Dwa różne materiały mogą mieć identyczny współczynnik NRC, a mimo to działać zupełnie inaczej w rzeczywistym pomieszczeniu. Aby zrozumieć dlaczego, trzeba najpierw odpowiedzieć na pytanie: czym właściwie jest pochłanianie dźwięku?

Historia, od której wszystko się zaczęło

Współczesna akustyka wnętrz ma swoje korzenie na Uniwersytecie Harvarda pod koniec XIX wieku. Fizyk Wallace Clement Sabine otrzymał zadanie poprawienia akustyki jednej z sal wykładowych, w której studenci mieli problem ze zrozumieniem mowy prowadzących. Nie dysponował komputerami, mikrofonami ani specjalistyczną aparaturą pomiarową. Przenosił natomiast setki poduszek pomiędzy pomieszczeniami i mierzył stoperem czas zaniku dźwięku.

W ten sposób odkrył zależność między ilością materiałów pochłaniających dźwięk a czasem pogłosu. Efektem jego badań był wzór Sabine'a, który do dziś stanowi fundament projektowania akustycznego budynków.

Można więc powiedzieć, że współczesne panele akustyczne zawdzięczają swoje istnienie eksperymentom z poduszkami prowadzonym ponad 120 lat temu.

Czym jest współczynnik pochłaniania dźwięku α?

Gdy fala dźwiękowa trafia na powierzchnię, część energii zostaje odbita, część przenika dalej, a część zostaje pochłonięta przez materiał.

Stopień pochłaniania opisuje współczynnik oznaczany symbolem α (alfa).

• α = 0 oznacza całkowite odbicie dźwięku,

• α = 1 oznacza całkowite pochłonięcie.

W praktyce jednak materiał nie posiada jednej wartości α. Każda częstotliwość zachowuje się inaczej. Przykładowo cienki panel akustyczny może osiągać:

Rysunek 1. Współczynnik pochłaniania dźwięku α dla cienkiego panelu pochłaniającego

Tabela 1. Współczynnik pochłaniania dźwięku α dla cienkiego panelu pochłaniającego

Widać więc, że ten sam materiał słabo pochłania niskie częstotliwości, a bardzo skutecznie działa w zakresie średnich i wysokich tonów.

Współczynnik α może być większy od 1

To jedna z najbardziej zaskakujących rzeczy w akustyce.

Choć intuicja podpowiada, że maksimum powinno wynosić 1, w raportach laboratoryjnych można znaleźć wartości: 1.02, 1.05, 1.10.

Nie oznacza to, że materiał pochłania więcej energii niż otrzymuje. To efekt specyfiki pomiarów wykonywanych w komorach pogłosowych oraz dodatkowego pochłaniania na krawędziach próbki. Normy ISO i ASTM dopuszczają występowanie takich wyników.

Dlaczego powstał współczynnik NRC?

Pełna charakterystyka materiału może zawierać kilkanaście lub kilkadziesiąt wartości dla różnych częstotliwości. Dla projektantów jest to bardzo przydatne, ale dla klientów niezbyt wygodne. Dlatego opracowano wskaźnik NRC (Noise Reduction Coefficient).

To uproszczona średnia z pochłaniania przy częstotliwościach:

• 250 Hz,

• 500 Hz,

• 1000 Hz,

• 2000 Hz.

Im wyższy NRC, tym większa zdolność materiału do ograniczania odbić dźwięku.

NRC nie mówi całej prawdy?

NRC jest wygodny, ale ma istotne ograniczenie. Nie uwzględnia częstotliwości 125 Hz i niższych, czyli zakresu odpowiedzialnego za:

• dudnienie pomieszczeń,

• hałas instalacyjny,

• niskie tony muzyki.

To prowadzi do bardzo ciekawej sytuacji.

Dwa materiały mogą mieć identyczny NRC

Tabela 2. Porównanie współczynników pochłaniania dźwięku α dla dwóch różnych materiałów o tym samym NRC

Oba mogą osiągnąć bardzo podobny NRC. Jednak pierwszy materiał niemal nie działa przy niskich częstotliwościach, podczas gdy drugi pochłania dźwięk bardziej równomiernie. Dlatego sam NRC nie wystarcza do profesjonalnej oceny materiału.

Czym różni się α od αw?

To jedno z najczęściej mylonych pojęć.

α (alfa) – Opisuje pochłanianie dla konkretnej częstotliwości. Przykład: α = 0,80 przy 500 Hz.

αw (alfa ważone) – To pojedyncza wartość wyznaczana zgodnie z normą ISO 11654 na podstawie całego przebiegu współczynnika pochłaniania.

Można powiedzieć, że αw jest europejskim odpowiednikiem uproszczonej oceny materiału. Jednak w przeciwieństwie do NRC bierze pod uwagę szerszy zakres danych pomiarowych.

Klasy pochłaniania dźwięku

Jedną z największych zalet αw jest możliwość przypisania materiału do klasy pochłaniania.

Tabela 3. Podział materiałów na klasy zgodnie z ich ważonym współczynnikiem pochłaniania dźwięku αw

W praktyce:

• Klasa A oznacza bardzo skuteczne pochłanianie.

• Klasa C zapewnia umiarkowaną poprawę akustyki.

• Klasy D i E stosowane są zwykle tam, gdzie akustyka nie jest priorytetem.

Klasa A nie oznacza „idealnego” materiału

To kolejny częsty mit.

Materiał o αw = 0,95 może mieć znakomite wyniki przy wysokich częstotliwościach i jednocześnie przeciętne przy niskich tonach. Dlatego profesjonalni projektanci akustyki analizują nie tylko klasę pochłaniania, ale również pełny wykres współczynnika α.

Grubość panelu ma znaczenie?

Im niższa częstotliwość, tym dłuższa fala dźwiękowa. Przykładowo:

• 100 Hz ≈ 3,4 m długości,

• 50 Hz ≈ 6,8 m długości.

To dlatego cienki panel dekoracyjny o grubości 10 mm może mieć świetne wyniki dla wysokich tonów, a jednocześnie prawie nie wpływać na dudnienie pomieszczenia. Skuteczne pochłanianie basu wymaga zwykle większej grubości materiału lub specjalnych ustrojów akustycznych.

Na co patrzeć przy wyborze materiałów akustycznych?

Jeżeli producent udostępnia pełne dane, warto analizować je w następującej kolejności:

1. Wykres współczynnika pochłaniania α.

2. Wartość αw.

3. Klasę pochłaniania.

4. NRC.

Im więcej szczegółowych danych pomiarowych, tym łatwiej ocenić rzeczywiste właściwości materiału

Współczynnik pochłaniania dźwięku opisuje, jak skutecznie materiał zamienia energię akustyczną na ciepło zamiast odbijać ją z powrotem do pomieszczenia. Parametr α pokazuje zachowanie materiału dla konkretnej częstotliwości, NRC stanowi uproszczoną ocenę stosowaną głównie w Ameryce Północnej, natomiast αw jest europejskim standardem umożliwiającym również przypisanie materiału do klasy pochłaniania A–E. Choć pojedyncze wskaźniki są wygodne, najbardziej wartościową informacją pozostaje pełna charakterystyka pochłaniania w funkcji częstotliwości, ponieważ dwa materiały o identycznym NRC mogą zachowywać się zupełnie inaczej w rzeczywistym pomieszczeniu.