Akoestische absorptie en diffusiteit

Mensen met oplossingen M+P MBBM groep www.mp.nl Rapport Wonderwall Wandelementen Akoestische absorptie en diffusiteit M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013

Colofon Opdrachtnemer Opdrachtgever M+P Raadgevende ingenieurs BV Wonderwall Studios Dr. Kortmannweg 16 5804 BA VENRAY Opdrachtnummer e-mail dd. 11 juli 2012 Titel Wonderwall Wandelementen Akoestische absorptie en diffusiteit Rapportnummer M+P.WON.12.01.1 Revisie 0 Datum 30 januari 2013 Aantal pagina s 21 Auteur ir. A.A.A. Peeters (Fons) Gezien door ir. S.A. Persoon (Sara) Contactpersonen ir. A.A.A. Peeters 073 6589050 FonsPeeters@mp.nl ir. S.A. Persoon 0297 320651 SaraPersoon@mp.nl M+P Wolfskamerweg 47 Vught Postbus 2094, 5260 CB Vught Visserstraat 50 Aalsmeer Postbus 344, 1430 AH Aalsmeer www.mp.nl onderdeel van de Müller-BBM groep Lid NLingenieurs ISO 9001 gecertificeerd Copyright M+P Raadgevende ingenieurs BV Niets van deze rapportage mag worden gebruikt voor andere doeleinden dan is overeengekomen tussen de opdrachtgever en M+P (DNR 2011 Artikel 46).

Inhoud 1 Inleiding 5 2 Proefstukken 7 2.1 Afbeeldingen proefpanelen 7 3 Meetmethoden 11 3.1 Akoestische Absorptie 11 3.1.1 Meetapparatuur 12 3.1.2 Meetmethode 12 3.2 Diffusiteit 13 4 Resultaten 15 4.1 Afmetingen proefpanelen 15 4.1.1 Interpretatie Absorptieresultaten 15 4.1.2 Interpretatie Diffusiteitsresultaten 15 4.2 Beoordeling resultaten 15 4.2.1 Diffusiteit 15 4.2.2 Absorptie 16 5 Conclusies 17 5.1 Aanbevelingen 17 6 Literatuur 19 bijlage A Resultaten 21 M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013 3

1 Inleiding Wonderwall Studios brengt een serie producten op de markt welke uitgaan van karakteristieke houten elementen die in verschillende patronen worden gepresenteerd als een creatieve wandafwerking. Het toepassen van de Wonderwall afwerkingen zou een positief effect hebben op de akoestiek. Door de opdrachtgever is aangegeven dat de wens bestaat het positieve effect nader vorm te geven en indien mogelijk te kwantificeren. Het akoestische effect kan worden vastgesteld door middel van metingen. Een (wand-)materiaal kan een positief effect hebben op de geluidservaring ten gevolge van de geluidsabsorberende eigenschappen en de geluid verstrooiende eigenschappen. Vanwege de specifieke opbouw en het materiaal van de wandafwerking achten wij de geluidsabsorptie maar vooral de geluidsverstrooiing van belang Binnen dit onderzoek zijn van de volgende Wonderwall Wandelementen de akoestische absorptie en diffusiteit bepaald. DAYS MERCURY TRAIN WHEELS Opgemerkt dient te worden dat de resultaten binnen dit onderzoek indicatief zijn. M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013 5

2 Proefstukken Binnen dit onderzoek zijn van 4 wandpanelen van Wonderwall Studios de akoestische absorptie en diffusiteit gemeten. Alle proefpanelen hebben een afmeting van 1,22m x 1,22m. Daarnaast is ook een referentiepaneel van dezelfde afmetingen gemeten. Dit betrof een paneel MDF met een dikte van 12 mm. 2.1 Afbeeldingen proefpanelen In onderstaande figuren figuur 1 t/m figuur 4 zijn foto s van de gemeten proefpanelen weergegeven: figuur 1 Wonderwall wandelement DAYS M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013 7

figuur 2 Wonderwall wandelement MERCURY figuur 3 Wonderwall wandelement TRAIN

figuur 4 Wonderwall wandelement WHEELS M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013 9

3 Meetmethoden 3.1 Akoestische Absorptie Het bepalen van de akoestische absorptie (DL ) is uitgevoerd volgens de meetmethode zoals beschreven in NEN 1793-5 [1]. Geluid dat op een oppervlak valt wordt deels gereflecteerd, deels geabsorbeerd, een deel zal door transmissie door het oppervlak heen gaan en voor een deel vindt diffractie aan de randen van het oppervlak plaats. Doel van deze meting is om de absorptie van de proefpanelen te bepalen. De meetmethode is gebaseerd op het feit dat een microfoon aan de voorzijde van het oppervlak het invallende geluid en het door het oppervlak gereflecteerde geluid ontvangt. De meting wordt uitgevoerd voor een loodrechte hoek van inval door de bron. Door vervolgens de meting te herhalen zonder reflecterend oppervlak is het mogelijk om het direct invallende vrije-veld signaal te bepalen. Vervolgens kan uit de vermogensspectra van deze twee signalen, de geluidabsorptie van het gemeten oppervlak bepaald worden. De meetsetup is schematisch weergegeven in figuur 5. In dit specifieke geval is de meting uitgevoerd met de proefpanelen liggend op de grond. figuur 5 Schematische weergave van de meetsetup: Links met proefpaneel, Rechts referentiesituatie zonder proefpaneel M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013 11

3.1.1 Meetapparatuur Bij de meting van de akoestische absorptie is gebruik gemaakt van de volgende apparatuur: tabel I Gebruikte meetapparatuur fabrikant type aantal microfoon ½ Bruel & Kjær 4189 1 voorversterker Bruel & Kjær 2671 1 ijk bron Rion NC-74 1 data acquisitie systeem Mueller-BBM PAK MKII 1 geluidbron Acoustics Engineering Zircon LS-14 1 De gebruikte apparatuur voldoet aan type I volgens IEC 651 (microfoons) en aan class I volgens IEC 942 (ijkbronnen). 3.1.2 Meetmethode De akoestische absorptie wordt uit de akoestische reflectie RI bepaald volgens: (1) 1 RI 2 De akoestische reflectie wordt hierin als volgt bepaald: (2) f j f j F t h RI j 2 F t h ( t) w ( t) df r i ( t) w r i ( t) 2 df Hierin is: h i (t) de directe component van de vrije-veld impulsresponsie; h r, k ( t) de door het scherm gereflecteerde component van de impulsresponsie w i (t) tijd window (Adrienne) voor de vrije-veld impulsresponsie; w r (t) tijd window (Adrienne) voor de door het scherm gereflecteerde component van de F j impulsresponsie; symbool voor de Fourier transformatie; index van de 1/3 e octaafbanden (tussen 100 Hz en 5 khz) f j breedte van de j e octaafband; t tijdstip waarop de impulsresponsie start 12 M+P.WON.12.01.1

3.2 Diffusiteit Het bepalen van de akoestische diffusiteit is uitgevoerd conform de meetmethode zoals vastgelegd ISO 17497-2 [2]. Geluid dat op een oppervlak valt, kan door de (onregelmatige) vorm van het oppervlak in verschillende richtingen gereflecteerd worden (diffusiteit). Doel van deze meting is om de diffusiteit van de proefpanelen te bepalen. De mate van diffusiteit wordt uitgedrukt in de genormaliseerde akoestische diffusie coefficient d n in db. De meetmethode is gebaseerd op het feit dat een serie microfoons aan de voorzijde van het oppervlak het invallende geluid van de bron en het door het oppervlak gereflecteerde geluid ontvangt. De metingen worden uitgevoerd voor verschillende hoeken van inval door de bron. Door vervolgens de meting te herhalen op het reflecterend oppervlak is het mogelijk om het verschil in het gereflecteerde signaal tussen het referentieoppervlak en het te bemeten oppervlak te bepalen. Vervolgens kan uit de vermogensspectra van deze twee signalen, de diffusiteit van het gemeten oppervlak bepaald worden. De meetsetup is weergegeven in figuur 6. De meting zijn uitgevoerd met de proefpanelen staand op de grond. figuur 6 Proefopstelling diffusiteitsmetingen M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013 13

3.2.1 Meetapparatuur Bij de meting van de akoestische diffusiteit is gebruik gemaakt van de volgende apparatuur: tabel II Gebruikte meetapparatuur fabrikant type aantal microfoon ½ Bruel & Kjær 4189 19 voorversterker Bruel & Kjær 2671 19 ijk bron Rion NC-74 1 data acquisitie systeem Mueller-BBM PAK MKII 1 geluidbron Acoustics Engineering Zircon LS-14 1 De gebruikte apparatuur voldoet aan type I volgens IEC 651 (microfoons) en aan class I volgens IEC 942 (ijkbronnen). 14 M+P.WON.12.01.1

4 Resultaten De resultaten van de metingen zijn opgenomen in Bijlage A. 4.1 Afmetingen proefpanelen Door de beperkte afmetingen van de proefpanelen (1,22m x 1,22m) moeten de resultaten van de diffusiteits- en absorptiemetingen voorzichtig geïnterpreteerd worden. 4.1.1 Interpretatie Absorptieresultaten Door de beperkte afmetingen van de proefpanelen kan er aan de randen hiervan een diffractie van het geluid plaatsvinden. Hierdoor zijn de resultaten bij lagere frequenties (< 250 Hz) niet betrouwbaar. Deze zijn derhalve ook niet opgenomen. Bij de hogere frequenties ( 2 khz) kunnen hogere absorberende eigenschappen gemeten worden, welke niet verklaarbaar zijn als daadwerkelijke absorptie. Deze hogere waarden worden veroorzaakt door de diffuserende eigenschappen van de panelen in combinatie met het loodrecht invallend geluid bij het meten van de absorptie. Bij alle wandpanelen is dit in de resultaten waar te nemen. De hogere absorberende eigenschappen van het paneel TRAIN rond 2 khz zijn wel ook hieraan te wijten. Dit paneel heeft grotere hoogteverschillen in zijn structuur, waardoor dit effect bij lagere frequenties dan bij de andere panelen optreedt. De gemeten resultaten zijn daarmee voorzichtig te interpreteren als een combinatie van absorptie en diffusie. 4.1.2 Interpretatie Diffusiteitsresultaten Door de beperkte afmetingen van de proefpanelen zullen lage frequenties als het ware om het paneel heenbuigen. Er is bij deze lagere frequenties (< 500 Hz) geen diffusiteit te verwachten. De wat hogere waarden voor de diffusiteit bij alle panelen in dit frequentiegebied zijn wellicht te wijten aan (ongewenste) reflecties in de omgeving. De gemeten resultaten tussen de octaafbanden van 500 Hz en 4000 Hz zijn zeer goed interpreteerbaar als de diffusiteit behorende bij de gemeten proefpanelen. 4.2 Beoordeling resultaten 4.2.1 Diffusiteit Op basis van de resultaten van de metingen blijkt dat het wandpaneel TRAIN de beste diffuserende eigenschappen bezit. De diffusiteit van de andere panelen is weliswaar minder, maar de onderlinge verschillen zijn gering. M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013 15

4.2.2 Absorptie Op basis van de resultaten van de metingen blijkt dat alle wandpanelen nauwelijks absorberende eigenschappen bezitten. Vanwege de diepteverschillen van de proefpanelen van enkele centimeters kan in combinatie met de gehanteerde meetmethode uitdoving van de geluidgolven optreden bij de hogere frequenties ( 2 khz). Dit geeft onrealistisch hoge gemeten absorptiewaarden, die eigenlijk te wijten zijn aan de diffuserende eigenschappen van de proefpanelen. 16 M+P.WON.12.01.1

5 Conclusies De absorberende en diffuserende eigenschappen van de volgende vier Wonderwall Wandelementen zijn vastgesteld op basis van metingen: DAYS MERCURY TRAIN WHEELS Uit de resultaten blijkt het volgende: de absorberende eigenschappen van de panelen zijn minimaal; de hogere absorberende eigenschappen bij hogere frequenties ( 2kHz) zijn een combinatie van de gehanteerde meetmethode en de diffuserende eigenschappen van de proefpanelen; het paneel TRAIN bezit de beste diffuserende eigenschappen; de overige panelen hebben enigszins diffuserende eigenschappen. 5.1 Aanbevelingen Op basis van de gemeten absorptie en diffusiteit van de wandpanelen zien wij mogelijkheden om, door middel van aanpassingen van de proefpanelen, de akoestische eigenschappen van de panelen te optimaliseren. Dit vraagt verder onderzoek. M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013 17

6 Literatuur [1] NEN 1793-5, Road traffic noise reducing devices Test method for determining the acoustic performance Part 5: Intrinsic characteristics In Situ values of sound reflection and airborne insulation, 2002; [2] ISO 17497-2, Acoustics Sound-scattering properties of surfaces, Part 2: Measurement of the directional diffusion coefficient in a free field, 2012; M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013 19

Bijlage A Resultaten M+P.WON.12.01.1 30 januari 2013 21

M+P.WON.12.01.1 Akoestische Diffusie en Absorptie DAYS - Wonderwall Studios Product Producent Proefstuk afmeting Datum DAYS Wonderwall Studios 122 x 122 cm 28-8-2012 DIFFUSITEIT NEN-ISO 17497-2 o o f d 60,n d 90,n d 120 o,n [Hz] 0 o 90 o 0 o 90 o 0 o 90 o 250 0.08 0.23 0.06 0.04 0.03 0.18 315 0.25 0.03 0.04 0.09 0.20 0.08 400 0.18 0.16 0.03 0.04 0.04 0.08 500 0.20 0.08 0.13 0.04 0.03 0.16 630 0.26 0.02 0.12 0.03 0.11 0.16 800 0.01 0.15 0.03 0.01 0.07 0.12 1000 0.08 0.09 0.07 0.04 0.09 0.09 1250 0.04 0.01 0.12 0.11 0.06 0.07 1600 0.11 0.09 0.04 0.03 0.03 0.04 2000 0.03 0.15 0.07 0.18 0.03 0.11 2500 0.10 0.02 0.10 0.20 0.02 0.01 3150 0.15 0.06 0.09 0.24 0.06 0.16 4000 0.16 0.11 0.10 0.26 0.01 0.01 5000 0.06 0.26 0.14 0.35 0.02 0.15 d q,f,n 0.12 0.10 0.08 0.12 0.06 0.10 0.1 0.1 0.1 d f,n d n 0.1 ABSORPTIE ISO 13472-1 f [Hz] 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 a [-] 0.01 0.05 0.01 0.04 0.06 0.05 0.02 0.08 0.05 0.08 0.23 0.04 0.73 0.20 DAYS - Wonderwall Studios M+P - raadgevende ingenieurs www.mp.nl

M+P.WON.12.01.1 Akoestische Diffusie en Absorptie MERCURY - Wonderwall Studios Product Producent Proefstuk afmeting Datum MERCURY Wonderwall Studios 122 x 122 cm 28-8-2012 DIFFUSITEIT NEN-ISO 17497-2 o o f d 60,n d 90,n d 120 o,n [Hz] 0 o 90 o 0 o 90 o 0 o 90 o 250 0.08 0.07 0.05 0.11 0.05 0.06 315 0.37 0.02 0.08 0.02 0.09 0.12 400 0.02 0.03 0.06 0.10 0.04 0.02 500 0.04 0.05 0.07 0.03 0.17 0.20 630 0.34 0.04 0.07 0.08 0.02 0.12 800 0.05 0.20 0.10 0.08 0.03 0.09 1000 0.11 0.10 0.07 0.08 0.04 0.05 1250 0.09 0.01 0.01 0.01 0.05 0.05 1600 0.04 0.07 0.07 0.06 0.03 0.01 2000 0.12 0.08 0.02 0.01 0.04 0.02 2500 0.06 0.03 0.06 0.02 0.02 0.01 3150 0.09 0.01 0.07 0.00 0.03 0.01 4000 0.11 0.13 0.07 0.01 0.02 0.05 5000 0.07 0.10 0.08 0.03 0.01 0.01 d q,f,n 0.11 0.07 0.06 0.05 0.05 0.06 0.1 0.1 0.1 d f,n d n 0.1 ABSORPTIE ISO 13472-1 f [Hz] 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 a [-] 0.01 0.04 0.01 0.01 0.04 0.09 0.06 0.02 0.06 0.21 0.07 0.05 0.32 0.54 MERCURY - Wonderwall Studios M+P - raadgevende ingenieurs www.mp.nl

M+P.WON.12.01.1 Akoestische Diffusie en Absorptie TRAIN - Wonderwall Studios Product Producent Proefstuk afmeting Datum TRAIN Wonderwall Studios 122 x 122 cm 28-8-2012 DIFFUSITEIT NEN-ISO 17497-2 o o f d 60,n d 90,n d 120 o,n [Hz] 0 o 90 o 0 o 90 o 0 o 90 o 250 0.12 0.10 0.34 0.09 0.10 0.06 315 0.17 0.23 0.08 0.04 0.01 0.05 400 0.37 0.01 0.05 0.02 0.11 0.02 500 0.06 0.05 0.03 0.12 0.06 0.07 630 0.03 0.16 0.13 0.02 0.23 0.00 800 0.13 0.09 0.07 0.20 0.04 0.06 1000 0.01 0.21 0.19 0.07 0.14 0.20 1250 0.04 0.17 0.19 0.15 0.12 0.16 1600 0.01 0.08 0.26 0.13 0.02 0.06 2000 0.13 0.06 0.12 0.09 0.18 0.02 2500 0.01 0.17 0.15 0.11 0.08 0.12 3150 0.02 0.79 0.66 0.29 0.08 0.73 4000 0.05 0.11 0.69 0.52 0.46 0.28 5000 0.03 0.30 0.13 0.25 0.42 0.41 d q,f,n 0.08 0.18 0.22 0.15 0.15 0.16 0.1 0.2 0.2 d f,n d n 0.2 ABSORPTIE ISO 13472-1 f [Hz] 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 a [-] 0.02 0.02 0.10 0.02 0.07 0.05 0.06 0.06 0.58 0.67 0.57 0.04 0.39 0.02 TRAIN - Wonderwall Studios M+P - raadgevende ingenieurs www.mp.nl

M+P.WON.12.01.1 Akoestische Diffusie en Absorptie WHEELS - Wonderwall Studios Product Producent Proefstuk afmeting Datum WHEELS Wonderwall Studios 122 x 122 cm 28-8-2012 DIFFUSITEIT NEN-ISO 17497-2 o o f d 60,n d 90,n d 120 o,n [Hz] 0 o 90 o 0 o 90 o 0 o 90 o 250 0.06 0.31 0.09 0.08 0.05 0.46 315 0.17 0.03 0.03 0.12 0.05 0.03 400 0.05 0.08 0.10 0.23 0.03 0.02 500 0.23 0.24 0.23 0.22 0.12 0.04 630 0.21 0.07 0.05 0.14 0.22 0.04 800 0.02 0.20 0.07 0.04 0.20 0.17 1000 0.06 0.08 0.09 0.04 0.06 0.06 1250 0.02 0.10 0.04 0.01 0.11 0.15 1600 0.14 0.12 0.02 0.06 0.08 0.05 2000 0.03 0.04 0.04 0.02 0.05 0.14 2500 0.11 0.06 0.04 0.04 0.02 0.05 3150 0.05 0.10 0.01 0.07 0.08 0.15 4000 0.15 0.24 0.01 0.01 0.07 0.06 5000 0.08 0.06 0.07 0.04 0.03 0.19 d q,f,n 0.10 0.12 0.06 0.08 0.08 0.12 0.1 0.1 0.1 d f,n d n 0.1 ABSORPTIE ISO 13472-1 f [Hz] 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 a [-] 0.01 0.04 0.10 0.06 0.06 0.01 0.07 0.07 0.03 0.03 0.36 0.81 0.84 0.47 WHEELS - Wonderwall Studios M+P - raadgevende ingenieurs www.mp.nl