Ko gradimo ali obnavljamo z namenom doseganja lastnosti, ki so pomembne s stališča akustike, posegamo po specifičnih materialih. Pri tem je pomembno, da poznamo njihove lastnosti ter kam in s kakšnim namenom jih uporabiti.

Gradbena akustika

Zvočna izolirnost

Ključen pojem gradbene akustike je zvočna izolirnost, ki vrednoti uspešnost ločilne sestave pri preprečevanju prenašanja zvoka. Poleg povečevanja mase lahko tudi povečamo število slojev in tako omejimo prehajanje zvoka. Izolacijski sloj v medprostoru tvorijo prorozni materiali, najpogosteje mineralne volne. Z njimi uspemo dodatno omejiti resonančne pojave, ki se v obliki zvočnega valovanja pojavljajo v medprostoru. Z dodatkom takšnega polnila – govorimo o akustični izolaciji – lahko izolirnost stene bistveno povečamo. Za izolirnost je pomembna tudi izbira materiala, ki ima več lastnega dušenja. Alternativno lahko povečujemo dušenje tudi tako, da osnovnemu materialu dodajamo sloje materiala z visokim dušenjem, kot je npr. pluta. Podobno lahko optimiziramo izbiro polnila, ki mora predvsem nuditi visoko absorpcijo zvoka. Seveda tudi povečana masa polnila lahko dviguje zvočno izolirnost, pri tem pa moramo biti pozorni, da polnilo s tem ne postane pretogo. Lahko namreč prihaja do tega, da polnilo predstavlja togi stik med sloji, kar posledično znižuje zvočno izolirnost.

Udarni hrup

Pri udarnem hrupu gre za hrup, ki nastaja kot posledica neposrednega mehanskega delovanja ob gradnike stavbe. Akustično relevantna sta denimo hoja ter premikanje predmetov po tleh, kar neposredno vzbuja medetažno konstrukcijo. Udarni hrup velja za enega bolj motečih v večstanovanjskih objektih. Za omejevanje udarnega hrupa velja, da masa ločilnih slojev povečuje zvočno zaščito. Poleg tega je kakor pri stenah tudi ukrep omejevanja udarnega hrupa medetažnih konstrukcij uporaba večslojnih sestav. Te lahko izvedemo kot dodaten strop v spodnjem (sprejemnem) prostoru, bistveno bolj učinkovit ukrep pa je izvedba plavajočega poda. Gre za rešitev pri kateri nad nosilni sloj dodamo plast relativno mehkega (elastičnega) materiala, nanj pa plast materiala z visoko maso. Rešitev je učinkovita, temelji pa na tem, da preprečimo toge stike med slojem, ki je vzbujan (gornji sloj), in preostankom konstrukcije. Učinkovitost rešitve narašča ob povečevanju mase gornjega sloja in z izbiro mehkega izolacijskega sloja. V osnovi je najbolj pomembna lastnost slednjega, da je tudi ob visokih obtežbah elastičen in mehek – da ima nizko dinamično togost. Tako se v ta namen najpogosteje uporabljajo materiali kot so EPS, mineralne volne, poliuretanske in polietilenske pene ter gume.

Skupna zaščita pred hrupom

Ko gradimo nas vedno zanima skupna zaščita pred hrupom, h kateri prispevajo vsi sloji v ločilni konstrukciji. Njihov prispevek pa se ne enostavno sešteva, saj celotna sestava deluje kot sistem, v katerem sloji interagirajo.  Poznavanje lastnosti materialov posameznih slojev torej ne zadošča za poznavanje končne zaščite pred hrupom, zato tudi dogajanje težko poenostavimo do ravni, da bi veljale absolutne in enostavne zveze v smislu, večja kot bo gostota, večja bo izolirnost.

Nekatere akustične rešitve so tudi zelo občutljive na pravilnost izvedbe. Pogoste izvedbene napake so npr. togi stiki med sloji, ali inštalacijski preboji, ki prestavljajo zračne poti med prostori. Pri tem velja omeniti tudi, da so v fizičnem smislu napake res da zelo majne, a lahko bistveno znižuje doseženo zvočno izolirnost. To ponovno izpostavlja potrebo po dobrem razumevanju procesa širjenja zvoka, njegove interakcije z različnimi materiali in izvedbenih detajlov.

Prostorska akustika

Prostorska akustika obravnava zvok znotraj prostora [1], ki nastane kot posledica delovanja nekega vira. Pri tem je zvok lahko neželen, t.j. hrup in ga želimo omejiti, nasprotno pa je lahko zvok dobrodošel, in ga želimo s prostorom ojačati ali drugače oplemenititi.

Omejevanje hrupa

Hrup je vsak neželen zvok, kar pomeni, da so lahko viri hrupa različni: naprave v prostoru, kot tudi glasba ali celo sodelavec. Z ustreznim urejanjem prostorske akustike hrup omejujemo, kar lahko dosežemo z vnosom pregrad – npr. med delovnimi mesti v pisarni – ali z vnosom zvočne absorpcije v prostor. S prvim ukrepom omejujemo direktno pot širjenja hrupa iz vira, pri drugem pa omejujemo t.i. odmevni hrup.

Ta nastane kot posledica nepotrebnega ponavljajočega odboja zvoka po prostoru, ki ga materiali z visokim koeficientom absorpcije, lahko omejijo. Kot takšne materiale štejemo predvsem porozne materiale, kot so volne, tkanine in pene. Kot že ime pove, je ključna lastnost poroznih materialov njihova porozna struktura. Vanjo se namreč širi tudi zvok, ki potom viskoznih izgub zgublja energijo, ki se pretvarja v toploto.

Govorna razumljivost

Za prostore kot so učilnice, predavalnice in gledališča, pričakujemo da bo akustična ureditev prostora omogočila kvaliteten prenos govora med govorcem in poslušalcem. Ključno pri tem je, da je energija govora, ki jo prejme poslušalec, zadostna (da je govor slišen). Dodatno mora biti tudi raven hrupa ozadja nizka, saj je v nasprotnem primeru lahko govor s hrupom maskiran. Kot že povedano, hrup ozadja znižujemo z dodatkom absorpcije v prostor, s čimer pa v tovrstnih prostorih ne smemo iti predaleč.

Z odbojem zvoka na obodnih površinah lahko namreč glas govorca tudi odbijemo in – v kolikor smo projektanti spretni – preusmerjamo v poslušalce. Običajno so z odboji najbolj ciljane zadnje sedežne vrste, v katerih je govor zaradi oddaljenosti tudi najslabše slišen. Zvok odbijamo z uporabo togih materialov z visoko maso, ki morajo predvsem imeti majhno absorpcijo.

Glasbeni nastopi

Za prostore namenjene glasbenim nastopom so se zgodovinsko izoblikovale kompleksne akustične zahteve, ki se razlikujejo glede na glasbeno zvrst, ki se izvaja.  V splošnem torej te zahteve težko posplošimo in povzamemo velja pa omeniti, da se v prostorih namenjenih izvajanju glasbe pogosto pojavlja zahteva po difuznem zvočnem polju. To pomeni, da želimo zvočno polje, ki je enako med legami in smermi prostora. Konvencionalen pristop k povečevanju difuznosti je z vnosom difuzorjev. Gre za akustične elemente, ki preprečujejo zrcalne zvočne odboje, torej se zvočni val ob odboju na difuzorju sipa v različne smeri prostora.

Difuzorji so praviloma grajeni iz togih zvočno odbojnih materialov, njihova specifika pa je, da imajo bogato členjeno geometrijsko strukturo. Tako jih prepoznamo kot namenoma neravne površine. Kako uspešno sipajo zvok lahko vrednotimo s koeficientom difuznosti [2], ki pa je za materiale dostopne na trgu le redko podan.

V luči zgoraj zapisanega je težko kar v splošnem materiale opisati kot akustične, saj lahko to pripelje do precejšnje zmede, kot tudi napačne uporabe. Za nameček velja tudi omeniti, da so nekatere lastnosti materialov, podane kot specifikacije materialov, ki so na voljo ob izbiri materiala (npr. gostota). Spet druge (npr. dušenje, koeficient difuznosti) praviloma niso podane, in jih moramo določiti skladno z ustrezno laboratorijsko meritvijo.

Viri:

[1] Heinrich Kuttruff, Room Acoustics,‎ CRC Press; 6th edition (October 13, 2016)

[2] ISO 17497-2:2012, Acoustics — Sound-scattering properties of surfaces — Part 2: Measurement of the directional diffusion coefficient in a free field

Avtor: doc. dr. Rok Prislan, InnoRenew CoE