Opleiding 2013 Duurzaam Gebouw

Opleiding 2013 Duurzaam Gebouw AKOESTIEK Leefmilieu Brussel NAGALM EN AKOESTISCHE ABSORPTIE Manuel VAN DAMME, Ing. CSTC-WTCB DIENSTVERLENING DUURZAAM BOUWEN EN DUURZAME ONTWIKKELING 18 april 2013 Opleiding tot stand gebracht door de Stadswinkel/Centre Urbain

Doelstellingen en plan van de voordracht Nagalm en akoestische absorptie Onderscheid tussen isolatie en akoestische absorptie, Akoestische absorptiecoëfficiënt, Nagalmtijd van een lokaal, Dimensionering van de akoestische absorptie van een lokaal en eisen van de NBN. 2

INSULATION ABSORPTION 3 EXAMPLE Glass wool (5 cm - 60 kg/m³) à strongly absorbing, nearly insulating noise acoustic insulation = 5 db acoustic absorption = 0.7 Multiplex board (17 mm - 722 kg/m³) à little absorbing, average insulating acoustic insulation = 29 db acoustic absorption = 0.2 3

Akoestische isolatie & Akoestische absorptie (correctie) INSULATION ABSORPTION 4 EXAMPLES noise barriers, room dividers, casings, 4

Nagalm en akoestische absorptie Sound absorption index α [-] ü value between 0 and 1 : from 0% to 100% absorbing W incident = W transmitted + W absorbed + W reflected W inc α = W absorbed + W transmitted W incident W trans W refl α = 1 W reflected W incident W abs 5

Nagalm en akoestische absorptie Sound absorption index α [-] ü value between 0 and 1 : from 0% to 100% absorbing W incident = W transmitted + W absorbed + W reflected W inc α = 1 W reflected W incident W trans α = 0 W inc = W refl ALL SOUND REFLECTED W refl α = 1 W inc = W abs + W trans (W refl = 0 ) NO SOUND REFLECTED W abs 6

Nagalm en akoestische absorptie Sound absorption index α [-] ü value between 0 and 1 : from 0% to 100% absorption of incident sound ü function of frequency ü function of incidence angle ü measured in laboratory q Reverberation room method for diffuse incidence (ISO 354) q Impedance tube method for normal incidence (ISO 10534) q Tone burst method for various angles of incidence 7

Nagalm en akoestische absorptie Sound absorption index α s [-] Reverberation room method for diffuse incidence (ISO 354) Reverberation room Large volume (150-200 m³) Hard surfaces Sound diffusing elements Minimum 10 m² of test sample High reverberation times! 8

Absorptiecoëfficiënt Absorptietabel voor courante materialen Dunne betonwand bij 1000 Hz, α = 0.02 9

Eis bepaald door berekening en betrekking hebbend op absorptie A w ABSORPTIECOËFFICIËNT a α Absorptiecoëfficiënt Ø waarde tussen 0 en 1 : 0% to 100% absorberend Ø Karakteristiek van de materialen, afhankelijk van de frequentie Ø spectrum [100 5000 Hz] bepaald door laboratoriummetingen (EN ISO 354) Berekening van een unieke waarde vanaf het spectrum (EN ISO 11654) α w gewogen akoestische absorptiecoëfficiënt 10

Absorptiecoëfficiënt : berekening van de unieke waarde (ISO 11654:1997) Indeling van de absorbentia 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Classe E D C B A 11

Nagalm en akoestische absorptie Gemeenschappelijke circulatieruimten - Meestal bekleed met weinig absorberende materialen (α < 0.10). 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz α w α 1000 Hz = 0.03 α 1000Hz = 0.01 Ramen 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.05 Niet-geverfd gietbeton 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.03 0.00 Pleisterkalk 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.05 Gelakt hout (bijv. deur) Minerale wol 100kg/m³ 0.05 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 0.05 0.27 0.62 0.88 0.93 0.81 0.76 0.85 Marmer 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 Tegelvloer 0.01 0.05 0.09 0.10 0.10 0.10 0.10 Parketvloer 0.04 0.04 0.07 0.07 0.07 0.07 0.05 Linoleum 0.04 0.06 0.08 0.12 0.04 0.04 0.10 Vasttapijt 0.09 0.08 0.21 0.26 0.27 0.37 12 0.25

Formation ACOUSTIQUE Réverbération et absorption acoustique 13

Beperking van de nagalm in gemeenschappelijke circulatieruimten - Om het «kathedraal»gevoel in deze ruimten te beperken, - Om het te isoleren geluidsniveau tegenover woningen te verminderen. Gangen Trappenhuizen Inkomhallen Intern geluidsniveau Absorberende oppervlakken 14

Eis bepaald door berekening en betrekking hebbend op absorptie A w Voor een oppervlak met een absorptiecoëfficiënt α w en een oppervlakte S : A = α ws w Unieke waarde Voor een ruimte rekening houden met de verschillende materialen α w,n die de oppervlakten S n bedekken: A w = α w, 1S1 + α w,2s2 + α w,3s3 +... + α w, n S n Valeur unique wand ramen vloer EIS NBN S 01-400-1:2008 : In de gangen, trappenhuizen en inkomhallen van woongebouwen zijn de eisen als volgt : De totale equivalente geluidsabsorptie-oppervlakte moet minstens gelijk zijn aan 0.3 keer de totale circuleerbare oppervlakte S h van de gangen, trappenhuizen en overlopen A w > 0.3 S h 15

Eis bepaald door berekening en betrekking hebbend op absorptie A w : toepassingsvoorbeeld 01 De inkomhal van een flatgebouw die 4.5 m lang is, 1.5 m breed en 2.5 m hoog. De vloer is bedekt met natuursteen, lde muren en het plafond zijn geplafonneerd, de toegangsdeuren zijn van glas voorzien. Equivalente absorptie-oppervlakten (m²) 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz a w Aw Marmer 7 m² 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0 0 Pleister 29 m² 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.05 1.46 Glas 8 m² 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.05 0.38 A w = α S w, 1S1 + α w,2s2 + α w,3 3 = 1.84 EIS NBN S 01-400-1:2008 : In de gangen, trappenhuizen en inkomhallen van woongebouwen zijn de eisen als volgt : De totale equivalente geluidsabsorptie-oppervlakte A w moet minstens gelijk zijn aan 0.3 keer de totale circuleerbare oppervlakte S h van de gangen, trappenhuizen en overlopen A w =1.84 > 0.3 S h =2.03 à de eis wordt niet nageleefd 16

Eis bepaald door berekening en betrekking hebbend op absorptie A w : toepassingsvoorbeeld 02 De inkomhal van een flatgebouw die 4.5 m lang is, 1.5 m breed en 2.5 m hoog. De vloer is bedekt met tegels, de muren en het plafond zijn geplafonneerd, de toegangsdeuren zijn van glas voorzien. Equivalente absorptie-oppervlakten (m²) 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz a w Aw Tegelvloer 7 m² 0.01 0.05 0.09 0.10 0.10 0.10 0.1 0.68 Pleister 29 m² 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.05 1.46 Glas 8 m² 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.05 0.38 A w = α S w, 1S1 + α w,2s2 + α w,3 3 = 2.51 EIS NBN S 01-400-1:2008 : In de gangen, trappenhuizen en inkomhallen van woongebouwen zijn de eisen als volgt : De totale equivalente geluidsabsorptie-oppervlakte A w moet minstens gelijk zijn aan 0.3 keer de totale circuleerbare oppervlakte S h van de gangen, trappenhuizen en overlopen A w =2.51 > 0.3 S h =2.03 à De eis wordt nageleefd 17

Eis bepaald door berekening en betrekking hebbend op absorptie A w EIS NBN S 01-400-1:2008 : In de gangen, trappenhuizen en inkomhallen van woongebouwen zijn de eisen als volgt : De totale equivalente geluidsabsorptie-oppervlakte A w moet minstens gelijk zijn aan 0.3 keer de totale circuleerbare oppervlakte S h van de gangen, trappenhuizen en overlopen A w > 0.3 S h à Samenvattend: deze eis wordt dus bijna altijd gecontroleerd zelfs indien men vrijwel geen enkele bijzondere maatregel neemt voor de absorptie van oppervlakten. 18

Nagalmtijd T van een ruimte = mesure du temps (en sec.) nécessaire à une diminution de 60 db lors de l interruption nette d un bruit. Akoestisch drukniveau in een punt [db] 60 db T t 1 t 2 Tijd [s] 19

Nagalm in ruimten Nagalmtijd Het is de tijd nodig voor een afname van 60 db van het geluidsniveau na uitschakelen van de geluidsbron. Meting in sec. Formule van Sabine : T = 0.161V A Toepassing : - Bepaling in het labo van de akoestische absorptiecoëfficiënt van materialen, - Berekening van de nagalmtijd van een ruimte in functie va de keuze van de bekledingen. Geldigheidsvereisten van deze formule : - Homogene verdeling van de absorbentia, - Minder geldige resultaten naarmate de zaal meer absorberend is, - In de praktijk niet bruikbaar indien de gemiddelde absorptiecoëfficiënt van de zaal > 0.2 is (overschatting van de T) 20

Nagalm in ruimten Sabine s principle (simplified) T = 0.16 V/A [s] (in air, 20 C) Reverberation time T - increases with the volume of the room V [m³] - decreases with the amount of absorption in the room A [m²] Long reverberation time Few absorption Large space Much absorption Small space Short reverberation time 21

Nagalm in ruimten Noisy rooms Large rooms Reflecting surfaces High sound pressure levels Long reverberation time Add absorption! 22

Nagalm in ruimten Sound absorption index α s [-] Reverberation room method for diffuse incidence (ISO 354) Detailed formulae (Sabine) Reverberation time measurements! α S 55,3V 1 1 4V = m m S ct 2 2 ct 1 1 S ( ) 2 1 23

Nagalm in ruimten Sound absorption index α s [-] Reverberation room method for diffuse incidence (ISO 354) Sabine s principle (with atmospheric absorption) T 1 [s] reverberation time in room without sample T 2 [s] reverberation time in room with sample A 1 [m²] A 2 [m²] 12 10 8 Without sample (T nom = 7 s) A 2 A 1 = Absorption from sample [m²] T [s] 6 4 With sample (T nom = 2.5 s) Surface S of sample [m²] 2 0 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 f[hz] 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 product feature α s [-] 24

Nagalm en le temps akoestische de réverbération absorptie optimum à 1000Hz Formation ACOUSTIQUE Réverbération et absorption acoustique De optimale nagalmtijd bij 1000 Hz musique sacrée audition directe temps de réverbération (sec) 2.4 2.3 2.2 2.1 musique symphonique audition directe 2 1.9 musique sacrée (enregistrement) 1.8 1.7 1.6 musique symphonique (enregistrement) 1.5 1.4 jazz et chambre audition directe 1.3 1.2 parole audition directe 1.1 jazz et chambre pour enregistrement 1 0.9 parole pour enregistrement 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 10 100 1000 10000 100000 volume de la salle (m³) rev_opt.xls 25

De optimale nagalmtijd T nom A : turnzalen en zwembaden B : Maximum voor klaslokalen en vergaderzalen C : Minimum voor klaslokalen en vergaderzalen 26

Nagalm in ruimten Nagalmtijd Toepassingsvoorbeeld. Een zaal met L=15m; b =10m en h=6m. De muren, de vloer en het plafond zijn samengesteld uit een houtsoort met absorptiecoëfficiënt van 0.12 tot 500 Hz. Een van de muren is bedekt met een katoenen doek, rechtstreeks op het hout aangebracht, van 6 x 6 m en met een absorptiecoëfficiënt van 0.8 tot 500 Hz. Wat zal, bij renovatie van de zaal, het effect zijn op de nagalmtijd bij 500 Hz wanneer dit doek wordt verwijderd? 27

Eis (gemeten) met betrekking tot de nagalmtijd T nom De controle gebeurt door meting van de nominale nagalmtijd T nom van de ruimte à = meting van tijd (in sec.) nodig voor een verlaging met 60 db bij de duidelijke onderbreking van een geluid. à Gemiddelde van waarden verkregen bij 500 Hz en bij 1000 Hz Akoestisch drukniveau in een punt [db] 60 db T 1 2 ( T + T ) Tnom = 500Hz 1000Hz t 1 t 2 Tijd [s] 28

Eis gecontroleerd door meting en met betrekking tot de nagalmtijd T nom EIS NBN S 01-400-1:2008 : In de gangen, trappenhuizen en inkomhallen van woongebouwen zijn de eisen als volgt : Indien de inkomhal de vorm van een atrium aanneemt, moet de nagalmtijd van de hal lager zijn dan de grootste van deze twee waarden : T nom < 1.5 (s) T nom < log(v/50) (s) 29

Eis gecontroleerd door meting en met betrekking tot de nagalmtijd T nom EIS NBN S 01-400-1:2008 : In de gangen, trappenhuizen en inkomhallen van woongebouwen zijn de eisen als volgt : Indien de inkomhal de vorm van een atrium aanneemt, moet de nagalmtijd van de hal lager zijn dan de grootste van deze twee waarden : T nom < 1.5 (s) T nom < log(v/50) (s) 1600 m³ 30

Eis met betrekking tot de nagalmtijd : dimensioneringsprincipe Voor een oppervlakte met een absorptiecoëfficiënt α 500Hz en een oppervlakte S : A = S Hz 500Hz α500 A Voor een ruimte rekening houdend met de verschillende materialen α 500Hz,n die de oppervlakten S n bedekken: 500 Hz = α 500Hz,1S1 + α500hz,2s2 + α500hz,3s3 +... + α500hz, n wand ramen vloer S n Vervolgens voert men dezelfde berekening uit voor de waarden bij 1000Hz. 31

Eis met betrekking tot de nagalmtijd : dimensioneringsprincipe Voor een ruimte met een absorptie A 500Hz, A 1000Hz en een totaal volume V : T 500Hz = 0,16V A 500Hz T 1000 Hz = 0,16V A 1000 Hz T nom = T + T 2 500Hz 1000HZ Waarde die dan kan vergeleken worden met de eisen van de norm : EIS NBN S 01-400-1:2008 : In de gangen, trappenhuizen en inkomhallen van woongebouwen zijn de eisen als volgt : Indien de inkomhal de vorm van een atrium aanneemt, moet de nagalmtijd van de hal lager zijn dan de grootste van deze twee waarden : T nom < 1.5 (s) T nom < log(v/50) (s) 32

Eis met betrekking tot de nagalmtijd : toepassingsvoorbeeld 03 De inkomhal van een flatgebouw die 4.5 m lang is, 1.5 m breed en 5 m hoog. De vloer is bedekt met tegels, de muren en het plafond zijn geplafonneerd, de toegangsdeuren zijn van glas voorzien. Equivalente absorptie-oppervlakten (m²) 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz α w Tegelvloer 7 m² 0.01 0.05 0.09 0.10 0.10 0.10 0.1 Pleister 52 m² 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.05 Glas 15 m² 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.05 A A T 500Hz 1000Hz nom = = α = α T 500Hz,1 500Hz S 1000Hz,1 + T 2 1 S + α 1 1000Hz + α 500Hz,2 S 1000Hz,2 = 2.33 2 S + α 2 500Hz,3 + α S 3 1000Hz,3 = 2.12 T S 3 500Hz = 2.56 T 0,16V = A 1000Hz 500Hz = 0,16V A = 2.55 1000Hz = 2.11 33

Eis met betrekking tot de nagalmtijd : toepassingsvoorbeeld 03 De inkomhal van een flatgebouw die 4.5 m lang is, 1.5 m breed en 5 m hoog. De vloer is bedekt met tegels, de muren en het plafond zijn geplafonneerd, de toegangsdeuren zijn van glas voorzien. T nom = 2.33 EIS NBN S 01-400-1:2008 : In de gangen, trappenhuizen en inkomhallen van woongebouwen zijn de eisen als volgt : Indien de inkomhal de vorm van een atrium aanneemt, moet de nagalmtijd van de hal lager zijn dan de grootste van deze twee waarden : T nom =2.33 < 1.5 (s) T nom =2.33 < log(v/50) =-0.17 (s) à de eis wordt niet nageleefd 34

Eis met betrekking tot de nagalmtijd : toepassingsvoorbeeld 04 De inkomhal van een flatgebouw die 4.5 m lang is, 1.5 m breed en 5 m hoog. De vloer is bedekt met tegels, de muren en het plafond zijn geplafonneerd, de toegangsdeuren zijn van glas voorzien. Het plafond wordt behandeld door middel van een poreus vals plafond, bedekt met een glasvlies. Equivalente absorptie-oppervlakten (m²) 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz α w Tegelvloer 7 m² 0.01 0.05 0.09 0.10 0.10 0.10 0.1 Pleister 45 m² 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.05 Glas 15 m² 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.05 Plafond 7 m² 0.27 0.62 0.88 0.93 0.81 0.76 0.85 A A T 500Hz 1000Hz nom = α T = = α 500Hz,1 500Hz S 1000Hz,1 + T 2 1 S + α 1 1000Hz + α 500Hz,2 S 1000Hz,2 = 0.64 2 S + α 2 500Hz,3 + α S 3 1000Hz,3 = 8.14 T S 3 500Hz = 8.86 T 0,16V = A 1000Hz 500Hz = 0,16V A = 0.66 1000Hz = 0.61 35

Eis met betrekking tot de nagalmtijd : toepassingsvoorbeeld 04 De inkomhal van een flatgebouw die 4.5 m lang is, 1.5 m breed en 5 m hoog. De vloer is bedekt met tegels, de muren en het plafond zijn geplafonneerd, de toegangsdeuren zijn van glas voorzien. Het plafond wordt behandeld door middel van een poreus vals plafond, bedekt met een glasvlies. T nom = 0.64 EIS NBN S 01-400-1:2008 : In de gangen, trappenhuizen en inkomhallen van woongebouwen zijn de eisen als volgt : Indien de inkomhal de vorm van een atrium aanneemt, moet de nagalmtijd van de hal lager zijn dan de grootste van deze twee waarden : T nom =0.64 < 1.5 (s) T nom =0.64 < log(v/50) =-0.17 (s) à de eis wordt nageleefd 36

Eis met betrekking tot de nagalmtijd : conclusie EIS NBN S 01-400-1:2008 : In de gangen, trappenhuizen en inkomhallen van woongebouwen zijn de eisen als volgt : Indien de inkomhal de vorm van een atrium aanneemt, moet de nagalmtijd van de hal lager zijn dan de grootste van deze twee waarden : T nom < 1.5 (s) T nom < log(v/50) (s) à Samenvattend: deze eis wordt zelden nageleefd voor de hoge grote volumes indien geen enkel gedeelte van de wanden met een absorberend materiaal bedekt is 37

Eisen met betrekking tot de nagalmtijd en de absorptie : bouwrichtlijnen à Men onderscheidt : - enerzijds inkomhallen en gangen met conventionele afmetingen alsook gesloten traphallen. Voor deze is het voldoen aan de normcriteria in het algemeen mogelijk zonder toevoegen van specifiek absorberende materialen. Het toevoegen van geluidabsorberend materiaal blijft echter nog altijd wenselijk, bijvoorbeeld door het realiseren van een absorberend verlaagd plafond. - anderzijds voor inkomhallen onder de vorm van atria alsook open traphallen. In deze lokalen is het voldoen aan de normcriteria zelden mogelijk zonder toevoegen van specifiek absorberende oppervlakken. In het algemeen is het behandelen van één enkele wand voldoende. Men selecteert materialen met hoge Alpha coëfficiënten, vooral rond 500 Hz en 1000 Hz zoals bijvoorbeeld absorberende plafonds (spanplafonds, (micro)geperforeerd, bedekt met glasvliezen, etc ) 38

Bibliografie van de paragraaf aanvullende informatie L ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT PAR L EXEMPLE M. Meisser Le Moniteur, Paris 1994. ACOUSTIQUE PRATIQUE J. Desmons EDIPA, Paris 2004. ACOUSTIQUE & VIBRATIONS Comité Scientifique et Technique des Industries Climatiques, Saint-Rémylès-Chevreuse 2003. BOUWAKOESTIEK G. Vermeir Faculteit Toegepaste Wetenschappen, K.U. Leuven 2003. CORRECTION ET ISOLATION ACOUSTIQUE J. Boeckstael / M. Van Damme Institut Supérieur Industriel de la Communauté Française, Mons 1999. INITIATION A L ACOUSTIQUE A. Fischetti BELIN, Paris 2003. LA PRATIQUE DE L ISOLATION ACOUSTIQUE DES BÂTIMENTS J. Pujolle Editions du Moniteur, Paris 1978. ZAALAKOESTIEK D. De Vries Hogere Cursus Akoestiek, Antwerpen 2002. 39