Samenvatting akoestische maatregelen in een gebouw voor muziekonderwijs

In een muziekschool bevinden zich meerdere ruimten waarin geluid wordt geproduceerd. Het geproduceerde geluidniveau (het "zendniveau") loopt nogal uiteen, een blokfluit of een akoestische gitaar maken aanzienlijk minder geluid dan een trompet of een drumstel. Daarom kunnen de eisen verschillen.
In een ruimte dringt vaak geluid door uit een naburige ruimte: het "ontvangniveau". Dat hangt dus af van het zendniveau bij de buren en de geluidisolatie van wanden, deuren en ramen tussen de zend- en ontvangruimte.
Teneinde het achtergrondniveau in één specifieke ruimte, ten gevolge van het geluid bij de buren, te beperken zijn er de volgende mogelijkheden:

Een uitgekiende onderlinge rangschikking van geluidproducerende ruimten, naburige zalen, de foyer, gangen/verkeersruimten, enz, verlaagt de storende geluidniveaus in lesruimten.
De rangschikking van instrumentgroepen kan gepaard gaan met een verschillende geluidisolatie van wanden en vloeren. De "drumkelder" is het bekendste voorbeeld van de combinatie van een luid instrument met een hoge geluidisolatie, hetgeen meestal een zware constructie betekent.
Veel geluidabsorberende materialen in de ruimten voor muziek verlagen de geluidniveaus zowel in het zend- als het ontvangvertrek. Maar muziekruimten mogen (in tegenstelling tot bijvoorbeeld bioscoopzalen) niet al te zwaar gedempt zijn; dat kan de beleving van de muziek schaden.
Indien verkeersruimten tussen muziekruimten sterk galmen, plant het geluid tussen de ruimten zich sterker voort. Dat geldt ook voor galmende foyers e.d. De deuren van de lesruimten zullen dan meer geluid moeten isoleren.
Geluiddichte deuren, dan wel akoestische sluizen met dubbele deuren en veel absorptie, kunnen worden aangewend indien een hoge geluidisolatie gewenst is

Loopgeluiden, zowel binnen als buiten een zaal, zijn hinderlijk. Vloerbedekking helpt om ze te bestrijden. Een zwevende dekvloer helpt vooral tegen geluid dat van de zendruimte naar een naburige ruimte wordt doorgegeven. Bij hoge geluidniveaus kan de vloerconstructie van de gang langs een muziekruimte helemaal los van de constructie worden gehouden.
In een muziekruimte moet de architect de hoeveelheid absorptiemateriaal vrij nauwkeurig kiezen om een optimale akoestiek te bereiken:

Galm helpt de klank, maar verdoezelt de fouten. Daarom wordt in een lesruimte vaak een nagalmtijd gekozen die net wat korter is dan voor een uitvoering in een concertruimte.
Oefenruimten zijn meestal klein en daardoor per definitie (te) luid.
Per instrument is de gewenste nagalmtijd verschillend. Daarmee kan in een conservatorium rekening worden gehouden. Voor de lokale muziekschool is dat meestal te veel gevraagd.

Bij muziek moet de absorptie over een breed frekwentiespectrum werkzaam zijn. Absorptiepanelen zijn daarom bij muziek veelal dikker dan bij spraak om ook de lage frekwenties te absorberen

1. Voorgaande webpagina's en de literatuur

In een voorgaande webpagina (D.60) is een uiteenzetting gegeven van de specifieke problemen in een gebouw met meerdere (geluidproducerende) ruimten. Voor die webpagina was met vrucht gebruik gemaakt van een rapport dat was geschreven voor de RGD [[1]]. Dat rapport had muziekscholen en conservatoria tot onderwerp, zodat de cirkel hier dus rond is. Helaas is de toegankelijkheid van het rapport beperkt. Het is op het internet onvindbaar, maar voor het daadwerkelijke ontwerp is het welhaast onontbeerlijk.

De kennis over meervoudige ruimten is reeds toegepast in de uiteenzetting over bioscopen. Veel van de daar gegeven aanbevelingen zijn ook van toepassing op muziekscholen en conservatoria, maar er zijn een paar specifieke verschillen die het zinnig maken om een aparte webpagina te schrijven:

In een bioscoop kunnen we vrij standaard uitgaan van een geluidniveau van 95 dB in de zendzaal. In een muziekschool variëren de zendniveaus echter aanzienlijk. Een beginner op een akoestisch gitaar speelt ongeveer op spraakniveau (in de orde van 60 dB), terwijl een geoefend trompettist of drummer probleemloos de 100 dB overschrijdt.
In een bioscoop kunnen we vrij standaard uitgaan van een maximaal geluidniveau van 30 à 35 dB in de ontvangende zaal. Voor de gewone kleine oefenruimten van een muziekschool is die eis wat te streng. Er mag best wat geluid van de buren doordringen. Maar in een conservatorium zitten ook leslokalen en zelfs concertzalen en studio's waaraan wel hoge eisen worden gesteld voor het achtergrondgeluid.
In een bioscoop wordt de zaal uitgevoerd als een welhaast geluiddode kamer, volgestouwd met geluidabsorberend materiaal. In een muziekschool worden ander eisen gesteld aan de muzikale klank, zodat een oefenruimte, leslokaal en concertzaal ieder een optimale nagalmtijd hebben die zelfs per muziekinstrument kan verschillen.

2. Verkeersruimten, kantines, kantoorruimten, enz.

Zie de desbetreffende hoofdstukken uit de voorgaande webpagina’s D.60 en D.62.

3. De onderlinge rangschikking van ruimten en toegangsdeuren

Zie de desbetreffende hoofdstukken uit de voorgaande webpagina’s D.60 en D.62.

4. De onderlinge isolatie tussen ruimten

De fijnproever leze vooral het voornoemde rapport voor de RGD [zie nogmaals noot 1]. Het is te gedetailleerd om te herhalen, maar een paar punten zullen eruit worden gelicht.

Figuur 1: Een serie oefencellen in het Conservatorium van Amsterdam (links) en de slagwerkzaal in het Conservatorium van Tilburg.

Studiecellen zijn vaak repeterend gerangschikt. Voor de muren en vloeren volstaat een geluidisolatie in de orde van 50 dB [[2]], dus net wat lichter dan een woningscheidende wand. Dat is voldoende voor de meeste instrumenten, maar oefenruimten voor drums kunnen toch beter apart in het gebouw worden gesitueerd: een drumkelder is gebruikelijk in veel gebouwen. Studiecellen moeten worden voorzien van redelijke deuren [[3]], terwijl ook een goede geluidabsorptie in de gangen bijdraagt. De muziek uit een ruimte is op de gang hoorbaar, maar dat is niet erg zolang het niet in de naburige of tegenoverliggende ruimte doordringt. Het zwakke punt van een deur is de vaak onvoldoende kierdichting en dan met name de onderkier. Valdorpels bieden daarbij uitkomst.

Winst is te halen uit een uitgekiende onderlinge rangschikking van deuren in een gang. Het onderwerp is in pagina D.60 uitgebreid aan de orde geweest.

Aan kleinere lesruimten en ruimten voor zang worden isolatie-eisen gesteld die ca. 5 dB strenger zijn dan in studiecellen. Dat betekent dus dat een zwaardere monolithische muur nodig is of een "lichtgewicht" spouwconstructie met relatief brede spouw [[4]].

Aandacht verdient de contactgeluidisolatie, met name omdat piano's de vloer in trilling brengen. Wellicht is het nodig om een zwevende dekvloer toe te passen zoals die in de woningbouw langzamerhand usance is. De deuren zijn ook net een maat zwaarder met wat betere kierdichting dan in de studiecellen.

In ruimten voor ensembles voor onversterkte muziek wordt de eis weer 5 dB strenger gesteld. Indien die ruimten "in serie" zijn gerangschikt zijn spouwconstructies welhaast onvermijdelijk. Maar met de rangschikking is wel degelijk te spelen, door tussen de ruimten andere functies te plaatsen.

Slagwerkruimten en ruimten voor lichte muziek stellen hoge eisen aan het ontwerp. Fase één is om ze in een apart deel van het gebouw onder te brengen. Maar ze mogen ook elkaar niet teveel storen. Daarom zijn spouwconstructies onvermijdelijk. Dat geldt zowel horizontaal als verticaal, zodat een gebouwconstructie met "gestapelde dozen" (zie nogmaals D.60) voor de hand ligt.

Een enkelvoudige deur helpt niet om het geluid binnen te houden; dubbele deuren zijn noodzakelijk.

Studiofaciliteiten vragen zeer lage achtergrondniveaus. Die zijn te bewerkstelligen met torenhoge geluidisolaties door middel van brede spouwconstructies. Maar het is ook noodzakelijk om ze goed te rangschikken t.o.v. de andere ruimten. Het helpt natuurlijk niet indien de slagwerkruimte direct boven de studio is gevestigd.

5. De zaalakoestische aspecten van de verschillende ruimten binnen een muziekschool of conservatorium

5.1 De rol van nagalm in muziek

De klank van een muziekinstrument hangt in hoge mate af van de akoestiek van de ruimte waarin wordt gespeeld. Daarbij spelen meerdere akoestische aspecten een rol [[5]], maar in de meeste ruimten wordt de nagalm(tijd) als eerste (zo niet het enige) ontwerpcriterium beschouwd.

Een lange nagalmtijd schaadt de onderlinge hoorbaarheid van opeenvolgende noten. Dat is eigenlijk weinig anders dan bij de verstaanbaarheid van spraak. Echter bij spraak wordt de eerste 50 ms van het signaal als maatgevend beschouwd, bij muziek wordt de grens bij 80 ms gesteld. Dat uit zich ook in twee verschillende kwaliteitsmaten: C₅₀ voor spraak en C₈₀ voor muziek. Maar er zijn meer verschillen. Muziek kent uiteraard "legato" met lange tonen en "staccato" voor snel opeenvolgende tonen en eigenlijk verdienen die stukken ieder een eigen nagalmtijd. Dat is echter zeer ongebruikelijk, temeer daar legato en staccato in hetzelfde stuk kunnen voorkomen. Het gaat dus in de praktijk nog wel eens mis; of beter: compromissen zijn onvermijdelijk.

Er zijn nog wel meer verschillen tussen muziek en spraak:

De luidheidsverschillen van direct opeenvolgende tonen zijn bij muziek meestal geringer dan bij spraak. Daardoor verdwijnt een toon niet direct in de galm van de voorgaande toon zoals bij spraak nog wel eens voorkomt waar klemtonen (met een hogere luidheid) veel manifester zijn [[6]].
Nagalm verlaagt de hoorbaarheid van afzonderlijke tonen. Dat is lastig bij spraak, maar (kunstmatige) galm wordt in de muziekindustrie nogal eens ingezet om fouten van musici te verdoezelen. Nergens zijn foutjes zo goed hoorbaar als in een geluiddode kamer.
Voor spraak bestaan objectieve criteria. Maar bij muziek is de ideale nagalmtijd uiteindelijk afhankelijk van de muzikale smaak van musici, geluidproducenten en luisteraars. Men hoeft maar een paar CD's te vergelijken om verschillende stijlen van opnemen tegen te komen. En dan speelt bij het opnemen ook de plaats van de mikrofoons nog een rol; de uiteindelijk ervaren nagalm is mede afhankelijk van de direct-galmverhouding.

5.2 De nagalmtijd in les- en oefenruimten

Een oefenruimte in een muziekschool heeft meestal een tamelijk korte nagalmtijd. Dat wordt gedaan om de foute tonen beter hoorbaar te maken, maar er is een tweede reden: de luidheid van de geproduceerde tonen stijgt met afnemend volume van de ruimte. Een trompet in een concertzaal klinkt mooi, maar hetzelfde signaal in een oefenruimte met 10 m² vloeroppervlakte klinkt oorverdovend. Een remedie is dan om de oefenruimte te vergroten, maar dan wordt de totale muziekschool weer onbetaalbaar, dus extra geluidabsorberend materiaal ligt meer voor de hand.

Figuur 2: Een leslokaal in het Conservatorium van Amsterdam. De witte kussens tegen de wand zijn speciale akoestische absorbers. De hoeveelheid kan worden aangepast aan het volume van de ruimte en het type instrument.

In een vooronderzoek uit 2005 voor het nieuw te bouwen Conservatorium van Amsterdam heeft Marten Valk (als afstudeerder van de TUDelft, gestationeerd bij Bureau Peutz) de "ideale" nagalmtijd voor les- en oefenruimten uitgezocht met behulp van twee speciaal gebouwde testruimten. In testsessies met docenten en studenten kon de ideale hoeveelheid absorptie voor hun instrument worden vastgesteld (zie figuur 2 voor de geluidabsorberende kussens). De nagalmtijd verschilt per instrument en is (zoals steeds) afhankelijk van het volume van de ruimte. Daarmee kan in een conservatorium rekening worden gehouden door het aantal vierkante meters absorptie te variëren. Figuur 3 geeft de belangrijkste resultaten. Het volledige artikel is opgenomen in deze site; zie daartoe deel F met het overzicht van artikelen.

De figuur is expliciet bedoeld voor het Amsterdamse conservatorium; uiteraard worden in de modale muziekschool de ruimten voor allerlei instrumenten gebruikt en is dus een gemiddelde waarde nodig.

Figuur 3: De "ideale nagalmtijd" voor les- en oefenruimten in een conservatorium.

Uit: Marten Valk, Lau Nijs, Peter Heringa, "Het optimaliseren van de ruimteakoestiek voor de les- en oefenruimtes van het Conservatorium van Amsterdam", Nederlands Akoestisch Genootschap, NAG-journaal, nr. 178, maart 2006.

5.3 Bestrijding van (flutter)echo's

De nagalmtijd is een zeer belangrijke factor maar de klankkwaliteit wordt mede bepaald door een "mooie" uitklinkcurve. Die ontstaat als er geen echo's hoorbaar zijn, maar met name flutterecho's tussen twee evenwijdige wanden zijn berucht.

Figuur 4: De linker foto toont de achterwand van het Rotterdamse Luxortheater, die is voorzien van absorberende gaatjespanelen, maar ook van speciale "QRD-verstrooiers". Ze werken prima, maar zijn voor de modale muziekschool wellicht wat al te luxe.

De rechter plattegrond laat zien dat flutterecho's zijn te bestrijden door wanden scheef te zetten en/of "op te breken", bijvoorbeeld met verdiepte raampartijen.

In webpagina B.7 wordt de verstrooiing van geluid enigszins behandeld. Dat deel kan hier dus onbesproken blijven. Bovendien worden de hoogste eisen aan de klankkwaliteit geëist in een concertzaal of studio. In les- en oefenruimten in een conservatorium of muziekschool mag het wel wat minder. Wanden kunnen worden scheefgezet, waardoor repeterende geluiden onmogelijk worden. Eén wand in iedere richting is daarbij voldoende. Wanden worden ook wel "opgebroken" door reliëf aan te brengen. Raampartijen als getoond in figuur 4-rechts worden in de praktijk gebruikt. Omdat de golflengte van geluid in de orde is van decimeters, dan wel meters, moet het reliëf ook minimaal een paar decimeter bedragen. Eierdozen zijn beroemd maar zelden nuttig.

Overigens is het opbreken van vlakke wanden ook te bereiken met volumineuze kasten; het probleem is hoogstens dat de akoestiek verandert als een kast eventueel uit de ruimte wordt weggehaald. Ook een goede verdeling van absorptie over plafond en wanden helpt de klankkwaliteit. Een kale rechthoekige ruimte met alle benodigde absorptie tegen het plafond zal vaak tot flutters leiden.

5.4 De akoestiek van grotere ruimten

Figuur 5: Het Conservatorium van Amsterdam bevat een kleine concertzaal voor klassieke muziek, maar ook een zaal voor jazz en popmuziek (linker foto). De rechter foto toont de concertzaal die wordt gebruikt door het Conservatorium van Tilburg, maar die tevens dient als concertzaal voor het Tilburgse publiek.

De meeste muziekscholen beschikken niet over een speciaal ontworpen ruimte voor grotere ensembles; men is vaak al blij als de naastgelegen kerk een gelegenheid biedt. Maar in een conservatorium wordt uiteraard veel zorg besteed aan het ensemblespel van diverse musici en daarom zijn er altijd wat grote(re) zalen. Bij het ontwerp zal dan worden gestreefd naar de "ideale akoestiek", weer allereerst vertaald in een nagalmtijd. In de grootste zalen blijven in de praktijk compromissen nodig. De Schönbergzaal van het Haagse conservatorium heeft bijvoorbeeld een podium met de afmetingen om een groot orkest te herbergen. In de zaal past vrij veel publiek, maar de zaal is toch een maat kleiner dan de grote zaal van het Concertgebouw. Dat betekent een kortere nagalmtijd of een grotere luidheid [[7]]. De grootste zaal van het Conservatorium van Tilburg is tevens de stedelijke concertzaal. Maar ook die heeft kleinere afmetingen dan de zalen van Amsterdam, Rotterdam of Den Haag [[8]].

5.5 De akoestiek in ruimten waarin geen muziek wordt gemaakt

Een conservatorium of een muziekschool herbergt ook een groot aantal andere ruimten die niet direct voor muziek bedoeld zijn. De regels voor de akoestische kwaliteit van kantoren, de kantine, technische ruimten, enz. zijn simpel: hoe meer absorptie des te beter. Dat wil zeggen: er is minimaal een uitstekend absorberend plafond vereist. Dat geldt zelfs voor ruimten waar installaties zijn geplaatst; men kan het eventuele geluid van de installaties maar het beste bij de bron bestrijden.

[1] Rob Metkemeijer, "De akoestische kwaliteit van conservatoria, inventarisatie en globale richtlijnen", Adviesbureau Peutz in opdracht van het Ministerie van Onderwijs en Wetenschappen en de Rijksgebouwendienst, 1991.

[2] In het RGD-Peutz-rapport wordt gewerkt met de maat I_lu. Dat is, in Europees verband, een uitstervende maat. We gaan er hier van uit dat er een verschil van 50 tot 52 dB tussen beide maten zit.

[3] Twee platen hardboard op een honigraat bieden onvoldoende soelaas, maar een massieve deur is voldoende.

[4] In de akoestiek wordt onder lichtgewicht wat anders verstaan dan in het spraakgebruik. Vier of meer lagen gipsplaat plus constructie wegen al gauw 100 kg/m², maar dat is wel weer een stuk minder dan een massieve betonnen muur van 300 kg/m².

[5] L.L. Beranek, "Concert and Opera halls, Music, Acoustics, and Architecture", New York, Springer, 2004.

[6] Uiteraard is de totale dynamiek van muziek weer veel groter dan die van spraak, maar de meeste dynamiekwisselingen van muziek zijn trager dan de nagalmtijd.

[7] Deze site wemelt van de pagina's waar het verband tussen de twee grootheden wordt uiteengezet, maar in dit verband ligt lezing van de volgende verwijzing voor de hand, die in deze site ook in de serie artikelen van deel E voorkomt:
Nijs, L, & D. de Vries, "The young architect’s guide to room acoustics", Acoustical Science and Technolgy, 26, 2, pp. 229-232, 2005.

[8] Dat is overigens geenszins als diskwalificatie bedoeld. De zaal van het Utrechtse Vredenburg (die in de binnenstad) is ook wat kleiner, maar klinkt daardoor een spoortje minder galmend en wordt daarom hogelijk gewaardeerd voor radio-opnamen. Het blijft bovendien een kwestie van smaak.