Kamerakoestiek – geluidsabsorptie

De kamerakoestiek beschrijft hoe geluid zich gedraagt in een ruimte. De geluidsbron en de waarnemer moeten zich daarvoor in dezelfde ruimte bevinden. In een kamer met weinig of geen geluidsabsorberende oppervlakken (muur, dak, vloer), zal het geluid nog lang heen en weer blijven kaatsen tussen de oppervlakken voordat het uitsterft. In zo'n ruimte zal de waarnemer moeite hebben om de spreker te verstaan, omdat hij zowel het directe geluid als de herhaalde weerkaatsing van geluidsgolven hoort.

Maar als de oppervlakken worden bedekt met geluidsabsorberend materiaal, zal de weerkaatsing veel minder zijn en hoort de toehoorder alleen het directe geluid. Bovendien zal het geluidsniveau in de kamer dalen.

Kamerakoestiek – geluidsabsorptie

De geluidsabsorberende eigenschappen van een materiaal worden uitgedrukt met de absorptiecoëfficiënt, α, (alfa), als een functie van de geluidsfrequentie. De alfawaarde (α) ligt tussen 0 en 1,00 (van volledige reflectie tot volledige absorptie).

Geluidsabsorberende materialen kunnen in drie categorieën worden ingedeeld

  • Poreuze dempers 
  • Resonantiedempers
  • Dempende objecten

Poreuze dempers

Steenwol is een goed voorbeeld van poreus materiaal voor geluidsabsorptie. Wanneer een geluidsgolf de minerale wol binnendringt, wordt de geluidsenergie door wrijving omgezet in warmte.

De dikte van het materiaal heeft grote invloed op de geluidsabsorberende eigenschappen ervan. Steenwol met een dikte 30–50 mm is goed in staat om hoge frequenties (boven 500 Hz) te absorberen. Lastiger wordt het met geluidsfrequenties onder 500 Hz. We hebben dan dikkere steenwolplaten nodig om een goede geluidsabsorptie te krijgen. Voor een betere demping van laagfrequent geluid is het ook mogelijk de materiaaldikte te compenseren door een luchtruimte te creëren achter de akoestische plafonds of panelen.

Bij deze vorm van geluidsabsorptie is het belangrijk dat het oppervlak niet luchtdicht wordt gemaakt, met bijvoorbeeld een dampdrempel of verf, omdat de geluidsabsorberende eigenschappen hierdoor drastisch worden verminderd. In de onderstaande afbeelding ziet u het effect van een luchtdichte laag (de stippellijn).


Geluidsabsorptiecurve voor steenwolisolatie

In deze tabel ziet u de absorptiecoëfficiënten van een aantal materialen:

Octaafband (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000
Concreet

0.02

0.02 

0.02 

0.02 

0.03 

0.04 

Gipsplaten op metalstud

0.2

0.15

0.1

0.08

0.05

0.05

Vensters

0.35

0.25

0.18

0.12

0.07

0.04

Plaat uit minerale wol 50-mm*

0.2

0.65

1.0

1.0

1.0

1.0

Plaat uit minerale wol 100-mm*

0.45

0.9

1.0

1.0

1.0

1.0

* met stevige verpakking

Resonantiedempers

Een resonantiedemper bestaat uit een mechanische of akoestische trillingsdemper. Een voorbeeld hiervan is een membraandemper, zoals een vaste plaat met daarachter een luchtdichte ruimte. De absorptie wordt maximaal bij de resonantiefrequentie. Als de luchtkamer wordt gevuld met een poreus materiaal zoals steenwol, is geluidsabsorptie over een breder frequentiebereik mogelijk.

Dempende objecten

Deze categorie bestaat uit objecten zoals tafels, stoelen, mensen enzovoort. De absorptie van deze dempende elementen wordt doorgaans in m2 berekend met behulp van de formule van Sabine.

De nagalmtijd van een ruimte geeft aan hoe lang de akoestische energie er in aanwezig blijft. Doorgaans is dit de tijd die nodig is om geluidsintensiteit te laten dalen met een factor één miljoen (60 dB).

Iemand die flink in z'n handen klapt produceert zo'n 100 dB (SPL) en iemand die fluistert zo'n 40 dB. De nagalmtijd van een ruimte is dus redelijk eenvoudig in te schatten door te klappen en te luisteren hoe lang het duurt voordat het geluid is verdwenen. Voorwaarde is dat de dimensies van de ruimte niet al te ongebruikelijk zijn en dat het redelijk stil is.


enkele dempers

In een relatief kleine ruimte of zaal (inhoud <1000 m3) met een diffuus geluidsveld en absorptie van minder dan 0,3, kan de empirische formule van Sabine worden gebruikt om de nagalmtijd te berekenen:

 

RT = 0.16 x V / A


T = nagalmtijd, s
V = inhoud van de ruimte, m3
A = (Σ oppervlakte (S) x α) = absorptiegebied van de ruimte, , m2

Het absorptiegebied van de ruimte (A) is het totaal van alle oppervlakken (S), vermenigvuldigd met de absorptiecoëfficiënt (α) van de materialen.

Stel dat men in een klaslokaal van 6 x 10 x 3 meter een nagalmtijd van 0,8 seconden wil creëren door 45 m2 aan absorptiemateriaal tegen het plafond aan te brengen. Welke absorptiecoëfficiënt moet het product dan hebben? 

Antwoord: A = 0,16 • V/T = 0,16 • 180/0,8 = 36 m2. α = 36/45 = 0,8.

De optimale nagalmtijd voor een ruimte is afhankelijk van de grootte, de aanwezige materialen en het soort ruimte. Ook alle objecten die in de ruimte aanwezig zijn, hebben invloed op de nagalmtijd. Hetzelfde geldt voor de aanwezige mensen met hun spullen.

Ruimtes waarin veel wordt gesproken, hebben een kortere nagalmtijd nodig dan ruimtes waarin wordt gemusiceerd. Een langere nagalmtijd gaat vaak ten koste van de verstaanbaarheid. Maar bij een te korte nagalmtijd kunnen er weer problemen ontstaan met de tonale balans en geluidssterkte.

Geluiddemping op grote industriële complexen

Fabriekshallen die groter zijn dan 1000 m3, zijn doorgaans veel minder hoog dan ze lang en breed zijn. De hoogte en mate van spullen die er staan, hebben in dat geval een aanzienlijke invloed op het geluidsveld. In zo'n ruimte is het geluidsveld doorgaans niet diffuus en heeft het geen zin om de nagalmtijd te berekenen met de formule van Sabine.