszczeniu, należy zastosować materiały pochłaniające dźwięk. Często stosuje się tak zwane pochłaniacze porowate, czyli materiały o określonej porowatości, takie jak tekstylia lub pianki o otwartych porach. Padająca energia dźwiękowa w takich materiałach jest przekształcana w ciepło przez tarcie i efekty dyfrakcji wewnątrz materiału, a tym samym "pochłaniana". Absorbery membranowe (znane również jako przetworniki panelowe) lub absorbery Helmholza, które pochłaniają padającą energię dźwiękową zgodnie z inną zasadą fizyczną, są używane rzadziej. Właściwość, jak dobrze materiał może pochłaniać dźwięk, jest określana za pomocą bezwymiarowej wartości α (współczynnik pochłaniania dźwięku). Obowiązuje następująca zasada:

• α = 1 odpowiada 100% absorpcji
• α = 0 odpowiada 0% odbicia

Zdolność różnych materiałów do pochłaniania dźwięku jest silnie zależna od częstotliwości, dlatego też pochłanianie dźwięku w komorze pogłosowej jest również mierzone i określane jako funkcja częstotliwości. Aby ułatwić klasyfikację materiałów, na podstawie współczynnika pochłaniania dźwięku zależnego od częstotliwości można obliczyć średnią wartość, która jest następnie przypisywana do klasy pochłaniacza dźwięku:

Podczas pomiaru współczynnika pochłaniania dźwięku w pomieszczeniu pogłosowym, rodzaj instalacji ma również decydujący wpływ na zmierzoną wartość. Zmierzone wartości absorpcji kurtyn akustycznych nie mogą być zatem podawane w sposób ogólny, ale zawsze powinny być podawane w połączeniu z odpowiednią konfiguracją testową. Standardowo mierzymy nasze kurtyny w odległości 100 mm od ściany i przy 0% i 100% naddatku na plisy.

Izolacja akustyczna

W dziedzinie akustyki budowlanej szczególnie ważny jest wskaźnik redukcji dźwięku elementu budynku. Wskazuje on stopień, w jakim padający dźwięk jest powstrzymywany przed propagacją. W porównaniu do absorpcji, nie chodzi tu o redukcję odbić (a tym samym czasu pogłosu) w zamkniętym pomieszczeniu, ale o zmniejszenie głośności między dwiema częściami pomieszczenia lub oddzielnymi pomieszczeniami. Izolacyjność akustyczna elementu budynku zależy w dużej mierze od jego masy i składu materiałów.

Wskaźnik redukcji dźwięku R jest podawany w dB, tj. w tej samej jednostce co poziom ciśnienia akustycznego. Podwojenie ciśnienia akustycznego odpowiada wzrostowi zmierzonego poziomu o 6 dB. Jednak postrzegana głośność sygnału zależy od wielu innych czynników, takich jak czas trwania ekspozycji, częstotliwość lub skład widmowy. Subiektywnie postrzegane podwojenie głośności odpowiada różnicy poziomu około 10 dB.

Poziom ciśnienia akustycznego

Wielkością fizyczną używaną do scharakteryzowania siły zdarzeń dźwiękowych jest ciśnienie akustyczne, mierzone w paskalach [Pa]. Ludzkie ucho może odbierać bardzo szeroki zakres wahań ciśnienia w powietrzu. Istnieje współczynnik 1:1 000 000 pomiędzy progiem słyszenia (ok. 20 μPa) a progiem bólu (20 Pa). W celu przejrzystego przedstawienia, ciśnienie akustyczne jest podawane jako stosunek do progu słyszenia, co również bardziej odpowiada ludzkiemu wrażeniu słuchowemu. Wynikiem tego jest jednostka decybel [dB] dla poziomów dźwięku.

Opór przepływu

Jak opisano w rozdziale dotyczącym pochłaniania dźwięku, dźwięk uderzeniowy w porowatych absorberach, do których należy większość kurtyn, jest uzyskiwany dzięki efektom tarcia w materiale. Aby umożliwić takie tarcie, tak zwany opór przepływu musi mieścić się w zakresie od 500 do 1500 Pa s/m. Jeśli wartość ta jest znacznie niższa, materiał można określić jako przepuszczający dźwięk; jeśli wartość ta jest znacznie wyższa, duża część energii dźwiękowej jest odbijana lub przechodzi przez materiał bez dalszego pochłaniania energii dźwiękowej.

Opór przepływu zapewnia wskazanie właściwości akustycznych materiału, niezależnie od warunków instalacji. Rzeczywiste właściwości akustyczne elementu muszą być jednak zawsze brane pod uwagę w połączeniu z instalacją na miejscu, dla której mierzony jest współczynnik pochłaniania dźwięku.