Korte uitleg over de decibel als veelgebruikte eenheid in de bouwakoestiek

In de bouwakoestiek gaat het constant over decibels en niet over geluidsdrukken in Pascal. Er wordt soms met dB's gegoocheld dat het een lieve lust is.

Maar wat is een dB nu eigenlijk?

De decibel is een logaritmische eenheid en slaat 10 keer een vermogensratio.

In de bouwakoestiek maken we gebruik van de decibel omdat we dan een overzichtelijke schaal krijgen van 0 dB (= de gehoordrempel) tot 120 dB (de pijndrempel).

De dB is een logaritmische manier om een verhouding te beschrijven. De verhouding waar we in de bouwakoestiek het meest mee te maken krijgen kan slaan op geluidsvermogen, geluidsdruk of geluidsintensiteit.

Ongewogen dB's zijn louter een fysisch getal. A-gewogen decibels houden rekening met de manier waarop het menselijk oor op geluid reageert.

Op deze pagina gaan we dieper in op wat je moet weten over decibels als bezoeker van de site die informatie zoekt over geluidsisolatie.

Inhoud van deze pagina

1. Wat is geluid?
2. Logaritme
3. Geluidsdrukniveau in decibel
4. Decibelschaal
5. Geluidsvermogen in dB
6. Geluidsintensiteit in decibel
7. Rekenen met decibels
8. A-gewogen decibel
9. Gewogen geluidsverzwakkingsindex in dB

10. Gewogen gestandardiseerd geluidsdrukniveauverschil D_nT,w in decibel

Wat is geluid?

Een geluidsbron zorgt ervoor dat door zijn trillingen de omliggende luchtmoleculen verstoord worden. Hierdoor gaan deze luchtmolucelen bewegen rond hun evenwichtspositie. Dit zorgt voor een serie onderdrukken en overdrukken ten opzicht van de atmosferische luchtdruk (+/- 100000 Pascal).

Het zijn deze drukvariaties die onze trommelvliezen bereiken.

We spreken van hoorbaar geluid als de frequentie van het geluid tussen 20 en 20000 Hz zit. Geluid met een frequentie lager dan 20 Hz noemen we infrasoon geluid (o.a. walvissen en olifanten kunnen dit geluid wel waarnemen). Geluid met een frequentie boven de 20000 Hz noemen we ultrasoon geluid (o.a. honden en vleermuizen kunnen dit geluid wel waarnemen).

Gehoordrempel en pijndrempel

"Gezonde" oren zijn in staat om drukvariaties van 0.00002 Pascal (gehoordrempel bij een zuivere toon van 1000 Hz) waar te nemen. Een drukvariatie van 20 Pascal zorgt bij de meeste mensen voor pijn aan de oren. De pijndrempel varieert van persoon tot persoon tussen 20 en 100 Pacal. Meestal wordt de pijndrempel op 20 Pascal gelegd. Deze drukvariates zijn dus bijzonder klein ten opzichte van de atmosferische druk.

Hoe groter de drukvariaties, die we geluidsdruk noemen, hoe luider onze oren het geluid zullen ervaren.

Geluid = luchtdrukvariaties ten opzichte van de atmosferische luchtdruk die wij kunnen waarnemen met ons gehoor.

Logaritme

Het logaritme van een getal is de exponent of macht waartoe een basis moet worden verheven om een bepaald getal te krijgen. Wiskundig uitgedrukt is x het logaritme van n tot de basis  10 b als  10^x = n, in welk geval we x = log₁₀ n noteren.

• Beide vermogen zijn gelijk = verhouding 1 is logaritmisch uitgedruk = 0

• • log₁₀ 1 = 0      want 10⁰ = 1 

• Vermogen A is 2 keer hoger dan vermogen B = verhouding 2 is logaritmisch uitgedrukt = 0.3
  

• • log_{10 2} = 0.3     want 10^0.3 = 2

• Vermogen A is 10 keer hoger dan vermogen B = verhouding 10 is logaritmisch uitgedrukt = 1

• • log₁₀ 10 = 1     want 10¹ = 10

• Vermogen A is 100 keer hoger dan vermogen B =verhouding 100 is logaritmisch uitgedrukt 2

• • log₁₀ 100 = 2 want 10² = 100

Geluidsdrukniveau in dB

Met een factor 1000.000 tussen gehoordrempel ( 0.0002 Pa) en pijndrempel (20 Pa) wordt dit een moeilijke schaal om te hanteren. Daarom werken we niet met geluidsdruk in Pascal maar met een geluiddrukniveau dat in decibel wordt uitgedrukt.

dB_SPL

   L_p = 10 x log (p²/p_ref²) = 20 x log (p/p_ref)

• p = gemeten luchtdrukvariatie

• p_ref  = de gehoordrempel 0.00002 Pascal

Gemeten geluidsdruk = 10  Pascal geeft als dB_SPL  114 dB.

• L_p = 10 x log (10²/0.00002²) = 20 x log (500.000) = 114 dB

dB-schaal

Deze schaal is veel gemakkelijker hanteerbaar en loopt van 0 tot 140 dB dB

• 0 dB = de gehoordrempel of 0.00002 Pascal
  • 10 x log(0.00002²/0.0002²) = 0 dB

• 120 = de pijndrempel of 20 Pa
  • 10 x log(20²/0.00002²) = 120 dB

Om een idee geven van hoeveel geluidsdruk bekende geluiden vertegenwoordigen:

Bij een zuivere toon van 1000 Hz is een verschil tussen 2 geluidsdrukniveaus van:

• 1 dB voor de meeste mensen slechts waarneembaar in ideale luisteromstandigheden
• 3 dB net merkbaar
• 5 dB duidelijk merkbaar
• 10 dB overeenstemmend met een verdubbeling of halvering

Luidheid = hoe wij mensen geluidssterkte ervaren.

Geluidsvermogenniveau L_W van een bron

• Geluidsvermogen = de geluidsenergie die de bron uitzendt wordt uitgedrukt in Watt (Joule/seconde).
• Geluidsvermogenniveau wordt uitgedrukt in dB

L_w = 10 x log (W/W_ref)

• W = geluidsvermogen van de bron in Watt
• W_ref = referentie geluidsvermogen 0,0000000000012 Watt  (10^(-12) Watt)

Stel een bron heeft een geluidsvermogen van 0.01 Watt. Het geluidsvermogenniveau Lw van deze bron is dan = 10 x log (0.01/ 10^(-12)) = 100 dB.

Om een geluidsvermogenniveau van 100 dB te verkrijgen zijn er 10 mensen nodig die zo hard schreeuwen als ze kunnen of  10.000 mensen die normaal praten.

Geluidsintensiteitsniveau in dB

Wat wij mensen horen is eigenlijk niet de geluidsdruk maar de geluidsintensiteit.

Geluidsintensiteit is de hoeveel geluidenergie die loodrecht op een oppervlakte invalt en wordt uitgedrukt in W/m².

Geluidintensiteit is een vectoriële grootheid terwijl geluidsdruk een scalaire grootheid is.

Geluidsintensiteit is niet ze gemakkelijk te meten, geluidsdruk daarentegen wel. Dat is de reden waarom we het meestal over geluidsdruk hebben en niet over geluidsintensiteit.

Geluidsintentsiteit en geluidsdruk zijn in het vrije veld (buiten) eenvoudig in elkaar om te rekenen.

     geluidsintensiteit = geluidsdruk²/ akoestische impedantie van lucht

• akoestische impedantie = densiteit x geluidsnelheid in het medium
• akoestische impedantie van lucht = 1.22 kg/m³ x 340 m/sec = +/- 415 rayls

In het diffuse veld (binnen) wordt dit:

     geluidsintensiteit = geluidsdruk²/ 4 x akoestische impedantie van lucht

Geluidsintensiteitsniveau L_I in dB

    L_I = 10 x log (I/Iref)

• • I_ref =  0,0000000000012 Watt/m²  (10^(-12) Watt/m²)

• In het vrije veld is  L_I = L_p

Vrije veld = zonder reflectie. In een buitenomgeving.

• In het diffuse is  L_I =  L_p - 6 dB

Diffuse veld = met reflecties. In een binnenomgeving.

Rekenen met de decibels

Logaritmisch rekenen is net dat tikkeltje ander dan we we gewoon zijn.

• 60 dB + 60 dB = 63 dB
  • verdubbeling = + 3 dB
    • voor onze oren is dit net op te merken

• 63 dB - 60 dB = 60 dB
  • 2 bronnen produceren samen 63 dB en we schakelen 1 bron uit
    • voor onze oren is dit net op te merken

• 60 dB + 60 dB + 60 dB = 65 dB
  • verdrievoudiging = + 5 dB
    • we gaan dit duidelijk merken

• 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB = 70 dB
  • vertienvoudiging = +10 dB
    • voor onze oren stemt dit overeen met een verdubbeling van het geluidsdrukniveau

• 60 dB + 70 dB = 70 dB
  • Wanneer er 10 dB verschil zit tussen 2 geluiden dan horen we enkel het luidste geluid

A-gewogen decibel

De gevoeligheid van het menselijk oor is niet voor alle frequenties hetzelfde.

Geluidsdrukniveau is objectief - luidheid is subjectief 

Met de A-weging proberen we het objectieve geluidsdrukniveau aan te passen aan de subjectieve luidheid.

De luidheid zoals mensen ze ervaren hangt uiteraard af van het geluiddrukniveau maar ook van de frequentie van het geluid.

Mensen horen het best middenfrequent geluid. Lagere en hogere frequenties horen we minder goed.

Wanneer de sonometer een ongewogen geluidsdrukniveau van 30 dB meet in de tertsband met middenfrequentie 25 Hz dan is dat voor de mens onhoorbaar.

Gewogen geluidsverzwakkingsindex R_w in decibel 

Dit is een labogroothieid = enkel directe geluidstransmissie via het testelement is mogelijk.

Hierbij staat de w voor weighted.

• ééngetalsaanduiding die je op technische fiches terugvindt
• wordt berekend volgens EN IS0 171-1
• hoe hoger hoe beter
• fysisch getal dat geen rekening houdt met de oorgevoeligheid van de mens
  • we horen laagfrequent en hoogfrequent geluid minder goed dan middenfrequent geluid

Door de R-waarde van 16 tertsbanden te wegen gaat de spectrale informatie verloren. En we willen nu net het liefst weten hoe het bouwelement het stoorgeluid met haar specifieke spectrale kenmerken tegenhoudt.

Door het gebruik van de spectrale aanpassingtermen C en C_tr krijgen we toch enige info omtrent hoe goed het bouwelement normaal geluid en geluid met een belangrijke laagfrequente component tegenhoudt.

• R_w 10 dB = 1/10 van het geluid dat invalt op het testelement wordt doorgelaten

• R_w 20 dB = 1/100 wordt doorgelaten

• R_w 30 dB = 1/1000 wordt doorgelaten

• R_w 40 dB = 1/10.000 wordt doorgelaten

• R_w 50 dB = 1/100.000 wordt doorgelaten

• R_w 60 dB = 1/1000.000 wordt doorgelaten

Gewogen gestandardiseerd geluidsdrukniveauverschil D_nT,w in decibel 

De geluidsisolatie tussen 1 ruimtes in een echt gebouw. Niet alleen de directe geluidstransmissie, maar ook de flankerende transmissie en omloopgeluid speelt een rol

Hierbij staat de w voor weighted.

• ééngetalsaanduiding die je vaak in akoestische eisen voor afgewerkte gebouwen terugvindt
• wordt berekend volgens EN IS0 171-1
• hoe hoger hoe beter
• fysisch getal dat geen rekening houdt met de oorgevoeligheid van de mens
  • we horen laagfrequent en hoogfrequent geluid minder goed dan middenfrequent geluid

D_nT,w ≥ 58 dB

• 90% van de bewoners van een nieuwbouw appartement zijn tevreden met het akoestisch comfort
• 70% van de bewoners van een nieuwbouw rijwoning zijn tevreden met het akoestisch comfort

D_nT,w ≥ 54 dB

• 70% van de bewoners van een nieuwbouw appartement zijn tevreden met het akoestisch comfort

D_nT,w ≥ 62 dB

• 90% van de bewoners van een nieuwbouw rijwoning zijn tevreden met het comfortniveau

Vragen?

Contacteer me op 0470/44 22 19 of info@geluidsisolatiedokter.be