Geluiddempend of geluidsisolerend

Een materiaal dat geluiddempend is gaat geen geluid isoleren omdat ze meestal licht en poreus zijn.

Geluidsabsorberende materialen kunnen in een spouwconstructie wel een postitieve impact hebben op de geluidsisolatie op voorwaarde dat de 2 spouwbladen los van elkaar staan.

Geluidsisolerende materialen zijn dan weer zwaar en luchtdicht waardoor ze geluid gaan reflecteren in plaats van absorberen.

Wanneer een geluidsgolf invalt op een materiaal dan gebeurd volgende:

• Op het oppervlakt van het materiaal in de zendruimte wordt een deel van de geluidsgolf gereflecteerd
• Binnenin het materiaal wordt een deel van het geluid geabsorbeerd
• Een deel van het geluid gaat doorheen het materiaal en komt aan de andere kant  terecht
  

Ruimteakoestiek 

Pas wanneer de ruimteakoestiek ondermaats is valt het ons doorgaans op.

Vooral in restaurants waar het bijna onmogelijk is om zonder stemverheffing met de tafelgenoten te converseren door het hoge achtergrondgeluidsniveau is de akoestiek een vaak voorkomende klacht.

Geluiddempende materialen helpen om een betere ruimteakoestiek te realiseren door de (na)galm te beperken en het geluidsnivau naar beneden te halen.

Geluidssterkte in een afgesloten ruimte

In een situatie waar het geluid geen obstakels tekenkomt, de vrije veld situatie" zijn er geen reflecties. De geluidssterkt hangt enkel af van de afstand van de ontvanger tot de bron.

De ontvanger zal afhankelijk van zijn positie in de ruimte een bepaalde geluidsterkte waarnemen, die afhangt van de sterkte van de bron, de afstand tot de bron en de hoeveelheid geluidsabsorberend of geluiddempend materiaal in de ruimte.

In een gesloten ruimte bereikt het geluid de ontvangen op 2 manieren:

• Rechtstreeks van de bron naar de ontvanger = het directe geluid
• Via één of meer reflecties tegen de wanden = het indirecte of diffuse geluid

Op een zekere afstand van bron (de afstand hangt af van de hoeveelheid geluidsabsorberend materiaal, is het diffuse geluid op elke positie in de ruimte even sterkt heeft. Het directe geluid blijft af als de afstand tot de bron stijgt. Vanaf een zekere afstand is het diffuse geluid dominant.

De aanwezigheid van geluiddempend materiaal heeft geen impact op de sterkte van het directe geluid maar wel op het indirecte of diffuse geluid. Door meer geluidsdempend materiaal te voorzien onderdruk je de sterkte in het diffuse veld.

(Na)galm in een ruimte

In een grotere ruimtes bereikt het directe geluid de ontvangen een stuk sneller dan het gereflecteerde geluid.

De combinatie van direct en later aankomend indirect geluid kan zorgen voor een slechte verstaanbaarheid van de spreker.

D e nagalmtijd geeft aan hoe lang het duurt om na het uitzetten van de geluidbron of na een impuls zoals een pistoolshot of klap in de handen de geluidsdruk in de ruimte met 60 B te doen afnamen.

In akoestisch harde ruimtes, dit zijn ruimtes met weinig geluidsdempend materiaal gaat de nagalmtijd langer zijn in ruimtes met veel absorberend materiaal dat op de juiste posities is aangebracht.

Soorten geluiddempende materialen

• Poreuze absorbers
• Plaatresonatoren
• Helmholtzresonatoren

Poreuze absorbers zetten geluid om in warmte

Poreuze materialen zoals minerale wol, akoestische schuimen en textiel zijn veelgebruikte geluidsasbsorberende materialen.

In de poriën van dit type absorbers treedt wrijving op die de geluidsenergie omzet in warmte. Om geluid geluid te dempen moeten de poriën aan bepaalde eisen voldoen.

Ondervinden de trillende luchtmoleculen te weinig weerstand dan vindt er nauwelijks omzetting van geluidsenergie naar warmte plaats. Ondervinden ze echter te veel weerstand dan worden ze te veel terug de zendruimte ingereflecteerd.

Plaatresonatoren werken op basis van een eigentrilling

Door een plaat of membraan op een zekere afstand van een muur of plafond te plaatsen onstaat er een massa/veer-systeem dat gekenmerkt wordt door haar eigenfrequentie of resonantiefrequentie.

De invallende geluidsgolf doet de plaat trillen.  Omdat de achterliggende luchtlaag samendrukbaar kan de plaat op de luchtlaag veren. 

Bij de resonantiefrequentie zorgt de trillende plaat voor een geluidsgolf die in tegenfase is met de invallende geluidsgolf.

Helmholtzresonatoren werken ook op basis van een eigentrilling

Gaatjesplaten zijn Helmoltsresonatoren maar ook een lege fles is een goed vorobeeld waarbij de massa bestaat uit de luchtprop in de hals van het gat.

Als je blaast op een lege fles hoor je een geluid met een frequentie die gelijk is aan de eigenfrequentie van dit massa/veer-systeem. De massa is hier de luchtprop in de hals van de fles en de veer is de luchtlaag in de buik van de fles.

De karakterisering van geluiddempende materialen

• Gewogen geluidabsorptiecoëfficiënt (α_w)
• Absorptiecoëfficient (α) 
• NRC

Gewogen geluidabsorptiecoëfficiënt (α_w)

Deze ééngetalswaarde geeft aan hoe goed een materiaal geluidabsorbeert.

• α_w = 0 betekent dat het materiaal al het invallend geluid reflecteert
• α_w = 1 betekent dat het materiaal al het invallende geluid absorbeert

Een open raam heeft een α_w=1 omdat alle geluid naar buiten verdwijnt en er bijgevolg geen reflecties zijn.

α_w is een gewogen gemiddelde dat het resultaat is van een berekening gebaseerd op het verschuiven van een referentiecurve  volgens criteria die in ISO 11654 beschreven staan en vervolgens bij 500 Hz de α_w af te lezen op de Y-as.

Soms willen we weten hoe goed een materiaal bijvoorbeeld laagfrequent geluid isoleert en dan is een ééngetalsaanduiding minder geschikt en hebben we liever een absorptiecoëfficient per terstband.

De geluidsabsorptiecoefficient α is frequentieafhankelijk

Dit wil zeggen dat de absorptiecoëfficient per frequentie / frequentieband anders is.

Hoe dikker een materiaal hoe beter het ook de laagfrequente geluiden zal absorberen.

Indien er geen technische fiche met absorptiecoëfficienten van een materiaal beschikbaar is gebruiken we als vuistregel dat het dikte van het materiaal 1/4 van de golflengte van de frequentie die geabsorbeerd moet worden dik moet bedragen.

Golflengte = geluidssnelheid/frequentie = +/- 340/frequentie

Akoestisch harde of niet-geluiddempende materialen

Als we kijken naar de voor de menselijke spraak belangrijke spectrum tussen 500 en 2000 Hz dan krijgen we ongeveer volgende absorptiecoëfficienten voor akoestisch harde materialen.

Materialen zoals gordijnen kunnen als de trillende geluidsgolven voldoende in het materiaal kunnen dringen in combinatie met de achterliggende luchtlaag als een geluidsdempend materiaal beschouwd worden. Andere gordijnen zijn dan weer zodanig dicht geweven dat ze het grootste deel van de invallende geluidsgolf reflecteren.

Voor exacte waarden zijn de technische fiches van de materialen de enige betrouwbare bron.

Geluiddempende materialen

De geluidsabsorptie hangt af van de laagdikte en afhanghoogte. 

Het materiaal moet dik genoeg zijn om weerstand te geven aan de trillende luchtmoleculen daar waar de luchtmoleculen de grootste deeltjessnelheid kennen. Dit is om 1/4 van de golflenge van de frequentie die we bekijken.

De afhanghoogte of de afstand tussen de geluidsdempende materiaal en het plafond of wand heeft een grote impact op de absorptiecoëfficient. 

Vooral bij een akoestisch absorberend plafond speelt de afhanghoogte een grore rol.

NRC of noise reduction coefficient

Deze ééngetalswaarde is het rekenkundige gemiddelde van de absorptiecoëfficient in de octaafbanden met middenfrequentie 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz en 2000 Hz. Dit zijn het deel van het spectrum dat overeenkomt met dat van de menselijke stem.