Het ontwerpproces

Indien daadwerkelijk een ruimte moet worden ontworpen, moet een voorspelling worden gemaakt van de akoestische kwaliteit in een ruimte. De eerst stap is dan steeds een inventarisatie van de materialen in een ruimte met hun afmetingen en hun absorberende eigenschappen. Uit die tabel worden akoestische grootheden berekend die worden getoetst aan “eisen”, die kunnen zijn opgesteld door de opdrachtgever (in een bestek) of soms zijn vastgelegd in wettelijke normen. Als de eis dan niet wordt gehaald zal bijstelling van de materiaalverdeling en materiaalkeuze noodzakelijk zijn.

In dit theoretische deel van de site wordt uitsluitend uitgelegd hoe de ontwerptabel tot stand komt en wat er uit kan worden afgeleid. De tabel wordt hier gegeven voor een ruimte met de afmetingen van een flinke woonkamer In andere delen van de site worden ook andere ruimten op dezelfde manier doorgerekend.

De toetsing aan normen komt in deel D van deze site (het ontwerpdeel) aan de orde, er daarbij vanuit gaand dat die normen ook daadwerkelijk bestaan.

 

Tabel met absorptiecoëfficiënten voor enkele veel voorkomende materialen

Voorafgaand aan de berekeningen worden een paar absorptiecoëfficiënten gegeven voor gangbare materialen. Zij gelden bij de belangrijkste frekwenties voor spraak, dus globaal over 500 tot 2000 Hz. Laagfrekwent zijn de prestaties van veel materialen minder, met name omdat vaak de laagdikte niet groot genoeg is.

 

 

De (gemiddelde) absorptiecoëfficiënt en de nagalmtijd

De gemiddelde absorptiecoëfficiënt van een ruimte wordt berekend door te sommeren over het product van oppervlaktes en absorptiecoëfficiënten. Dat geschiedt hier in tabelvorm; elders zullen we dieper ingaan op de mathematische relatie tussen absorptie en nagalmtijd.

In tabel 1 staat een voorbeeld voor een ruimte van 10 × 5 × 2.5 m³. In een instelling wordt dat vaak een huiskamer genoemd; in woningen zijn huiskamers veelal kleiner. In de linker kolom staat een omschrijving van het element; dan volgt de materiaalkeuze. Ieder element heeft een geometrische maat en een absorptiecoëfficiënt. In de meest rechtse kolom staat telkens het product van de elementen uit de kolommen drie en vier. Deze grootheid A wordt het “absorberend oppervlak” genoemd.

 

Tabel 1:  Een voorbeeld van een galmende "huiskamer" van 10 × 5 × 2.5 m³.

Element	Materiaal	oppervlak	absorptie-coëfficiënt	absorberend oppervlak
		[m2]	[-]	[m2]
vloer	linoleum	50	0.05	2.5
plafond	stuc	50	0.05	2.5
raamzijde	glas	12.5	0.05	0.6
achterzijde	glas	12.5	0.05	0.6
zijwand 1	behang	25	0.1	2.5
zijwand 2	behang	25	0.1	2.5
meubels	nauwelijks abs.	4	0.2	0.8
gordijnen	vrij dun	10	0.3	3
vloerkleed	vrij dik	6	0.5	3
boeken in open kast		3	0.5	1.5
totaal oppervlak		198		19.5
gemiddelde absorptiecoëfficiënt  [-]		19.5 / 198 = 0.10
Volume  [m3]		125
nagalmtijd  [s]		125 / (6×19.5) = 1.0

 

Zowel het geometrisch oppervlak als het absorberend oppervlak worden nu gesommeerd. Die waarden zijn gegeven in de rij "totaal oppervlak". De gemiddelde absorptiecoëfficiënt wordt nu berekend uit het quotiënt, en bedraagt dit geval 0.10.

 

Er is nog een rij toegevoegd die de berekening van de nagalmtijd geeft, berekend met de formule van Sabine:

(1)

 

De berekening levert een waarde van 1.0 s. De nagalmtijd is nog niet aan de orde gekomen maar zal later zeker worden toegelicht. Het is de meest gebruikte formule uit de ruimteakoestiek.

 

De confrontatie van de rekenuitkomsten aan streefwaarden geschiedt ook elders, maar hier zij reeds vermeld dat de berekende waarde van 10% (T = 1.0 s) zeer mager is. Het representeert een woonkamer waarin zeer wel te wonen valt als het aantal geluidbronnen laag is, maar spelende kinderen of de gasten op een verjaarspartijtje kunnen het geluidniveau tot grote hoogte opvoeren. Voor een huiskamer in een instelling voor gehandicapten is dit geval meestal onacceptabel (en desondanks wel degelijk gebouwd).

 

Toevoeging van absorptie

Een waarde van 14 à 15% vormt ongeveer de ondergrens; een “goed” akoestisch milieu begint bij 20%; in sommige gevallen zal 30% zelfs gewenst zijn. Dat betekent dus puzzelen in de tabel, die meestal in de vorm van een Excelsheet zal zijn gegoten.

Ruwweg kan worden gesteld dat het totale absorberende oppervlak naar 30 m² moet om de ondergrens te bereiken of naar 40 m² voor een goede akoestische situatie. Er kan voor worden gekozen om de absorptiecoëfficiënt te verhogen van een paar elementen en/of het oppervlak te vergroten. Het vloerkleed uit tabel 1 heeft een zeer redelijke absorptie, maar het is domweg veel te klein. Als het tapijt wordt uitgevoerd als vloerbedekking is het absorberend oppervlak van de vloer gelijk aan 25 m². Dan is het probleem dus meestal opgelost.

 

Tabel 2:  Een voorbeeld voor een "huiskamer" van 10 × 5 × 2.5 m³ indien absorptie wordt toegevoegd.

Element	Materiaal	oppervlak	absorptie-coëfficiënt	absorberend oppervlak
		[m2]	[-]	[m2]
vloer	vrij dik tapijt	50	0.5	25
plafond	stuc	50	0.05	2.5
raamzijde	glas	12.5	0.05	0.6
achterzijde	glas	12.5	0.05	0.6
zijwand 1	behang	25	0.1	2.5
zijwand 2	behang	25	0.1	2.5
meubels	nauwelijks abs.	4	0.2	0.8
gordijnen	vrij dun	10	0.3	3
boeken in open kast		3	0.5	1.5
totaal oppervlak		198		39
gemiddelde absorptiecoëfficiënt  [-]		39 / 198 = 0.20
Volume  [m3]		125
nagalmtijd  [s]		125 / (6×39) = 0.5

 

Indien zachte vloerbedekking ongewenst is omdat het lastig schoon te houden is, kan de absorptie tegen het plafond of op de wanden worden aangebracht. Dat is in gewone woonkamers niet gebruikelijk [[1]], maar in een woonkamer in een instelling of in een schoollokaal zou het toch een standaardprocedure moeten zijn. In dat geval kan zelfs de absorptiecoëfficiënt nog hoger worden ingeschat.

 

Deze webpagina is als pdf te downloaden, klik hier