Lucidi Acustica delle sale - Dipartimento di Tecnologie dell ...

La qualità acustica degli ambienti interniSoluzioni progettuali, materiali e metodi di verificaSimone Secchili ambienti in nternicustica deglLa qualità ac. Secchi – LSDipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design “Pierluigi Spadolini”simone.secchi@taed.unifi.itifiihttp://www.taed.unifi.it/fisica_tecnica/Secchi/secchi.htmLa riflessione e l’assorbimento acusticoPrincipio del bilancio energeticoli ambienti in nterni. Secchi – La qualità ac custica deglE iE = E + E +E iE ai a r tα =α =EEnergia non riflessaEnergia incidenteEa+ EEE t E ritα = coefficiente i di assorbimentoacusticoS

Le riflessioni sonorenternili ambienti inS. Secchi – La qualità ac custica deglPressione sonoraOnda direttaOnde riflessetempoIl tempo di riverberazioneTempo impiegato al livello di pressione sonora per ridursi di 60 dB dopo che ècessata l’emissione da parte della sorgente sonorali ambienti in nterniS . Secchi – La qualità ac custica deglNeiteatri teatri, dovealdidisopra della scena èpresente un ampiovolume per ilcontrollo dellascenografia, ilgrafico presentatratti di pendenzediscontinue a causadell'interferenza didue riverberazionidistinte: quella dellascena e quella dellasala

li ambienti in nterni. Secchi – La qualità ac custica deglSS. Secchi – La qualità ac custica degl li ambienti in nterniLa teoria di SabineTaa60= 0. 16(α sabinianoVS ⋅) ≈saba mm=Sa Sab⋅ a + S ⋅ a + ... + SS + S + ... + Sn⋅ aFormula avalida per ambienti nontroppo grandi e che presentanovalori del coefficiente medio diassorbimento piccoliV< 10000m31 1 2 2n n< 0. 312a mDiversamente l'ipotesi dell'assorbimento continuo vienea cadere.Condizione contemplata nella formula di Eyringdetta dell'assorbimento discontinuo.T =60V0.161S ⋅ln1−a mTempo di riverberazione ottimaleScelta legata al tipo di musica cui è destinato l'ambiente ma ancheal volume(spazi per la musica sinfonica sono pensati per ospitare piùpersone, mentre l'ascolto di quartetti, ad esempio, per loro naturarichiedono ambienti più raccolti)

Dipendenza dalla frequenza di T 60li ambienti in nterni. Secchi – La qualità ac custica deglCalcolo riferito allefrequenze principali.Per la musicasinfonica si puòpensare di calcolareil T 60 alle frequenzedi 125, 250,500,2000 Hz.SMateriali fonoassorbentiSi classificano in:materiali porosi, risuonatori acustici, ,p pannelli vibranti, sistemi misti.Valori del coefficiente di assorbimento di materiali e componentili ambienti in nterniS . Secchi – La qualità ac custica deglDescrizioneFrequenza (1/1 ott, Hz)250 500 1000 2000 4000Lana di legno mineralizzata, spessore 25 mm, applicato a contatto con la parete 0.10 0.30 0.70 0.50 0.50 0.3Lana di legno mineralizzata, spessore 35 mm, applicato a contatto con la parete 0.15 0.25 0.50 0.90 0.65 0.3Lana di legno mineralizzata, spessore 50 mm, applicato a contatto con la parete 0.25 0.65 0.60 0.55 0.90 0.5Gesso rivestito, spessore 13 mm, 18% di superficie perforata, a 200 mm dalsoffittoo0.75 0.78 0.64 0.60 0.58 0.6Gesso rivestito, spessore 13 mm, 18% della superficie perforata, a 58 mm dalsoffitto0.40 0.63 0.82 0.64 0.43 0.6Linoleum 0.10 0.10 0.09 0.10 0.12 0.1Moquette 0.05 0.10 0.20 0.40 0.81 0.1Poliuretano espanso, 30 kg/m 3 , spessore 13 mm 0.11 0.40 0.90 0.90 0.82 0.4Poliuretano espanso, 30 kg/m 3 , spessore 51 mm 0.12 0.25 0.55 0.88 0.96 0.3Poliuretano espanso, 30 kg/m 3 , spessore 6 mm 0.30 0.62 0.90 0.99 0.98 0.5Sedia di metallo 0.015015 0.030030 0.035035 0.025025 0.035035 0Sedia imbottita 0.23 0.37 0.27 0.25 0.25 0.3Sughero 0.04 0.08 0.12 0.03 0.10 0.1Sughero espanso, 80 kg/m 3 , in pannelli da 25 mm, aderente alla parete 0.04 0.08 0.12 0.03 0.10 0.1Tappeto pesante 0.20 0.25 0.30 0.30 0.30 0.3Tappeto sottile 0.10 0.15 0.20 0.20 0.20 0.2α w

Materiali porosiS. Secchi – La qualità ac custica degl li ambienti in nterniAssorbimento acustico determinato dalla conversione in calore dell' energia meccanica dell'ondaincidente. idAssorbimento acustico dipendente dalla lunghezza d'onda del suono incidente, dal rapporto tra ilvolume dei vuoti e quello totale e dallo spessore del materialeAssorbimento in genere aumenta con la frequenza e con lo spessore dello strato t di materiale.Modalità di installazione influenzano l’assorbimento acustico: dove la velocità è massima si ha ilmassimo di dissipazione della energia sonora in calore e quindi il massimo assorbimento acustico.custica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

li ambienti in nterniS. Secchi – La qualità ac custica deglRisuonatori acusticiSchematizzato come una cavità comunicante con l'esterno attraverso un foro praticato su di unaparete non troppo sottile (collo del risuonatore).L'aria Laria contenuta nel collo si comporta come un pistone oscillante; quella nella cavità costituiscel'elemento elastico del sistema.Massimo assorbimento alla frequenza di risonanza 02 πV ( l+ 1.6r)c o= velocità di propagazione del suono nel mezzo (m/s);r, l = raggio e la lunghezza del collo del risuonatore (m);V = volume della cavità (m 3 ).Possibile realizzare risuonatori con frequenza di risonanza bassa: diventano complementari deimateriali porosi.f=c0πr2I risuonatori acusticinella storiacustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

custica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti incustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

Pannelli vibrantiCostituiti da pannelli rigidi piani, disposti ad una certa distanza dalla parete.Possono essere assimilati a masse oscillanti (il pannello) accoppiata ad un elemento elastico (l'ariaracchiusa nell’intercapedine).Massimo assorbimento alla frequenza di risonanzaf0=60( )σddli ambienti in nternicustica deglLa qualità acS. Secchi – Lσ = densità superficiale del pannello (kg/m 2 );d = distanza del pannello dalla parete (m).li ambienti in nterni. Secchi – La qualità ac custica deglIl calcolo secondo la norma UNI EN 12354-6T =A=0,16VAn∑i=1αs,i⋅ Si(s)+o∑A+p∑ogg,jj= 1 k = 1αs,k⋅ Sk+Aair2(mα s= coefficiente di assorbimento della superficie i di area S;A ogg= assorbimento equivalente dell’oggetto j;α k= coefficiente di assorbimento dell’insieme di elementi kA air =assorbimento equivalente dell’aria (trascurabile pervolumi piccoli)SSk S = area della superficie coperta dall'insieme di elementi k)

Il calcolo secondo la norma UNI EN 12354-6S. Secchi – La qualità ac custica degl li ambienti in nterniA air2= 4mV( 1−ψ) (m)m = coefficiente di assorbimento dell’aria (Neper per metro);V = volume dell’ambiente (m 3 );ψ = frazione del volume occupata da oggetti chiusiTipici valori di α di materiali (UNI EN 12354-6)custica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

Tipici valori di α di oggetti (Pr EN 12354-6)custica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti inTipici valori di α di configurazioni di oggetti(Pr EN 12354-6)custica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

La valutazione secondo legge (DM 18/12/75)li ambienti in nternicustica deglLa qualità acS. Secchi – LIl TEMPO DI RIVERBERAZIONE deve essere riferito al volumedell'ambiente mediante il diagramma 1.Il valore così ottenuto deve essere moltiplicato per i valori del diagramma 2per ottenere i valori limitei alla varie frequenze.La verifica si esegue in funzione della frequenza alle bande di ottavacaratterizzate da frequenza centrale di 250, 500, 1000 e 2000 Hz.Figura 1 Figura 2La situazione delle scuole superiorinella provincia i di Firenze(dati ARPAT – ASL)nternili ambienti incustica deglLa qualità acS. Secchi – LDistribuzione delle aule censite per rapporto tra tempo di riverbero e limite normativo - valore della banda d’ottava peggiore

La sperimentazione al Salveminicustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti inLa situazione al Salvemini:l’aula 8 prima e dopo l’interventocustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

La situazione al Salvemini:l’aula 8 prima e dopocustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti inLa situazione al Salvemini:l’aula 7b prima e dopo l’interventocustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

La situazione al Salvemini:l’aula 7b prima e dopocustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti inLa situazione al Salvemini:l’aula 3 prima dell’interventocustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

La situazione al Salvemini:l’aula 3 prima e dopocustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti inLa situazione al Salvemini:l’aula 4 dopo l’interventocustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

La situazione al Salvemini:l’aula 4 prima e dopocustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti inUn caso studio: il progetto di correzione acusticadell’aula magna del dipartimento TAD(tesi di laurea di Francesca Degiampietro)custica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

TELO TESO ALL’IMPOSTA DELLA VOLTA(sec)876li ambienti in nterniS . Secchi – La qualità ac custica deglTempo di riverbero543210125 250 500 1000 2000 4000Frequenze (Hz)Attuale D.M.18/12/75 Dopo l'intervento• Buone prestazioni fonoassorbenti alle frequenzepiù alte• Nonostante si tratti di una soluzione mobile,l’impatto architettonico con il telo disteso èpiuttosto forteTENDE IN VELLUTO TESO ALLE PARETIli ambienti in nterniS . Secchi – La qualità ac custica deglTempo di riverbero (sec)876543210125 250 500 1000 2000 4000Frequenze (Hz)Attuale D.M.18/12/75 Dopo l'intervento• Buone prestazioni fonoassorbenti alle frequenzepiù alte• La possibilità di avvolgere le tende e la scelta diuna tonalità vicina i a quella delle pareti rendonoquesta soluzione compatibile con l’ambiente

La qualità acustica delle grandi salecustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti incustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti inAuditorium di Turku (Finlandia)

Tempo di riverberazione ottimale(secondo Barron)Musica per organoOltre 2.5 secli ambienti in nterni. Secchi – La qualità ac custica deglMusica del periodo romantico18 1.8 - 22sec 2.2 Musica classica16- 1.6 18sec 1.8 Opera13- 1.3 18sec 1.8 Musica da camera1.4 - 1.7 secSTeatro0.7 - 1.0 secValori raccomandati del tempo di riverberazionecustica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

Presenza di pubblico nella salaCalcolo del tempo di riverberazione nei tre casi di auditorio completo,ridotto a ¾ e vuotoτ 60,completo τ 60,3/4 τ 60,vuotoli ambienti in nterni. Secchi – La qualità ac custica deglL'optimum di riverberazione i dovrebbe essereraggiunto asala vuota oa3/4 dioccupazioneQuesto per il motivo che raramente una sala per concerti raggiunge il pienoaffollamentoL'uniformità dei tempi di riverberazione in condizione diversa di affluenzadl del pubblico può essere ricercata attraverso l'utilizzo di poltrone aventi uncoefficiente di assorbimento tale che, in caso di non occupazione da parte diSuna persona, eguagli o si avvicini alla condizione di occupazione.li ambienti in nterni. Secchi – La qualità ac custica deglIl ritardo delle prime riflessioni(early sound e late sound)Da un punto di vistapsicoacustico duranteun'esecuzione musicale,l'early sound contribuiscealla chiarezza e alladefinizione del suono,mentre il late sound crea ilsostegno sonoro sul quale ilsuono diretto e le primeriflessioni vengono distintedall'orecchio.Scomportamento di una sala di mediagrandezza

Il tempo di ritardo iniziale(Initial-Time-Delay-Gap)“The greater the time delay of the reflection, the less pleasant the music becomes”(Beranek)li ambienti in nterniS . Secchi – La qualità ac custica deglDifferenza tra il tempo impiegato i dal primoraggio riflesso a raggiungere un datoascoltatore e quello impiegato dal raggiodiretto.Problema solitamente associato ad una saladal grande volume.Secondo Beranek valore ottimale del tempoiniziale di ritardo dell'ordine di25 millisecondi.Ottenimento di questo valore spesso difficileper le dimensioni delle grandi sale permusica sinfonica odierne.Studi sperimentali compiuti nelle nuove saleriscontrano valori dell' I.T.D.Gprossimi a30 millisecondi.Il tempo di ritardo iniziale(Metodo grafico di stima)custica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in

Il tempo di ritardo iniziale(Metodo grafico di stima)custica deglLa qualità acS. Secchi – Lnternili ambienti in