1. De verbanden met andere webpagina's
Op drie andere plaatsen in de website komen delen van de
huidige webpagina aan de orde
-
In
B.15 (Gekoppelde Ruimten: het atrium met omgeving) wordt de geluidvoortplanting
behandeld in atria en op de aanliggende verdiepingen. De voorbeelden werden
allemaal gegeven met één geluidbron waarvan de sterkte
gelijk was aan een spreker die zijn/haar stem iets verheft, zoals bijvoorbeeld
het geval is bij een leerkracht voor een schoolklas. Het is niet echt luide
spraak, maar het is wel degelijk harder dan spraak op conversatieniveau met
iemand die op 1 m afstand staat.
-
In
B.24 (Meerdere sprekers in een ruimte) wordt uitgelegd wat er gebeurt als
meerdere sprekers tegelijk spreken. Mensen hebben dan de neiging om harder te
gaan praten om het rumoer te overstemmen, zodat de "vocale inspanning"
stijgt met het aantal concurrerende sprekers in een ruimte. Dat wordt meestal
aangeduid met het "Lombardeffect", genoemd naar de Fransman die het
in 1911 (ongeveer) als eerste beschreef [[1]].
-
In
D.22 (Van trappenhuis tot atrium) komen de ontwerpprincipes aan de orde die een
architect moet hanteren als hij of zij een atrium wil ontwerpen.
Thans (dus in B.27) komt een combinatie van het eerste en
tweede punt aan bod: het geluid in een atrium als zich daar meerdere sprekers
tegelijk bevinden. De bevindingen zullen bij de toepassing in D.22 worden
gebruikt. Uiteraard is een atrium maar één van de vele typen
ruimten waarin meerdere sprekers tegelijk aanwezig zijn. Het is dan ook vooral
een voorbeeld dat meestal vrij gemakkelijk kan worden overgezet naar een
ander type. Het zal ook worden doorgerekend bij het ontwerp van een restaurant.
Het uitgewerkte voorbeeld is hetzelfde atrium als in
webpagina B.15. Dat is dus kleiner dan sommige spektakelstukken die men in de
praktijk tegenkomt, maar het principe blijft gelijk. In hoofdstuk D.22 wordt
uitgelegd hoe men ook grotere of kleinere atria kan invoeren [[2]].
2. Eén spreker versus tien in
een atrium
2.1 De niveaus in een gesloten atrium
Figuur 1 geeft een aangepaste herhaling van figuur 2 uit
webpagina
B.15. Echter, in dat geval sprak de spreker met enigszins verheven stem; in het
huidige geval is gerekend met een spreker op "conversatiesterkte". Bovendien
loopt nu de absorptie in het onderste deel van de wanden door tot aan de vloer.
Dat suggereert dat de begane-grondvloer open is met voldoende absorptie in de
aanliggende ruimten. Aangezien er geen ruis wordt verondersteld, zal het
vermogen gelijk zijn aan 64 dB (re 1pW); dat is 6 dB minder dan de bron uit
B.15. In de linker figuur hebben alle vlakken een gelijke
absorptiecoëfficiënt van 6% [[3]].
In de rechter figuur hebben de rode vlakken 80% absorptie.
Direct daaronder, in figuur 2, wordt het geluidniveau
gegeven veroorzaakt door 10 gelijktijdige sprekers. De sprekers zijn bij de
berekeningen gelijkmatig verdeeld over de begane-grondvloer maar dit maal
passen de sprekers hun spraakvermogen aan via het Lombardeffect. Er is
dus een extra rekenslag noodzakelijk [[4]].
Figuur 1: Een verticale doorsnede van een atrium.
Gegeven worden de geluidniveaus ten gevolge van
één spreker op de begane grond van een gesloten atrium. De
afmeting loodrecht op het vlak van tekening is 20m. Alle grijze vlakken plus de
beide kopse vlakken vertegenwoordigen 6% absorptie. Links hebben de rode
vlakken ook 6 %, rechts is dat 80%.
De spreker spreekt op conversatiesterkte tegen iemand die zich
op 1 m bevindt (LW, spraak = 64 dB, re 1 pW). Daardoor zijn de geluidniveaus ca. 6 dB lager dan die uit
webpagina B.15.
Figuur 2: Berekening van het geluidniveau ten gevolge
van 10 sprekers, regelmatig verdeeld over de begane grond. Voor het vermogen
van de sprekers is rekening gehouden met het Lombardeffect. Alle andere
gegevens als in figuur 1.
Bij vergelijking van de figuren 1 en 2 zien we de
volgende effecten:
-
De spreiding van de geluidniveaus is in figuur 2 veel kleiner dan
in figuur 1. Daar is een puntbron gebruikt waarvan de golven zich (vooral bij
de bron) circulair uitbreiden; dat geldt in het vlak van tekening maar ook
loodrecht daarop. De afstraling van een vlak van puntbronnen (zoals in figuur
2) verliest dat karakter vrijwel geheel waardoor een soort vertikaal, omhoog lopende
vlakke golf ontstaat.
-
De afname van het geluidniveau naar boven is in figuur 2, rechts
sterker dan links. Dat is, zoals altijd, een gevolg van Barrons theorie. De
afname is sterker indien meer absorptie op de wanden wordt aangebracht. Volgens
de SFJ-theorie zou rechts een even gelijkmatige verdeling ontstaan als links
(maar uiteraard op een lager niveau).
-
Op 6 m hoogte is het verschil tussen links en rechts in figuur 1
gelijk aan 7 dB. In figuur 2 loopt het verschil tussen links en rechts op tot
ca. 12 dB. Bovenin de ruimte is het verschil zelfs 14 dB. Dat komt doordat
mensen in een lawaaiiger omgeving meer last hebben van hun medesprekers en
harder gaan praten. Het verschil in spraakvermogen tussen links en rechts
bedraagt 5.1 dB. Als we tien identieke stofzuigers zouden gebruiken als
geluidbronnen blijft het verschil beperkt tot 7 à 9 dB.
2.2 De geluidniveaus bij open verdiepingen
Figuur 3: Berekening van het geluidniveau van 1
spreker op conversatiesterkte (bovenste rij) en 10 sprekers tegelijk waarbij
het Lombardeffect meespeelt (onderste rij).
In de linker kolom hebben alle vlakken een
absorptiecoëfficiënt van 6%. In de rechter kolom zijn de plafonds van
de verdiepingsvloeren (de rode lijnen) bekleed met een materiaal van 80%. De
bronvermogens zijn gelijk aan die in de figuren 1 en 2 [[5]].
Figuur 3 geeft een herhaling van de figuren 1 en 2, maar
nu als er een open verbinding is naar de verdiepingsvloeren. De verdiepingsvloeren
hebben in de linker kolom een niet-absorberend plafond van 6%. Toch zijn de
geluidniveaus in de centrale ruimte er wat lager dan in figuur 1 en 2, omdat er
wat meer geluidenergie in de ruimten boven de borstweringen verdwijnt. In de
rechter kolom gebeurt dat nauwelijks. Daar was de absorptie boven de
borstweringen al 80% en de open verdiepingen kunnen nauwelijks nog meer
geluidenergie opnemen [[6]].
2.3 Hinder en spraakverstaanbaarheid
Een gesprek van één spreker is bij 40 dB
nog enigszins en op 45 woordelijk te volgen en kan dus, afhankelijk van de
inhoud, knap hinderlijk zijn voor iemand in een kantoorsituatie die rustig wil
werken. De spraakverstaanbaarheid van een "gewenste spreker" op 1 m
op de verdiepingsvloeren wordt er nauwelijks door gestoord. Die spreker levert
een niveau in de orde van 57 dB, zodat DS (zie webpagina's B.24.1 en
B.25) ruim boven de 10 dB uitkomt en de spraakverstaanbaarheid
"uitstekend" kan worden genoemd.
Bij tien sprekers door elkaar geldt het omgekeerde. Het
signaal draagt nauwelijks informatie, maar nu loopt het geluidniveau op. In de
situatie van figuur 3-linksonder is de spraakverstaanbaarheid
"matig". De spreker moet zijn/haar stem verheffen op de afstand tot
de toehoorder moet worden verkleind. Echter, in figuur 3-rechtsonder is de
spraakverstaanbaarheid voor de verdiepingsvloeren in orde.
2.4 Consequenties voor de praktijk
Het hangt vooral af van de architectonische functie of de
getoonde doorsneden in de praktijk bruikbaar zijn; daar zal in het ontwerpdeel
van de site uitvoeriger op worden ingegaan. Maar we constateren voorlopig:
-
Het is verbluffend hoe goed de toevoeging
van absorptiemateriaal werkt. Linksonder en rechtsonder vertonen verschillen
rond 20 dB. Dat is veel meer dan we op grond van een simpele Sabine-berekening
mochten verwachten. Ongeveer de helft van het effect komt voor rekening van de
lagere geluidniveaus in de centrale ruimte. Vanaf de borstwering zien we
vervolgens een sterke afname van het geluid met de afstand op de
verdiepingsvloer. Dat is Barrons effect.
-
Een vergelijking in de linker kolom van figuur 3 toont
een verschil van 15 dB tussen één en tien sprekers. Een waarde
van 45 dB bij één spreker mogen we "redelijk" noemen
voor een kantoor, maar aan een school of een leeszaal in een bibliotheek moeten
strengere eisen worden gesteld. Een waarde van 60 dB maakt de
verdiepingsvloeren volstrekt onbruikbaar voor taken die enige concentratie
vereisen. Als dat wel gewenst is zijn er drie mogelijkheden:
-
Er wordt flink wat absorptiemateriaal toegevoegd
-
Er wordt voorkomen dat er meerdere mensen tegelijk
spreken (dus de kantine moet bijvoorbeeld ergens anders in het gebouw en dan bij
voorkeur achter een dichte wand),
-
De verdiepingsvloeren worden dichtgezet met glas.