B.27
Meerdere sprekers tegelijk, een voorbeeld in een atrium

1.    De verbanden met andere webpagina's

Op drie andere plaatsen in de website komen delen van de huidige webpagina aan de orde

• In B.18 (Gekoppelde Ruimten: het atrium met omgeving) wordt de geluidvoortplanting behandeld in atria en op de aanliggende verdiepingen. De voorbeelden werden allemaal gegeven met één geluidbron waarvan de sterkte gelijk was aan een spreker die zijn/haar stem iets verheft, zoals bijvoorbeeld het geval is bij een leerkracht voor een schoolklas. Het is niet echt luide spraak, maar het is wel degelijk harder dan spraak op conversatieniveau met iemand die op 1 m afstand staat.

• In B.24 (Meerdere sprekers in een ruimte) wordt uitgelegd wat er gebeurt als meerdere sprekers tegelijk spreken. Mensen hebben dan de neiging om harder te gaan praten om het rumoer te overstemmen, zodat de "vocale inspanning" stijgt met het aantal concurrerende sprekers in een ruimte. Dat wordt meestal aangeduid met het "Lombardeffect", genoemd naar de Fransman die het in 1911 (ongeveer) als eerste beschreef [[1]].

• In D.22 (Van trappenhuis tot atrium) komen de ontwerpprincipes aan de orde die een architect moet hanteren als hij of zij een atrium wil ontwerpen.

 

Thans (dus in B.27) komt een combinatie van het eerste en tweede punt aan bod: het geluid in een atrium als zich daar meerdere sprekers tegelijk bevinden. De bevindingen zullen bij de toepassing in D.22 worden gebruikt. Uiteraard is een atrium maar één van de vele typen ruimten waarin meerdere sprekers tegelijk aanwezig zijn. Het is dan ook vooral een voorbeeld dat meestal vrij gemakkelijk kan worden overgezet naar een ander type. Het zal ook worden doorgerekend bij het ontwerp van een restaurant.

 

Het uitgewerkte voorbeeld is hetzelfde atrium als in webpagina B17. Dat is dus kleiner dan sommige spektakelstukken die men in de praktijk tegenkomt, maar het principe blijft gelijk. In hoofdstuk D.22 wordt uitgelegd hoe men ook grotere of kleinere atria kan invoeren [[2]].

 

2.    Eén spreker versus tien in een atrium

2.1   De niveaus in een gesloten atrium

Figuur 1 geeft een aangepaste herhaling van figuur 2 uit webpagina B17. Echter, in dat geval sprak de spreker met enigszins verheven stem; in het huidige geval is gerekend met een spreker op "conversatiesterkte". Bovendien loopt nu de absorptie in het onderste deel van de wanden door tot aan de vloer. Dat suggereert dat de begane-grondvloer open is met voldoende absorptie in de aanliggende ruimten. Aangezien er geen ruis wordt verondersteld, zal het vermogen gelijk zijn aan 64 dB (re 1pW); dat is 6 dB minder dan de bron uit B17. In de linker figuur hebben alle vlakken een gelijke absorptiecoëfficiënt van 6% [[3]]. In de rechter figuur hebben de rode vlakken 80% absorptie.

 

Direct daaronder, in figuur 2, wordt het geluidniveau gegeven veroorzaakt door 10 gelijktijdige sprekers. De sprekers zijn bij de berekeningen gelijkmatig verdeeld over de begane-grondvloer maar dit maal passen de sprekers hun spraakvermogen aan via het Lombardeffect. Er is dus een extra rekenslag noodzakelijk [[4]].

 

 

Figuur 1:  Een verticale doorsnede van een atrium. Gegeven worden de geluidniveaus ten gevolge van één spreker op de begane grond van een gesloten atrium. De afmeting loodrecht op het vlak van tekening is 20m. Alle grijze vlakken plus de beide kopse vlakken vertegenwoordigen 6% absorptie. Links hebben de rode vlakken ook 6 %, rechts is dat 80%.

De spreker spreekt op conversatiesterkte tegen iemand die zich op 1 m bevindt (L_{W, spraak} = 64 dB, re 1 pW). Daardoor zijn de geluidniveaus ca. 6 dB lager dan die uit webpagina B17.

 

 

Figuur 2:  Berekening van het geluidniveau ten gevolge van 10 sprekers, regelmatig verdeeld over de begane grond. Voor het vermogen van de sprekers is rekening gehouden met het Lombardeffect. Alle andere gegevens als in figuur 1.

 

Bij vergelijking van de figuren 1 en 2 zien we de volgende effecten:

• De spreiding van de geluidniveaus is in figuur 2 veel kleiner dan in figuur 1. Daar is een puntbron gebruikt waarvan de golven zich (vooral bij de bron) circulair uitbreiden; dat geldt in het vlak van tekening maar ook loodrecht daarop. De afstraling van een vlak van puntbronnen (zoals in figuur 2) verliest dat karakter vrijwel geheel waardoor een soort vertikaal, omhoog lopende vlakke golf ontstaat.

• De afname van het geluidniveau naar boven is in figuur 2, rechts sterker dan links. Dat is, zoals altijd, een gevolg van Barrons theorie. De afname is sterker indien meer absorptie op de wanden wordt aangebracht. Volgens de SFJ-theorie zou rechts een even gelijkmatige verdeling ontstaan als links (maar uiteraard op een lager niveau).

• Op 6 m hoogte is het verschil tussen links en rechts in figuur 1 gelijk aan 7 dB. In figuur 2 loopt het verschil tussen links en rechts op tot ca. 12 dB. Bovenin de ruimte is het verschil zelfs 14 dB. Dat komt doordat mensen in een lawaaiiger omgeving meer last hebben van hun medesprekers en harder gaan praten. Het verschil in spraakvermogen tussen links en rechts bedraagt 5.1 dB. Als we tien identieke stofzuigers zouden gebruiken als geluidbronnen blijft het verschil beperkt tot 7 à 9 dB.

 

2.2   De geluidniveaus bij open verdiepingen

 

Figuur 3:  Berekening van het geluidniveau van 1 spreker op conversatiesterkte (bovenste rij) en 10 sprekers tegelijk waarbij het Lombardeffect meespeelt (onderste rij).

In de linker kolom hebben alle vlakken een absorptiecoëfficiënt van 6%. In de rechter kolom zijn de plafonds van de verdiepingsvloeren (de rode lijnen) bekleed met een materiaal van 80%. De bronvermogens zijn gelijk aan die in de figuren 1 en 2 [[5]].

 

Figuur 3 geeft een herhaling van de figuren 1 en 2, maar nu als er een open verbinding is naar de verdiepingsvloeren. De verdiepingsvloeren hebben in de linker kolom een niet-absorberend plafond van 6%. Toch zijn de geluidniveaus in de centrale ruimte er wat lager dan in figuur 1 en 2, omdat er wat meer geluidenergie in de ruimten boven de borstweringen verdwijnt. In de rechter kolom gebeurt dat nauwelijks. Daar was de absorptie boven de borstweringen al 80% en de open verdiepingen kunnen nauwelijks nog meer geluidenergie opnemen [[6]].

 

2.3   Hinder en spraakverstaanbaarheid

Een gesprek van één spreker is bij 40 dB nog enigszins en op 45 woordelijk te volgen en kan dus, afhankelijk van de inhoud, knap hinderlijk zijn voor iemand in een kantoorsituatie die rustig wil werken. De spraakverstaanbaarheid van een "gewenste spreker" op 1 m op de verdiepingsvloeren wordt er nauwelijks door gestoord. Die spreker levert een niveau in de orde van 57 dB, zodat DS (zie webpagina's B.24.1 en B.25) ruim boven de 10 dB uitkomt en de spraakverstaanbaarheid "uitstekend" kan worden genoemd.

Bij tien sprekers door elkaar geldt het omgekeerde. Het signaal draagt nauwelijks informatie, maar nu loopt het geluidniveau op. In de situatie van figuur 3-linksonder is de spraakverstaanbaarheid "matig". De spreker moet zijn/haar stem verheffen op de afstand tot de toehoorder moet worden verkleind. Echter, in figuur 3-rechtsonder is de spraakverstaanbaarheid voor de verdiepingsvloeren in orde.

 

2.4   Consequenties voor de praktijk

Het hangt vooral af van de architectonische functie of de getoonde doorsneden in de praktijk bruikbaar zijn; daar zal in het ontwerpdeel van de site uitvoeriger op worden ingegaan. Maar we constateren voorlopig:

 

• Het is verbluffend hoe goed de toevoeging van absorptiemateriaal werkt. Linksonder en rechtsonder vertonen verschillen rond 20 dB. Dat is veel meer dan we op grond van een simpele Sabine-berekening mochten verwachten. Ongeveer de helft van het effect komt voor rekening van de lagere geluidniveaus in de centrale ruimte. Vanaf de borstwering zien we vervolgens een sterke afname van het geluid met de afstand op de verdiepingsvloer. Dat is Barrons effect.

• Een vergelijking in de linker kolom van figuur 3 toont een verschil van 15 dB tussen één en tien sprekers. Een waarde van 45 dB bij één spreker mogen we "redelijk" noemen voor een kantoor, maar aan een school of een leeszaal in een bibliotheek moeten strengere eisen worden gesteld. Een waarde van 60 dB maakt de verdiepingsvloeren volstrekt onbruikbaar voor taken die enige concentratie vereisen. Als dat wel gewenst is zijn er drie mogelijkheden:

• Er wordt flink wat absorptiemateriaal toegevoegd

• Er wordt voorkomen dat er meerdere mensen tegelijk spreken (dus de kantine moet bijvoorbeeld ergens anders in het gebouw en dan bij voorkeur achter een dichte wand),

• De verdiepingsvloeren worden dichtgezet met glas.

 

Deze webpagina is als pdf te downloaden, klik hier

 

 

---