De praktijk
De eigenschappen van nagalmcurven uit de
voorgaande theoriedelen hebben consequenties voor de praktijk. Die
zullen in dit theoriedeel enigszins worden behandeld. Daarna wordt
verwezen naar een artikel waarin op de praktijk wat nader wordt
ingegaan.
Gestart wordt met een voorbeeld van een
sportzaal. Allereerst is een (grote) sportzaal vaak sterk
niet-kubisch, maar bovendien is een sportzaal altijd erg leeg,
waardoor verstrooiende elementen ontbreken die in klaslokalen,
huiskamers, restaurants, kantoren, enz, enz, de nagalmtijd
aanzienlijk kunnen verlagen. Het voorbeeld betreft een grote
sportzaal van 70 × 25 × 12 m3, zodat de lengte dus
ongeveer zes maal de hoogte is.
In tabel en figuur 1 staat een voorbeeld van
drie nagalmcurven. De bovenste (zwarte) curve wordt berekend in een
ruimte waarvan alle oppervlakken een 10% absorberen. Dan wordt dus
aangenomen dat die vlakken een klein beetje absorberen (10%), want
glas en beton halen nog wel lagere absorptiewaarden. Zoals te
verwachten, wordt een nagalmtijd gehaald van ruim 6 s, terwijl de
sterkte van het galmveld van één spreker 48 dB bedraagt op een
afstand van 14.5 m van de bron. Die afstand is bewust gelijk gekozen
aan de gemiddelde vrije weglengte mfp.
Tabel 1: Enkele grootheden berekend
met drie verschillende absorptieverdelingen. Zie daartoe het
onderschrift van figuur 1. De grootheid STI is de speech
transmission index. Die is (nog) slechts summier behandeld in de
site. Het geeft een getal tussen 0 en 1. Waarden onder 0.30 worden
als "slecht" beoordeeld. Het betekent eigenlijk dat spraak
onverstaanbaar is. Uitstekende spraakverstaanbaarheid treedt op bij
STI > 0.75. Dat zijn waarden die in een klaslokaal gewenst
zijn, maar voor een sportzaal op 14 m kan met een lagere waarde
genoegen worden genomen.
absorptieverdeling
|
Vol
|
S
|
a
|
A
|
RT
sab
|
EDT
|
RT
5_35
|
SPL
|
STI
|
alles 10%
|
21000
|
5780
|
0.10
|
578
|
5.9
|
6.7
|
6.5
|
48.0
|
0.26
|
70% op plafond
|
21000
|
5780
|
0.28
|
1628
|
2.1
|
4.3
|
6.1
|
42.9
|
0.45
|
18% 34% 71%
|
21000
|
5780
|
0.28
|
1628
|
2.1
|
1.8
|
1.7
|
42.8
|
0.51
|

Figuur 1: Drie nagalmcurven (schroedercurven)
in een sporthal van 70 × 25 × 12 m3.
In de bovenste curve hebben alle oppervlakken
R = 0.9, dus 10% absorptie; het totaal absorberend oppervlak
is dan 578 m2.
In de middelste curve heeft het plafond 70%
absorptie, terwijl de wanden gelijk blijven. Het totaal absorberend
oppervlak stijgt naar 1628 m2. In de onderste curve is
dit absorberend oppervlak gelijk, maar de verdeling is gebaseerd op
het minimaliseren van de nagalmtijd. Plafond en vloer hebben een
absorptiecoëfficiënt van 18%, de lange wanden hebben 34% en beide
kopse wanden 71%.
De berekening is uitgevoerd in Catt Acoustic
waarbij alle wanden een diffusiecoëfficiënt hebben van 10%. Hat kan
dus nog ongunstiger bij volledige spiegeling.
De middelste (blauwe) lijn geeft dezelfde
hal maar nu is een absorberend plafond aangebracht met een
absorptiecoëfficiënt van 70%. We zien een verlaging van het
galmniveau met ruim 5 dB. Echter, het model voorspelt dat de
nagalmtijd vrijwel niet afneemt. Dat is te zien aan de rode curve.
Tussen t = 0 en t = 0.3 s is de helling van de rode
curve iets steiler dan van de bovenste curve, maar boven t =
0.2 zijn de hellingen gelijk. Dat komt dus doordat de reflecties
tussen de kopse wanden blijven doorklinken.
Als de nagalmtijd moet worden verlaagd kan
de absorptie maar beter op de kopse wanden worden aangebracht. Dat
toont de onderste (rode) curve. Deze hal heeft bij elkaar precies
evenveel vierkante meters absorptiemateriaal als de voorgaande waar
alles aan het plafond zat, maar de reflecties tegen de kopse wanden
worden afdoende bestreden. De nagalmtijd is, volgens het
spiegelbronnenmodel, slechts 1.7 s, hetgeen zelfs nog iets onder de
Sabinewaarde ligt []. Echter, de sterkte van het geluid (de waarde
van de curven op t = 0) daalt slechts een paar tienden van
een dB. Deze ingreep heeft dus vrijwel geen invloed op net
geluiddrukniveau en bijvoorbeeld de spraakverstaanbaarheid.
Het geluidniveau en de
spraakverstaanbaarheid
In de rij onderwerpen binnen deze site moet de
spraakverstaanbaarheid nog aan de orde komen. Toch willen we er in dit voorbeeld
al even op wijzen. Er zijn twee effecten waardoor ook de toevoeging van een
absorberend plafond (de blauwe curve) een grote verbetering teweeg brengt:
-
De blauwe curve heeft een vrij sterke afval
over de eerste paar dB's. Dat is een beetje in EDT terug te
vinden, maar die rekent over 10 dB, hetgeen eigenlijk al te lang is.
Als gevolg van dit effect stijgt STI van 0.26 naar 0.45. Een
waarde van 0.26 betekent dat spraak "slecht" te verstaan is; bij
STI = 0.45 is de verstaanbaarheid "redelijk".
-
Doordat het geluidniveau in het blauwe geval
5 dB lager is dan in het zwarte, is de verhouding tussen spraak en
galm 5 dB beter [].
In sportzalen is dit effect zeker zo belangrijk als het
spraakverstaan in galm.
Beide effecten worden nog een klein beetje
versterkt door de overgang van de blauwe naar de rode curve, maar de
grote winst is toch gehaald door de hoeveelheid absorptie. De
verdeling over de ruimte doet er een stuk minder toe. Die dient ter
bestrijding van galm.
Flutters en de kwaliteit van een ruimte
Een probleem is nog wel dat de norm
(voor sportzalen) wordt gegeven met behulp van de nagalmtijd. Op die
gronden worden dus zowel het zwarte als het blauwe geval afgekeurd.
Uit de voorgaande paragrafen zou dus kunnen worden geconcludeerd dat
de norm niet deugt, want zowel het geluidniveau als de
spraakverstaanbaarheid zijn (voor een sportzaal) wel in orde.
Er is echter nog een probleem: de
hoorbaarheid van fluttercho's. Die zijn niet vermeld in de tabel om
de eenvoudige reden dat er geen grootheid bestaat om ze te
karakteriseren. Er is eigenlijk nog geen zinnig woord over de
hinderlijkheid te zeggen. Daar wordt in het volgende artikel wat
dieper op ingegaan.
Akoestische problemen in sportzalen
|
Lau Nijs
|
2009
|
Bouwfysica, jaargang 20, nr. 4, 2009, pp. 2-11
|
Een te lange nagalmtijd in
een sportzaal kan worden veroorzaakt door een gebrek aan
absorptie of door flutterecho's, die meestal ontstaan
tussen de wanden als alle absorptiematerialen op het
plafond en aan de bovenzijde van de wanden zijn
geconcentreerd. Als bij meting de geluidsterkte G
en de early decay time EDT te hoog zijn, is de
hoeveelheid absorptie te laag. Indien EDT en G
wel in orde zijn, is de verdeling van de absorptie over
de ruimte problematisch. Absorberende en/of
verstrooiende materialen in de onderste meters van de
wanden bieden dan soelaas om flutterecho's te
bestrijden, waarbij nog onbekend is in hoeverre hoorbare
flutters ook hinderlijk zijn en bestrijding noodzakelijk
is. De spreiding in EDT en G is overigens
wel te groot om daaruit een alternatieve kwaliteitsmaat
af te leiden.
|
|
vorige theoriedeel volgende |
|