Hoe werkt lucht geluidsisolatie (en hoe niet!)

Als eerste moet heel kort duidelijk worden gemaakt:
• Geluidsisolatie houdt geluid tegen.
Als een ruimte perfect geluiddicht is blijft buitenlawaai buiten en verstoort de binnen activiteiten of de slaap niet.
Daarnaast blijft binnengeluid binnen en stoort de buren niet.
• Verbetering akoestiek zorgt voor een prettiger sfeer in een ruimte, voor een goede spraakverstaanbaarheid en voor minder galm.
Zie onze website bij “Galmende ruimten”.

Men moet altijd rekening houden met alle geluidswegen in een gebouw die overlast kunnen veroorzaken. Een overdreven geluidsisolatie van de buitenmuren maakt dat het geluid via de buren beter hoorbaar wordt. Je hoort dan ineens de mogelijke burenruzies en dat beïnvloed de privacy.
Het heeft dan ook geen zin de geluidsisolatie van een scheidingsconstructie te verbeteren, als dat betekent dat het geluid uit de zwakkere delen dan storend hoorbaar wordt!

Het geluid waar wij het over hebben is niets meer dan een kleine verandering in de luchtdruk.
Als de frequentie tussen de onderste- en bovenste gehoorgrens ligt (20 Hz tot 20 kHz) en de geluidintensiteit voldoende groot is kunnen onze oren dit geluid ook waarnemen.
Geluid is een natuurkundig verschijnsel en volgt de natuurkundige regels. Alle voorzieningen die getroffen worden, die niet aan de natuurkundige randvoorwaarden voldoen, hebben dus akoestisch geen zin.
Enkelvoudige massieve constructie.
Het eenvoudigste is de uitleg van geluidsisolatie van een enkelvoudige massieve constructie.
De geluidisolatie is hierbij het verschil tussen de invallende geluidenergie en de doorgelaten energie (zie fbeelding hiernaast). A1s geluid op een wand valt wordt de wand in trilling gebracht en wordt aan de andere kant geluid afgestraald. De sterkte van de afstraling is afhankelijk van de isolatie-eigenschappen van de wand. Voor de isolatie van enkelvoudige wand- en vloerconstructies geldt dat hoe zwaarder de constructie des te hoger de geluidisolatie zal zijn (Massawet).                                                       
Geluid is bijna altijd een samenstelling van meerdere frequenties (tonen). Het geluid bestaat dan uit een samenstelling van zowel hoge- als lage tonen. De lage tonen (bij muziek de bastonen) worden door een constructie slechter geïsoleerd dan de hoge tonen. In een naast gelegen vertrek hoor je dan van muziek veel meer het gebonk van de bastonen. Volgens de Massawet van een enkelvoudige constructie geldt dat bij verdubbeling van de massa of frequentie de geluidsisolatie met 6 dB toeneemt. 
In de praktijk verhoogt de geluidsisolatie met 3 dB tot 4 dB per verdubbeling van de massa en met 4 dB tot 6 dB per octaafverdubbeling.

Bij het gebruik van massa geldt dus volgens de Massawet het principe: hoe zwaarder het materiaal (dicht en dik), hoe beter de geluidsisolatie. Dit geldt vooral voor luchtgeluid (de luchtgolven kunnen een zware constructie minder gemakkelijk laten trillen dan een lichte constructie). De massa heeft echter minder invloed op het contactgeluid.
Iedere constructie heeft een frequentie waarin de golflengte in de lucht en in de constructie gelijk zijn. Bij deze frequentie wordt de geluidenergie makkelijk van de lucht op de constructie overgedragen (en vice versa). De isolatie vertoont dan veelal een scherpe dip bij deze “kritieke frequentie”,  Voor hogere frequenties hersteld de geluidisolatie zich echter weer.
Deze dip is afhankelijk van het type materiaal en de dikte er van. Dit fenomeen wordt grensfrequentie of coïncidentie frequentie genoemd.
Als een wand dikker wordt gemaakt zal de geluidsisolatie in de lage tonen toenemen. De coïncidentiedip verschuift echter ook naar een lagere frequentie (zie figuur 2). De geluidisolatie kan daarom niet of nauwelijks toenemen.
De meeste enkelvoudige steenachtige wanden (metselwerk, beton) hebben, afhankelijk van de dikte, een coïncidentiedip rond 100 Hz. Boven deze frequentie neemt de isolatie toe.
Hoe stijver het materiaal, hoe belangrijker de plaats van deze coïncidentiedip. Sommige materialen zoals gipsblokken, hout en glas kunnen geluid lastiger isoleren omdat de “kritieke frequentie” midden in het frequentiegebied ligt. Er wordt dus de voorkeur gegeven aan materialen met een “kritieke frequentie” van onder de 100 Hz (betonblokken, kalkzandsteenblokken), of boven de 2000 Hz. (gipskartonplaten of gipsvezelplaten).

                                                         figuur 2
Uit de vorenstaande curven blijkt dat de isolatie uit drie delen bestaat, namelijk:
  1. de isolatie beneden de “kritieke frequentie” (wordt bepaald door de massa);
  2. de isolatie rondom de “kritieke frequentie” (is minimaal);
  3. de isolatie boven de “kritieke frequentie” (de geluidsisolatie verhoogt met 4 dB per verdubbeling van de massa en met 6 dB per frequentie verdubbeling).
Dubbelwandige constructie.
Praktisch kan een constructies niet altijd zo zwaar gemaakt worden als gewenst. er kan dan een dubbelwandige constructie worden gemaakt van twee relatief lichte wanden met een luchtspouw er tussen. Bij twee lichte wanden met een luchtspouw er tussen werkt de massawet anders.
De lucht in de spouw fungeert nu als een luchtveer, waardoor een massaveersysteem is ontstaan. De geluidgolf die op de eerste wand valt brengt deze in trilling, beïnvloedt de luchtlaag in de spouw, die vervolgens de tweede wand en de aangrenzende lucht in trilling brengt. Hoe soepeler de “veer” hoe minder geluidgolven worden doorgegeven aan de andere wand.
Er kunnen hierbij wel resonanties optreden die de geluidisolatie sterk nadelig kunnen beïnvloeden. Door echter de breedte van de spouw en de dikte van de spouwbladen zodanig te kiezen dat de resonantiefrequentie niet in het voor de isolatie belangrijke frequentiegebied ligt kan dit negatieve effect zo klein mogelijk worden gehouden. 

Voor frequenties lager dan de massa-veer-resonantiefrequentie verloopt de isolatiecurve van de dubbelwandige constructie als die van een enkel-wandige constructie die even zwaar is. Het voordeel van een dubbele wand is hier dus niet aanwezig. De isolatie rondom de resonantiefrequentie is echter weer zeer gering. Pas wanneer de resonantiefrequentie voldoende laag 1igt, hebben dubbele wanden dus zin.                                                     figuur 3.
De massa-veer-resonantiefrequentie kan naar beneden worden verplaatst met behulp van twee parameters:
  • de afstand die de twee panelen scheiden;
  • de massa van de panelen.
Hoe groter deze twee parameters, hoe lager de massa-veer-resonantiefrequentie en hoe hoger de geluidsisolatie in het voor isolatie belangrijke gebied (zie onderstaande figuur).

Voor het isoleren van stemgeluid is het voldoende dat de massa-veer-resonantiefrequentie rond de 200 Hz ligt. Voor het isoleren van muziekgeluid dient de massa-veer-resonantiefrequentie lager te zijn (afhankelijk van de soort muziek maximaal rond de 80 Hz. en voor muziek met veel bastonen rond de 50 Hz. of een nog lagere frequentie).
Voor frequenties waarvan een geheel aantal halve golflengten tussen de spouwbladen past treedt weer spouwresonantie op, dat nadelig is voor de geluidsisolatie. Tevens kunnen evenwijdig aan de spouwbladen staande golven (resonanties) optreden. Het doel van een goede wandconstructie is de massa-veer resonantie (coïncidentiefrequentie) zo laag mogelijk te houden en de resonantiefrequentie zo hoog mogelijk, zodat de meeste te isoleren energie tussen beide frequenties ligt (zie figuur 3).

Er zijn dus twee relevante frequenties: de coïncidentiefrequentie en de resonantiefrequentie.
Door geluidsabsorberende materialen in de spouw toe te passen kunnen deze resonanties voor een deel worden onderdrukt. Het absorptiemateriaal dient licht te zijn en zeer poreus, bijvoorbeeld glaswol of steenwol. Materialen met een gesloten cellenstructuur zoals tempex zijn niet geschikt. Het verloop van de luchtgeluidisolatie van een dubbele wand zoals hiervoor beschreven gaat uit van volkomen gescheiden spouwbladen. In de praktijk is dit echter vrijwel nooit haalbaar. 
Koppelingen tussen de spouwbladen kunnen op veel verschillende manieren tot stand komen.
 
Onnodige koppelingen.
Valspecie, speciebruggen, leiding doorvoeren of hard thermisch isolatieschuim. Deze koppelingen kunnen door een goede constructie en uitvoering worden voorkomen
 
Constructieve koppelingen.
Spouwankers; (de normale. met spouwankers uitgevoerde wanden gedragen zich in akoestisch opzicht a1s een even zware enkelvoudige wanden); stijl- en regelwerk; kunnen akoestisch gunstig worden ontworpen en uitgevoerd (bijvoorbeeld door middel van flexibele puntkoppelingen). 

PAS OP met Constructies met drie lagen (triple leaf constructies).
Wat te doen als er al een dubbelwandige constructie is en de geluidsisolatie is onvoldoende? De spouwbladen kunnen dan substantieel worden verzwaard. Als beide spouwbladen met 100% verzwaard worden, levert dit circa 3 dB. extra isolatie op. Of dit de moeite waard is blijft de vraag. Om effect te horen van extra geluidsisolatie, is zeker een 6 tot 10 dB verbetering nodig. 

In veel gevallen wordt nog een wand op een extra spouw toegevoegd. Er zijn dan drie lagen (triple leafs). Er ontstaat dan een constructie met twee spouwen en twee resonantiefrequenties, waarvan één altijd hoger is dan de bestaande resonantiefrequentie. De gemiddelde geluidsisolatie van de constructie kan dan misschien verbeteren, de meest kritische resonantiefrequentie verschuift dan echter naar een lagere frequentie. Omdat nabij de resonantiefrequentie de constructie weinig geluid isoleert, kan de totale geluidsisolatie toch achteruit kunnen gaan. Daarnaast kunnen ongewenste resonanties in de constructie optreden.
In principe moeten daarom triple leaf constructies te allen tijde worden vermeden.
Dit geldt zowel voor het plaatsen van voorzetwanden voor een dubbelwandige muur, voor het plaatsen van een verlaagd plafond onder een bestaand plafond, maar ook voor het isoleren van een dakkap of het plaatsen van zwevend parket op een betonvloer waar al een zwevende dekvloer aanwezig is.
De enige echte oplossing is: de spouw vergroten, absorptie in de spouw toevoegen en extra beplating op de aanwezige beplating aanbrengen.

Het vorenstaande geldt voor alle scheidingsconstructies, dus ook voor plafonds en ramen. Onder een houten balklaag met vloerdelen met daar onder een stukadoorsplafond kan dus niet zomaar een geluidsisolerend verlaagd plafond worden aangebracht (tripple leaf). De geluidsoverlast kan dan toenemen in plaats dat dit afneemt
Ook als er al dubbel glas aanwezig is en er wordt een voorzetraam geplaatst op een te kleine spouw, dan kunnen er bij lagere frequenties problemen ontstaan..

Flankerende geluidsoverdracht.
Naast de rechtstreekse geluidsoverdracht via de scheidingswand of vloer kan bij de geluidoverdracht tussen vertrekken ook flankerende geluidoverdracht plaatsvinden. Door de geluidbron worden namelijk ook de begrenzende constructies (wanden, vloer, plafond) in trilling gebracht (dit kan zowel luchtgeluid als contactgeluid zijn). Via deze begrenzende constructies worden de trillingen dan voortgeplant naar naburige vertrekken en worden ook daar door de begrenzende constructies afgestraald (zie figuur 5).
Deze trillingen worden wel bij verbindingen tussen wanden en vloeren verzwakt, maar er kunnen veel flankerende wegen blijven waardoor de totale isolatie tussen vertrekken toch niet zo veel verbeterd als wordt verwacht.

Daarnaast mag de geluidoverdracht via omloopgeluid niet worden vergeten, bijvoorbeeld via - gangen, deuren, ventilatiekanalen (vooral gemeenschappelijke), spouwruimten boven verlaagde plafonds en onder verhoogde vloeren zoals die vaak in computerruimten ten behoeve van bekabeling wordt toegepast.

Geluidsisolatie uit de bouwmarkt.
In de bouwmarkt kunnen materialen worden verkregen om de geluidsisolatie te verbeteren zoals bijvoorbeeld Metal-Stud profielen en gipskartonplaten.

Als u op Internet zoekt op "geluidsisolatie"  en u selecteert "afbeeldingen", dan zie u direct een grote hoeveelheid materialen zoals vlokkenschuimplaten of schuimplaten met piramide- of golf profielen worden bedoeld.
Dit zijn echter lichte zachte materialen die geluid absorberen.
Ook door de bouwmarkten wordt regelmatig met deze materialen geadverteerd.
Het zijn lichte zachte materialen die geluid absorberen.
Hiermee wordt geen geluid geïsoleerd. 

Geluidsisolatie (geluid tegenhouden) wordt verkregen, zoals hiervoor vermeld, met "massieve constructies", of dubbele constructies. 
Vlokkenschuim, maar ook glaswol en steenwol,  is noodzakelijk om spouwresonanties te verminderen. Het wordt toegepast tussen gipskartonwanden of tussen vloeren en plafonds,

Met piramideschuimplaten of schuimplaten met golfprofielen kan wel de galm in een ruimte worden verminderd .
Dat is dus verbetering van de akoestiek. Zie deze website bij Galmende ruimten.

En ja, met meer absorptie in een ruimte, verminderd ook het geluidsniveau in een ruimte.
Als het geluidsniveau in een compressorruimte moet worden verlaagd, dan is geluidsabsorptie dus nuttig.
Het heeft echter geen zin om met absorptiematerialen het geluidsniveau van muziek te verlagen; "je wilt immers de muziek horen". 
Het zelfde resultaat wordt verkregen door de volumeregelaar van de versterker terug te draaien.
Met meer geluidsabsorptie in een ruimte wordt dus nooit een hoger muziekniveau in een ruimte toelaatbaar.
Share by: