Geluiddempend vs geluidsisolerend: wat is het verschil?

Ondanks de grote verschillen worde de termen geluiddempend en geluidsisolerend geregeld door elkaar gebruikt.

Geluiddempende of geluidsabsorberende materialen isoleren echter geen geluid en geluidsisolerende materialen dempen of absorberen geen geluid.

Met geluidsisolatie willen we de overdracht van geluid van de ene ruimte naar de andere beperken. Met geluidsabsorptie zorgen we voor een aangename akoestiek in de ruimte zelf. In een ruimte met een slechte akoestiek is het geluidsdrukniveau te hoog en de nagalmtijd te lang doordat het geluid reflecteert.

Toch is er ergens een link omdat in een "akoestisch harde" ruimte met veel/enkel materialen die het geluid reflecteren de geluidsisolatie met bijvoorbeeld de buren slechter lijkt dan ze is. Omgekeerd geldt ook dat in een ruimte met een goede ruimteakoestiek de geluidsisolatie beter lijkt dan ze in werkelijkheid is.

Op deze pagina:

• het verschil tussen geluiddempend en geluidsisolerend
• wat gebeurd er wanneer een geluidsgolf invalt op een muur, vloer of plafond?
• wat is ruimteakoestiek?
• soorten geluiddempende materialen

• akoestische grootheden m.b.t. de efficiëntie van geluiddempende materialen

De geluiddempende materialen hebben geen impact op het directe geluid (dit is het geluid dat onze oren bereikt zonder dat ergens tegen botste.

Voorbeelden van geluidsabsorberende materialen zijn:

• akoestische spuitpleisters
• spanplafonds
• akoestische panelen
• akoestische plafondeilanden
• geluidsabsorberende gordijnen

Een geluiddempend materiaal zal geluid niet isoleren omdat het meestal licht en poreus is zodat de trillende luchtmoleculen in het materiaal kunnen dringen. 

Een materiaal dat goed geluid isoleert gaat zwaar en luchtdicht zijn waardoor het geluid dat er tegen botst teruggekaatst wordt in de ruimte.

Wat gebeurd er wanneer een geluidsgolf op een muur, vloer of plafond invalt?

• een deel van de geluidsgolf gaat gereflecteerd worden door het oppervlak van het materiaal
  • Dit geluid blijft in de zendruimte
• een deel van het materiaal waar het tegen botst geabsorbeerd worden
  • Dit deel van het geluid wordt omgezet in laagwaardige warmte (wet van behoud van energie)
• Een ander deel van het geluid gaat doorheen het materiaal dringen
  • Dit deel van het geluid verlaat de zendruimte en komt in een aangrenzende ruimte tereicht

Ruimteakoestiek

Als de ruimteakoestiek niet goed is, merken we dat meestal meteen op. Vooral in restaurants waar het moeilijk is om zonder stemverheffing met je tafelgenoten te praten vanwege het hoge achtergrondgeluid is slechte akoestiek een veelvoorkomende klacht.

Het gebruik van geluiddempende materialen kan helpen om de ruimteakoestiek te verbeteren door de galm te verminderen en het geluidsniveau te verlagen.

In een afgesloten ruimte zonder obstakels, zoals in een vrije veld situatie, zijn er geen reflecties. De geluidssterkte is dan alleen afhankelijk van de afstand tussen de ontvanger en de bron.

In een gesloten ruimte bereikt het geluid de ontvanger op twee manieren: direct van de bron naar de ontvanger (het directe geluid) en via reflecties tegen de wanden, vloer en plafond (het diffuse geluid).

Op een bepaalde afstand van de bron, afhankelijk van de hoeveelheid geluidsabsorberend materiaal, is het indirecte geluid op elke positie in de ruimte gelijk. Het directe geluid zwakt af naarmate de afstand toeneemt, en op een bepaalde afstand wordt het diffuse geluid dominant.

Geluiddempend materiaal heeft geen invloed op de sterkte van het directe geluid, maar wel op het indirecte of diffuse geluid. Meer geluiddempend materiaal vermindert de sterkte van het diffuse geluid.

In grotere ruimtes bereikt het directe geluid de ontvanger sneller dan het gereflecteerde geluid. Deze mix van direct en later aankomend indirect geluid kan de verstaanbaarheid beïnvloeden.

De nagalmtijd geeft aan hoelang het duurt voordat de geluidsdruk in een ruimte met 60 dB afneemt na het stoppen van de geluidsbron. In ruimtes met weinig geluiddempend materiaal zal de nagalmtijd langer zijn dan in ruimtes met goed geplaatst absorberend materiaal.

Soorten geluiddempende materialen

• Poreuze absorbers
• Plaatresonatoren
• Helmholtzresonatoren

Poreuze absorbers transformeren geluid in warmte

Poreuze materialen, zoals minerale wol, akoestische schuimen en textiel, worden vaak gebruikt als geluidsabsorberende materialen.

In de poriën van deze absorbers treedt wrijving op die geluidsenergie omzet in warmte. Om geluid effectief te dempen, moeten de poriën aan specifieke eisen voldoen.

Als trillende luchtmoleculen te weinig weerstand ondervinden, vindt er nauwelijks omzetting van geluidsenergie naar warmte plaats. Als ze te veel weerstand ondervinden, worden ze te veel terug de zendruimte in gereflecteerd.

Plaatresonatoren werken op basis van eigentrilling

Door een plaat of membraan op een zekere afstand van een muur of plafond te plaatsen, ontstaat een massa/veer-systeem met een eigenfrequentie of resonantiefrequentie.

De invallende geluidsgolf laat de plaat trillen. Omdat de achterliggende luchtlaag samendrukbaar is, 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 op basis van eigentrilling

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

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

Akoestische grootheden m.b.t. de efficiëntie van geluiddempende materialen

• Gewogen geluidabsorptiecoëfficiënt (α_w)

• Absorptiecoëfficiënt (α)

• NRC

α_w

De gewogen geluidabsorptiecoëfficiënt (αw) is een ééngetalswaarde die aangeeft hoe effectief een materiaal geluid absorbeert.

• Als α_w = 0, absorbeert het materiaal niets maar reflecteert het materiaal al het invallende geluid
• Bij  α_w = 1 absorbeert het materiaal al het invallende geluid

Bijvoorbeeld, een open raam heeft een α_w-waarde van 1 omdat al het geluid naar buiten ontsnapt zonder reflecties. 

α_w is een gemiddelde waarde berekend volgens ISO 11654, waarbij de  α_w bij 500 Hz wordt afgelezen op de Y-as na het verschuiven van een referentiecurve.

Sommige technische specificaties bevatten somsnog wat extra spectrale  informatie:

• Vermelding L
  • bv. α_{w 50} (L), geeft aan dat het materiaal aanzienlijk beter presteert dan de referentiecurve in het octaafband met een middenfrequentie van 250 Hz en dus vooral goed laagfrequent geluid absorbeert

•  Vermelding M
  • bv. α_w70 (M), toont aan dat het materiaal aanzienlijk beter presteert dan de referentiecurve in de octaafbanden met middenfrequenties van 500 Hz en 1000 Hz, wat het materiaal interessant maakt voor het absorberen van belangrijke spraakfrequenties.

•  Vermelding H
  • bv. α_w80 (H), staat voor een aanzienlijk betere score dan de referentiecurve in de octaafbanden met middenfrequenties van 2000 Hz en 4000 Hz

Soms is het nodig om de geluidsabsorptie van een materiaal voor specifieke frequenties te beoordelen, waarbij een ééngetalswaarde zoals α_w minder geschikt is en een absorptiecoëfficiënt per tertsband of octaafband verlangd wordt.

Absorptiecoëfficiënt (α) per terstband of octaafband

Werken met 1 getal in plaats van spectrale info over bijvoorbeeld 16 tertsbanden is makkelijk maar je verliest er wel de spectrale info mee.

Als spraak de oorzaak is van het verhoogde geluidsniveau dan wil ikzelf vooral weten wat het materiaal doet in de middenfrequenties. Spraak begint wel wat volume te krijgen vanaf een 200 Hz, meestal piekt het volume rond de 500 Hz en daalt het volume sterkt vanaf een 2000 Hz.

Dit betekent dat de absorptiecoëfficiënt per frequentie / frequentieband kan variëren. Over het algemeen zal een dikker materiaal beter in staat zijn om laagfrequente geluiden te absorberen.

Wanneer de technische specificaties van een materiaal niet beschikbaar zijn, kunt u als richtlijn hanteren dat de dikte van het materiaal ongeveer 1/4 van de golflengte van de te absorberen frequentie moet zijn. De golflengte wordt berekend als geluidssnelheid / frequentie, dus golflengte = +/- 340 / frequentie.

Akoestisch harde of niet-geluiddempende materialen

Als we kijken naar het belangrijke frequentiebereik van menselijke spraak tussen 500 en 2000 Hz, kunnen we de absorptiecoëfficiënten voor akoestisch harde materialen als volgt benaderen.

Sommige materialen, zoals gordijnen of meubilair, kunnen dienen als geluidsdempend materiaal als de geluidsgolven voldoende kunnen doordringen in het materiaal en de luchtlaag erachter. Sommige stoffen zijn echter zo dicht geweven dat ze een groot deel van de geluidsgolf reflecteren.

De technische specificaties van de materialen zijn de meest betrouwbare bron voor exacte waarden.

Geluiddempende materialen

De mate van geluidsabsorptie wordt beïnvloed door zowel de laagdikte als de afhanghoogte.

Het geluiddempende materiaal moet voldoende dik zijn om de trillende luchtmoleculen effectief te absorberen op ongeveer 1/4 van de golflengte van de relevante frequentie.

De afstand tussen het geluiddempende materiaal en het plafond of de wand, oftewel de afhanghoogte, is cruciaal voor de absorptiecoëfficiënt.

Bij geluidsabsorberende plafonds speelt de afhanghoogte een significante rol in de geluidsabsorptie.

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.