Acustica architettonica - fonoassorbimento

L'acustica architettonica descrive il modo in cui il suono si comporta nello spazio. Ciò implica che l'ascoltatore e la sorgente del suono si trovino nello stesso locale. Se questo è quasi privo di superfici fonoassorbenti (pareti, soffitti e pavimenti), il suono rimbalzerà tra le superfici e impiegherà diverso tempo prima di scomparire. L'ascoltatore, in un locale di questo tipo, avvertirà il problema di cogliere le parole della persona che parla poiché sentirà sia il suono diretto sia le onde sonore riflesse ripetute.

Se le superfici invece sono coperte con materiale fonoassorbente, il suono riflesso si riduce molto più velocemente e l'ascoltatore sentirà soltanto il suono diretto. Inoltre, nel locale si abbasserà il livello del suono in generale.

Assorbimento acustico negli interni

Le proprietà fonoassorbenti di un materiale vengono espresse dal coefficiente di fonoassorbimento α, (alfa), come una funzione della frequenza. Alfa (α) varia da 0 a 1,00 (dalla riflessione totale all'assorbimento totale).

I materiali fonoassorbenti si possono dividere in tre categorie principali:

  • Assorbitori porosi 
  • Assorbitori di risonanza
  • Assorbitori singoli

Assorbitori porosi

 

La lana di roccia è un ottimo esempio di fonoassorbente poroso. Quando l'onda sonora penetra la lana minerale, l'energia sonora tramite attrito si modifica in calore.

Lo spessore del materiale ha un impatto sostanziale sulle qualità fonoassorbenti del materiale stesso. Frequenze elevate (oltre 500 Hz) sono più semplici da gestire con lana di roccia spessa tra 30-50 mm. I suoni con frequenze inferiori a 500 Hz sono più impegnativi. In questi casi sono necessari pannelli di lana di roccia più spessi per creare un miglior fonoassorbimento. Lo spessore del materiale può essere compensato anche dall'intercapedine dietro al sistema di insonorizzazione del soffitto o dal pannello della parete per migliorare le prestazioni a bassa frequenza.

È molto importante, per i materiali fonoassorbenti, non apporre uno strato di tenuta all'aria sulla superficie, come ad esempio una barriera al vapore o vernice poiché ridurrebbe notevolmente le proprietà fonoassorbenti. È possibile vedere l'effetto dello strato di tenuta all'aria nel grafico che segue (la linea tratteggiata)

Curve di isolamento acustico per l’isolamento con lana di roccia

Qui sono presenti alcuni coefficienti di assorbimento in pratica di diversi materiali:

Banda d’ottava (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000
Cemento

0.02

0.02 

0.02 

0.02 

0.03 

0.04 

Lastra di cartongesso  

0.2

0.15

0.1

0.08

0.05

0.05

Finestre

0.35

0.25

0.18

0.12

0.07

0.04

Pannello in lana minerale 50-mm*

0.2

0.65

1.0

1.0

1.0

1.0

Pannello in lana minerale 100-mm mineral wool slab*

0.45

0.9

1.0

1.0

1.0

1.0

* con rivestimento tipo intonaco

Assorbitori di risonanza

Gli assorbitori di risonanza sono composti di un sistema di oscillazione acustica o meccanica. Un caso è rappresentato dagli assorbitori a membrana, per esempio, una lamiera solida con un'intercapedine ermetica dietro. L'assorbimento raggiunge il massimo alla frequenza di risonanza. Se la cavità è stata riempita con un materiale poroso come la lana di roccia, il fonoassorbimento si estende oltre la gamma di frequenza.

Assorbitori singoli

In questa categoria rientrano oggetti quali tavoli, sedie, e anche le persone. L'assorbimento per questi elementi viene solitamente espresso in m2 nella formula di Sabine per oggetto.

Il tempo di riverbero di una stanza indica il tempo in cui l'energia acustica rimane in essa. Di solito si definisce come il tempo che trascorre finché l'intensità acustica diminuisce di un fattore di un milione (60 dB).

Considerando che un applauso ragionevolmente fragoroso è circa 100 dB (SPL) e un sussurro è circa 40 dB, si può facilmente stimare il tempo di riverbero di una stanza applaudendo e ascoltando per quanto tempo si riesce a sentire qualche residuo del suono dell'applauso. Questo presuppone che la stanza abbia delle dimensioni normali e che sia piuttosto silenziosa.


Assorbitori singoli

In una piccola stanza o sala (volume <1000 m3) il cui campo del suono è diffuso e l'assorbimento medio è inferiore a 0,3, si può utilizzare una formula empirica nota come formula di Sabine per calcolare il tempo di riverbero:

 

RT = 0.16 x V / A


T = tempo di riverbero, s
V = volume della stanza, m3
A = (Σ area di superficie (S) x α) = area di assorbimento della stanza, , m2

L'area di assorbimento della stanza A è pari alla somma di ciascuna area di superficie S moltiplicata per il suo coefficiente di assorbimento α.
Ad esempio, se in una classe si desidera un tempo di riverbero di 0,8 secondi e le dimensioni della stanza sono 6 x 10 x 3 m e si intende utilizzare 45 m2 di materiale fonoassorbente per il soffitto, quale è il coefficiente di assorbimento richiesto per il prodotto?

Risposta: A = 0.16 x V/T = 0.16 x 180/0.8 = 36 m2 x α = 36/45 = 0.8


Il tempo di riverbero ottimale per uno spazio dipende da dimensioni, materiali e tipo di stanza. Tutti gli oggetti posizionati all'interno di spazi chiusi possono inoltre influenzare il tempo di riverbero, comprese le persone e gli effetti personali.

Una sala per conferenze richiede un tempo di riverbero più breve rispetto ad una sala da concerto. Un tempo di riverbero più lungo potrebbe rendere difficile la comprensione dei discorsi. Se, dall'altra parte, il tempo di riverbero fosse troppo breve, l'equilibrio e l'intensità tonale potrebbero soffrirne.

La riduzione del rumore in grandi locali industriali

Nei locali industriali con volumi che superano approssimativamente i 1000m3, l'altezza è solitamente molto inferiore rispetto alla lunghezza e alla larghezza degli stessi. In tal caso, l'altezza e la quantità dei mobili hanno una considerevole influenza sul campo del suono. In locali come questi, il campo del suono in genere non è diffuso, pertanto non è utile calcolare il tempo di riverbero utilizzando la formula di Sabine.