D.80 HET AKOESTISCH KLIMAAT IN KANTOREN Samenvatting akoestiek in kantoren In een kantoorkamer is altijd een optimale akoestiek te bereiken met een geluidabsorberend plafond. Ook in een open kantoor moet altijd een goed absorberend plafond worden aangebracht. Dat is overigens wel een noodzakelijke voorwaarde voor goede akoestiek maar geen voldoende voorwaarde, want: o Slechts als iedereen zijn/haar mond houdt in een open kantoor worden geluidniveaus bereikt waarbij geconcentreerd werken mogelijk is. o Veel gelijktijdige gesprekken veroorzaken een geluidniveau dat geconcentreerd werken in de weg staat. o Extra hinderlijk zijn telefoongesprekken; een open kantoor dient voorzieningen te bevatten om te kunnen opbellen. Speech privacy, dus spraak die niet voor derden bestemd is, bestaat niet in een open kantoor. Speech privacy wordt alleen bereikt in een kamerkantoor, maar dan moeten de wanden en deuren van de kamer voldoende geluid isoleren. Het onderwerp wordt hier niet behandeld; men raadplege daartoe het NVBV-handboek. Schermen verzwakken het directe geluid tussen een spreker en een onbedoelde luisteraar. o ze dienen hoog te zijn, o ze werken alleen onder een geluidabsorberend plafond, o ze dienen breed te zijn, o ze dienen op de grond te staan. Voor de geluidoverdracht over lange afstanden werken grote schermen voortreffelijk in een open kantoor. Echter, op 4 m afstand van een spreker blijft een gesprek verstaanbaar en/of hinderlijk, ondanks een tussengeplaatst scherm. De akoestische principes uit deze webpagina zijn ook toe te passen in open-onderwijssituaties. Daarbij spelen een paar specifieke problemen (een docent met een groep leerlingen bijvoorbeeld) die hier slechts in een toegift worden behandeld. Ook een fabriekshal kent overeenkomstige akoestische eigenschappen. Dat blijft buiten beschouwing omdat de geluidproductie per machine verschillend is en daarom verschillende oplossingen noodzakelijk zijn. 1. Webpagina Kantoren, versie 2.0 De eerste versie van de webpagina over kantoren is geschreven in 2008 en is daarmee één van de oudste onderdelen van deze website over ruimteakoestiek. Er is sinds 2008 geen update verschenen en daarom ook is deze webpagina nooit in pdf-vorm beschikbaar gesteld. Een update is thans wel degelijk wenselijk, met name omdat nieuwe interessante publicaties verschenen zijn. Hier zal vooral gebruik worden gemaakt van: Het NVBV-handboek. Dit is een publicatie over de bouwfysische eisen en oplossingen in kantoren. Er wordt dus meer behandeld dan alleen akoestiek [1]. De norm NEN-3382 [2]. Dit onderdeel gaat in op de akoestische aspecten van de kantoortuin en dan vooral op het begrippenkader en de meettechniek. Bouwkundige oplossingen komen nauwelijks aan de orde. Helaas lukt het ook nu nog niet om onze negatieve teneur over de akoestiek in open kantoren uit 2008 om te buigen met behulp van oplossingen uit de nieuwe publicaties; open kantoren blijven een groot akoestisch zorgenkind. Maar gepoogd zal worden om de grootste problemen te beschrijven en te kanaliseren. 1 Handboek bouwfysische kwaliteit voor kantoren, Nederlands Vlaamse Bouwfysica Vereniging, 2011. 2 NEN-EN-ISO 3382-3, Akoestiek - Meting van ruimte akoestische parameters - Deel 3: Kantoortuinen, NEN, Delft, 2012. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 1/12 31-3-2016
2. Kantoorvormen 2.1 Twee uitersten en hun mengvormen Er zijn vanuit akoestisch oogpunt twee volstrekt tegenstrijdige uitersten in het kantoorontwerp: Het cellenkantoor waarin zich één medewerker bevindt in een volledig afsluitbare ruimte. De kantoortuin, flexkantoor, open kantoor, "modern kantoorconcept" of hoe een verzameling van vele werkplekken in één ruimte nog meer mag heten. In zo n ruimte bevinden zich dan bijvoorbeeld twaalf medewerkers of meer. Uiteraard zijn er allerlei tussenvormen, te beginnen bij twee mensen in één kantoorkamer. Die kunnen elkaar akoestisch dwars zitten door vaak op te bellen of de radio op de verkeerde zender te zetten en een derde persoon kan dan zelfs een verbetering betekenen omdat men meer rekening met elkaar houdt. Verder zijn er uiteraard mengvormen van open kantoren plus kamers. Die kamers dienen dan weer voor vaste werkplekken, of alleen voor vergaderingen, of juist als wisselplekken voor geconcentreerd werken. Een kantoor met vrijwel uitsluitend kamers zullen we een kamerkantoor noemen. De terminologie in de literatuur en praktijk is dus niet eenduidig. Vooral de term cellenkantoor wordt gebruikt voor een kantoor met uitsluitend kamers (dus ons kamerkantoor), maar ook voor kantoren met aparte werkplekken die zijn gescheiden door kleine schermen. Die worden in Amerika meestal cubicles genoemd. Echter, een kantoor met cubicles wordt in deze webpagina gedefinieerd als een kantoortuin met lage schermen. Overigens gruwt de kantoorontwerper in ons land van cubicles, maar het volledig weglaten van schermpjes maakt de geluidoverdracht eenvoudiger en daarmee de akoestische kwaliteit slechter. 2.2 Een kantoorkamer voor kleine bezetting Het is in ons land gebruikelijk om in een kantoor altijd een geluidabsorberend plafond toe te passen. Als die regel wordt gevolgd is het ontwerp van een kantoorkamer de simpelste klus die er bestaat voor de architect, althans wat de ruimteakoestiek aangaat. Akoestische problemen doen zich veeleer voor doordat de ventilatie te veel herrie maakt of omdat de geluidisolatie van de tussenwanden onvoldoende is. Het NVBV-handboek gaat er diep op in, met name als speech privacy wordt behandeld en een voldoende geluidisolatie tussen kamers noodzakelijk is. In deze site wordt dat buiten het werkterrein gerekend, maar we zullen er, heel globaal, nog wel op terugkomen. 2.3 De kantoortuin Tegenover het kamerkantoor staat het kantoor waarin vele medewerkers tegelijk zijn gehuisvest. En altijd wordt er over de geluidhinder in dit soort kantoren geklaagd; het is steevast hét negatieve punt bij de beoordeling van de werkplek [3]. Vanuit akoestisch oogpunt is er geen enkele reden om kantoortuinen toe te passen. Een veelgebruikt argument dat de ruimte efficiënter wordt gebruikt is onzin. Indien de onderlinge geluidhinder van weknemers zou worden bestreden, moeten ze zover uit elkaar worden geplaatst dat het aantal vierkante meters per persoon veel hoger is dan in een kamerkantoor [4]. Voor de architect/opdrachtgever die desondanks een poging wil wagen, zullen we een aantal aspecten behandelen. 3 Enkele relevante artikelen (met dank aan Stanley Kurvers) zijn: Christian Monn, Margot Vanis, Environmental Factors, Symptoms and Working Conditions - A Comparison between Small, Medium and Large Offices (The Swiss Office Survey SBiB-Study), 12th International Conference on Indoor Air Quality and Climate 2011, Austin, Texas, USA, 5-10 June 2011. Aoife Brennan, Jasdeep S. Chugh, Theresa Kli, Traditional versus open office design, a longitudinal field study, Environment and Behavior, May 2002, pp. 279-299, 2002. J. Pejtersen, L. Allermann, T. S. Kristensen, O. M. Poulsen, Indoor climate, psychosocial work environment and symptoms in open-plan offices, Indoor Air, 16, pp. 392-401, 2006. J.H. Pejtersen, H. Feveile, K.B. Christensen, H. Burr, Sickness absence associated with shared and open-plan offices a national cross sectional questionnaire survey, Scandinavian Journal of Work, Environment and Health, vol. 37(5), pp. 376-382, 2011. 4 Het open kantoor wordt meestal in één adem genoemd met het nieuwe werken dat is gestoeld op nieuwe communicatietechnieken. Maar in feite hebben de twee begrippen weinig met elkaar te maken. Voor het nieuwe werken kan een extreem cellenkantoor (hokjes van 1.5 m 2 bijvoorbeeld) zelfs geschikter zijn. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 2/12 31-3-2016
Een kantoortuin kent al eeuwenlang voor- en nadelen. In de geschiedenis zien we een constante golfbeweging waarbij de weging tussen voor- en nadelen bepaalt of het concept in de mode is. Onderlinge akoestische hinder kwam in het linker kantoor niet voor: de medewerkers werd simpelweg verboden om met elkaar te spreken en telefoneren bestond nog niet [5]. Let vooral ook op de klerken aan de rechterkant, zij moesten staan. bron: http://comma.english.ucsb.edu/ De komst van telex en tikmachine deed het geluidniveau sterk toenemen. Het is niet duidelijk of deze medewerkers een vaste plaats hadden. In het hedendaagse kantoor bestaat vaak een ochtendrace voor de beste plaatsen. Men ziet zelden dat ook de directeur aan die race deelneemt. Het open kantoor is altijd voor het voetvolk geweest. bron: http://www.feedbek.nl In 1967 probeerde Jacques Tati het moderne kantoor nog belachelijk te maken in zijn film Playtime. Het heeft niet geholpen. Verwarrend is dat hier niet duidelijk is of dit nu een open kantoor dan wel een cellenkantoor moet worden genoemd. 3. Enkele akoestische begrippen en toepassingen 3.1 Het geluidniveau Een serie draaiende computers, stille ventilatie en zwijgende medewerkers levert een geluidniveau op tussen 35 en 45 db. Dat geluidniveau hangt af van de aankleding van de ruimte. Met een goed absorberend plafond is een geluidniveau rond 40 db te handhaven; in een galmende ruimte loopt het geluidniveau op tot waarden rond 45 db. Een waarde van 35 db wordt beschouwd als het maximum voor taken die de hoogste graad van concentratie vereisen, zoals bijvoorbeeld in een bibliotheek [6]. In het modale kantoor is 40 db zeker aanvaardbaar. Eén gesprek op "conversatiesterkte", in een kantoor met een absorberend plafond, veroorzaakt een geluidniveau van 57 db op 1 m afstand en 53 db op 2 meter [7]. Zodra in een kantoor meerdere gesprekken worden gevoerd en wordt getelefoneerd loopt het geluidniveau op naar 50 tot 55 db, in rumoerige omstandigheden zelfs tot 60 db [8]. Dat ligt dus flink boven de grens voor geconcentreerd werken. Daarbij komt dan vaak nog de 5 De moderne werkgever durft spraak niet meer te verbieden. Maar werknemers die een open kantoor betrekken worden soms op cursus gestuurd om met collega s te leren omgaan. Dat is dus eigenlijk hetzelfde. 6 De Centrale Bibliotheek van de TU Delft bevat een zeer grote studiezaal. Metingen bewijzen dat een geluidniveau van 35 zelden wordt overschreden ondanks de grote aantallen gebruikers. Toch kunnen gebruikers van de zaal aan de balie oorproppen krijgen; kennelijk is ook 35 db nog problematisch voor de hoogste concentratie. Veel gebruikers gebruiken ook een koptelefoon om hun eigen achtergrondgeluid te creëren. 7 In een dode kamer gaat het om respectievelijk 54 en 48 db op 1 en 2 m. Rekening houdend met wat reflecties tegen de wanden komen we in het kantoor op 57 en 53 db. De genoemde NEN-norm werkt met 57 db voor een omnidirectionele bron. Voor een echte spreker, die naar voren meer energie uitstraalt dan naar achter, worden iets hogere niveaus gebruikt. 8 Uiteraard zijn de getallen afhankelijk van het aantal bronnen en de luidheid per bron. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 3/12 31-3-2016
"informatie-inhoud" van een naburig gesprek. Men moet zich wel heel goed kunnen concentreren om een telefoongesprek van een collega op 1 of 2 m te negeren. 3.2 Het geluidniveau daalt met toenemende afstand, Barrons theorie en DL 2 Figuur 1 mag één van de belangrijkste figuren uit deze site worden genoemd, hij duikt dan ook op vele plaatsen op. Gegeven wordt de afname van het geluidniveau van een spreker op normale sterkte. 60 geluidniveau [db] 55 50 45 absorptie 8% 32% 40 0 1 2 5 10 15 20 25 afstand bron-ontvanger [m] Figuur 1: De afname van het geluidniveau als functie van de afstand bij twee waarden van de gemiddelde absorptiecoëfficiënt. In zwart de afname volgens de theorie van Sabine, Franklin en Jaeger, in rood de herziening van de theorie door Barron. Zie webpagina s B.10.4 en B.10.5 voor meer details. Op korte afstand tot de bron (tot ruwweg 5 m) zien we een afname van 5 à 10 db. Dat is overwegend het directe geluid van spreker naar toehoorder. Op grotere afstand komt bij de toehoorder vooral geluidenergie binnen via reflecties tegen de omhullende vlakken, de galmenergie. De aloude SFJ-theorie voorspelt dat deze galmenergie (dus zonder direct geluid) op alle plaatsen in de ruimte even sterk is. Het geluidniveau wordt bepaald door de geluidabsorptie van alle omhullende vlakken tezamen. Gelukkig voor het open kantoor komt die theorie niet overeen met de bevindingen van metingen en onderzoek met computermodellen. De rode lijnen geven een herziening zoals afgeleid door Barron. Die voldoet beter en laat een constante afname van het geluid door de ruimte zien. Zeer belangrijk is dat de steilheid waarmee het geluidniveau afneemt, groter wordt als de absorptiecoëfficiënt stijgt. Absorptie vormt dus een tweesnijdend zwaard. Zie webpagina s B.10.4 en B.10.5. Maar ook Barrons theorie deugt nog niet 100%. Deze theorie voorspelt in figuur 1 boven ca. 10 m een rechte (dalende) lijn. Computermodellen voorspellen echter een enigszins doorzakkende curve en aan het eind van de ruimte bevindt zich meestal een wand waarvan de reflectie het geluidniveau juist doet stijgen. Het gelukkige toeval wil dat de resulterende kromme lijn overgaat in een vrijwel rechte lijn als de afstand tussen bron en ontvanger wordt uitgezet langs een logaritmische as. Daarvan wordt een voorbeeld gegeven in figuur 2. 60 geluiddrukniveau [db] 55 50 45 40 35 alfa = 5%, DL2 = 1.2 db/dd 10% 2.0 20% 3.2 50% 5.7 30 25 1 2 5 10 20 50 afstand bron-mikrofoon [m] Figuur 2: Indien de afname van het geluid wordt uitgezet langs een logaritmische as, ontstaat een curve die niet veel afwijkt van een rechte regressielijn. De berekende steilheid van die lijn wordt aangeduid met DL 2 en neemt toe als de absorptie toeneemt. De figuur is gekopieerd uit webpagina B.10, waar meer details worden gegeven. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 4/12 31-3-2016
Indien de afname van het geluid wordt uitgezet langs een logaritmische as, is er via de statistiek een vrij goed correlerende regressielijn doorheen te tekenen. In de webpagina s B.10 en B.10.5 wordt dat uitgelegd. Die regressielijnen worden hier niet getekend, maar de steilheid van de rechte (berekend uit die regressielijn) staat wel in figuur 2. We zien dat de steilheid toeneemt indien de gemiddelde absorptiecoëfficiënt toeneemt. De steilheid wordt DL 2 genoemd. Er zit geen akoestische wiskunde achter, maar het afleiden van een model uit praktijkvoorbeelden is een bruikbare methode. Ook Sabine heeft zijn allereerste nagalmformule afgeleid uit een serie metingen en pas later is daar een theoretisch fundament onder gelegd. Lastiger is dat DL 2 (nog?) niet gekoppeld is aan bijvoorbeeld een absorptiecoëfficiënt zoals dat met Barrons theorie wel mogelijk is. Maar als een ray-tracing-computermodel beschikbaar is, kan DL 2 eenvoudig worden berekend en er wordt dan verondersteld dat de nauwkeurigheid van de uitkomsten ruimschoots voldoende is. DL 2 is een veel gebruikte grootheid bij het ontwerpen van een kantoor [9]. Hoe groter DL 2 des te beter het kantoor wordt beoordeeld. Immers, in een kantoor met een zeer lage absorptiecoëfficiënt van 5% (een zeer lage waarde in de praktijk) is volgens figuur 2 een gesprek op 50 m nog uitstekend hoorbaar [10]. Bij 50% absorptie (een zeer hoge waarde in de praktijk) is het geluidniveau op 10 m ca. 40 db en boven die afstand zal het gesprek meestal in de ruis verdrinken. We komen later terug op de vraag welke waarde van DL 2 wenselijk is. 3.3 Verstrooiing De theorie geldt in lege ruimten met vlakke wanden. Verstrooiing kan een rol spelen om DL 2 op te hogen. Dan kan worden gedacht aan raampartijen met reliëf, wanden met allerlei kasten, boekenkasten, enz. De grootste bijdrage wordt in een open kantoor gevormd door meubilair en verspreid staande kasten, al of niet absorberend. De ophoging van DL 2 kan zelfs aanzienlijk zijn als werkplekken worden gescheiden door grote schermen. Een probleem is dat er geen afdoende akoestische theorie is om de invloed van verstrooiing op een eenvoudige manier te voorspellen. Het is wel mogelijk om verstrooiing in te voeren in ray-tracing-computermodellen, maar ook dan moet vaak worden gegokt: van veel materialen is de absorptiecoëfficiënt bekend, maar slechts zelden is de bijbehorende diffusiecoëfficiënt gemeten. In het volgende hoofdstuk wordt een voorbeeld doorgerekend. 3.4 Afscherming Schermen tussen een geluidbron en een (onbedoelde) toehoorder verzwakken het geluid. Het totale geluid in een ruimte van alle bronnen tezamen neemt nauwelijks af [11], maar het directe geluid wordt wel verzwakt. Figuur 3: De verzwakking van een scherm hangt af van de hoogte. In figuur 3-links steekt de rand van het scherm nauwelijks uit boven de lijn tussen de mond van de spreker en de oren van de toehoorder. Theoretisch is de afscherming dan in de orde van 6 db, onder voorwaarde dat de schermen oneindig lang zijn loodrecht op het vlak van tekening of in een hoek rond de spreker staan. Bij hoge schermen kan de verzwakking oplopen tot 12 db en meer [12]. Met name die laatste waarde betekent een aanzienlijke verbetering. Omdat juist het directe geluid wordt onderschept daalt de spraakverstaanbaarheid en de informatie-inhoud van de spraak en daarmee de hinder voor de buren. Maar indien de luisteraar de oren spitst kan hij/zij het gesprek zeker nog volgen. 9 Hoewel daar meestal een aangepaste versie wordt gebruikt die rekening houdt met het spectrum van menselijke spraak. We spreken dan over D 2,S. 10 Wel hoorbaar, maar niet verstaanbaar. De galm is bij 5% zo hoog dat een soort kathedraal is geschapen. 11 Schermen kunnen aan de absorptie in een ruimte bijdragen waardoor het geluidniveau daalt. De gebruikelijke schermen hebben echter zo'n dun laagje absorptie dat dit effect klein is. 12 Gegevens zijn onder andere gebaseerd op metingen van Konca Saher en schaalmodelmetingen van Mehmet Yuce. Voor het proefschrift van Konca Saher moet men de link volgen zoals gegeven in webpagina F, voor enkele uitkomsten uit het werk van Mehmet Yuce wordt verwezen naar webpagina B.17. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 5/12 31-3-2016
Echter, in de praktijk is er vrijwel altijd een plafond in de buurt; dat staat getekend in figuur 4. Door reflectie tegen het plafond wordt het geluidniveau ter plaatse van de toehoorder versterkt en de sterkte van die reflectie hangt uiteraard af van de hoogte van het plafond en van de absorptiecoëfficiënt. Het zal dus geen verbazing wekken dat de ruimte tussen het plafond en de bovenzijde van het scherm maatgevend is. Een scherm tot aan het plafond (en tot aan de grond) doet wonderen, maar dan naderen we het kantoor met aparte kamers. Het uitzoeken van de precieze hoogte is overigens werk voor de akoestisch adviseur; het overstijgt de vaardigheden van de modale architect. Figuur 4: Een plafond zorgt voor een extra voortplantingsweg van het geluid. Geluid trekt zich niets aan van de zwaartekracht en de schetsen met afscherming en reflectie kunnen onverkort 90 graden worden gedraaid, van doorsnede naar plattegrond. Dat is gedaan in figuur 5. Stel dat de blauwe schermen van vloer tot plafond reiken, dan hebben we hier te maken met omloopgeluid om de verticale randen en reflectie tegen de rode wand. Daarbij treedt in de praktijk wel een verschil op. Meestal is die reflecterende wand minder absorberend dan een plafond; anderzijds is de afstand soms veel groter. Bij grote afstand wint het tweede effect het van het eerste, maar één van de managersargumenten voor een open kantoor (veel mensen per vierkante meter) verdwijnt daarmee definitief achter de horizon. Figuur 5: Bij een plattegrond spelen in horizontale richting precies dezelfde effecten als bij schermen in verticale richting. Het geluid wordt aanzienlijk verzwakt indien het om de verticale blauwe randen buigt. In de praktijk zal de rode wand nogal wat energie reflecteren, tenzij die sterk absorberend wordt uitgevoerd. 3.5 Spraakverstaanbaarheid Spraakverstaanbaarheid wordt op vele plaatsen in deze site behandeld [13]. Het speelt een cruciale rol in spreekzalen (inclusief schoollokalen), restaurants, enz. Een spreker wordt slecht verstaan bij veel galm en veel achtergrondgeluiden. Maar in beide gevallen speelt de afstand tussen spreker en toehoorder een belangrijke rol, simpelweg omdat het niveau van de spreker (en met name de directe component) het hoogst is op korte afstand van de spreker. Omdat in een kantoor veel gesprekken op korte afstand (rond 1 m) worden gevoerd, zal de spraakverstaanbaarheid meestal wel meevallen. Het moet wel een heel galmend en/of lawaaiig kantoor zijn indien het mis gaat. Maar er zijn wel degelijk groepsgesprekken met afstanden van 4 m en meer. In een open kantoor wijkt men dan meestal uit naar een afgesloten ruimte, maar er zijn bijvoorbeeld ook grote onderwijszalen met groepen studenten (die we ook maar even onder kantoortuinen rangschikken) waar naburige groepen elkaar het akoestische leven zuur maken. 13 De serie webpagina s B.21 t/m B.27 behandelt het spraakverstaan. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 6/12 31-3-2016
De spraakverstaanbaarheid kan worden gekarakteriseerd met de speech transmission index STI. Dat is een waarde tussen 0 en 1. Het getal wordt verlaagd door zowel galm als stoorgeluid. Voor kantoren wordt STI > 0.5 aanbevolen voor de spraakverstaanbaarheid. Voor een kantoor is dat een voldoende waarde, voor spreekzalen is 0.5 te laag. 3.6 Speech privacy Speech privacy is de onmogelijkheid voor derden om een gesprek te verstaan. Het is precies het omgekeerde van een goede spraakverstaanbaarheid en dezelfde akoestische maten kunnen worden gebruikt om het effect te berekenen. Bij een zeer lage STI, kleiner dan 0.20, wordt verondersteld dat een gesprek niet meer te volgen is. Maar dan ontstaat de grootste paradox voor het akoestisch ontwerp: juist in een ruimte met weinig absorptie is de speech privacy beter. In een goed gedempt kantoor kunnen, bij een achtergrondniveau van 55 db, twee converserende mensen elkaar op 2 meter nog goed verstaan. In een sterk galmende ruimte kan datzelfde achtergrondgeluid dan bijvoorbeeld 10 db luider zijn. De grens voor de verstaanbaarheid zal nu ongeveer bij 50 cm liggen [14]. Maar dan werkt men dus in een soort nagalmkamer en aangezien dagenlang werken in een nagalmkamer waarschijnlijk tot gezondheidsklachten leidt, zal voor deze oplossing niet gauw worden gekozen. Er is dus maar één conclusie in een kantoor met meerdere werknemers bij elkaar: speech privacy bestaat niet. Een min of meer vertrouwelijk gesprek dient in een afgesloten kamer plaats te vinden. 3.7 Kunstmatige ruis De speech privacy kan worden verbeterd door kunstmatige ruis toe te passen. Een lawaaiig ventilatiesysteem kan de signaal-ruisverhouding, en daarmee STI, doen afnemen. Er zijn ook wel klaterende fonteinen toegepast. Maar het is lastig om het geluidniveau precies in te stellen. Het best regelbaar is ruis die via luidsprekers wordt toegediend; die systemen zijn ook gewoon te koop. Toch durft men ze meestal niet veel harder in te stellen dan ca. 45 db omdat anders de klachten te veel toenemen. Met een ruissysteem wordt de actieradius van een gesprek beperkt, maar echte speech privacy wordt er niet mee bereikt. 4. Het akoestisch ontwerp 4.1 Het NVBV-handboek over speech privacy Het NVBV-handboek gaat uitgebreid in op speech privacy. Men concentreert zich geheel op afgesloten ruimten met geluidisolerende wanden. Dat is in de praktijk nog niet zo eenvoudig, want voor goede geluidisolatie zijn relatief zware constructies (inclusief deuren) nodig, terwijl de kantoorontwerper zal streven naar lichte wanden. Het handboek geeft prima instructies om tot een compromis te komen. Het handboek laat speech privacy in open kantoren vrijwel onvermeld en trekt dus, impliciet, de zelfde conclusie: speech privacy bestaat niet in open kantoren. 4.2 Het ontwerp van een kleine kantoorruimte Het ontwerpen van een kleine kantoorruimte (bijvoorbeeld tot 4 personen) is een relatief simpele opdracht, maar er moet toch wel degelijk aandacht aan worden besteed. Een ruimte van beton en glas, met niet-absorberend meubilair, heeft een hinderlijke nagalm met een nagalmtijd die ruim boven de 1 s kan liggen. Daarom toont het NVBV-handboek aanbevolen maximale nagalmtijden in de orde van 0.5 tot 0.8 s, afhankelijk van de functie van de ruimte. De ontwerper moet dus maatregelen nemen om de galm te beperken. In heel veel gevallen wordt dat gedaan met een systeemplafond met geluidabsorberende tegels, maar dat hoeft niet. Een uitstekende vloerbedekking plus speciale absorberende kasten kunnen het werk ook doen. Verder zien we de opmars van geluidabsorberende foto s aan de wand, maar voor een lage nagalmtijd zijn vele vierkante meters absorptie noodzakelijk, zodat zo n oplossing alleen kan worden gebruikt als aanvulling op andere absorberende vlakken. Indien daadwerkelijk moet worden gerekend aan de nagalmtijd, staat webpagina B.4 absorptie in tabelvorm ter beschikking. 14 Dan blijft het Lombardeffect ( twee pratende mensen gaan harder praten bij meer lawaai) buiten beschouwing. Zie, nogmaals, de webpagina s B.21 t/m B.27. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 7/12 31-3-2016
4.3 De invloed van meubilair in een open kantoor Zoals eerder gesteld is de berekening van de akoestiek in een kantoorkamer met simpele methoden te berekenen, maar is voor een open kantoor een ray-tracing-computermodel noodzakelijk [15]. Figuur 6 geeft een kantoor waarin, als voorbeeld, enkele berekeningen zijn uitgevoerd. Het model is merkwaardig langwerpig, maar dat is gedaan om de afstandsterm goed te kunnen bestuderen. Het voorbeeld is uitgebreider behandeld in webpagina B.10.5. 01 02 03 04 05 A0 060708 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Figuur 6: Een langwerpig kantoor van 40 8 3.2 m 3 ingevoerd in Catt Acoustic. Een werkplek bestaat uit een tafel met 8 stoelen. Aan de verkeerszijde staan lage schermen (in bruin) van 1.20 m hoog die kasten representeren. Tussen de werkplekken staan schermen (wit) met een variabele hoogte. In de eerste computerrun ontbreken die schermen. Ter versimpeling hebben alle omhullende vlakken een gelijke absorptiecoëfficiënt van 39%, die is berekend als gemiddelde van een uitstekend absorberend plafond en relatief lage waarden voor de overige vlakken. In de eerste computerrun ontbreekt alle meubilair; er zijn slechts zes omhullende vlakken. In de tweede run wordt meubilair toegevoegd, maar de witte schermen uit figuur 6 ontbreken nog. Figuur 7 geeft de resultaten uit de computer. 65 60 leeg 10% diff. 3.4 db/dd meubilair 60% diff. 5.4 geluiddrukniveau [db] 55 50 45 40 35 abs. coef. 39% 30 1 2 4 10 20 40 afstand bron-mikrofoon [m] Figuur 7: De uitkomsten van een computermodel. Alle vlakken hebben een absorptiecoëfficiënt van 39%. In het lege geval ontbreekt alle meubilair. De vlakken vertonen in het groene geval weinig verstrooiing; de diffusiecoëfficiënt is gelijk aan 10%. Voor de blauwe curve is meubilair toegevoegd volgens figuur 6, maar de witte schermen ontbreken nog. De diffusie van de vlakken is nu opgevoerd naar 60%, suggererend dat er langs de wanden kasten, printers, enz. staan. Deze waarde is overigens een ruwe gok, want gegevens uit de praktijk zijn niet bekend. De afname van het geluidniveau in een lege ruimte (de groene lijn) bedraagt 3.4 db per verdubbeling van de afstand (3.4 db/dd). Bij toevoeging van meubilair stijgt dat naar 5.4 db/dd. De winst is niet verwaarloosbaar maar wel teleurstellend. In een omgeving met 40 db achtergrondgeluid is een stem zelfs op 15 m nog verstaanbaar. 15 Aannemend dat de nauwkeurigheid groot genoeg is voor algemene uitspraken, zelfs als de invloed van verstrooiing gegokt moet worden. Verstrooiing kan wel worden gemeten in een schaalmodel, maar dat gaat wat ver voor een kantoor. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 8/12 31-3-2016
Het NVBV-handboek vermeldt dat in een open kantoor de maximale afname van het geluidniveau gelijk is aan 5 db/dd. Dat klopt dus met figuur 7, zeker als wordt bedacht dat de regressielijn van figuur 7 pas op 3 m afstand begint. Indien het stuk tussen 1 en 3 m ook wordt meegerekend wordt de lijn wat minder steil. Er is een theoretisch maximum van 6dB/dd. In een open kantoor is de spreker overal zichtbaar. In de modellen kan het directe geluid zich dus ongestoord voortplanten en dat gaat met 6 db/dd. 4.4 De invloed van schermen in een open kantoor Als in een open kantoor de afname van het geluidniveau met de afstand te gering is, zit er niets anders op dan schermen toe te passen. De gemiddelde absorptiecoëfficiënt van de omhullende vlakken van 39% kan nauwelijks nog worden opgevoerd en het toevoegen van absorberende kasten biedt weinig soelaas omdat het aantal vierkante meters te gering is. Figuur 8 geeft de berekeningen (in Catt Acoustic) indien schermen worden toegepast zoals de witte vlakken in figuur 6. De schermen zijn doorgerekend voor drie hoogten 1.2, 2.0 en 2.8 m. Er is telkens een vrije ruimte van 20 cm aan de onderzijde en, omdat de ruimte 3.2 m hoog is, ook een ruimte van 20 cm aan de bovenzijde bij het hoogste scherm. Ook aan de wandzijde wordt een ruimte van 20 cm aangehouden. De drie schermen worden vergeleken met de situatie zonder scherm ( alleen meubilair ), die ook al in figuur 7 was gegeven. geluiddrukniveau [db] 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 abs. coef. 39% eerste scherm tweede scherm alleen meubilair 5.4 db/dd scherm 120 cm 6.3 scherm 200 cm 9.9 scherm 280 cm 12.4 15 1 2 4 10 20 40 afstand bron-mikrofoon [m] Figuur 8: De invloed van schermen op de afname van het geluidniveau, uitgedrukt in het aantal db/dd. In de situatie van figuur 6 is gevarieerd met schermen (de witte vlakken). In het eerste geval ontbreken schermen geheel; in de andere drie gevallen wordt de hoogte gevarieerd. Er is aan twee zijden (naar de wand en vanaf de vloer) een ruimte van 20 cm. De ruimte aan de bovenzijde hangt af van de hoogte. De plafondhoogte is 3.2 m. De correlatie tussen de geluidniveaus en de regressielijnen is alleszins redelijk (85 tot 90%), maar dat komt ook omdat de regressielijn wordt bepaald voor afstanden vanaf 3.5 m. De conclusie uit figuur 8 is duidelijk: schermen helpen en hoe groter hoe beter. Bij de blauwe lijn wordt de mond van de spreker juist aan het zicht onttrokken en de winst ten opzichte van de lege situatie is dan gering: DL 2 = 6.3 versus 5.4 db/dd voor de lege situatie. Waarden van DL 2 van ca. 10 db/dd en meer bij de andere twee schermhoogten zorgen er op grotere afstand voor dat het geluidniveau onder 30 db daalt en dus alleen hoorbaar is bij een laag stoorniveau. Er rest nog één probleem: een gesprek is bij de buren (tussen het eerste en het tweede scherm) uitstekend te volgen. De hoop is dat dat op te lossen valt door ook de randen van 20 cm nog dicht te zetten. Er ontstaat dan een situatie die lijkt op die van figuur 5. Echter, figuur 9 slaat die hoop de bodem in. Er is wel degelijk winst rond 4 m (ca. 3 db), maar omlopend geluid en vooral reflectie tegen de rode wand in figuur 5 zorgen voor een geluidniveau van ca. 45 db. Slechts een achtergrondniveau van 50 db of meer kan het gesprek doen verdrinken, maar dat is uiteraard een paardenmiddel. Als op de naburige werkplek tegelijkertijd een ander gesprek plaatsvindt wordt dat nauwelijks gestoord, want de niveaus van dat gesprek zijn tussen de 50 en 55 db. Dat is dus wel degelijk winst ten opzichte van de situaties uit figuur 7 waar gelijktijdige gesprekken op naburige werkplekken elkaar flink kunnen storen. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 9/12 31-3-2016
60 alleen meubilair 5.4 db/dd scherm 280 cm 12.4 scherm 320 cm 12.8 geluiddrukniveau [db] 50 40 30 eerste scherm tweede scherm 20 abs. coef. 39% Figuur 9: Ten opzichte van figuur 8 worden schermen doorgerekend die aan drie zijden aansluiten aan één wand, de vloer en het plafond. Aan de vierde zijde bevindt zich de open verkeersruimte waardoor nog een redelijke hoeveelheid geluid wordt getransporteerd. 4.5 Wat is eigenlijk wenselijk volgens de literatuur? Het NVBV-handboek voor kantoren noemt een waarde van 11 db/dd wenselijk voor een open kantoor. Uit bovenstaande figuur 8 blijkt dat daartoe grote schermen nodig zijn. Bij een scherm van 280 cm wordt 12 db/dd gehaald. Maar die waarde wordt alleen gehaald bij 39% absorptie; bij een lagere absorptiecoëfficiënt (22% bijvoorbeeld) daalt de steilheid naar 9 db/dd. Steeds weer blijkt dat een hoge absorptie een eerste vereiste is om de overige maatregelen (verstrooiing, schermhoogte) te kunnen laten werken. Het NVBV-handboek meldt niets over het geluidniveau op 4 m. De norm NEN-3382 is eigenlijk gemaakt om de meetmethode te beschrijven, maar in Annex A (informative) worden examples of target values gegeven voor de afname van het spraakniveau (hier vastgelegd door D2,S) en het geluidniveau van spraak op 4 m (Lp,A,S,4 m): Most open plan offices have poor or insufficient acoustic conditions. Typical single number values in offices with poor acoustic conditions have D2,S < 5 db, Lp,A,S,4 m > 50 db,... Open plan offices with good acoustic conditions are rare, but an example of target values could be D2,S 7 db, Lp,A,S,4 m 48 db,... In de voorgaande paragrafen is uitgelegd dat deze target values in een daadwerkelijk ontwerp zeker kunnen worden gehaald. Maar hopelijk is evenzeer duidelijk geworden dat zo n situatie in de verste verte niet mag worden aangeduid met good acoustic conditions. Het NVBV-handboek is heel wat strenger. 5. Conclusie 1 2 4 10 20 40 afstand bron-mikrofoon [m] Het geluid in een open kantoor is één van de grote zorgenkinderen in de hedendaagse akoestiek. Geconcentreerd werken vereist voor de meeste mensen een achtergrondgeluidniveau van 35 of liever nog 30 db. Dat kan wel, er zijn grote zalen in bibliotheken die het bewijzen. Maar daartoe moet wel iedereen zijn/haar mond houden en al helemaal niet opbellen [16]. Zodra echter sprekende mensen aanwezig zijn in een open kantoor stijgt het geluidniveau boven een grens die voor geconcentreerd werken wenselijk is. Slechts het gebruik van grote schermen kan leiden tot een redelijk akoestisch klimaat, maar ook dan is een gesprek bij de buren nog prima te volgen en dus meestal hinderlijk. We naderen hier al het kantoor met afzonderlijke kamers die, indien gewenst, kunnen worden afgesloten. De akoestische problemen zijn dusdanig groot dat het open kantoor in de meest rigide vorm nauwelijks voorkomt. Vrijwel altijd is er een combinatie met ruimten die kunnen worden afgesloten. Die afsluitbare ruimten kunnen twee functies hebben: 1. De geluidproducerende vorm van werken wordt apart gezet. In goede kantoren zijn daarom altijd plekken voorradig om te vergaderen of op te bellen of koffie te drinken. 16 Hoewel luidruchtige koffiemachines oprukken in bibliotheken, ontbreken ze gelukkig (nog?) in serieuze leeszalen. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 10/12 31-3-2016
2. Juist de stiltebehoevende werkzaamheden krijgen een aparte ruimte. In het eerste geval worden dus kamers gecreëerd. Daar moet nog wel over worden nagedacht want ze dienen een bepaalde hoeveelheid geluid tegen te houden, bijvoorbeeld omdat het besprokene niet tot de buitenwereld mag doordringen. Maar het probleem is zeker oplosbaar. Het tweede geval is een psychosociaal verschijnsel op zich, want meestal wil het grootste deel van de kantoorwerkers juist in dit soort ruimten zitten. Merkwaardig is dat in die ruimten dan vaak met een klein vloeroppervlak genoegen wordt genomen, waardoor het vloeroppervlak per werknemer in een cellenkantoor kleiner is dan in een open kantoor. 6. Een toegift: tafels en deuren Wat hebben deuren toch misdaan in het hedendaagse kantoorconcept? Een gesloten deur doet wonderen. Een deur kan meestal ook open, en daardoor kan naar bevind van zaken worden gehandeld. Ons eigen kantoor, Bouwkunde voor de brand van 2008, bestond uit kamers [17]. De meeste deuren stonden open, behalve in die 10% van de tijd dat het kabaal van buiten te groot werd. Datzelfde gebeurt in het Bouwkunde van na 2008. Dat was bedoeld als open kantoor, maar bij een renovatie is een schuifdeur geplaatst die ook alleen wordt dichtgeschoven als in de rest van de ruimte het niveau te hoog oploopt. Is dit een open kantoor? De communicatie werkt er in ieder geval optimaal en de verhouding tussen privé en collectief is er simpel te regelen. 17 Alhoewel... Het oude Bouwkunde bestond bij oplevering (in 1970) uit grote open verdiepingen. Ogenblikkelijk trok de verbouwingsploeg binnen die aparte kamers begon te timmeren. De studentenruimten bleven echter open, waardoor in de loop der jaren met de meest afstotelijke schermen werd rondgesjouwd, overigens met weinig succes. In het nieuwe gebouw herhaalt de geschiedenis zich. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 11/12 31-3-2016
Het huidige bouwkundegebouw is gemodelleerd naar het gemiddelde architectenbureau. Merkwaardig toch dat men juist in architectenbureaus heel veel kantoortuinen aantreft. Praten architecten nooit? Wordt er nooit opgebeld door/naar architecten? Hoeven architecten nooit geconcentreerd na te denken? Hebben architecten zich aangeleerd om slechts hun ogen te gebruiken? Of hebben juist architecten een bovenmenselijk vermogen tot concentratie? L V V V V B S De foto is een mooie illustratie van een groot dilemma in het onderwijs als lange tafels worden gebruikt. Het is zeer wel mogelijk om wat eenvoudig overleg te plegen als de discussianten zich dicht bij elkaar bevinden. De vier vergaderaars aan de linker tafel, aangeduid met V kunnen hun gedachten vrij goed uitwisselen, zelfs als er meerdere gesprekken aan één tafel plaats vinden. Echter, als de discussie plaatsvindt tussen alle aanzittenden aan één tafel (dus zoals bij de middelste en de rechter tafel) ontstaat een probleem. De spreker S moet worden verstaan door luisteraar L, maar helaas verstaat buurman B de spreker veel beter. Die had liever zijn eigen spreker ongestoord verstaan. In een open kantoor worden dit soort situaties meestal vermeden door een afgesloten ruimte op te zoeken om te vergaderen, maar in het onderwijs komen dit soort situaties wel degelijk voor. In het oude bouwkundegebouw werden schotten toegepast, in het nieuwe gebouw zijn die er (nog?) niet. De situatie wordt iets minder slecht als ronde of vierkante tafels worden toegepast. De verhouding tussen S-L en S-B wordt dan gunstiger. Er is nog een effect dat pleit voor vierkante/ronde tafels: het richtingseffect van het menselijk hoofd. Als men tegen het achterhoofd van een spreker kijkt is de spraakverstaanbaarheid veel geringer. De kans om tegen een achterhoofd aan te kijken is bij een vierkante/ronde tafel een stuk kleiner. TU Delft, Faculteit Bouwkunde Pagina 12/12 31-3-2016