Geluidabsorberende materialen, versie 2.1

Het onderdeel over absorberende materialen is in december 2008 voor het eerst gepubliceerd op de website. Door Guido Rockx van Armstrong Building Products en Guus Klamerek van Ecophon [[1]] is aanvullende informatie ter beschikking gesteld wat heeft geleid tot aanpassing van de huidige website met de akoestische eigenschappen van harde minerale absorberende platen.

De ontwikkeling van innovatieve absorberende materialen gaat steeds door. Daartoe worden prototypen gemaakt van absorberende materialen via berekeningen, die vervolgens worden doorgemeten om na te gaan of het rekenwerk naar behoren is uitgevoerd. De basis daarvoor is gelegd in 1949 toen Zwikker en Kosten hun "Sound absorbing materials" publiceerden (zie ook webpagina B.3 absorberende materialen voor een uitgebreidere verhandeling en de verwijzing naar het boek). Via handberekeningen en ontwerpfiguren maakten de auteurs duidelijk hoe je een constructie kan doorrekenen vanuit de akoestische eigenschappen van de gebruikte materialen. Maar die eigenschappen moesten daartoe worden doorgemeten en dat was een lastig proces. Door de komst van de computer, door uitgebreider rekenmodellen, en door de ontwikkeling van betere meetapparatuur is het thans mogelijk om producten door te rekenen die bestaan uit lagen met verschillende akoestische eigenschappen. Maar nog steeds is dit veld van wetenschap niet uitontwikkeld. Met name de meting van materialen die reeds in een ruimte zijn gemonteerd (bijvoorbeeld om na te gaan of ze hun belofte inlossen) is nog een half-ontgonnen terrein.

1 Basisprincipes bij toepassing in het architectonisch ontwerp (herhaling)

1.1 Akoestisch materiaal moet dik zijn

De akoestische wiggen in de dode kamer van de TU Delft zijn 1 m lang, hetgeen ervoor zorgt dat frekwenties van 100 Hz en hoger optimaal worden gedempt. Dergelijke afmetingen zijn in de bouw niet gebruikelijk; de dikte van akoestisch tegels e.d. is meestal in de orde van 15 tot 20 mm. In de lage frekwenties absorberen dit soort materialen weinig, maar er valt vaak mee te leven omdat de belangrijkste frekwenties van spraak tussen 500 en 2000 Hz liggen. Veel vloerbedekkingen, gordijnen, e.d, waarvan nogal eens heil wordt verwacht, zijn echter zo dun dat het effect uiterst gering is.

1.2 Akoestisch materiaal moet vele vierkante meters bestrijken

De foto toont de huisvlijt van een wanhopige café-eigenaar die absorptiemateriaal onder zijn stoelen heeft geplakt. Helaas is het rendement van zijn plakwerk gering. De getoonde stoel vertegenwoordigt ca. 0.2 m² absorptie; een zittende cafébezoeker brengt al 0.5 m² aan absorptie mee [[2]]. In de praktijk wordt akoestisch materiaal daarom vaak op het plafond aangebracht. Enerzijds is dat handig om hygiënische redenen, anderzijds schept het de mogelijkheid om vele vierkante meters absorptiemateriaal aan te brengen.

2 Voorbeelden van akoestische materialen

2.01 Geschuimde materialen

De wiggenstructuur van de dode-kamerwiggen wordt nagebootst in noppenplastic. Die noppen geven het materiaal een "professioneel" uiterlijk maar erg functioneel zijn ze niet; een vlakke plaat schuimplastic met dezelfde gemiddelde dikte doet het bij de spraakfrekwenties net zo goed.

Veel belangrijker is de microstructuur van het schuimplastic. De doorsnede van de kanaaltjes is van essentieel belang; als ze breder zijn dan ca. 1 mm ondervindt de trillende lucht meestal te weinig wrijving. Een tweede voorwaarde voor wrijving is dat een flink deel van de cellen gesloten is; bij nauwkeurige beschouwing van het materiaaloppervlak is dat ook te zien. Het materiaal van de foto is een speciaal akoestisch schuim dat voldoet aan de voorwaarden. Bij een dikte van 2 à 4 cm treedt daarom al aardig wat absorptie op. Het gewone schuimplastic voor matrassen en stoelen heeft te weinig gesloten cellen waardoor de absorberende eigenschappen een stuk minder zijn. Als ze in plaatdikten van 10 cm of meer worden toegepast is de absorptie een stuk beter. Bij meubels is dat vaak het geval waardoor die toch wel degelijk een bijdrage aan de absorptie in een ruimte leveren.

Het getoonde schuimplastic (met noppen of als vlakke plaat), is verreweg het meest verbreid, maar er zijn ontwikkelingen gaande om andere materialen te schuimen. Melamineschuim is een materiaal dat in de akoestische wereld oprukt, mede omdat het wat brandveiliger is. Ook aluminium kan worden geschuimd. De huidige aluminiumschuimen hebben echter te grote poriën en het aandeel gesloten poriën is te klein.

Het aantal gesloten cellen kan ook te hoog zijn. De harde schuimen (voor op het dak of in een spouw) ontlenen hun sterkte vrijwel altijd aan het effect dat alle cellen gesloten zijn. Daardoor kunnen de geluidtrillingen niet in het materiaal doordringen en worden ze onbruikbaar voor de akoestiek.

2.02 Zachte minerale materialen: Glas- en Steenwol

Dit zijn de werkpaarden onder de materialen vanwege de voortreffelijke akoestische eigenschappen. Maar het werk wordt vrijwel altijd op de achtergrond verricht. De goede akoestische eigenschappen worden mede bereikt omdat de laagdikte meestal 4 cm is en vaak meer. Dunnere lagen worden echter wel degelijk geleverd, maar de stelregel uit paragraaf 1.1 (hoe dikker hoe beter) blijft onverminderd van kracht.

Het materiaal heeft de volgende kenmerken:

Platen steen- en glaswol worden meestal ingepakt in een deklaag. Kennelijk vinden veel architecten en hun gebruikers het een "lelijk" materiaal. De foto toont glaswol met een dunne deklaag die "doorblaasbaar" [[3]] moet zijn.
Een deklaag dient ook om het oppervlak minder kwetsbaar te maken. Echter, dikke gesloten plasticlagen die voor extra stevigheid kunnen zorgen zijn akoestisch uit den boze. Dunne plastic lagen met gaatjes worden wel gebruikt, maar vereisen een zeer zorgvuldige montage. De deklaag kan worden geleverd in allerlei kleuren.
Als het materiaal wordt gebruikt als warmte-isolatie in daken wordt het vaak toegepast met een "dampremmende" laag van plastic. Om condensatie te voorkomen moet die laag zo veel mogelijk aan de binnenkant van de constructie, maar akoestisch gezien moet de laag juist zo ver mogelijk naar buiten worden aangebracht om de akoestische werking niet te bederven.
De platen kunnen uitzakken indien ze verticaal worden gebruikt [[4]].
De materialen vervuilen makkelijk. Vooral in plafonds dringt na een paar jaar stof door tot de onderzijde van de platen. Die worden grauw en/of brengen de ophangstructuur in beeld. De deklaag kan het proces vertragen, maar niet voorkomen.

De materialen kunnen stoffen. Dat is hinderlijk voor de gebruikers van de ruimte, maar ook de montageploeg wordt soms geplaagd door huidirritaties.
De materialen zijn zelf meestal niet brandbaar, maar de brandvertraging naar bovenliggende ruimten is niet geweldig.
De geluidisolatie van absorberende materialen is geen onderwerp van deze site. Maar anderzijds moet worden gemeld dat glaswolplaten niet of nauwelijks het geluid tussen twee ruimten isoleren; men praat er dwars doorheen [[5]].
Over het algemeen heeft glaswol langere vezels dan steenwol. Platen steenwol breken daardoor eerder dan platen glaswol.
De aanwezigheid van langere vezels betekent ook dat het materiaal nauwelijks stoft.

2.03 Harde minerale materialen

Het onderste product op de foto bestaat uit een laag glaswol met een vrij stijve, edoch poreuze laag eromheen die dient als deklaag. De bovenste plaat heeft een deklaag die op het oog niet te onderscheiden valt van de deklaag van het onderste materiaal, maar de eigenlijke akoestische laag wordt nu gevormd door minerale wol, o.a. een bijproduct van de hoogovens. Na toevoeging van toeslagstoffen (perliet, klei, zetmeel, enz.) en droging in een oven ontstaat een "harde" plaat die te zagen of te snijden is. De deeltjes in een hard-minerale plaat zitten goed vastgebakken waardoor dit materiaal weinig stoft. Doordat de dichtheid groter is dan bij zachte materialen treedt er bij de hard-minerale plaat minder vuiltransport plaats door de plaat. Echter, of vuil ook zichtbaar wordt (zoals in de foto getoond) hangt voor het overgrote deel af van de coating. Aan de oorspronkelijke pulp kunnen kleurstoffen worden toegevoegd en in de tegels kunnen patronen worden gestanst. Het is gebruikelijk om de tegels te voorzien van een dunne poreuze toplaag.

In theorie absorberen harde platen minder dan glaswolplaten; de akoestische "impedantiesprong" aan het oppervlak is groter. Vroeger werd een absorptiecoëfficiënt van 60% voor een harde plaat al heel mooi gevonden, maar moderne reken- en meettechnieken plus nieuwe productietechnieken hebben gezorgd voor progressie. Het samenspel van een hard-minerale plaat met een toplaag leidt tegenwoordig tot hogere absorptiecoëfficiënten die niet veel meer onder doen voor de glaswolplaten.

Hard-minerale platen worden gefabriceerd in vrij hoge dichtheden. Moderne platen kunnen zelfs zo zwaar worden uitgevoerd dat de geluidisolatie in de orde van 15 dB ligt zonder dat de absorptie noemenswaard daalt. Dergelijke platen die geluid isoleren zijn vooral handig bij "overlangse" isolatie. Dat vindt men bijvoorbeeld in kantoren indien aan weerszijden van een tussenwand verlaagde plafonds worden toegepast en de scheidingswand aan de bovenzijde niet doorloopt tot de eigenlijke constructie.

Hogere isolatiewaarden dan 15 dB gaan wel degelijk ten koste van de absorberende eigenschappen [[6]] ,Dat geldt overigens ook voor glaswolplaten. Die kunnen uiteraard als een sandwich met een hard materiaal worden uitgevoerd, maar daardoor gaat ook het absorberend vermogen omlaag; de "afhanghoogte" (de luchtlaag boven het materiaal, die we in de theoretische pagina's al hebben ontmoet) is dan nl. tot nul gereduceerd. In alle gevallen kan echter zodanig worden gerekend en gemeten dat een optimum kan worden bereikt tussen isolerende en absorberende eigenschappen.

2.04 Het systeemplafond

Het systeemplafond is waarschijnlijk het meest gebruikte absorberende plafond. Het is en wordt per vierkante kilometer toegepast in kantoren, scholen, enz, enz.

Aan het plafond wordt een metalen ophangsysteem gemonteerd waarin losse tegels (uit de voorgaande voorbeelden) worden gelegd. Die tegels doen het goed in de hogere frekwenties, maar de gebruikelijke laagdikte van 15 à 20 mm is voor lagere frekwenties aan de magere kant. Echter, de combinatie van de tegel met de achterliggende luchtlaag kan de absorptie ook in de lagere frekwenties op peil brengen. Dit kan worden bereikt door de juiste "afhanghoogte" te kiezen.

De luchtlaag moet voor goede absorptie minimaal 5 à 10 cm bedragen waardoor de bruto dikte van het plafond toch nog aanzienlijk wordt. In de praktijk wordt de ruimte boven de tegels veelal benut om leidingen voor bijvoorbeeld verlichting, ventilatie, internet, enz. aan te brengen. Afhanghoogten van 20 à 30 cm zijn dan gebruikelijk.

2.05 Een simpeler variant

Minder ruimtevragend is een houten regelwerk waarop de tegels direct worden bevestigd. Uiteraard kunnen er dan alleen dunne leidingen (elektriciteit bijvoorbeeld) achterlangs.

De tegels zoals afgebeeld zijn nog uit de tijd dat vooral "zachtboard" werd gebruikt. Dat was een voortreffelijk akoestisch materiaal maar helaas ook brandgevaarlijk.

2.06 Vezelplaten als geluidabsorberend materiaal

In de zeventiger jaren waren houtwolcementplaten in de architectonische mode. Ze hadden toentertijd verreweg de beste prijs-kwaliteit-verhouding en werden vooral toegepast in viaducten, in scholen en andere publieke gebouwen waar op ieder dubbeltje moest worden gelet. Ze zijn desnoods met grote spijkers of nieten rechtstreeks tegen een betonnen plaat te schieten, al is ook hier een zekere afhanghoogte aan te bevelen.

Vervolgens zijn ze uit de mode geraakt, mede omdat er hogere brandweringseisen werden gesteld waardoor de prijs aanzienlijk opliep. Een kleine architectonische revival is overigens te bespeuren. De platen zijn thans in velerlei kleuren te koop.

2.07 Verlijmde akoestische tegels

Tegels kunnen rechtstreeks op harde materialen worden verlijmd. Dat betekent dus dat de afhanghoogte uit de voorgaande paragrafen tot nul gereduceerd is. Laagfrekwent absorberen dergelijke constructies weinig, maar vanaf 500 Hz (afhankelijk van de dikte) is een goed effect te bereiken. Voor spraak kan dat voldoende zijn.

2.08 Geluidabsorberende "Akoestische pleisters"

Pleisters worden in de nieuwbouw vaak gespoten. Het equivalent voor de akoestische wereld is de akoestische spuitpleister. Zo'n pleister ontkomt echter niet aan de akoestische wetten, zodat de laagdikte toch wel minimaal 15 mm moet zijn en dan ontbreekt uiteraard de luchtlaag die bij akoestische tegels bijdraagt aan de laagfrekwente absorptie.

De foto toont een voorbeeld van een gespoten pleister met een grove oppervlaktestructuur zoals toegepast in een parkeergarage. Dat is tevens de goedkoopste soort. In het algemeen geldt: hoe fijner de oppervlaktestructuur, des te duurder het materiaal. Anderzijds is de goedkoopste soort niet veel duurder dan een niet-absorberende spuitpleister.

Er zijn materialen waar de pleister wordt opgebracht (meestal niet gespoten) op een laag glaswol. De laagdikte is dan vaak in de orde van 5 cm of meer en de akoestische absorptie wordt daardoor over een breder frekwentiegebied bereikt. De prijs die daarvoor moet worden betaald is niet gering. Bij navraag worden prijzen tussen € 100 en € 200 per vierkante meter genoemd, zodat dit materiaal vooral in de meer prestigieuze projecten wordt toegepast. Er zijn ontwikkelingen gaande waarbij de glaswollaag wordt vervangen door een harde minerale achterlaag. Daardoor kan wellicht goedkoper worden geleverd.

2.09 (Bak)stenen als geluidabsorbers

Een baksteenbakker noemt een baksteen "goed" indien die hardgebakken is en vrijwel zonder poriën. Klinkertjes, de minst poreuze soort, wordt daarom gebruikt in de onderste laag van een gemetseld gebouw. Een akoesticus daarentegen wil juist veel poriën, waardoor we uitkomen bij stenen die meer voor binnengebruik bedoeld zijn. Dat zijn bakstenen (zoals op de foto), maar ook sommige betonstenen zijn poreus. De gebruikelijke kalkzandstenen en gipsblokken zijn niet geschikt, omdat de poriën te klein of te gesloten zijn.

Voor goede absorptie worden stenen gemaakt met gaatjes (in de orde van 1 cm) waarachter zich glas- of steenwol bevindt. Wanden van schoon metselwerk absorberen niet echt geweldig, maar ze kunnen toch een redelijke bijdrage leveren. In veel situaties levert een absorberend plafond net te weinig absorptie en aanvulling door bakstenen (bijv. op de achterwand van een schoolklas) zorgt dan voor het juiste akoestische klimaat. Als de inrichting zeer spaarzaam is (in een sportzaal bijvoorbeeld) kunnen gemetselde wanden juist dat beetje extra leveren. Helaas zijn er vele projecten waar de bakstenen worden dichtgeverfd bij een opknapbeurt.

2.10 Helmholtzresonatoren

In een helmholtzresonator worden relatief lage frekwenties geabsorbeerd. De foto toont de oervorm bestaande uit latten op een regelwerk. De lucht in de spleet kan resoneren op het achterliggende volume, maar het afstemmen van de resonantiefrekwentie door middel van de afmetingen is specialistenwerk. Meestal kan de architect wel blindvaren op de instructies van de fabrikant.

Het wordt door leveranciers niet altijd voorgeschreven, maar in de ruimte achter de latten moet altijd een laag glas- of steenwol en die laag moet dan bij voorkeur ook nog aangedrukt zijn tegen de lattenstructuur [[7]]. De meeste leveranciers tonen meetresultaten met en zonder absorberende laag, maar het is zonde van het werk en het geld om de absorberende laag weg te laten.

Vroeger, in de tijd van de zachtboardplaten, was de toplaag meestal zelf ook absorberend. Heden ten dage ziet men meestal een niet-absorberende toplaag van hout met een dikte tussen 10 en 20 mm. Dat heeft als voordeel dat de materialen overschilderbaar zijn, maar ze presteren in akoestisch opzicht vaak net iets minder dan zachtboard. Ook hier is bestudering van meetresultaten vereist.

De foto boven toont een plafondconstructie zoals die al decennialang wordt toegepast. Maar de laatste jaren zien we de sterke opkomst van de helmholzresonator, gemaakt van latten, als wandbekleding. Daarin zijn velerlei varianten mogelijk. In de meest elementaire vorm zijn latjes die worden gespijkerd op een regelwerk met absorptiemateriaal tussen de regels. Maar er zijn ook geïntegreerde platen van latjes met absorberend materiaal te koop; soms is de absorberende plaat dragend en zijn de latjes erop gelijmd.

Er moet bij toepassing altijd worden gevraagd naar akoestische meetresultaten en naar de prijs, want die kan niet mis zijn.

2.11 Gaatjesplaten als geluidabsorbers


© Lau Nijs, IMG_5738 Filmhuis Delft	© Lau Nijs, D2_01539 TU Delft Centrale Bibliotheek

© Lau Nijs, i8_01693 Schiphol	© Guido Rockx

© Lau Nijs, i8_02432_klein Fotomuseum Rotterdam	© Lau Nijs, D2_17471_klein.jpg Haagse Hogeschool Delft

Gaatjesplaten zijn ook helmholtzresonatoren; het is dus akoestisch gezien geen aparte categorie. Meestal echter zijn ze dunner (indien van metaal) en vaak worden ze als kant en klare cassettes geleverd. De gatgrootte en plaatdikte worden naar verhouding verkleind waardoor ze hetzelfde frekwentiegebied bestrijken als de bovengenoemde lattenstructuren.

De fysische eigenschappen van gaatjesplaten (openingsgraad, gatafmetingen, plaatdikte, enz.) komen uitgebreid aan de orde in webpagina "B.3.5 Berekening Gaatjesplaat".

Gaatjesplaten kunnen vast worden bevestigd op plafond of wand, maar worden ook gebruikt in geïntegreerde systeemplafonds. Ze worden dan meestal geleverd als "cassettes" waarin het glas- of steenwol is geïntegreerd. Bij het systeem van de foto rechtsmidden is aanpassing mogelijk van het achterliggende absorptiemateriaal. Op de foto staat een dunne laag. De absorptiecoëfficiënt is goed (ca. 70%) maar voor echt hoge absorptie moet er een dikkere laag worden toegepast.

De foto linksonder geeft een verticaal wandsysteem (inclusief verlichting) dat is toegepast in het Fotomuseum te Rotterdam; de foto rechtsonder laat zien dat in multiplex gaten kunnen worden gestanst. Dat is op een wand net wat stootvaster dan gipsplaten.

Een goede integratie van de omhulling en het achterliggende glas- of steenwol is ernstig aanbevolen, want de akoestische kwaliteit van gaatjesplaten staat of valt met de montage van de achterliggende absorberende laag. Zelfs een luchtlaag van een paar mm doet de absorptie al dalen. Constructies waarbij glas/steenwol apart wordt bevestigd en de gaatjesplaten op een paar centimeter daarvoor worden gemonteerd kunnen tot teleurstellingen leiden.

Er is één geweldig voordeel van gaatjesplaten t.o.v. de voorgaande materialen: ze kunnen bij een onderhoudsbeurt worden geverfd, uiteraard onder voorwaarde dat de gaatjes niet worden dichtgesmeerd.

2.12 Microporeus plastic als geluidabsorberend materiaal

Er is een recente ontwikkeling in "microporeuze" plastics. De gaatjes, de afstanden tussen de gaatjes en de dikte van het materiaal worden (ten opzichte van de platen uit 2.11) nog veel verder verkleind waardoor ze met het blote oog niet of nauwelijks waarneembaar zijn. De dikte van de achterliggende absorberende laag kan helaas niet worden geschaald en nog steeds is dus een paar centimeter vereist. De plastic vellen zijn te spannen en het intikken van "akoestische spanplafonds" in een zoekmachine leidt naar een paar fabrikanten. Het materiaal is zo nieuw dat nog geen langjarige resultaten bekend zijn.

2.13 Absorberende staalprofielen als geluidabsorbers

Speciale vermelding verdienen voorgevormde staalprofielen die tamelijk populair zijn bij architecten en constructeurs als dakmateriaal. Perforatie van de onderzijde en vulling met glas- of steenwol maakt er een gaatjesplaat van die geschikt is voor sportzalen, enz. Er zijn echter nogal wat varianten op de markt die niet allemaal even goed presteren. Een gecertificeerd meetrapport is gewenst voordat tot bestelling wordt overgegaan.

Net als bij gaatjesplaten is de manier waarop de cannelures worden gevuld met absorberend materiaal zeer kritisch. Verder bevatten daken veelal een dampremmende laag van plastic folie. Die dient zo laag mogelijk te worden aangebracht om condensatie te voorkomen, maar zo hoog mogelijk om de geluidabsorberende werking van het glas- of steenwol te behouden. Meestal heeft de leverancier daar wel over nagedacht, maar een aannemer wil nog wel eens eigen ideeën hebben.

Het materiaal moet beslist niet worden verward met de dichte variant zonder gaatjes. Die kan ook nogal eens in sportzalen worden aangetroffen, maar leidt dan tot desastreuze akoestische omstandigheden.

2.14 Roosters en lamellen met achterliggende geluidabsorptie


© Lau Nijs, i8_01688/89 Schiphol	© Lau Nijs, i8_01688/89

© Lau Nijs, i8_02334 Beatrixgebouw Jaarbeurs Utrecht	© Lau Nijs, PN_01501_klein Metro Rotterdam centraal

Roosters en lamellen hebben een dusdanige hoge openingsgraad dat de absorptie geheel geleverd moet worden door absorptiemateriaal dat erachter is bevestigd. Ze dragen er zelf niet aan bij, mede omdat ze meestal van hout, metaal of kunststof zijn gemaakt. Er zijn ook geen eisen aan afstanden tot achterliggende constructies. De bovenste twee foto's tonen dezelfde situatie vanuit verschillende hoeken. Met wat moeite is in de rechter foto het achterliggende (zwarte) absorptiemateriaal te onderscheiden.

De foto rechtsonder toont het metrostation Rotterdam Centraal. De gekleurde buizen dienen hier ook vooral als "rooster". Achter dit rooster dient spuitpleister als akoestisch absorptiemateriaal.

Een voordeel van roosters is dat de afstand tussen het rooster en het achterliggende absorptiemateriaal niet kritisch is.

2.15 Akoestische baffles

Baffles zijn losse platen absorptiemateriaal. Meestal hangen ze aan het plafond, maar ze zouden uiteraard ook als een soort coulissen voor lichtopeningen kunnen worden gebruikt. Het bovenste voorbeeld toont een witte uitvoering; in industriële omgevingen wordt vaak grijs gebruikt.

De afmetingen en spatiëring kunnen relatief vrij worden gekozen, waardoor de absorptiecoëfficiënt nauwkeurig in te stellen is. De berekening moet aan de leverancier of een consulent worden overgelaten.

De tweede foto toont ronde baffles waarbij het absorptiemateriaal is opgerold; in het derde geval zien we een integratie van verlichting en geluidabsorptie, maar in alle gevallen gaat het toch vooral om het totaal absorberend oppervlak in vierkante meters.

2.16 Horizontale Baffles

Ook bij horizontale baffles speelt het oppervlak een rol. Indien ze aan beide zijden absorberen wordt ook aan de achterzijde geluid geabsorbeerd dat via de ruimte tussen de baffles in de bovenruimte terecht komt. Zowel de onder- als de bovenzijde dragen bij aan de absorptie. Helaas lukt het niet om de bovenzijde het absorberend oppervlak van de onderzijde te laten verdubbelen. Maar een factor anderhalf is wel haalbaar.

2.17 Akoestische "plafondeilanden"

Lokale absorberende "plafondeilanden" dragen uiteraard ook bij aan het totaal absorberend oppervlak in een ruimte. Als de rest van de oppervlakken in een ruimte niet absorbeert, moeten de eilanden vele vierkante meters beslaan. Het is daarom beter om ze te combineren met andere absorberende oppervlakken. Op de foto zijn tegen het plafond aanvullende absorberende platen te zien.

Men zou wellicht verwachten dat met lokale absorptie de lokale nagalmtijd te verlagen is. Helaas is dat niet het geval [[9]]. Omgekeerd is het wel mogelijk via reflectoren de lokale spraakverstaanbaarheid te verhogen [[10]]. In de situatie van de foto zou dat kunnen betekenen dat de onderzijde van de panelen reflecterend is en de bovenzijde absorberend. Dit soort technieken valt buiten het kader van dit sitedeel dat over absorptie gaat.

2.18 Speciaal ontworpen geluidabsorbers

Juist op absorbers kan een architect zijn/haar creativiteit botvieren. Het bovenste voorbeeld toont de zaal die aan het Delftse Prinsenhof is toegevoegd. Er is weer gebruik gemakt van geperforeerd metaal waarbinnen zich absorptiemateriaal bevindt.

De onderste foto toont een absorber die was opgehangen in de rookruimte van het Bouwkundegebouw voordat het gebouw in vlammen opging. In beide voorbeelden worden vele vierkante meters absorptie toegevoegd aan de ruimte.

2.19 Akoestische kussens

Voor het Conservatorium van Amsterdam zijn speciale akoestische kussens ontworpen. De akoestiek in de les- en studieruimtes kan worden gevarieerd door het aantal kussens te wijzigen.

De kussens zelf zijn dikker dan gebruikelijk (in de orde van 10 cm), zodat de absorptie rond 500 Hz hoger is dan gebruikelijk. Echter, om nog lagere frekwenties te doen absorberen is in de kussens ook nog een folie opgenomen waardoor een massa-veer-systeem ontstaat. Voor toepassing in bijvoorbeeld een restaurant zijn dit soort absorbers eigenlijk "te goed" [[11]].

2.20 Geluidabsorberende schilderijen en wandkleden

Al meerdere malen is vermeld dat verf een desastreuze werking heeft omdat een verflaag de onderlinge poriën dichtsmeert. Daarom absorbeert een Rembrandt aan de muur geen geluid.

Echter, met moderne printtechnieken is het mogelijk de open structuur van het doek te bewaren. Omdat het doek zelf te dun is voor geluidabsorptie moet achter het doek een laag "echte" absorptie worden aangebracht. De bovenste foto toont een ruimte in het nieuwe Bouwkunde gebouw. De getoonde kunstwerken dienen als aanvulling op de plafondabsorptie die bestaat uit conventionele platen. Het getoonde oppervlak is namelijk te klein om voor voldoende absorberend oppervlak in de ruimte te zorgen.

Wandkleden lijken akoestisch op vloerbedekking. Met andere woorden: ze kunnen het redelijk doen maar in het algemeen zijn ze te dun. De onderste foto toont een voorbeeld van Aleksandra Gaca. De kunstwerken hebben een tamelijke open geweven structuur die matig absorbeert. Er kan echter ook hier op een simpele manier een combinatie met goed absorberende platen aan de achterzijde worden gemaakt.

2.21 Gordijnen

Gordijnen moeten "zwaar" zijn. In het theoriedeel B.3 wordt uitgelegd dat bijvoorbeeld voor wol moet worden uitgegaan van 1 kg/m² in geplooide toestand; onder 500 gram/m² gaan de absorberende eigenschappen snel achteruit. Vitrage en het overgrote deel van de gebruikelijke gordijnen voldoen niet aan de eis en de absorptiecoëfficiënt is dan meestal niet meer dan 10 tot 20%. Dit soort gordijnen kan dus wel een kleine bijdrage leveren: het is altijd beter dan glas of gewone stuc.

Gordijnen ontlenen een deel van hun werking aan de luchtlaag erachter. Tien centimeter (gemiddeld bij geplooide gordijnen) is ongeveer het minimum; bredere luchtlagen verbeteren vooral de lage frekwenties.

Op het internet kan men succesverhalen lezen van "lichtgewicht" gordijnen. In het theoriedeel is uitgelegd dat dat in theorie mogelijk is. Als een materiaal wordt uitgevonden waarvan de "stromingsweerstand" veel hoger is dan van wol, moet het kunnen. Maar het is in ieder geval raadzaam een gecertificeerd meetrapport te laten overleggen alvorens tot aanschaf over te gaan.

2.22 Vloerbedekking voor geluidreductie

Vloerbedekking kan een redelijke tot goede bijdrage geven aan de absorptie. Maar hier geldt dat een minimale dikte van 15 à 20 mm vereist is. De behulpzame luchtlaag bij gordijnen is hier uiteraard onmogelijk. Wel kan een goed gekozen ondertapijt de akoestische absorptie flink opvoeren. De foto toont een meting van vloerbedekking in de Van Nelle fabriek, die verrassend gunstig uitpakte.

Echter, gevreesd moet worden dat een deceptie ook zeer wel mogelijk is. Het probleem is dat veel fabrikanten van vloerbedekking een verbetering van de akoestiek beloven, maar dat ze zelden absorptiecoëfficiënten kunnen tonen die in het laboratorium zijn gemeten. Een systematisch onderzoek waarin materialen worden vergeleken is ons onbekend [[8]].

Maar er is een andere, eigenlijk belangrijker akoestische functie van vloerbedekking: het kan er voor zorgen dat hinderlijke vormen van geluid (klepperende hakken, schuivende stoelen, vallende spullen) veel minder te horen zijn dan bij harde vloerbedekking. Daarom wordt in bijvoorbeeld bibliotheken eigenlijk altijd een tapijt toegepast. Dat mag zelfs voor deze functie relatief dun zijn.

2.23 Geluidabsorberende kasten

Voor kantoordoeleinden zijn absorberende kasten ontwikkeld waarvan er twee worden getoond.

De bovenste foto toont een boekenkast waarvan de achterplaat bestaat uit akoestische latten; de binnen zijde van de kast draagt daardoor ook bij. In de kasten van de onderste foto is in de schuifdeuren een laag absorptiemateriaal aangebracht.

Ook hier geldt weer dat er aardig wat vierkante meters moeten worden geïnstalleerd als de kasten alle absorptie voor hun rekening zouden moeten nemen. Als aanvulling op de overige absorptie (zie bijvoorbeeld de vloerbedekking in de onderste foto) doen de kasten het vaak voortreffelijk.

2.24 Meubilair en stoffering

Iedereen met oren kent het verschil in galm tussen een lege en een gemeubileerde woonkamer. Absorberende plafonds worden in woonkamers weinig toegepast, zodat de absorptie kennelijk wordt geleverd door meubilering en stoffering. De invloed van gordijnen en vloerbedekking is al behandeld. Voor meubels geldt:

Stoelen en banken moeten absorberen. Gestoffeerde meubelen voldoen daaraan vaak heel aardig, met name omdat de kussens dik zijn vergeleken met de gebruikelijke akoestische materialen. Uiteraard komen stoelen van leer, plastic en hout niet in aanmerking.
Boekenkasten absorberen vaak verrassend goed.
Zelfs geheel dichte kasten blijken bij meting tot (laagfrekwente) absorptie te leiden, waarschijnlijk omdat ze het golfveld in een ruimte in gunstige zin verstoren. Dit is echter nog subject van onderzoek.

[1] Guido Rockx is werkzaam bij Armstrong Building Products, leverancier van akoestische plafondsystemen, en heeft een speciale mini website akoestiek ontwikkeld.

Guus Klamerek is Concept Developer - Education bij Ecophon, leverancier van akoestische materialen. Daarnaast is Ecophon ook actief in het verspreiden van akoestische kennis. Zie daartoe het boek "Laat je zintuigen niet beperken" en een kwartaaltijdschrift op papier en via het net: "www.acousticbulletin.com".

[2] Het is dus beter voor de absorptie om veel klanten te trekken. Die dienen dan wel hun mond te houden.

[3] Akoestici nemen dat letterlijk. Even blazen op een materiaal onthult al een deel van de akoestische eigenschappen.

[4] Dit effect kan zich vooral manifesteren als het in spouwen wordt toegepast ter verhoging van de geluidisolatie.

[5] Het is gebruikelijk om platen glaswol "isolatieplaten" te noemen. Dat slaat echter op de isolatie van warmte, want de isolatie van geluid is te verwaarlozen. Akoestisch gezien is het dus een foute term.

Maar het kan ingewikkelder: In een spouw tussen twee harde wanden dempen dit soort platen de geluidtrillingen, waardoor ze bijdragen aan de totale isolatie van de wand zonder zelf te isoleren.

[6] Anders zouden we ook wel geluidabsorberend beton kunnen maken.

[7] Een trilling in een holte kan zeer weinig energie dissiperen en dat is hier noodzakelijk.

[8] Een hypothese is bijvoorbeeld dat een gladde nylondraad minder goed absorbeert dan een wollen draad en ook de dichtheid van de draden zal ongetwijfeld een rol spelen.

Verder zijn ons geen meetresultaten bekend van de interactie met de onderlaag die bij veel vloerbedekkingen wordt toegepast.

[9] > Het lukt niet in simpele rechthoekige ruimten; het lukt wel enigszins in gekoppelde ruimten. Maar dat zal worden behandeld in een ander deel van de site.

[10] In spreekzalen worden die dan meestal klankkaatsers genoemd.

[11] M. Valk, P.H. Heringa, L. Nijs, Het optimaliseren van de ruimteakoestiek voor de les- en oefenruimtes van het Conservatorium van Amsterdam, Bouwfysica, 2006, nr 4, pp. 11-15.

M. Valk, P.H. Heringa, L. Nijs, Het optimaliseren van de ruimteakoestiek voor de les- en studieruimtes van het Conservatorium van Amsterdam, NAG-journaal, 2006, nr. 178, pp 1-11.