Absorpce jako hlavní pomocník kontroly doby dozvuku Hlavní nástroj při kontrole délky doby dozvuku, kterým se odstraní přebytečná zvuková energie

Tak jako všechny záležitosti spojené se zvukem je i absorpce kmitočtově závislá, tedy že vysoké kmitočty se chovají jinak než kmitočty nízké. Tato vlastnost se u materiálů vyjadřuje tzv. absorpčním koeficientem, který nabývá hodnot od 0 do 1. Znalost tohoto koeficientu lze uplatnit jeho dosazením do matematických vzorců, a tím odhadnout výsledný efekt našich úprav.

Absorpční koeficient α

Jedná se o vlastnost, která je použita k popisu akustických vlastností daného materiálu. Nabývá hodnot od 0 do 1, kdy 1 znamená absolutní pohlcení a 0 naopak absolutní odraz. Absorpční koeficienty všech materiálů, které se v daném prostoru nachází a jejich četnost má přímý efekt na délku doby dozvuku. Pokud je cílem snížení hodnot RT60, použitím dostatečného množství materiálů s vysokými hodnotami α dojde k jejich snížení. Je však důležité myslet právě na kmitočtovou závislost a volit použité prvky tak, aby došlo k cílenému potlačení problémových kmitočtových pásem a výsledné hodnoty RT60 měly vyrovnaný průběh.

Absorpční materiály

Nejčastěji se jedná o použití různých pěn, které mají otevřenou buněčnou strukturu (typická je polyuretanová pěna nebo pěna z melaminové pryskyřice), nebo vláknité materiály (minerální vata, VicPET vlna od Vicoustic). Všechny tyto materiály pohlcují zvuk stejným způsobem, a to přeměnou zvukové energie za pomoci tření molekul vzduchu o vnitřní strukturu materiálu na energii tepelnou.

Pro to, aby došlo k efektivní absorpci zvuku, je důležitá tloušťka daného materiálu, tak jak ukazuje příklad na obr. 1. To je způsobeno tím, že přímo v kontaktu u překážky se molekuly vzduchu v důsledku zvukového vlnění téměř nepohybují a jejich pohyb narůstá až se vzdáleností od překážky, a právě tento pohyb je materiálem tlumen.

Většina výrobců tyto koeficienty u svých produktů uvádí, ale pokud z nějakého důvodu nejsou k dispozici, nebo si chceme úpravy vytvořit svépomocí, dají se přibližně odhadnout. Tento efekt je závislý na kmitočtu, konkrétně na vlnové délce zvukového vlnění, například efektivní pohlcení na 1000 Hz může stačit tloušťka absorpčního materiálu 2 cm. Pro 100 Hz už bude potřeba více nežli 20 cm. Jako velmi hrubý odhad potřebné tloušťky lze říci, že zvolená síla absorpčního materiálu odpovídá 1/7 vlnové délky nejnižšího pohlceného kmitočtu, ale samozřejmě vždy záleží na konkrétním materiálu.

Často se lze setkat s tím, že absorpční materiál bývá překryt tuhým perforovaným materiálem jako například dřevěná deska. Důvodem je snížení pohltivosti na vysokých kmitočtech, které v naprosté většině prostorů bývají pohlceny přirozeně.

Absorpce vzduchu

Na vysokých kmitočtech má i samotný vzduch nezanedbatelný vliv na útlum zvukového vlnění. Jedná se o poměrně komplikovaný jev, který závisí na teplotě a také na vlhkosti, ale pro zjednodušení lze říci, že vysoké kmitočty jsou tlumeny výrazně více nežli kmitočty nízké. Porovnání pro různé kmitočty ukazuje Tab. 1. To má za přímý důsledek to, že i pokud se v místnosti nenachází vůbec žádné tlumení, tak RT60 má na vysokých kmitočtech klesající tendenci, právě z důvodu délky trasy, kterou zvuk musí díky opětovným odrazům urazit.

Tab. 1: Porovnání útlumu na vzdálenost 100 m při teplotě 20 °C a relativní vlhkosti 50 %

Sabinův a Eyringův vzorec pro výpočet délky doby dozvuku

Pokud známe absorpční koeficienty všech materiálů v místnosti, můžeme použít matematické vzorce k odhadnutí délky doby dozvuku. Výhoda použití těchto vzorců je, že jejich pomocí lze zhruba předpovědět, jaký efekt budou mít námi použité akustické úpravy a v dnešní době je i poměrně snadný jejich výpočet za pomoci PC. V rovnici (1.) je vypsán Sabinův vzorec. Jeho výpočet je nejsnazší, ale poměrně dobré přesnosti dosahuje pouze v místnostech s nízkými α. Na rovnici (2.) je vypsán o něco složitější Eyringův vzorec, který však poskytuje přesnější výsledky pro prostory s celkově vyššími absorpčními koeficienty. Proměnná V je objem celé místnosti v m3, Sii odpovídá jednotlivým materiálům, konkrétně jejich celkové ploše a absorpčního koeficientu pro daný materiál a S celkovému součtu všech ploch v daném prostoru.

Nyní už jsme schopni odhadnout, jak moc a jaké kmitočtové pásmo potřebujeme kontrolovat. Také jsme schopni vybrat, případně odhadnout, jaké akustické obklady jsou pro nás vhodné. V dalším článku se podíváme na chování zvuku při setkání s překážkou a na speciální jevy, které nastávají v neošetřených místnostech.