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DELL’AMBIENTE INTERNO

2.2 IL FONOASSORBIMENTO

prevedere la riduzione del suono, confron-tando l’assorbimento totale nella stanza pri-ma e dopo il trattamento acustico:

Per la maggior parte delle situazioni, il limite di questa riduzione del rumore è 10 dB, che percettivamente è assimilabile a una riduzio-ne del 50% del livello sonoro totale.

In ambienti rumorosi, quali un ristorante o bar, l’essere umano è portato ad aumenta-re involontariamente l’intensità della voce, nel tentativo di passare sopra al rumore di fondo. Per ridurre questo fenomeno è suf-ficiente intervenire sul rumore di fondo, li-mitando il riverbero attraverso un controllo del comfort acustico dell’ambiente. Inoltre ridurre le riflessioni comporta altri aspetti positivi: rendere il discorso comprensibile durante una conversazione, la musica più piacevole e consentire l’individuazione della provenienza dei suoni. Bisogna però evitare di raggiungere l’estremo opposto, creando un’atmosfera asettica e rendendo l’ambiente privo di riflessioni, quindi secco e silenzioso.

Per una corretta progettazione è fondamen-tale raggiungere un equilibrio.

L’intelligibilità della parola dipende da una serie di fattori: la distanza tra la sorgente e zati per diversi scopi, per ridurre i livelli dei

rumori, il riverbero, eliminare l’eco e miglio-rare l’acustica, modificando e influenzando la percezione di un ambiente.

La percezione di un suono varia in funzione dello spazio circostante: esso è influenzato dalle riflessioni degli oggetti e dalle superfici che ci circondano (motivo per il quale la no-stra voce suona diversamente all’interno di una doccia rispetto all’aperto).

Difatti in un campo libero, dove non abbia-mo riflessione del suono, l’unica percezione è quella che deriva dal suono diffuso sferica-mente dalla sorgente. In questa condizione, il livello sonoro diminuisce di 6 dB a ogni rad-doppio della distanza fra fonte e ricevitore.

In un ambiente riverberante, generalmente negli ambienti interni, la riflessione di og-getti e di superfici si somma al livello totale ricevuto. Tuttavia a un distanza ravvicinata il suono può comportarsi in condizioni di cam-po libero, ma appena la distanza dalla fonte sonora aumenta prevale il campo riverbe-rato. L’introduzione di elementi acustici fo-noassorbenti può in questo caso ridurre le riflessioni, permettendo di ricevere anche a una distanza maggiore il contributo diretto.

In particolare per ogni raddoppio dell’impor-to dell’impor-totale di assorbimendell’impor-to in una stanza, il li-vello sonoro diminuisce di 3 dB.

Attraverso la seguente formula è possibile

Riduzione del suono [dB]

assorbimento totale dopo il trattamento nella stanza assorbimento totale prima del trattamento della stanza

= 10 log

2. L’acustica dell’ambiente interno

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il ricevitore, il volume della sorgente rispet-to al livello di rumore di fondo e la quantità di riverbero in ambiente. In particolare il ri-verbero influisce sia attraverso il rumore di fondo, sia attraverso i riflessi che vanno ad ostacolare la parole. I materiali fonoassor-benti sono particolarmente indicati in questi casi ove la parola è fondamentale: aule, tri-bunali, spazi di lettura, spazi pubblici, sistemi di emergenza.

Questi ultimi sono ampiamente utilizzati per eliminare l’eco, riflesso che si verifica in ri-tardo nel tempo, percepito come un suono separato dalla sua fonte iniziale. Questo fe-nomeno si può verificare nelle sale e negli auditori dove possono essere presenti su-perfici piane a distanza anche di 15 m rispet-to alla sorgente: per evitare echi che rim-balzino è sufficiente ricoprire con materiale fonoassorbente la parete posteriore al pub-blico. Il fenomeno si verifica anche quando vi sono due superfici parallele riflettenti, come in sale conferenze che possono presentare pareti di vetro.

Tutti i materiali assorbono il suono in una certa misura, esso può essere valutato attra-verso il coefficiente di assorbimento acustico (alpha, α), cioè il rapporto fra energia sonora assorbita dalla superficie e l’energia inciden-te. Questo è un parametro adimensionale, e assume dei valori da 0 a 1: se l’assorbimento

risulta 0 significa che le superfici non sono assorbenti, se 1 le superfici sono totalmente assorbenti.

Le prestazioni di assorbimento variano in modo significativo in base all’angolo di inci-denza e alle frequenze; per questo general-mente l’assorbimento viene valutato alle 18 differenti bande di 1/3 di ottava, da 100 Hz a 5000 Hz.

L’assorbimento viene comunemente misura-to in camera riverberante (capimisura-tolo 9) anche se a scopo di prototipazione i piccoli campio-ni possono essere testati attraverso il tubo di impedenza (tubo di Kundt) o tramite le re-sistività al flusso (capitolo 7). In alternativa possono essere utilizzate anche delle model-lazioni empiriche basate sulle caratteristiche e sulle proprietà del materiale in questione.

La camera riverberante costituisce in asso-luto il metodo più completo per la misura dell’assorbimento poiché fornisce un campo sonoro diffuso con angoli casuali di inciden-za. Le misurazioni su un piccolo campione non rappresentano sempre il comportamen-to a dimensioni maggiori.

Esistono inoltre delle metriche di progetto in grado di rappresentare in un unico numero le performance acustiche del materiale. Tut-tavia questo può essere fuorviante, perché non rispecchia il reale andamento ma solo una media; risulta pertanto preferibile

valu-tare i coefficienti di assorbimento acustico alle varie frequenze.

Come emerso nelle precedenti righe è fon-damentale trovare il giusto equilibrio fra ri-verbero e campo diffuso, in base alla desti-nazione d’uso dell’ambiente e alle esigenze specifiche. Nella figura 8, viene mostrato il tempo di riverberazione ottimale in funzio-ne del suo volume e della destinaziofunzio-ne d’u-so alla frequenza di 500 Hz. Spazi in cui l’u-so della parola è fondamentale richiedono dei tempi di riverbero minori di 1 secondo, mentre per spazi con musica non amplificata tempistiche di riverbero maggiori. Ottenere tempi di riverbero lunghi a basse frequenze

Figura 8: Tempo di riverberazione ottimale in funzione del volume e della destinazione d’uso, alla frequen-za di 500 Hz, Tyler Adams, 2018, op.cit.

risulta complesso poiché i materiali da co-struzione spesso fungono da assorbitori a tali frequenze. Allo stesso tempo mantenere tempi di riverbero a basse frequenze in spazi ampi risulta difficile perché sia la presenza dell’uomo sia l’aria assorbono le frequenze più alte.

Il tempo di riverberazione (T60), viene de-finito come il tempo necessario affinché il livello sonoro in un punto dell’ambiente de-cada di 60dB, dall’istante di spegnimento di una sorgente sonora che emette un segnale stazionario, figura 9. A causa delle difficol-tà nell’ottenere un decadimento di 60dB la misurazione viene effettuata su una

porzio-2. L’acustica dell’ambiente interno

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ne più limitata della coda sonora, in genere 30dB per poi estrapolare il tempo a 60dB: si introducono gli equivalenti T30, T20 e T15.

L’equazione per calcolare il tempo di riverbe-razione è stata introdotta da Wallance Cle-ment Sabine, che per primo stabilì in modo empirico la relazione fra tempo di riverbera-zione di un ambiente [s] alle sue dimensioni e al relativo assorbimento acustico:

dove V corrisponde al volume dell’ambiente [m3], e A coefficiente di assorbimento medio di Sabine, il quale deve essere comprensivo di persone e arredo [m2]. Quest’ultimo può essere valutato come:

Figura 9: Decadimento della pressione sonora e tempo di riverberazione, T60.

T60 = 0,16 𝑉𝑉 (𝐴𝐴 + 4𝑚𝑚𝑉𝑉) T60 = 0,16 𝑉𝑉

(𝐴𝐴 + 4𝑚𝑚𝑉𝑉)

A = � 𝛼𝛼𝑆𝑆

���

con α il coefficiente di assorbimento medio della i-esima superficie di materiale che de-limita l’ambiente e Si la superficie dell’am-biente [m2]. Se si introduce l’attenuazione del suono in aria, per via dell’influenza delle dissipazioni, soprattutto in ambienti di note-voli dimensioni la formula diventa:

dove A coincide con l’assorbimento totale [m2], V corrisponde al volume dell’ambien-te [m3] e m al coefficiente di attenuazione dell’aria [m-1].

𝑉𝑉

𝐴𝐴 𝑚𝑚𝑉𝑉

T60 = 0,16𝑉𝑉 𝐴𝐴

∑ 𝛼𝛼𝑖𝑖𝑆𝑆𝑖𝑖 𝑛𝑛 𝑖𝑖=1

[s]

I materiali porosi sono la tipologia più diffusa fra i materiali caratterizzati da assorbimento acustico. L’assorbimento avviene per mezzo dei pori interconnessi attraverso il materiale che, mediante effetti viscosi, sono in grado di dissipare l’energia acustica in calore. Caratte-ristica fondamentale è che i pori siano aperti ed esposti all’ambiente. La loro dimensione tipica è minore di 1 mm, inferiore a quella delle lunghezze d’onda d’interesse.

Quando un’onda acustica penetra un ma-teriale, le molecole d’aria interne ai pori e alle interconnessioni sono costrette vibrare, perdendo energia a causa dell’attrito con le superfici interne dei pori all’interno del ma-teriale. Nei materiali porosi fibrosi (figura 10) una parte dell’energia viene dissipata anche dalla vibrazione meccanica delle fibre stesse.

In base alla microstruttura porosa questi

ma-teriali possono essere suddivisi in cellulari, ad esempio le schiume, fibrosi, caratterizzati da spazi d’aria fra i filamenti delle fibre, come la fibra di vetro, e i materiali granulari, ove vi sono sacche d’aria tra i granuli che compon-gono il materiale stesso, come nel caso del calcestruzzo poroso.