ONLINE AKUSTIKKURS

ONLINE AKUSTIKKURS

En enkel innføring i romakustikk og de viktigste ord og begreper i lydteorien. Kurset er beregnet på de som har behov for å vite litt om ord og begreper i bygningsakustikken, og få med seg de viktigste punktene i en prosjekteringsfase av nye bygg, eller rehabilitering / forbedring av eldre lokaler. Vi har tatt med de elementene vi mener er mest relevante, og som genererer de fleste spørsmålene underveis. Dette er på ingen måte en fullstendig fremstilling av alle akustiske problemer, men gir en innføring vi mener kan være nyttig å ta med.

Det er ikke tillatt å kopiere animasjoner eller tekst til andre websider eller andre former for visninger. Disse sidene kan benyttes av de som vil bruke dem til utvidet bransjekunnskap. (Copyright – Hans Kristian Olsen)

Hvordan oppstår lyd?

Lyd er trykkbølger som oppstår når en lydkilde setter luftpartikler i bevegelse og dermed skaper variasjoner i lufttrykket (se fig under). Disse trykkvariasjonene kalles lydtrykk. Lyd kan også gå i faste stoffer (strukturlyd) og i væsker. Lydkilden kan være stemmebåndet til et menneske, en høyttalermembran eller et slag på en metallplate. Lydkilden må drives av en energikilde. Stemmebåndet settes i svingninger av små muskel-bevegelser i kroppen, høyttaler-membranen settes i svingninger av elektrisk strøm, metallplaten settes i svingninger av at vi bruker kraft og slår på den med en hammer. Stemmen, høytaleren eller metallplaten setter luftmolekylene i svingninger. I alle nevnte tilfellene treffer de variable svingningene trommehinnene i ørene. Hjernen oppfatter lyden via nerver i det indre øret og tolker også hva slags lyd vi hører.

Energi tilføres en lydkilde (watt) – lydkilden påvirker luften og skaper et lydtrykk - lydtrykket oppfatter vi som lydstyrke (dB).

Desto mer energi vi tilfører lydkilden, desto kraftigere lydtrykk får vi, og desto høyere oppfatter vi lydstyrken. Det vanligste er at vi oppfatter lyden gjennom luft, men svømmer vi under vann kan vi også oppfatte lyden med vann som medium. Vi kan legge øret ned mot en togskinne og oppfatte lyden fra toget gjennom skinnen som medium. Lyden har ulik hastighet i de ulike mediumene. Lyd i vann går raskere enn i luft og lyd i metall går enda raskere enn i vann.

Noen begreper og uttrykk

Lydstyrke angis i desiBell (dB). Navnet på størrelsen er hentet fra Bell som brukte formelen til angivelse av elektrisk spenning. I lydsammenheng er enheten Bell i største laget, så man har delt den på 10, derav navnet desiBell. Dette er altså en logaritmisk funksjon som gjør at man får andre regneregler når man f.eks skal legge sammen verdiene av to lydkilder med samme lydstyrke. Hver gang man dobler lydstyrken øker totalen med 3 dB. DesiBell angis i forskjellige veieskalaer. Den vanligste er dB(A) som er tilpasset det menneskelige ørets evne til å oppfatte høye frekvenser bedre enn lave frekvenser. (Se ørets oppbygging lenger ut i kurset).

2 lydkilder, hver på 2 dB, blir slik:   2 dB + 2 dB = 5 dB

2 maskiner, hver på 85 dB blir: 85 dB + 85 dB = 88 dB

En støybelastning på 88 dB er altså dobbelt så stor som en støybelastning på 85 dB. En forskjell på 3 dB er allikevel knapt hørbart, mens en forskjell på 10 dB vil av de fleste oppfattes som en fordobling av lydstyrken. Noen ganger er det hensiktsmessig å måle støynivået over en lengere tidsperiode, f.eks. ett døgn. Dette kaller vi døgnets "ekvivalente støynivå".  Klikk og hør på lyd-demoen: "Forskjeller i lydnivåer".

Frekvens – Hz (Hertz)

Når lydbølgene oppstår settes som sagt luftmolekylene i svingninger. Mønsteret på svingningene er avhengig av hvilken lydkilde vi har. Frekvensen er et utrykk for antall svingninger pr. sek., altså hvor mange ganger i sekundet lydtrykket varierer. Høy-frekvent lyd (diskant) har mange svingninger pr. sek. Lav-frekvent lyd (bass) har få svingninger pr. sek. De laveste frekvensene vi kan høre er på ca. 20 Hz. De høyeste frekvensene vi kan høre er på ca. 20.000 Hz. Frekvenser lavere enn 20 Hz kalles Infralyd. Frekvenser høyere enn 20.000 Hz kalles ultralyd. Vi kan også bli påvirket av Infralyd. F.eks kan vi føle oss sjøsyke på et skip som går på flatt vann. Dette skyldes at Infralyden fra de store maskinene kan sette indre organer i bevegelse uten at vi oppfatter det. Ultralyd kan vi som kjent benytte for konvertering til visuelle bilder, bl.a til medisinsk bruk. Klikk og hør på lyd-demoen: "Ørets følsomhet".

Vi kan se på et eksempel. En stemmegaffel er lydkilden. Den får energi ved at vi dunker den i bordet. Den setter luften i svingninger og lager lydbølger:

Så kan vi overføre dette bildet til en annen grafisk fremstilling, som ofte blir brukt til å sammenligne frekvense, lydstyrke og bølgelengde. Denne kalles Sinuskurven.

Hvis vi ser på Sinuskurven kan vi avlese en rekke data:

L = Bølgelengden eller en svingning. Antall svingninger pr. sek. defineres som frekvensen (Hz) til denne tonen.

H = Amplituden, eller utslaget fra den blå null-linjen, sier hvor sterk lyd vi har. Vi kan også ha en kurve med mindre H fra null-linjen, men med samme L. Da er det den samme frekvensen (tonen), men med mindre lydstyrke. Lang L betyr lavfrekvent lyd (bass). Kort L betyr høyfrekvent lyd (diskant).

Akustisk regulering

Vi skiller gjerne mellom to forhold når vi snakker om støydemping og akustisk regulering . I undervisnings-lokaler  (klasserom og auditorier), konferansesaler, møterom, kontorlokaler og andre steder hvor det skal foregå en eller annen form for kommunikasjon mellom mennesker, er det viktig at de akustiske forholdene er tilpasset bruken av lokalene. Vi vil gjerne ha andre akustiske forhold i et øvingsrom for musikk enn i et rom for fremføring av musikk. Vi må likeledes ha en anderledes behandling av et stort auditorium enn et lite klasserom. Med effektive absorbenter kan man faktisk risikere at rommet blir for mye dempet. Derfor må vi beregne, eller måle oss frem til, riktig mengde absorbenter og riktig plassering i forhold til bruksformålene. Dette kaller vi akustisk regulering.

Her ser vi eksempler på ulik behandling av ulike bruksområder. Gule felt er reflekterende, hvite absorberende. Lyst gult felt i øvingsrom er delvis absorberende, delvis reflekterende..

Støydemping

I et støybelastet industrilokale, et biloppretter-verksted eller en maskinhall, er det sjelden snakk om akustisk regulering, men snarere hvordan man på rimligste måte kan få inn mest mulig støyabsorberende materialer. I slike lokaler er det nesten aldri noe problem med for mye absorpsjon. Dette kaller vi ren støydemping.

Lydabsorbentenes funksjon og effekt

Lydabsorbenter skal "spise opp" den innfallende lydenergien. Som vi viste i forrige kapittel beveger lyd seg i luft som fortetninger/fortynninger og inneholder således energi. En lydabsorbent av mineralull består av enorme mengder fiber som bremser ned energien i luften ved at den friksjoneres mot fiberoverflaten og omdannes til varme. Det er derfor viktig at absorbenten ikke har for tett masse med fiber, men en blanding av fiber og luft, slik at selve fiberoverflaten blir størst mulig. Strømningsmotstanden i platen skal heller ikke være større enn at lyden (luften) slipper inn og utnytter hele platetykkelsen. Dette er grunnen til at en absorbent ikke skal ha for høy romvekt. Såkalte tunge mineralullplater er altså ikke bedre lydabsorbenter enn lettere mineralullplater. Det faktum at himlingsplater har høyere romvekt enn vanlig termisk isolasjon, skyldes krav til selvbærenhet i opphengssystemene, krav til sliping av overflaten, krav til mekanisk styrke osv. Tunge materialer som betong og tegl er riktignok bedre lydisolerende materialer enn lette paneler og tynne stålplater, men det er en helt annen teori som ikke er relevant for absorbenter. Det er også mange andre parametere som har betydning for at en god himlingsplate skal kunne oppfylle alle krav. Den skal helst være så tett som mulig i overflaten for å være miljøvennlig og kunne rengjøres, men den må samtidig slippe inn lyden (luften). Derfor skal man aldri male lydabsorbenter selv.

Vi ser her en lydabsorberende plate som demper innfallende lydenergi:

Ekko og etterklangstid

Før vi ser på bruken av absorbentene, skal vi se litt på begrepene etterklangstid og ekko. Etterklangstiden er definert som den tiden det tar for en lydimpuls å falle 60dB. Normalt varierer etterklangstiden fra + - 0,6 sek. til 3-4 sek. avhengig av rommets størrelse, materialsammensetning og møblering. Vi har imidlertid opplevd fjellhaller på opptil 10 sek. Det finnes også såkalte døde rom til laboratoriebruk som har tilnærmet 0 sek. etterklangstid. Den etterklangstiden vi vil oppnå på hvert enkelt prosjekt kan vi finne i anbefalings-tabeller fra Byggforsk. Noen typer lokaler har også maksimumsverdier bestemt i Byggeforskriftene. Lang etterklangstid finner vi i rom med harde flater og lite møblering. Typisk er bomberom og idrettshaller, men også f.eks. dusjanlegg og trappeoppganger. I slike rom reflekteres lyden mange ganger frem og tilbake mellom flatene før den dør ut. Lyden blir "hengende" i rommet fordi ingen materialer "spiser" den opp. Etterklangstid er altså et sammenkok av en mengde ekkoer. Det vi oppfatter som ekko er når vi får tilbake en utsendt lydimpuls etter en viss tid. Ekko hører vi som regel best utendørs i forbindelse med reflekser fra fjellvegger ol. Utendørs har vi tilnærmet 100 % absorpsjon i alle andre retninger enn i fra fjellveggen. Derfor oppfatter vi kun denne ene refleksen. Noe lignende kan oppstå også innendørs dersom vi har god demping i taket, men ikke på veggene. Sannsynligheten for dette forekommer mest i lange, smale rom med stor takhøyde, men mindre forstyrrelser av flutter-ekko kan også forekomme i mindre rom. Klikk og hør på lyd-demoen "Romakustikk".

Vi kan se på et eksempel i denne illustrasjonen. I det ene tilfellet har vi ekko utendørs. I det andre får vi etterklangstid innendørs, samme lydkilde, men ulik opplevelse:

Øret

Vi skal her se på hvordan øret et bygget opp, hvordan lyden treffer trommehinnen, hva som da skjer inne i øret, og hvordan hjernen oppfatter hva slags lyd vi hører. Vi skal også se litt på hvordan hørselsskader oppstår og hva vi kan gjøre for å unngå det.

Hørselskader

Skade på hørselen kan vi få av sykdommer, men også av ytre påvirkninger som ulike former for støy. Smell fra skytevåpen er en vanlig kilde til skade. Skuddsmellet ødelegger hårcellene på den stive delen av membranen og vi mister noe av høreevnen i de høyeste frekvensene. Det første man merker ved slike skader er at taleforståeligheten blir svekket. Man mister evnen til å skille mellom konsonanter og vokaler og det man hører blir "ullent". Andre vanlige skadekilder er ulike former for høyfrekvent verktøy, som slipemaskiner og vinkelslipere. Også høy diskotekmusikk kan gi skader over lengere tid. Hørselsskader som man pådrar seg på denne måten er permanente. Støybelastet industri kan således påføre arbeiderne faktiske fysiske skader på hørselen.

Tiltak

I verste fall er det av og til uungåelig å benytte hørselsvern i form av øreklokker. Men ofte er det meget store forbedringer å oppnå med støydemping av lokalene, avskjerming av de verste støykildene, behandling av deksler o.l. på maskiner, samt innbygging av støykilder dersom dette er praktisk mulig. Klikk og hør på lyd-demoen (Resultat av hørselskader ved alder 20 år - 22 år - 40 år - 65 år,  år. Støybelastning 95 dB) "Hørselsskade".

Vi påvirkes også på mange andre måter når vi utsettes for støy. Selv om støyen ikke alltid er skadelig for selve høreorganet, reagerer vi med ubehag. Over lengre tid kan det forårsake tretthet og dårlig konsentrasjonsevne. I arbeidssituasjoner eller læresituasjoner er derfor de akustiske forholdene helt avgjørende for hvor mye vi er i stand til å yde eller ta i mot i konsentrasjonskrevende oppgaver.Store forbedringer kan oppnås ved å benytte absorbenter i tak og/eller på vegger. I noen tilfeller er små, enkle, rimelige tiltak tilstrekkelig, andre ganger må det til mer omfattende løsninger. De akustiske hensynene er i alt for stor grad undervurdert i prosjekteringen av nye bygg, særlig i konsentrasjonskrevende lokaler. Etterbehandling blir som regel alltid nødvendig, og nesten alltid medfører det unødvendige ekstrakostnader.

Prosjektering og utførelse

Når vi skal i gang med prosjektering og utførelse, er det naturligvis på sin plass med litt planlegging. Vi må først kartlegge støykilden og hva slags støy denne eller disse avgir. Vi må også bestemme hva slags primærformål lokalet skal brukes til. Noen ganger kan lokalet være til flerbruksområder som f.eks. et forsamlingslokale eller en idrettshall. Til ett bruksområde ønsker vi maksimal støydemping, mens til et annet bruksområde ønsker vi at lokalet skal ha noe romklang. Et eksempel på dette kan være en idrettshall som bør dempes maksimalt til ballspill, men ha noe akustisk klang til "unplugged" musikkfremføring. Vi bør alltid analysere støykilden, og finne ut hva slags frekvensområde den opptrer i. Dette kan være avgjørende for hva slags løsninger og absorbenter vi bør velge. Sist, men ikke minst må vi planlegge plassering av støyende aktivitet, i forhold til stille aktivitet, for om mulig å benytte oss av avskjerming og begrense støyutbredelsen.

Takabsorbenter

Hovedregelen er at dersom vi har et nedforet system med himlingsplater, vil luftrommet over platene hjelpe oss å ivareta absorpsjonen i de lavere frekvensene. Vi kan da i de fleste tilfellene benytte plater i tykkelse 15 - 25 mm. Et luftrom på 200 mm over himling hjelper betraktelig, men selv luftrom på 30 - 50 mm er av betydning. Ønsker vi, av en eller annen grunn, å plassere absorbentene direkte mot tak, bør vi øke tykkelsen til 40 - 50 mm. I undervisningsrom kan det være nødvendig å dempe lavfrekvent bakgrunnsstøy fra ventilasjonskanaler som kan oppfattes veldig forstyrrende. I mange tilfeller har det også vist at etterklangstiden som kreves i byggeforskriftene burde vært lavere. Man bør derfor velge 40 mm platetykkelse og heldekkende himling i klasserom av normal størrelse. Dette bedrer også forholdene for individuell gruppeundervisning. Med lav etterklangstid i rommet kan det bli tungt og fremføre undervisning fra kateter-plass. Et reflekterende felt over kateter kompenserer for dette.

Himlinger og systemvegger

Vi kan oppleve at vi har systemvegger som går opp under nedforet himling, og vi ønsker god lydisolasjon og samtidig god absorpsjon. Dette er blitt svært aktuelt i såkalte "Modern office"-løsninger. Vi har flyttbare møterom/stillerom integrert i et kontorlandskap. Vi vil lydisolere, ut av og inn til, møterommet, men samtidig ha god absorbsjon ute i kontorlandskapet. Da kan vi benytte plater som er spesielt gode mot lydgjennomgang samtidig som de har god absorpsjon. Disse finnes i ulike utførelser. Telenor-prosjektet på Fornebu utenfor Oslo er et slikt prosjekt. Der ble det levert 65.000 m2 plater hvorav store deler var 40mm mineralull pålimt 12 mm gips på baksiden. Men som en hovedregel kan vi si at vegger helt til tak gir den beste og sikreste lydisolasjonen.

Under ser vi en nedforet himling med systemvegg som ikke går helt opp til taket.

Reduserer man på fleksibiliteten kan man bygge veggene til tak i de rom hvor man setter større krav til lydisoleringen, og bygge vegger kun opp mot nedforet himling i de rom hvor lydisoleringen ikke prioriteres. For å finne frem til nødvendig absorpsjons-behov, kan det være nyttig å beregne eller måle etterklangstiden i det aktuelle lokalet. I de fleste vanlige tilfellene har leverandørene et erfaringsgrunnlag som er godt nok til å vurdere løsning. I kompliserte tilfeller kan det være riktig å benytte en akustikk-konsulent. Når vi har kravspesifikasjonene må vi finne riktig plateprodukt. Dersom de akustiske forhold har høy prioritet, finner vi et utvalg plater som tilfredstiller disse kravene først.

Under (t.v.) ser vi en typisk tabell for angivelse av absorpsjonsfaktorer for en himlingsplate, samt en graf (t.h.) målt i dB, for analyse av støykilden.

I bygningsakustikken opererer man gjerne i frekvensområdet fra 125 - 4000 Hz.

Når vi har funnet en plate, og eventuelt flere alternativer, må vi sjekke andre krav i spesifikasjonene i prioritert rekkefølge. Rengjøringsmuligheter, mekanisk styrke, brannegenskaper, fuktegenskaper og utseende, som er andre vanlige krav-parametere. Sørg for å ha tilgjengelige produktdatablader og vareprøver før du velger produkt, så er du sikker på å få det du forventer.

Skjermvegger

Skjermvegger eller støyskjermer må kun brukes dersom man har absorpsjon i taket. Man vil få liten nytte av en støyskjerm dersom lyden blir reflektert fra taket og ned på den andre siden av skjermen. Skjermvegger kan lages dobbeltsidige eller enkeltsidige. Dersom det foregår støyende aktivitet på begge sider av skjermen, bør den bygges opp av en hard kjerne (gipsplate,sponplate) med en absorbent på hver side.

Veggabsorbenter

I enkelte tilfeller kan det være riktig å bruke veggabsobenter, enten sammen med takabsorbenter eller på vegg alene. Absorbenter på vegg er mest aktuelt der det ikke er plass i tak, eller dersom det er stor takhøyde og fare for såkalt "stående lyd" mellom vegger. Veggabsorbenter er ofte aktuelt i store åpne rom og haller med lav, eller ingen, møbleringshøyde. Eksempler på dette er svømmehaller, idrettshaller, auditorier, kinoer og generelt store rom.

Under ser vi en regneregel for å avgjøre om vi har høy eller lav takhøyde. Vi ser på takhøyden X 4 i forhold til avstanden mellom de to nærmeste  paralelle veggene. Vi regner ut om takhøyden x 4 er større eller mindre enn avstanden mellom de to veggene.

Plassering av veggabsorbenterI store haller prioriterer vi en av de to paralelle veggene som ligger lengst fra hverandre. Dernest prioriterer vi en av de to andre paralelle veggene. Da har vi brutt stående lyd som slår mellom to flater. I industrihaller kan det også være en fordel å plassere veggabsorbenter i det nærmeste området ved en maskin, særlig dersom maskinen står nær en vegg. I klasserom og auditorier er det ofte nødvendig med veggabsorbenter på den veggen som står motsatt av lærer/taler.

Eksempler på plassering av veggabsorbenter.

Hva oppnår vi av resultater?

Dersom utgangspunktet i et prosjekt er harde flater og lang etterklangstid, vil en akustisk utbedring med absobenter føles som en enorm forskjell. Det er imidlertid ofte avgjørende hvor vi befinner oss i forhold til støykilden. Særlig gjelder dette i støybelastet industri. Står vi meget nær støykilden, vil refleksene fra tak og vegger ha mindre betydning. Vi befinner oss da i direktefeltet fra lydkilden. Den direkte lyden dominerer da i mye større grad enn dersom vi står et godt stykke fra støykilden. I et refleksfritt felt, f.eks utendørs, vil en dobling av avstanden til støykilden gi en støynivå-reduksjon på 6 dB. Da har vi en absorpsjon på 100%, eller en absorpsjonsfaktor på 1,0. Innendørs vil vi aldri ha 100 % absorpsjon, men vi kan klare 0.7 til 0,9, slik at avstanden til støykilden allikevel er av stor betydning.

Under ser vi en grafisk fremstilling av støyreduksjonen som en funksjon av avstanden og mengde absorpsjon.

Vi kan se av dette at desto mer absorpsjon vi tilfører lokalet, desto mer nytte får vi av avstandsfordoblingen, når dette er ønskelig, som i et støybelastet industrilokale. Men samtidig skjønner vi også poenget med akustisk regulering og eventuelt for mye tilført absorpsjon, f.eks. i et auditorie, der vi ønsker at lyden skal "bære" til bakerste tilhører.

Vi håper du har fått noe ut av dette minikurset, og at det kan være til nytte i dine prosjekter. For mer utdyping av emnene som er tatt med her, finnes det mange gode bøker om akustikk og støydemping. Ta gjerne kontakt med en akustikk-konsulent dersom du står overfor mer kompliserte problemer i dine prosjekter.

Send oss  en melding dersom du har:

- spørsmål eller kommentarer til minikurset.

- har behov for et foredrag om støydemping og akustisk regulering.

- har behov for rådgivning om riktige materialer og løsninger til støydemping og akustisk regulering.

- har behov for måling av støynivå, etterklangstid eller STIPA (taleforståelighet).

kontakt(at)boakustikk.no

Takk for interessen!