Samenvatting akoestische maatregelen in restaurants

• We beperken ons in dit deel van de site tot min of meer rechthoekige ruimten zonder interne afscheidingen. Slechts pratende mensen fungeren als geluidbronnen.

• De akoestische kwaliteit in een restaurant wordt vrijwel volledig bepaald door de hoeveelheid absorberend oppervlak per spreker, aangeduid met A/N. De grootte van de ruimte doet nauwelijks ter zake.

• Het absorberend oppervlak wordt berekend via de geometrische afmetingen en de absorptiecoëfficiënten van alle deeloppervlakken tezamen.

• Indien A/N kleiner is dan 2 m², moeten mensen elkaar in de oren schreeuwen. Een situatie met 5 m² kan als matig worden bestempeld; goede akoestiek wordt bereikt bij 15 m².

• Neufert rekent voor het standaard restaurant met 1.5 m² per bezoeker. Bij vierpersoonstafels komt dat overeen met 6 m² per spreker; in drukke cafés is dit getal een stuk lager.

• In het algemeen moet nauwkeurig worden gedetailleerd om het totaal absorberend oppervlak in een ruimte gelijk te maken aan het vloeroppervlak. Dat betekent omgekeerd dus dat er niet meer dan één spreker per 15 m² aanwezig mag zijn voor "goede" spraakverstaanbaarheid.

• Dat is dus een lage sprekersdichtheid, want Neufert rekent voor het standaard restaurant met 1.5 m² vloeroppervlak per bezoeker. Bij vierpersoonstafels komt dat dus overeen met 6 m² per spreker; in drukke cafés is dit getal een stuk lager.

• Een hogere verhouding tussen het absorberend oppervlak en het vloeroppervlak is mogelijk, maar een verhouding vsan 1.5 is ongeveer het maximaal haalbare. Voor goede spraakverstaanbaarheid moet dus de tafeldichtheid omlaag.

• Het geluidniveau in een ruimte is in de orde van 67 dB bij A/N = 5 m². Bij iedere verdubbeling van A/N gaat daar 6 dB af; bij iedere halvering komt er 6 dB bij.

• Het maximale geluidniveau is ongeveer 81 dB omdat A/N vrijwel nooit kleiner dan 1 m² zal zijn. Iedere sprekers en toehoorder brengt namelijk 0.5 m² aan absorberende kleding mee.

• In lawaaiige situaties gaan mensen harder praten (het Lombardeffect). Het effect beïnvloedt wel het geluidniveau maar niet de spraakverstaanbaarheid omdat de verhouding tussen "gewenste" spraak en "ruis" gelijk blijft.

 

Typen ruimten

In dit hoofdstuk worden ruimten behandeld waar het akoestisch klimaat wordt bepaald door de spraakverstaanbaarheid bij meerdere gelijktijdige gesprekken. Meestal zal zo'n ruimte "restaurant" worden genoemd, maar een café, een bedrijfskantine of een ruimte voor een receptie vallen ook onder dit hoofdstuk. "Grote glasoverkapte ruimten", die meestal worden gebruikt om er een winkelcentrum in te vestigen vallen ook onder het hier behandelde type ruimte [[1]].

De basisvragen voor de architect zijn:

• Hoeveel akoestisch absorptiemateriaal is er nodig?

• Waar moet dat worden aangebracht?

• Kan de vorm van de ruimte behulpzaam zijn?

 

De laatste vraag wordt hier slechts kort aangestipt. Een uitgebreidere behandeling is in het theoriedeel geschied. Daar kwamen ook aanvullende afschermende maatregelen aan de orde, met name de onderverdeling in compartimenten. Dat wordt wel degelijk in restaurants toegepast.

 

Het antwoord op die vragen hangt af van de eisen die aan de ruimte worden gesteld. Er is dus nog een extra vraag:

• Hoeveel gelijktijdige sprekers vindt men eigenlijk wenselijk?

 

Een restauranteigenaar kan bijvoorbeeld wensen dat de gasten niet alleen komen eten, maar ook een gesprek met elkaar kunnen voeren en dan bij voorkeur met meer dan twee mensen tegelijk. Anderzijds kan er ook muziek ten gehore worden gebracht waardoor een gesprek alleen nog door intime duo's kan worden gevoerd. De muziek kan ook dusdanig belangrijk worden geacht dat de gasten moeten zwijgen, maar het muziekaspect blijft hier onbesproken [[2]]. Ook keukengeluiden kunnen een bron van vreugde dan wel van ergernis zijn, maar ook die blijven onbesproken.

 

Spraakverstaanbaarheid, een voorbeeld van een galmend restaurant

Als we ons beperken tot de spraakverstaanbaarheid in een restaurant met meerdere sprekers gaat het om twee parameters:

• De afstand tussen een toehoorder en een spreker die verstaan moet worden

• Het ruisniveau veroorzaakt door andere spreker

 

Met behulp van Neufert [[3]] en wat eigen metingen is de volgende lay-out getekend voor een kantine.

 

 

Figuur 1:  De layout van een (deel van een) bedrijfskantine.

 

De netto ruimte voor één tafeltje met vier personen is 2.5 m². De brutoruimte is uiteraard groter, want er zijn gangpaden en andere voorzieningen nodig. In dit geval wordt dat gesteld op 4.0 m², zodat er een ruimte van 10 bij 6 m uitrolt. Vervolgens veronderstellen we een plafondhoogte van 3.2 m.

Bewust is ongeveer de dichtste pakking in een restaurant gekozen: 1 m² per bezoeker. Er ontstaat daardoor automatisch de moeilijkste akoestische situatie. Neufert rekent met 1.4 tot 1.6 m² per bezoeker; die waarde zal later worden behandeld.

 

Veronderstel nu dat alle tafeltjes bezet zijn door groepjes van vier, waarvan telkens één disgenoot spreekt. Dat staat geschetst in Figuur 2. Er mag worden verwacht dat de spraakverstaanbaarheid minimaal in orde moet zijn voor de diagonaal zittende personen, dus bijvoorbeeld persoon D moet spreker A kunnen verstaan. De afstand tussen A en D is ruim 1 meter, uiteraard afhankelijk van de mogelijkheid om hoofd en lichaam naar voren of achteren te bewegen. Veel speelruimte in de relatie AD is er echter niet; we zullen daarom in dit voorbeeld 1.0 m aanhouden.

 

 

Figuur 2:  Een groep van vier mensen om een tafeltje.

 

Allereerst wordt nu een tabel opgesteld zoals die al vele malen is getoond in voorgaande delen van de site. Voor dit specifieke geval wordt dat gedaan in tabel 1. Er is uitgegaan van een "slechte" situatie, bijvoorbeeld een glaspaleis of een ruimte met gestuukte wanden en plafond [[4]]. In het etablissement bevinden zich 60 mensen die door hun kleding ieder 0.5 m² absorptie vertegenwoordigen. In de tweede kolom staan de geometrische oppervlaktes, waarbij het publiek en het meubilair niet worden meegeteld. De absorptiecoëfficiënten (kolom 3) zijn laag; ook het meubilair bestaat uit formica of hout. In de meest rechtse kolom is te zien dat het publiek dan verreweg de meeste absorptie vertegenwoordigt [[5]].

 

Tabel 1:  Een voorbeeld van de geluidabsorptie in een restaurant (of eigenlijk beter: kantine) van 10 × 6 × 3.2 m³.

Getallen tussen haakjes (meubilair en personen) tellen wel mee voor de absorptie maar niet voor het totale oppervlak. Dat is een wat ongebruikelijke conventie die door ons wordt gehanteerd in alle berekeningen: het totale oppervlak wordt bepaald voor de kale ruimte.

Aangenomen wordt dat er 60 mensen aanwezig zijn, waarvan er 15 tegelijk spreken.

 

	oppervlak	absorptie-coëfficiënt		absorberend oppervlak
	[m2]	[-]		[m2]
vloer	60	0.05		3.0
plafond	60	0.1		6.0
alle vier wanden	102.4	0.05		5.1
meubilair	(40)	0.1		4
60 mensen	(-)			30
totaal oppervlak	222.4			48.1
Volume  [m3]			192
gemiddelde absorptiecoëfficiënt  [-]			48.1/222.4 = 0.22
nagalmtijd  [s]			0.66
absorptie per vloeroppervlak  [-]			48.1/60 = 0.80
A/N, oppervlak per spreker [m2]			48.1/15 = 3.21

 

In het site-deel over meervoudige sprekers is een figuur gepresenteerd die de spraakverstaanbaarheid geeft als functie van de hoeveelheid absorberend oppervlak per spreker (A/N). Die de grootheid staat in de onderste rij van tabel 1 en is berekend door de hoeveelheid absorberend oppervlak (48.1 m²) te delen door het aantal sprekers (15). De curve blijkt niet of nauwelijks afhankelijk van de ruimte.

 

 

Figuur 3:  De spraakverstaanbaarheid opgedeeld in categorieën "matig" tot "uitstekend" als functie van A/N, de hoeveelheid absorberend oppervlak gedeeld door het aantal storende sprekers. De parameter r geeft de afstand tussen bron en ontvanger. Daarbij wordt een correctie aangehouden voor de richtingskarakteristiek van spraak en horen. De figuur geldt vrijwel onafhankelijk van de grootte van de ruimte.

 

In de figuur is een gecorrigeerde afstand gebruikt waarin is meegenomen dat het menselijke hoofd naar voren meer geluid afstraalt dan naar achteren. Als de personen A en D elkaar aankijken op een afstand van 1.0 m, mag een gecorrigeerde afstand van ca. 70 cm worden aangehouden [[6]]. Deze waarde gevoegd bij A/N = 3.2 levert het punt AD in figuur 3.

 

De conclusie is duidelijk: Spreker A is op plaats D slechts met grote moeite te verstaan. Mensen met een niet-optimaal gehoor dienen dit type restaurant te mijden, want de verdeling "matig" t/m "uitstekend" gelden bij een goed gehoor. Gehoorverlies doet de categorieën minimaal een plaats verschuiven [[7]].

 

Op dezelfde manier kan worden voorspeld dat het geluidniveau in dit restaurant 71 à 72 dB is. Dat is getekend in figuur 4. In het theoriedeel was al afgeleid dat het overgrote deel van de ruimten te vangen valt met slechts één curve. De curve houdt er rekening mee dat mensen harder gaan praten in een lawaaiige omgeving. Dat heet het Lombardeffect. Overigens heeft het Lombardeffect geen invloed op de spraakverstaanbaarheid. Indien alle mensen in een ruimte luider gaan praten blijft de onderlinge verhouding tussen gewenste spreker en het stoorniveau gelijk.

 

 

Figuur 4:  Het totale geluidniveau in een ruimte als functie van het absorberend oppervlak per spreker. De ruimte meet 10 × 6 × 3.2 m³ en is volgens tabel 1 spaarzaam voorzien van absorptie. De meeste absorptie komt van de kleding van 60 bezoekers waarvan er 15 spreken.

 

De publieksreactie in een galmend restaurant, het Lombardeffect

Omdat in het galmende restaurant een gesprek van vier mensen moeizaam verloopt, ontstaat een boeiend fenomeen. Er ontstaan duo-gesprekken en de ellende lijkt alleen maar toe te nemen. Het aantal sprekers stijgt van 15 naar 30 mensen en A/N halveert tot 1.6 m². Figuur 5 laat zien dat het geluidniveau 6 dB toeneemt tot ca. 77 dB. Dat mag (voor een restaurant) een fikse herrie worden genoemd, maar dergelijke situaties kunnen in de praktijk moeiteloos worden gevonden.

 

 

Figuur 5:  Het totale geluidniveau in een ruimte als functie van het absorberend oppervlak per spreker. Het aantal sprekers stijgt ten opzichte van figuur 4 van 15 naar 30.

 

Op het eerste gezicht is het merkwaardig dat steeds meer mensen gaan praten en de herrie navenant toeneemt. Echter, de toename van de ruis wordt teniet gedaan door een ander effect: de afstand tussen personen A en B of tussen A en C is een stuk kleiner dan tussen A en D. Ze zitten dichter bij elkaar maar kunnen ook naar elkaar overbuigen. Bij zeer slechte spraakverstaanbaarheid kunnen A en B hun onderlinge afstand tot bijvoorbeeld 30 cm laten dalen (dus 20 cm gecorrigeerd). In figuur 6 zien we dat (ondanks de toenemende herrie) de afstandsterm wint van de ruis. De spraakverstaanbaarheid van de combinatie AB of AC mag zelfs redelijk worden genoemd. Echter, de combinatie AD schuift bij A/N = 1.6 m² en r = 0.7 m diep in het onverstaanbare gebied. 

 

 

Figuur 6:  De spraakverstaanbaarheid in een galmend restaurant  van 10 × 6 × 3.2 m³. De tafelschikking is die van figuur 2 waarbij persoon A als spreker wordt verondersteld. Luisteraar D luistert op een afstand van 1 m (gecorrigeerd tot 0.7 m vanwege de richtingsgevoeligheid van spraak en horen), Personen B en C kunnen de spreker naderen tot op ca. 30 cm, zodat de gecorrigeerde afstand 20 cm bedraagt.

 

De toevoeging van absorptie ter verbetering van de akoestiek in een restaurant

Het voorgaande voorbeeld is doorgerekend in een situatie waarin de hoeveelheid absorberend oppervlak gering was en het aantal sprekers hoog, waardoor het quotiënt van die twee grootheden (A/N) minimaal was [[8]]. In dit hoofdstuk voeren we de hoeveelheid absorptie op naar een waarde die juist hoog is. Het aantal sprekers wordt weer gelijk aan 15 gekozen. Het desbetreffende restaurant staat in tabel 2. Er is een sterk absorberend plafond toegevoegd. Het meubilair absorbeert redelijk en er zijn bijvoorbeeld gordijnen toegevoegd die zijn verdisconteerd in het meubilair.

 

Tabel 1:  Een voorbeeld van de geluidabsorptie in een restaurant (liever kantine) van 10 × 6 × 3.2 m³. In de ruimte is aardig wat absorptiemateriaal aangebracht.

Aangenomen wordt dat er 60 mensen aanwezig zijn, waarvan er 15 tegelijk spreken.

 

	oppervlak	absorptie-coëfficiënt		absorberend oppervlak
	[m2]	[-]		[m2]
vloer	60	0.05		3.0
plafond	60	0.8		48
alle vier wanden	102.4	0.2		20.5
meubilair	(40)	0.4		16
60 mensen	(-)			30
totaal oppervlak	222.4			117.5
Volume  [m3]			192
gemiddelde absorptiecoëfficiënt  [-]			117.5/222.4 = 0.53
nagalmtijd  [s]			0.27
absorptie per vloeroppervlak  [-]			117.5/60 = 2.0
A/N, oppervlak per spreker [m2]			117.5/15 = 7.8

 

De waarde van A/N stijgt van 3.2 naar 7.8 m², waardoor het totale geluidniveau met ca 8 dB daalt. Dat is te zien in figuur 7. Het geluidniveau in een het galmende restaurant was het best te typeren met "lawaaiig"; in het absorberend restaurant is vooral sprake van "geroezemoes".

 

 

Figuur 7:  Het totale geluidniveau in een ruimte als functie van het absorberend oppervlak per spreker. Indein aan een galmend restaurant absorptie wordt toegevoegd daalt het geluidniveau van 71 naar 63.5 dB.

 

De winst van 8 dB bestaat uit twee componenten:

• Door de extra absorptie wordt de opgenomen geluidenergie verhoogd. Daardoor daalt het geluidniveau in dit geval met ca. 4 dB als we een continue geluidbron zouden gebruiken.

• Als het achtergrondlawaai minder wordt gaan de bezoekers zachter praten (het eerder genoemde Lombardeffect). Dat scheelt nog een 4 dB.

 

Het tweede effect is vooral prettig voor de stembanden en de keel van de sprekers. Het helpt echter niet om de spraakverstaanbaarheid te verbeteren omdat de onderlinge verhoudingen gelijk blijven. Daarom telt alleen het eerste effect en stijgt de spraakverstaanbaarheid van de combinatie AD van " matig" tot "redelijk". Voor de combinaties AB en AC, op veel kortere afstand, schuift het punt evenveel omhoog als in figuur 6. Die spraakverstaanbaarheid bereikt daarmee de waarde "goed".

 

 

Figuur 8:  De spraakverstaanbaarheid in een absorberend en in een galmend restaurant van 10 × 6 × 3.2 m³ met 15 sprekers. De tafelschikking is die van figuur 2 waarbij persoon A als spreker wordt verondersteld. Luisteraar D luistert op een afstand van 1 m (gecorrigeerd tot 0.7 m vanwege de richtingsgevoeligheid van spraak en horen).

 

De hoeveelheid absorptie uit het voorbeeld is gebaseerd op een uitstekend plafond plus aanvullende absorptie van de meubels. Het aantal vierkante meters kan eventueel nog verder worden opgevoerd door bijvoorbeeld enkelhoge vloerbedekking toe te voegen of dikke gordijnen. Echter, met 10 m² per spreker houdt het in een restaurant met dichte pakking wel ongeveer op.

 

De spraakverstaanbaarheid bij minder sprekers

Stel dat het aantal aanwezigen daalt van 60 naar 20 en het aantal sprekers van 15 naar 5. Op het eerste gezicht zal ook A/N met een factor drie dalen, maar als we de tabellen 1 en 2 herberekenen zien we een interessant effect. Vooral in het galmende restaurant van tabel 1 droegen juist de bezoekers flink bij aan de totale absorptie. In het galmende geval stijgt A/N slechts van 3.2 naar 5.6, in het absorberend geval is de relatieve stijging groter: van 7.8 naar 19.5. Die vier waarden zijn gebruikt in figuur 9. In een absorberend restaurant met relatief weinig sprekers kan de spraakverstaanbaarheid dus zelfs "goed" worden genoemd.

 

 

Figuur 9:  De spraakverstaanbaarheid in een absorberend en een galmend restaurant van 10 × 6 × 3.2 m³. De tafelschikking is die van figuur 2 waarbij persoon A als spreker wordt verondersteld. Luisteraar D luistert op een afstand van 1 m (gecorrigeerd tot 0.7 m vanwege de richtingsgevoeligheid van spraak en horen).

 

In figuur 9 is ook te zien dat de spraakverstaanbaarheid altijd daalt als er meer bezoekers komen. Ze brengen weliswaar extra absorptie mee, maar ze helpen alleen voor de spraakverstaanbaarheid als ze ook hun mond houden. In een absorberend restaurant met 5 sprekers moet iedere extra spreker 20 m² absorptie meebrengen. Dat lukt dus nooit.

 

Spraakverstaanbaarheid en de tafelgrootte

Als de tafelgrootte wordt gewijzigd, verandert er volgens Neufert in eerste instantie niets aan de dichtheid voor het totale restaurant. Stel bijvoorbeeld een indeling in ronde tafels met acht personen. De afstand over de tafel is 1.40 m, zodat het geluidniveau van een spreker aan de overzijde 3 dB lager is dan diagonaal over een vierpersoonstafel. Als er nu per tafel van acht slechts één persoon spreekt daalt ook de ruis met 3 dB en blijft de spraakverstaanbaarheid dus gelijk. Echter, aangezien de spraakverstaanbaarheid in restaurants zelden goed te noemen valt, zien we ook in dit geval meestal het opbreken van het gezelschap in pratende duo's.

De berekening van Neufert is gebaseerd op een bepaalde breedte per bezoeker. Indien daar meer ruimte voor wordt uitgetrokken passen er bijvoorbeeld maar zes om dezelfde tafel. Indien weer één persoon tegelijk aan het woord is, verandert er vrijwel niets aan de spraakverstaanbaarheid. Maar bij zes personen neme men toch liever een kleinere tafel om de afstand spreker-toehoorder, en dus de spraakverstaanbaarheid, te verbeteren.

 

Staand en lopend publiek

Alle voorgaande overwegingen gelden ook voor een staand publiek, bijvoorbeeld in een café, of voor bezoekers van een groot winkelcentrum die er lopen of op het "terras" zitten. Indien het lawaai in de ruimte toeneemt, zien we weer sterk het opbreken van groepen in duo's. Aan het begin van de avond in een café (met nog weinig aanwezigen) is het aantal sprekers klein en kan één spreker moeiteloos een kring van zes of acht mensen toespreken. Als het aantal sprekers in de loop van de avond toeneemt, moeten de groepen opbreken omdat men elkaar op grotere afstand niet meer kan verstaan. De figuren 5 en 6 zijn onverkort van kracht.

Er is één verschil tussen zittend en staand/lopend publiek: de dichtste pakking kan bij staand publiek nog verder omhoog. Zittend is het minimum vloeroppervlak ongeveer 1 m² per bezoeker; bij staand publiek passen er twee bezoekers op een vierkante meter en in extreme gevallen nog meer. In dat geval is de hoeveelheid absorptie per spreker gelijk aan 1 m² of nog minder. Als dan verder alle absorptie ontbreekt, kan het geluidniveau volgens figuur 4 oplopen tot boven 80 dB. Bij een zeer drukke bijeenkomst in een keldergewelf hebben we daadwerkelijk dergelijke geluidniveaus gemeten. Het gaat hier echter om uitzonderingen en in een winkelcentrum worden dit soort dichtheden al helemaal niet gehaald.

 

De plaats van absorberende materialen in een restaurant

In het theoriedeel elders in deze site is uiteengezet dat de verdeling van absorberende materialen over de ruimte een vrij sterke invloed heeft op de nagalmtijd, maar dat de invloed op het geluidniveau zeer beperkt is. Aangezien het akoestisch klimaat in een restaurant juist wordt bepaald door het geluidniveau en de spraakverstaanbaarheid, mag het materiaal dus naar willekeur worden aangebracht. Problemen ontstaan wel als de absorptie in een ruimte wordt nagemeten. Hoewel, naar onze mening, een architect op eigen houtje een restaurant moet kunnen ontwerpen is in dat geval specialistische hulp onvermijdelijk.

 

De akoestiek bij toenemende plafondhoogte

Het is een wijdverbreid misverstand dat een hoog plafond automatisch leidt tot een goede akoestiek. Sommige grote glasoverkapte ruimten met te weinig absorptie bewijzen in de praktijk de onhoudbaarheid van deze stelling.

Sabine's theorie is gebaseerd op kubusvormige ruimten [[9]] en juist een ruimte met een hoog plafond benadert de kubusvorm beter dan een grote zaal van bijvoorbeeld 20 bij 20 en een plafondhoogte van 3.5 m. De gegeven figuren gelden dus onverkort. Het verhogen van het plafond leidt uiteraard wel tot meer wandoppervlak en de totale absorptie per vloeroppervlak (en dus per spreker) stijgt daardoor. Maar als de wanden slechts bestaan uit harde baksteen is die winst verwaarloosbaar.

 

In een spreekzaal met één spreker en verder alleen toehoorders werkt een hoger plafond contraproductief [[10]]. De nagalmtijd stijgt en de spraakverstaanbaarheid van de spreker daalt. In een restaurant kan ophoging van het plafond wel leiden tot een betere spraakverstaanbaarheid. De spraakverstaanbaarheid van de gewenste spreker wordt nauwelijks beïnvloed. Die draait voornamelijk om het directe geluid. De ruis van andere sprekers wordt wel degelijk verlaagd. Dat effect staat, voor een restaurant, getekend in figuur 10. De spiegelbronnen van alle sprekers bevinden zich (bij een laag plafond) op kortere afstand van een toehoorder dan bij een hoog plafond. Het geval met een hoog plafond volgt de theorie zoals in de voorgaande figuren gegeven. Bij het lage plafond kan het geluidniveau ca. 3 dB hoger uitvallen dan de theorie. Daardoor wordt de spraakverstaanbaarheid voor de toehoorder aan dezelfde tafel 3 dB slechter. Het is dus juist het lage plafond dat de theorie minder goed volgt.

Uiteraard is de sterkte van de spiegelbron afhankelijk van de reflectiecoëfficiënt van het plafond. Bij een ideaal absorberend plafond verdwijnt de spiegelbron helemaal. De extra verhoging van het geluidniveau bij een laag plafond is dus het sterkst in een galmende situatie. Bij een absorberend plafond vervalt dus de plafondhoogte als parameter en een architect hoeft er, uit akoestisch oogpunt, geen rekening mee te houden [[11]].

 

 

Figuur 10:  De invloed van de plafondhoogte. Bij een laag plafond bevindt de spiegelbron van de spreker zich op kortere afstand dan bij een hoog plafond. Daardoor is het geluidniveau in een lagere ruimte hoger.