Il CORSO per TECNICO COMPETENTE IN ACUSTICA AMBIENTALE è finalizzato al conseguimento di Attestato abilitante per Tecnico competente in Acustica Ambientale, figura professionale idonea ad effettuare misurazioni, verificare l ottemperanza ai valori definiti dalle vigenti norme, redigere piani di risanamento acustici, svolgere le relative attività di controllo; si colloca all interno di stidi professionali di progettazione, uffici tecnici comunali, provinciali e regionali, imprese operanti nel campo dell ambiente e della sicurezza, enti di ricerca e sviluppo prodotti. Il corso ha fornito una solida formazione teorica sui fondamentali principi fisici, tecnici e metrologici relativi all acustica. In particolare, al termine dell iter formativo, siamo in grado di applicare le conoscenza tecniche sulle tematiche relative all acustica e sugli aspetti ad essa connessi, nonché di realizzare le misure fonometriche in ottemperanza ai dettati normativi in materia di inquinamento acustico. TESI CORREZIONE ACUSTICA DELLA SALA CONFERENZE DEL MUSEO LABORATORIO DELLA MENTE I Docenti direttori scientifici del corso: Prof. Arch. Francesco Bianchi Prof. Dott. Mario Mattia Elaborata a cura di: Arch. Adela Bekteshi Dott. Marco Erroi Corso del 2011 - Monte Porzio Catone
SOMMARIO INTRODUZIONE CAPITOLO 1 - TEORIA E NORMATIVA DI RIFERIMENTO 1.1 Generalità 1.2 Teoria modale 1.3 Parametri acustici 1.4 Indici di caratterizzazione acustica 1.5 Normativa di riferimento CAPITOLO 2 - OGGETTO DELLʼINTERVENTO 2.1 Descrizione 2.2 Destinazione dʼuso e finalità CAPITOLO 3 - ANALISI ACUSTICHE 3.1 Analisi teorica 3.2 Analisi sperimentale CAPITOLO 4 - CORREZIONE ACUSTICA 4.1 Considerazioni sulla correzione acustica 4.2 Materiali fonoassorbenti 4.3 Correzione acustica 2
INTRODUZIONE Il progetto in esame riguarda la correzione acustica della Sala Conferenze del Museo Laboratorio della Mente, sito a Roma nel complesso dell ex Manicomio Provinciale del Santa Maria della Pietà. Sotto una fotografia della sala in esame. Lo studio è articolato al modo seguente: - rilievo dell ambiente e analisi dei materiali; calcolo teorico e sperimentale del tempo di riverbero; individuazione del tempo di riverbero ottimale; correzioni acustiche 3
CAPITOLO 1 TEORIA E NORMATIVA DI RIFERIMENTO 1.1 Generalità Il requisito fondamentale per la progettazione acustica di una sala è la destinazione dʼuso dellʼambiente, ossia la gestione del tempo di riverberazione della sala stessa tramite opportuni interventi di assorbimento, riflessione e diffusione del suono. La ricerca di questa condizione ottima è indispensabile per una buona definizione dei suoni e nel caso specifico lo è ancor di più per una buona intelligibilità della parola. Il tempo di riverberazione ottimale può essere valutato, tramite formule empiriche, in base al volume della sala e alla sua destinazione dʼuso. Trattandosi di un auditorio, le formule che definiscono il tempo di riverberazione ottimale sono le seguenti: T 60 ottimo[500 Hz] = 0,5 + V 10 4! T 60 ottimo[2000 Hz] = K *V 1 9 La letteratura offre dei grafici di riferimento che mettono in relazione il tempo di riverbero ottimale in funzione del volume della sala e della destinazione dʼuso.! Figura 1.1 Tempi di riverbero ottimali a 500Hz 4
Il tempo di riverberazione ottimo varia in funzione della frequenza. Secondo il grafico di figura 1.2, la variazione deve essere contenuta allʼinterno della fascia evidenziata in rosso. Questo criterio ammette che il tempo di riverberazione alle frequenze più basse possa quasi raddoppiare rispetto al valore corrispondente a 500 Hz; secondo altri studi, invece, dovrebbe essere il più possibile uniforme per tutte le frequenze. Figura 1.2 Variazione percentuale del tempo di riverberazione ottimo Un altro aspetto importante nella progettazione è la forma dellʼambiente che deve essere tale da conseguire una distribuzione uniforme delle riflessioni, sia nel tempo che nello spazio. La tabella seguente mette in relazione le principali caratteristiche architettoniche con le qualità acustiche e i fenomeni fisici allʼinterno di un ambiente. FENOMENO FISICO QUALITAʼ ACUSTICA CARATTERISTICA ARCHITETTONICA Prime riflessioni laterali Avvolgimento del suono Larghezza della sala (entro 20/25 m) Prime riflessioni frontali Chiarezza Soffitto riflettente Camera acustica sul palco Coda sonora Riverberazione Grande volume Materiali riflettenti Prime riflessioni dalle pareti e dal soffitto Intensità del suono Dimensioni della sala non eccessiva Prime riflessioni entro pochi millisecondi dallʼarrivo del suono diretto Riflessioni dopo i primi 80 ms Intimità Spazialità (1000/1200 posti) Sorgente sonora e pubblico nello stesso volume architettonico Strutture diffondenti Grandi volumi Tabella 1 Relazione tra qualità acustiche, caratteristiche architettoniche e fenomeni fisici 5
1.2 - Teoria modale La caratteristica acustica di un ambiente è strettemente legata alla sua forma geometrica, oltre che alle dimensioni e ai materiali. Il campo acustico di uno spazio parallelepipedo, delimitato da superfici piane, omogenee e perfettamente rigide, si può studiare tramite lʼanalisi MODALE. Con opportune ipotesi e semplificazioni si possono identificare le FREQUENZA DEI MODI PROPRI (AUTOFREQUENZE) di uno spazio di dimensioni Lx, Ly, Lz tramite la seguente formula: f N = c 2 " $ # n x l x % ' & 2 " + n % y $ # l ' y & 2 " + n % z $ ' # l z & 2! I modi propri sono onde stazionarie che si instaurano nellʼambiente e si possono suddividere in: - Modi Assiali: si instaurano tra due superfici parallele opposte; - Modi Tangenziali: si instaurano tra quattro superfici contigue; - Modi Obliqui: si instaurano tra tutte e sei le superfici del parallelepipedo. Lʼapporto energetico dei modi assiali è quello più importante e risulta maggiore di 3dB rispetto ai modi tangenziali e 6dB rispetto a quelli obliqui. Analogamente i modi tangenziali hanno energie superiori di 3dB rispetto a quelli obliqui. La frequenza di Schroeder: f S = 2000 T 60 V definisce il limite di applicabilità della teoria modale: al di sotto di tale frequenza lo studio del campo acustico viene effettuato tramite la determinazione dei modi propri dellʼambiente; al di! sopra si utilizzano metodologie basate sullʼacustica geometrica e statistica. 6
1.3 - Parametri acustici Nonostante lʼascolto sia unʼesperienza complessa, multidimensionale e molto difficile da descrivere quantitativamente, lʼacustica di un ambiente può essere valutata per mezzo di parametri oggettivi. Questi relazionano le variazioni fisiche del campo sonoro dellʼambiente con le variazioni del giudizio personale di un ascoltatore allʼinterno di esso, si basano sulla risposta allʼimpulso della sala e vengono misurati sperimentalmente oppure simulati da software. I parametri possono essere raggruppati in tre categorie: parametri che si riferiscono al bilanciamento soggettivo tra chiarezza e riverberazione; parametri che si riferiscono allʼimpressione soggettiva della loudness (intensità percepita); parametri che si riferiscono allʼimpressione spaziale. La tabella seguente sintetizza le relazioni tra indici oggettivi e qualità soggettive: QUALITAʼ SOGGETTIVA Chiarezza Riverberazione Intimità Ampliamento della sorgente Avvolgimento o Avviluppo dellʼascoltatore INDICE OGGETTIVO C80 Early Decay Time - EDT Tempo di Riverberazione - T60 Indice di Intensità (sound strenght) - G Frazione di prima Energia Laterale LF Indice di Intensità - G Indice di Intensità dellʼultima energia sonora - LG Loudness - Intensità percepita Brillantezza Calore Indice di Intensità (sound strenght) - G Bilanciamento delle frequenza medioalte Rapporto dei Bassi - BR Tabella 2 Relazioni tra indici oggettivi e attributi percettivo-soggettivi 7
1.4 - Indici di caratterizzazione acustica EDT Early Decay Time (T 10 ) Tempo di Decadimento iniziale ottenuto per estrapolazione del decadimento sonoro entro i primi 10 db. Diminuisce allontanandosi dalla sorgente ed è utile per confrontare diversi punti della sala. Sul piano soggettivo è soprattutto questo tempo di primo decadimento a rendere conto del senso di riverberazione. valori di riferimento: 1,8 < EDT < 2,2 sec T 20 Tempo di riverberazione calcolato estrapolando a -60 db la pendenza media dei 20 db compresi nellʼintervallo -5-25 db del decadimento del livello di pressione sonora. T 30 Tempo di riverberazione calcolato estrapolando a -60 db la pendenza media dei 30 db compresi nellʼintervallo -5-35 db del decadimento del livello di pressione sonora. Tempo di riverberazione alle medie frequenze Tmid Parametro correlato con lʼattributo VIVEZZA del suono. Tmid = T 500 Hz 1000 Hz 60 + T 60 2 Rapporto dei Bassi (Bass Ratio) - BR Parametro correlato con lʼattributo CALORE del suono. Rivela la pienezza dei toni a bassa frequenza.! BR = T 125 Hz 250Hz 60 + T 60 500 T Hz 1000Hz 60 + T 60! 8
C 80 Indice di Chiarezza Correlato con la percezione nitida della musica in una sala, si definisce come rapporto tra lʼenergia nei primi 80 ms della risposta allʼimpulso e lʼenergia negli istanti successivi: C 80 =10log 80ms " 0 # " 80ms p 2 (t)dt [db] p 2 (t)dt valori di riferimento PARLATO: C 80 < 3 db MUSICA: -4 < C 80 < 2 db! D 50 Indice di Definizione Rapporto tra lʼenergia nei primi 50 ms della risposta allʼimpulso e lʼenergia totale. È correlato con la percezione nitida del parlato in una sala: D 50 = 50ms " 0 # " 0 p 2 (t)dt p 2 (t)dt valori di riferimento MUSICA: D 50 < 0.5 PARLATO: D 50 > 0.5! Ts Tempo Centrale (Istante Baricentrico dellʼenergia) Correlato con la chiarezza della musica e del parlato. Ts = # $ 0 # t " p 2 (t)dt [ms] p 2 (t)dt $ 0 valori di riferimento MUSICA: 50 < Ts < 140 ms PARLATO: Ts < 50 ms! LF 80 Frazione della prima Energia Laterale Parametro correlato alla percezione della spazialità in una sala: LF = 80ms " 5 80ms " 0 p L 2 (t)dt p 2 (t)dt valori di riferimento: 0.1 < LF < 0.35 p L = segnale allʼuscita di un microfono a otto in risposta allʼimpulso emesso da una sorgente omnidirezionale! 9
STI (Speech Trasmission Index) Intelligibilità della Parola Per intelligibilità del parlato si intende la percentuale di parole o frasi correttamente comprese da un ascoltatore rispetto alla totalità delle frasi pronunciate da un oratore. Questa dipende anche dalle caratteristiche di emissione della voce umana, in particolare dallʼintensità di emissione (variabile secondo lo sforzo vocale del parlatore), dalla composizione in frequenza, dallʼandamento temporale, dalla direzionalità e da altri fattori tra i quali quelli di natura linguistica, la struttura grammaticale della lingua, la semantica e il senso generale del messaggio. La tabella indica i valori dellʼsti in relazione allʼintelligibilità. CLASSE DELLA QUALITAʼ DELLA COMUNICAZIONE VALORE DELLʼINDICE STI Pessima < 0,2 Scadende 0,2 0,4 Discreta 0,4 0,6 Buona 0,6 0,8 Eccellente > 0,8 Tabella 3 Valori dellʼindice STI 10
1.5 - Normativa di riferimento UNI EN ISO 3382 La norma ISO 3382 del 2001, con titolo Measurement of the reverberation time of rooms with referente to other acoustic parameters, definisce la standardizzazione dei metodi di misura ed elaborazione dei dati relativi al tempo di riveverberazione (T60). Essa indica in modo preciso le procedure da seguire per la misurazione degli indici (calibrazione, posizione della sorgente, posizioni del microfono) e descrive due metodi per la determinazione del T60, mediante misura della risposta allʼimpulso oppure tramite decadimento del rumore interrotto. Numero di posti Numero minimo di posizioni microfoniche 500 6 1000 8 La norma indica il numero minimo di posizioni di misurazione in funzione del volume e della capienza della sala, come riportato nella tabella accanto. 2000 10 Tabella 5 Numero di ricettori La norma individua cinque attributi percettivo-soggettivi principali e un range entro il quale possibili variazioni di tali parametri non vengono percepite (Just Noticeable Difference - JND). Nella tabella seguente sono esplicitati gli attributi principali, i loro valori tipici e le JND. ASPETTO SOGGETTIVO Livello del suono soggettivo Riverberazione Riverberazione percepita Chiarezza del suono percepita Ampiezza apparente del suono Avvolgimento sonoro PARAMETRO OGGETTIVO Indice di Intensità G (db) T30 (s) T20 (s) Early Decay Time EDT (s) Chiarezza C80 (db) Definizione D50 (-) Tempo Centrale Ts (ms) Early Lateral Energy Fraction LF (-) Late Lateral Sound Level LG (db) FREQUENZ E MEDIATE (Hz) JUST NOTICEABLE DIFFERENCE (JND) RANGE TIPICO 500 1000 1 db -2 10 db 500 1000 5 % 0,4 8 s 500 1000 5% 0,4 8 s 500 1000 5 % 1,0 3,0 s 500 1000 500 1000 500 1000 1 db 5 % 10 ms -5 5 db 0,3 0,7 60 260 ms 125 1000 0,05 0,05 0,35 125 1000 1 db -7 3 db Tabella 5 Range tipico e JND dei parametri acustici (secondo ISO 3382) 11
Termini e definizioni Ai fini della presente norma internazionale, si applicano i termini e le definizioni seguenti: Curva di decadimento: Decadimento del livello della pressione sonora in funzione del tempo in un punto dellʼambiente dopo la cessazione della sorgente sonora. Metodo del rumore interrotto: Metodo per ottenere curve di decadimento registrando direttamente il decadimento del livello della pressione sonora dopo aver eccitato un ambiente con un rumore a larga banda o a banda limitata. Metodo di risposta integrata allʼimpulso: Metodo per ottenere curve di decadimento mediante integrazione inversa delle risposte allʼimpulso quadro. Risposta allʼimpulso: Diagramma in funzione di tempo della pressione sonora ricevuta in un ambiente quale risultato di un eccitamento dellʼambiente da parte di una funzione delta di Dirac. Tempo di riverberazione: T è il tempo, espresso in secondi, necessario affinché il livello di pressione sonora diminuisca di 60 db, ad un tasso di decadimento indicato dalla regressione lineare dei minimi quadrati della curva di decadimento misurata da un livello minore del livello iniziale da 5 db fino a 35 db. Condizione di misurazione Le misurazioni del tempo di riverberazione possono essere eseguite con lʼambiente che si trova in uno o in tutti gli stati di occupazione. Sorgente sonora La sorgente sonora dovrebbe essere il più possibile simile allʼomnidirezionale. Deve produrre un livello di pressione sonora sufficiente a generare le curve di decadimento con il minimo campo dinamico richiesto senza alcuna contaminazione da parte del rumore di fondo. Gli altoparlanti commerciali di uso domestico non sono accettabili come sorgente omnidirezionale. Nel caso di misurazione di risposte agli impulsi utilizzando sequenze pseudocasuali, il livello di pressione sonora richiesto potrebbe essere abbastanza basso dato che è possibile un forte miglioramento del rapporto segnale/rumore grazie alla mediazione correlata. In caso di misurazioni eseguite non utilizzando la mediazione sincrona o altre tecniche per intensificare il campo di decadimento, è necessario che il livello della sorgente generi almeno 45 db maggiori del livello del rumore di fondo nella corrispondente banda di frequenza. Se si deve misurare solo T20, è sufficiente creare un livello di almeno 35 db maggiori del livello del rumore di fondo. 12
Microfoni, attrezzature di registrazione ed analisi I microfoni omnidirezionali devono essere utilizzati per rilevare la pressione sonora e lʼuscita può essere rilevata, o direttamente da un amplificatore, serie di filtri ed un sistema per visualizzare le curve di decadimento o unʼattrezzatura di analisi per derivare le risposte agli impulsi, oppure da un registratore di segnale per la successiva analisi. Lʼapparecchiatura di misurazione deve soddisfare le esigenze di un misuratore di livello sonoro (fonometro) del tipo 1 in conformità alla IEC 651. I filtri di ottava o di terzo di ottava devono essere conformi alla IEC 1260. Posizioni di misura Dato che una misurazione può essere richiesta per vari scopi, il numero delle posizioni di misura è scelto per conseguire unʼadeguata copertura nellʼambiente. Le posizioni dei microfoni devono essere distanti almeno metà lunghezza dʼonda, cioè una distanza minima di circa 2 m per il campo di frequenza comune. La distanza tra ogni postazione microfonica e la più vicina superficie di riflessione, compreso il pavimento, deve essere di almeno un quarto di lunghezza dʼonda, cioè generalmente circa 1 m. Nessuna postazione microfonica deve essere troppo vicina ad una posizione di sorgente per evitare unʼinfluenza troppo forte da parte del suono diretto. Metodo del rumore interrotto Si deve utilizzare una sorgente ad altoparlante ed il segnale in ingresso nello stesso deve essere derivato dal rumore elettrico a larga banda casuale o pseudocasuale. Se si usa un rumore pseudo-causale, lo stesso deve cessare casualmente senza usare una sequenza di ripetizione. La sorgente sonora dovrebbe essere il più omnidirezionale possibile. Per le misurazioni in bande di ottava, la larghezza di banda del segnale deve essere maggiore di un ottava e per le misurazioni in banda di terzo di ottava la larghezza del segnale deve essere maggiore di terzo di ottava. Lo spettro deve essere ragionevolmente piatto nellʼambito della banda di ottava reale che deve essere misurata. La durata dellʼeccitazione dellʼambiente deve essere sufficiente per permettere al campo sonoro di raggiungere uno stato stazionario prima di decadere, e pertanto è essenziale irradiare il rumore per un periodo minimo di T/2 secondi. Per grandi volumi, la durata dellʼeccitazione deve essere di almeno alcuni secondi. Metodo della risposta integrata allʼimpulso La risposta allʼimpulso da una posizione di sorgente ad una posizione di ricevitore in un ambiente è una quantità ben definita che può essere misurata in molti modi (per esempio utilizzando quali segnali dei colpi di pistola, degli impulsi a spinterometro, sequenze di rumore, cinguettii o sequenze medie). La presente norma non ha per scopo lʼesclusione di qualsiasi altro metodo che possa fornire la corretta risposta allʼimpulso. La risposta allʼimpulso può essere misurata direttamente utilizzando come sorgente dʼimpulso un colpo di pistola o qualsiasi altra sorgente che non è riverberante di per sé e deve essere in grado di produrre un livello di pressione sonora di picco sufficiente ad assicurare una 13
curva di decadimento che inizi almeno a 45 db maggiore del rumore di fondo nella banda di frequenza corrispondente. Numero delle misurazioni Il numero delle postazioni microfoniche utilizzate è determinato dalla copertura richiesta. Tuttavia, in vista della casualità intrinseca della sorgente sonora, è necessario mediare su di un numero di misurazioni eseguite ad ogni postazione per ottenere una ripetibilità accettabile (vedere 6.1.1). Pertanto si deve effettuare un minimo di tre misurazioni ad ogni posizione e mediare i risultati. Quindi, o trovare i tempi di riverberazione per tutte le curve di decadimento e prendere il valore medio, oppure effettuare una media quadratica dei decadimenti della pressione sonora e trovare il tempo di riverberazione della curva di decadimento risultante. Il metodo utilizzato deve essere annotato nel resoconto di prova. Se si usa la mediazione dʼinsieme, è concesso eseguire solo una misurazione ad ognuna delle 18 postazioni minime installate, invece di usare sei postazioni con tre misurazioni ad ognuna. Resoconto di prova Il resoconto di prova deve stabilire che le misurazioni sono state effettuate in conformità con la presente norma internazionale. Deve comprendere: a- il nome ed il luogo dellʼambiente esaminato b- una bozza della planimetria dellʼambiente con lʼindicazione della scala c- il volume dellʼambiente d- per sale di conferenza o di musica: il numero ed il tipo dei posti a sedere (per esempio se imbottiti o meno); se imbottiti e se le informazioni sono disponibili: lo spessore ed il tipo dellʼimbottitura, il tipo del materiale di rivestimento (sedili porosi o non porosi, rialzati o abbassati) e quali parti del sedile sono rivestite; e- una descrizione della forma e del materiale delle pareti e del soffitto f- lo stato o gli stati di occupazione durante le misurazioni ed il numero degli occupanti g- la condizione di ogni attrezzatura variabile quali i teloni, il sistema di monitoraggio del pubblico, i sistemi elettronici di intensificazione della riverberazione, ecc. h- per i teatri, se i teloni di sicurezza o i teloni decorativi sono alzati o abbassati i- una descrizione, se necessaria, dellʼarredo del proscenio, comprese tutte le recinzioni per i concerti, ecc. j- la temperatura e lʼumidità relativa nellʼambiente durante la misurazione k- il tipo e la posizione delle sorgenti sonore utilizzate l- una descrizione del segnale sonoro utilizzato m- la copertura scelta compresi i dettagli delle postazioni microfoniche, preferibilmente riportate su di uno schema unitamente alle altezze a cui sono posti i microfoni n- la descrizione degli apparecchi di misurazione, della sorgente e dei microfoni e se sono stati impiegati registratori a nastro o- la data della misurazione ed il nome di chi ha effettuato le misurazioni. 14
CAPITOLO 2 Oggetto dellʼintervento 2.1 Descrizione Il progetto in esame riguarda la correzione acustica della Sala Conferenze del Museo Laboratorio della Mente, sito a Roma nel complesso dellʼex Manicomio Provinciale del Santa Maria della Pietà. Lʼambiente consiste in un volume regolare a forma di shoes-box, come mostrato nelle figure successive, le cui caratteristiche geometriche sono riportate nella tabella 1. 15
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Allʼinterno della sala è presente una gradinata in legno, per circa 30 persone, che ne riduce il volume complessivo. Lungo le pareti perimetrali si sviluppano una serie di aperture: 4 finestre e 1 porta dʼaccesso. La sala conserva prevalentemente le finiture originali con un pavimento a marmittoni. Le pareti hanno un trattamento superficiale a intonaco e presentano, nella parte bassa, un rivestimento perimetrale a mosaico. Le finestre, anchʼesse originali, sono in ferro e vetro prive di tendaggi. I materiali di finitura interna sono specificati nella tabella. 17
La sala è attrezzata con impianto di illuminazione, impianto di condizionamento aria (2 splitter) e impianto audio/video. Gli interventi per la correzione acustica non dovranno alterare la funzionalità o prevedere modifiche di tali impianti. A seguire alcune foto della sala. 18
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1.2 Destinazione dʼuso e finalità La sala viene usata prevalentemente come auditorio per incontri e dibattiti sociali che prevedono anche lʼutilizzo di materiale multimediale (audio/video). La presenza di finiture interne poco assorbenti rende lʼambiente molto riverberante con scarsa intelligibilità della parola. Lo studio del tempo di riverberazione ottimo viene effettuato basandosi sul volume della sala (250mc) e la sua destinazione dʼuso (auditorio per parlato): - calcolo analitico (formula di Sabine): T 60,ott " 0.5 + V 10 4 # s [ ] => T 60,ott = 0,53 s! - grafico volume/tempo di riverberazione in base alla destinazione dʼuso: dal grafico: => T 60,ott = 0,75 s 20
CONSIDERAZIONI SUL TEMPO DI RIVERBERO OTTIMO Il metodo analitico evidenzia un tempo di riverbero ottimale eccessivamente basso quindi si prende in considerazione quello risultante dallʼanalisi grafica, pari a circa 0,75 sec. Anche in questo caso, però, tempi di riverbero di circa 0,8/1 sec possono considerarsi soddisfacenti per la destinazione dʼuso della sala. La committenza richiede uno studio di possibili interventi per la correzione acustica. Questi devono rispettare lo stato del luogo, risultando poco invasivi, e devono tener conto delle poche risorse economiche. Per raggiungere le finalità sopra descritte si prevedono due tipologie di interventi: - assorbimento con materiali fonoassorbenti lungo le pareti perimetrali; - diffusione/assorbimento tramite pannelli inclinati e orientati istallati sul soffitto. 21
CAPITOLO 3 ANALISI ACUSTICHE 3.1 Analisi teorica Lʼanalisi teorica delle proprietà acustiche della sala si basa sul calcolo del tempo di riverbero utilizzando la formula di Sabine che tiene conto del volume e delle caratteristiche di assorbimento delle singole superfici allʼinterno dellʼambiente. Lo studio viene effettuato tramite lʼausilio di un modello di calcolo elettronico. Le principali caratteristiche geometriche della sala e i coefficienti di assorbimento della finiture interne sono riportate nelle tabelle sottostanti. Volume ambiente Mc: 250 Superficie ambiente Mq: 63 Numero persone (Mc/persona 11,83): 35 Densità 0,56 Fattore k (0.2/0.8) 0,30 Tempo di riverbero ottimale ad 2KHz 0,55 Tabella 1 Principali caratteristiche della sala MATERIALI: 125 Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000Hz intonaco a calce 0,01 0,03 0,04 0,04 0,08 0,16 legno porte 0,30 0,20 0,10 0,07 0,06 0,07 marmo 0,01 0,01 0,02 0,03 0,03 0,04 pavimento legno 0,03 0,04 0,06 0,12 0,10 0,17 persona seduta u.a 0,20 0,40 0,55 0,60 0,60 0,50 mosaico 0,10 0,04 0,03 0,02 0,02 0,02 vetro 0,10 0,04 0,03 0,02 0,02 0,02 Tabella 2 Coefficienti di assorbimento delle finiture interne 22
L area di ogni singolo materiale e il suo coefficiente di assorbimento acustico sono riportati nella tabella delle unità assorbenti fisse. SUPERFICI Mq 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1Kz 2Kz 4kz pavimento in marmo 35,7 0,01 0,01 0,02 0,03 0,03 0,04 gradinata in legno 48 0,03 0,04 0,06 0,12 0,1 0,17 parete AB intonaco 17,7 0,01 0,03 0,04 0,04 0,08 0,16 parete AB mosaico 10,8 0,10 0,04 0,03 0,02 0,02 0,02 parete AB finestre (vetro) 3,1 0,10 0,04 0,03 0,02 0,02 0,02 parete AC intonaco 20,9 0,01 0,03 0,04 0,04 0,08 0,16 parete AC mosaico 9 0,10 0,04 0,03 0,02 0,02 0,02 parete AC finestre (vetro) 6,2 0,10 0,04 0,03 0,02 0,02 0,02 parete BD intonaco 24,25 0,01 0,03 0,04 0,04 0,08 0,16 parete BD mosaico 9 0,10 0,04 0,03 0,02 0,02 0,02 parete BD porta (legno) 2,85 0,15 0,11 0,10 0,07 0,06 0,07 parete CD intonaco 17,7 0,01 0,03 0,04 0,04 0,08 0,16 parete CD mosaico 2 0,10 0,04 0,03 0,02 0,02 0,02 parete CD finestre (vetro) 2 0,10 0,04 0,03 0,02 0,02 0,02 soffitto 73 0,01 0,03 0,04 0,04 0,08 0,16 totale mq 282,2 Totale unità assorbenti fisse 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1Kz 2Kz 4kz 7,97 8,88 11,28 14,01 19,17 35,20 Tabella 3 Unità assorbenti fisse Il tempo di riverbero risente della presenza o meno di persone all interno dell ambiente, in quanto queste si comportano come superfici assorbenti. Tramite la tabella seguente è possibile ricavare le unità assorbenti mobili in base al numero di persone presenti in sala. 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1Kz 2Kz 4kz n. sedute vuote Ambiente pieno 0 0,03 0,04 0,06 0,12 0,1 0,17 Ambiente pieno a 3/4 9 0,03 0,04 0,06 0,12 0,1 0,17 Ambiente pieno a 2/4 18 0,03 0,04 0,06 0,12 0,1 0,17 Ambiente pieno a 1/4 26 0,03 0,04 0,06 0,12 0,1 0,17 Ambiente vuoto 35 0,03 0,04 0,06 0,12 0,1 0,17 n. persone Ambiente pieno 35 0,15 0,30 0,50 0,55 0,60 0,60 Ambiente pieno a 3/4 26 0,15 0,30 0,50 0,55 0,60 0,60 Ambiente pieno a 2/4 18 0,15 0,30 0,50 0,55 0,60 0,60 Ambiente pieno a 1/4 9 0,15 0,30 0,50 0,55 0,60 0,60 Ambiente vuoto 0 0,15 0,30 0,50 0,55 0,60 0,60 Totale Aeq delle unità assorbenti mobili 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1Kz 2Kz 4kz Ambiente pieno 5,25 10,50 17,50 19,25 21,00 21,00 Ambiente pieno a 3/4 4,20 8,23 13,65 15,49 16,63 17,24 Ambiente pieno a 2/4 3,15 5,95 9,80 11,73 12,25 13,48 Ambiente pieno a 1/4 2,10 3,68 5,95 7,96 7,88 9,71 Ambiente vuoto 1,05 1,40 2,10 4,20 3,50 5,95 Tabella 4 Aree equivalenti unità assorbenti mobili 23
Dalle precedenti considerazioni, applicando la formula di Sabine si ricavano i tempi di riverbero dellʼambiente per bande di ottava, in funzione del numero di persone presenti. La tabella 5 mostra i tempi di riverbero calcolati ed evidenzia il tempo di riverberazione ottimale. TEMPI DI RIVERBERO 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1Kz 2Kz 4kz Ambiente pieno 3,03 2,06 1,39 1,20 1,00 0,71 Ambiente pieno a 3/4 3,29 2,34 1,60 1,36 1,12 0,76 Ambiente pieno a 2/4 3,60 2,70 1,90 1,55 1,27 0,82 Ambiente pieno a 1/4 3,97 3,19 2,32 1,82 1,48 0,89 Ambiente vuoto 4,43 3,89 2,99 2,20 1,76 0,97 T60 OTTIMO 1,00 0,78 0,66 0,55 0,55 0,55 Tabella 5 Tempi di riverbero I dato sono rappresentati graficamente nella figura in basso. Figura 3.1 Grafico dei tempi di riverbero 24
CONSIDERAZIONI Dallʼanalisi teorica emergono i problemi legati a un eccessiva riverberazione della sala, a causa della presenza di materiali prevalentemente riflettenti. Lʼanalisi evidenzia, inoltre, le differenze di riverberazione a seguito dei vari gradi di occupazione. Dal confronto sala piena/sala vuota si evince che la capacità assorbente del pubblico non è sufficiente per il raggiungimento dei tempi ottimali di riverberazione richiesti, per cui è necessario un trattamento di correzione acustica che preveda lʼinserimento di materiali fonoassorbenti. 25
3.2 Analisi sperimentale L'analisi sperimentale consiste nella misurazione del reale tempo di riverbero all'interno dell'ambiente ed è stata effettuata con l'ausilio della necessaria strumentazione. Le misure sono state effettuate con lʼausilio dellʼarchitetto Fabio Di Lauro. L'attrezzatura utilizzata è la seguente: Fonometro Delta OHM 2110; Dodecaedro Lookline DL 301; Amplificatore Lookline D 301; Stand TR301; Software Noise Studio. Le misurazioni del tempo di riverbero fanno riferimento e rispettano la normativa UNI EN ISO 3382. Per la misura del T60 è stato utilizzato il Rumore Rosa, in quanto l'utilizzo del metodo impulsivo risultava essere di difficile applicazione e di scarsa costanza. Le misurazioni sono state effettuate in cinque punti diversi di prelievo all'interno della sala e con due posizioni della sorgente. Per ogni punto di prelievo, come indicato nella normativa di riferimento, sono state ripetute tre misurazioni. 26
Gli accorgimenti per lʼesatto posizionamento della sorgente e del fonometro sono i seguenti: Fonometro a minimo 1,00m di distanza dalle pareti circostanti; Distanza minima tra due distinti punti di prelievo è 2,00m; Distanza minima del fonometro dalla sorgente è di minimo 2,00m; Altezza del fonometro dal pavimento 1,50m; Altezza della sorgente dal pavimento minimo 1,50m. In seguito si allega lo schizzo distributivo dei diversi punti di prelievo e della sorgente durante la misurazione. Figura 3.2 Planimetria con i punti della sorgente e i punti di ricezione Una volta posizionati sorgente, amplificatore e sostegno per fonometro si è proceduti con la calibrazione del fonometro, la quale è risultata essere pari a 0.00. 27