Pohlcování zvuku

Prostorová akustika popisuje, jak se chová zvuk v prostoru. To znamená, že posluchač a zdroj zvuku jsou ve stejné místnosti. Pokud nejsou v místnosti téměř žádné zvukově izolační plochy (stěna, střecha a podlaha), bude se zvuk odrážet mezi povrchy a bude trvat dlouho, než se zvuk zanikne. Posluchač v tomto druhu místnosti pak bude mít problém registrovat mluvčího, protože slyší jak přímý zvuk, tak opakované odražené zvukové vlny.

Pokud jsou povrchy místo toho pokryty materiálem pohlcujícím zvuk, bude odražený zvuk zanikat mnohem rychleji a posluchač uslyší jen přímý zvuk. Také celková hladina zvuku v místnosti se sníží.

Zvukově izolační vlastnosti materiálu jsou vyjádřeny činitelem zvukové pohltivosti, α (alfa) v závislosti na frekvenci. Alfa (α) se pohybuje od 0 do 1,00 (od celkového odrazu po celkové pohlcení).

Tlumiče hluku lze rozdělit do tří hlavních kategorií

• Porézní absorbéry
• Rezonanční absorbéry
• Samostatné absorbéry

 

Porézní absorbéry

Dobrým příkladem porézního absorbéru zvuku je kamenná vlna. Když zvuková vlna proniká minerální vlnou, změní se zvuková energie třením v teplo.

Tloušťka materiálu má velký vliv na zvukově izolační vlastnosti materiálu. Vysoké frekvence (nad 500 Hz) se zvládají snadněji pomocí minerální vlny o tloušťce 30-50 mm. Náročnější jsou zvuky o frekvencích pod 500 Hz. Zde je třeba tlustší desky kamenné vlny pro vytvoření lepší zvukové pohltivosti. Tloušťka materiálu může být nahrazena vzduchovým prostorem za akustickým stropem nebo stěnovým panelem pro zlepšení nízkofrekvenčního výkonu.
Pro tyto zvukové absorbenty je velmi důležité neklást vzduchotěsné vrstvy na povrch, jako je parotěsná zábrana nebo nátěr, protože to významně sníží zvukově izolační vlastnosti. Můžete vidět vliv vzduchotěsné vrstvy na obrázku níže (tečkovaná čára).

Zde najdete několik praktických činitelů pohltivosti pro určité materiály:

oktávové pásmo (Hz)	125	250	500	1000	2000	4000
beton	0.02	0.02	0.02	0.02	0.03	0.04
sádrokarton na sloupcích	0.2	0.15	0.1	0.08	0.05	0.05
okna	0.35	0.25	0.18	0.12	0.07	0.04
50-mm deska z minerální vlny*	0.2	0.65	1.0	1.0	1.0	1.0
100-mm deska z minerální vlny*	0.45	0.9	1.0	1.0	1.0	1.0

* s pevným podkladem

Rezonanční absorbéry

Rezonanční absorbéry se skládají z mechanického nebo akustického oscilačního systému. Jeden případ je membránové absorbéry - například pevná deska s těsným vzdušným prostorem za ní. Pohlcování dosahuje svého maxima na rezonanční frekvenci. Pokud se naplní dutina porézním materiálem jako kamenná vlna, absorpce zvuku přes kmitočtový rozsah se rozšíří.

Samostatné absorbéry

V této kategorii naleznete objekty, jako jsou stoly, židle, lidí atd. Pohlcování těmito objekty se obvykle podává jako m² v Sabinově vzorci na objekt.

Doba dozvuku v místnosti charakterizuje, jak dlouho v něm akustická energie zůstává. Ta je obvykle definována jako doba pro snížení akustické intenzity o faktor jednoho miliónu (60 dB).

Jelikož přiměřeně hlasité tlesknutí je asi 100 dB (SPL) a šepot je okolo 40 dB, můžete snadno odhadnout dobu dozvuku pro místnost tleskáním a posloucháním, jak dlouho můžete ještě slyšet nějaký zbývající zvuk z tleskání. Předpokladem je, že místnost není příliš neobvyklá svými rozměry a že je dostatečně tichá.

V malé místnosti nebo sálu (objem <1000m³), kde se zvukové pole šíří a průměrná pohltivost je menší než 0,3, lze použít empirický vzorec zvaný Sabinův vzorec pro výpočet doby dozvuku:

 

RT = 0.16 x V / A

T = doba dozvuku, s
V = objem místnosti, m³
A = (Σ plocha povrchu (S) x α) = absorpční plocha místnosti, m²

Absorpční plocha místnosti A je součtem jednotlivých ploch povrchu S vynásobeným jeho činitelem pohltivosti α.
Například, pokud požadovaná doba dozvuku ve třídě je 0,8 sekundy a rozměry třídy jsou 6 x 10 x 3 m a záměrem je použití 45 m² absorpčního stropního materiálu, jaký je tedy požadovaný činitel pohltivosti pro produkt?

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

Optimální doba dozvuku pro prostor závisí na velikosti, materiálech a typu místnosti. Každý objekt umístěný uvnitř místnosti může ovlivnit také tuto dobu dozvuku, včetně lidí a jejich věcí.

Místnosti pro promluvy vyžadují kratší dobu dozvuku, než pro hudbu. Delší doba dozvuku může být obtížná pro porozumění řeči. Pokud je na druhou stranu doba dozvuku příliš krátká, mohou trpět tonální vyvážení a hlasitost.

Snížení hluku ve velkých průmyslových objektech

V průmyslových halách s objemem nad cca 1000 m³ je výška obvykle mnohem nižší než délka i šířka haly. V tomto případě mají výška a hustota vybavení značný vliv na zvukové pole. V takové hale zvukové pole obecně není difúzní, a proto není vhodné počítat dobu dozvuku pomocí Sabinova vzorce.