Wat zijn de 5 meest gebruikte soorten akoestische panelen?

De 5 meest gebruikte akoestische panelen zijn:

• Absorptiepaneel (homogeen)

• Resonatoren

• Reflectoren

• Diffusoren

• Hybride

Wat is een akoestisch paneel?

Zoals je misschien gewend bent uit onze andere blogs beginnen we bij de essentie. Het begrip;

Een paneel is volgens de Van Dale een ‘rechthoekig vak’, akoestisch heeft betrekking op de eigenschappen van dit paneel. Een akoestisch paneel is dus een vak dat invloed heeft op geluid.

Met een akoestisch paneel is het mogelijk om de manier waarop geluid zich in een ruimte gedraagt te beïnvloeden. Akoestische panelen komen in vele soorten en maten en zijn zeker niet altijd rechthoekig. Tegenwoordig komen panelen in bijna elke vorm. Ze kunnen zelfs zo groot zijn dat de achterliggende constructie niet meer zichtbaar is. In dat geval praat je eerder van een akoestische wand, plafond of vloer.

Waarvoor gebruik je een akoestisch paneel.

Deze vraag lijkt misschien een schot voor open doel maar toch wil ik hem beantwoorden. Natuurlijk is een akoestisch paneel bedoelt om de akoestiek in een ruimte aan te passen, en hoop je daarmee de akoestiek in de ruimte te verbeteren. Maar akoestiek verbeteren is niet zo gemakkelijk als het lijkt, een paar voorbeelden:

Hoe zoek je nu een oplossing op Google voor het verbeteren van de akoestiek? Ik schat de kans klein in dat je ooit een googlesearch bent gestart naar Licht verbeteren. Je zoekt dan waarschijnlijk eerder naar inbouwspots LED warm. Zie je het verschil hier? ‘Akoestiek verbeteren’ is zo’n algemene term dat de kans zeer groot is dat je de plank mis slaat, je moet het doel specificeren en je zoekterm van context voorzien. Dus wat wil je precies verbeteren aan de akoestiek? Daarvoor helpt het als je google meer over je probleem vertelt, net zoals in de tabel hierboven. In onderstaande afbeelding zie je dat mensen soms ook zoeken naar oplossingen die niet werken, zoals de akoestiek verbeteren onder tafel. Gratis tip: dat kun je beter niet doen. Behalve dan als je graag onder je tafel zit.

Google search: ‘akoestiek verbeteren’

Alles is ‘akoestisch’

Bijna elk voorwerp van relevant volume kan de akoestiek in een ruimte veranderen. Een bed verandert de akoestische eigenschappen van een slaapkamer. Gordijnen kunnen de klanksfeer in een huiskamer beïnvloeden, gevulde boekenkasten kunnen de spraakverstaanbaarheid in een klaslokaal flink verbeteren. Harde oppervlaktes hebben ook akoestische eigenschappen, Beton en glas zijn ook akoestisch, ze versterken de reflecties in bijvoorbeeld oefenruimten en concertzalen. Bij de term akoestisch paneel gaat iedereen er echter wel vanuit dat je een paneel bedoelt dat het geluid dempt. Niet zo gek, dit is ook de meest toegepaste en verkocht type paneel op de markt. Het absorptiepaneel dat gevuld is met een poreus materiaal.

1.    Absorptiepaneel (homogeen)

Het meest bekende akoestische paneel is waarschijnlijk het absorptiepaneel zoals onze KD Cyrus. Absorptie wordt in de meeste standaard uitvoeringen behaald door een akoestisch absorberend materiaal (zie dit blog) te omspannen met een akoestisch open stoffering. Dit is een stoffering die het geluid doorlaat zodat het de achterliggende absorptie bereikt. Geluiddempende materialen zijn poreus (zacht), zoals veel verschillende soorten wol.

Voorbeelden hiervan zijn:

• steenwol,

• glaswol,

• vlaswol,

• hennepwol,

• PET-wol

• schapenwol

Wat bepaald hoe goed en welk geluid een poreus paneel absorbeert:

• Dikte; moet voldoende zijn

• Densiteit; het soortelijk gewicht van het poreuse materiaal

• Het werkzame oppervlak; hoe groter de afmetingen hoe meer geluid er op invalt

• De afwerking; deze moet voldoende ‘open’ zijn, anders reflecteert het geluid

Theoretische verdieping

Een poreus materiaal moet wel enige dikte hebben om te werken voor stemgeluid. Een dikte van ten minste 3 cm is wel aan te raden, maar liever nog dikker. Voor basgeluiden ofwel laagfrequent geluid is dit type absorptie niet effectief. Een geluidsgolf van 200 Hz, dat vergelijkbaar is met de bas van een mannenstem, heeft een lengte van ruim 1,5 meter. Een poreus materiaal is het meest effectief op een kwart van de golflengte omdat de golf hier de grootste snelheid heeft. Voor een geluid met energie in de 200 Hz is dat (1/4^e*1,5=) 37,5 cm. En voor lagere frequenties, bijvoorbeeld van luidsprekers of een subwoofer kan dat nog veel langer worden. Poreuze materialen zijn dus niet effectief in lagere frequenties als je ze tegen de wand aanhangt, ze moeten zo ver de ruimte in worden geplaatst dat dit in de praktijk vaak ongewenst is.

2. Resonator

Een resonator is een massa-veersysteem dat ingezet worden om de energie van een geluidsgolf te absorberen. Een resonantie is een frequentie waarop een materiaal of andere massa in harmonie gaat meetrillen. Door dit precies af te stemmen op de frequenties die men wil absorberen kan je heel gericht een akoestisch paneel ontwerpen dat een specifieke frequentie dempt. Dit is dus altijd maatwerk afhankelijk van de frequentie die je wil dempen. Een resonator bestaat altijd uit een veer en een massa. De massa kan een membraam zijn (een folie of een plaatmateriaal), en de veer is vaak niets meer dan opgesloten lucht. De eigenschappen van een resonator zijn:

• Energie absorberen in specifiek frequentiegebied, vaak laagfrequent.

• De voorzijde kan van hard plaatmateriaal gemaakt worden.

• Vereist meer moeite om te ontwerpen dan een poreuze absorber.

Theoretische verdieping

Een resonator werkt niet op de snelheid van een geluidsgolf maar op de druk. Dit zijn de pieken van de golf. De druk bouwt zich op tegen de wanden, vloeren en plafonds van een kamer. En dan vooral in de hoeken waar meerdere vlakken samenkomen. Direct tegen de muur is de snelheid van een golf 0 (hij komt tot stilstand tegen de wand) terwijl de druk maximaal is. Denk hierbij aan een golf in het water die tegen de kade aankomt. Dit bouwt energie op tegen de kade waarna hij terugstroomt in de andere richting. Dit is precies waar een resonator de energie absorbeert, en dat maakt dat dit wel het juiste type absorber is om bassen te absorberen op een wand, vloer of plafond.

In zalen met grotere inhoud, die bestemd zijn voor het produceren (live) en reproduceren (audiosysteem) van muziek en spraak, lijdt het toevoegen van absorptie vaak niet tot oplossen van het probleem. De kans is groot dat je energie weghaalt die essentieel is voor de beleving. In deze gevallen is het sturen van reflecties een betere oplossing.

3. Reflectoren

In een kerk, concertzaal, raadzaal of collegezaal is het doel niet om geluid te dempen, je moet een akoestiek creëren die de muziek of spraak vanaf het podium ondersteund. Bij een teveel aan absorptie sterft het geluid weg en wordt een zaal ervaren als kil, dood en verliest het brongeluid body. Voor zalen (zelfs voor grote kantoortuinen) is het beheersen en sturen van reflecties noodzakelijk.

Als je de richting van geluid wil beïnvloeden kies je voor een reflector. Als je een specifieke enkele reflectie wil sturen kan dat met een reflecterende plaat (bv. glas, hout of metaal) die in een bepaalde richting is georiënteerd. Een bekend voorbeeld is de schelp, een halve reflecterende koepel die gebruikt wordt om de energie van een orkest vanaf het podium de zaal in te stuwen.

Ontwerp overwegingen voor een reflector:

• Het reflecterend oppervlak heeft de afmeting die groter is dan de geluidsgolf die het moet beïnvloeden.

• Deze plaat heeft het juiste soortelijke gewicht en dikte zodat de geluidsgolf niet door het materiaal dringt maar terugkaatst

• De oriëntatie van de reflector, hierbij geldt: hoek van inval is gelijk aan hoek van uitval.

Bij een reflector verander je een weerkaatsing van geluid zodat de reflectie op een andere plek uitkomt dan voorheen. Als de reflectie geen prominente functie heeft maar de nagalmtijd mag niet verder verminderen (lees, de reflectie absorberen is geen optie) kan er ook voor worden gekozen om de reflectie uit te smeren in alle richtingen om een homogene galm te creeeren. Dit noemt men het diffuseren of verstrooien van geluid en daarvoor gebruik je een diffusor.

4. Diffusoren

Dit is een speciaal type reflector dat de invallende geluidsgolf opbreekt in een veelvoud kleinere reflecties die elk een andere kant op worden gestuurd. Op deze manier voorkomt met hinderlijke reflecties en smeert de geluidsenergie uit over de ruimte. Deze galm wordt vaak als natuurlijk en levendig ervaren. Kort gezegd: diffusoren helpen de ruimtelijkheid van een zaal behouden terwijl hinderlijke reflecties (zoals echo’s) worden voorkomen. Een voorbeeld van een diffusor is onze KD Keys.

Diffusoren worden vaak gebruikt in professionele opnamestudio’s en mixageruimtes, kerken en concertzalen, maar zijn ook goed toe te passen in kantoortuinen, raadzalen en collegezalen. Bij het ontwerpen van een akoestisch geoptimaliseerde ruimte voor muziek zijn diffusoren in mijn ogen onmisbaar.

Technische verdieping

Diffusoren breken het geluid op door faseverschillen te creëren in de reflectie van een geluidsgolf. Een faseverschil bereik je door de timing waarop verschillende delen van de golf terugkomt te differentiëren. Bijvoorbeeld door een wand te bouwen met een reliëf erin. De breedte en de diepte van dit reliëf bepalen welke frequenties worden beïnvloed door de wand. Hierdoor smeert het geluid uit tot allemaal kleinere reflecties die op verschillende momenten terug de ruimte in kaatsen. Een bekende pionier op dit gebied was Dr. Manfred Schroeder. Om de relatieve verschillen in dieptes voor diffusoren rekenkundig te bepalen maakte hij gebruik van sequenties die ‘pseudo willekeurig’ zijn. Dit wil zeggen dat je een opeenvolging van timingsverschillen uitrekent die zorgen voor een gelijke verdeling van de reflectie over een groter oppervlak. Om een wand van 10 meter diffuus uit voeren is het eigenlijk noodzakelijk om een sequentie te gebruiken die voor de gehele 10 meter differentieert. En die dus op maat te bouwen. Want wanneer je 10 gelijke diffusoren achter elkaar hangt van 1 meter breedte krijg je 10x hetzelfde patroon waardoor de diffusie afneemt tot een eenvoudigere verstrooiing. Alhoewel er puristen zullen zijn die perfecte diffusie nastreven, blijkt het opbreken van een hinderlijke reflectie in een x-aantal kleinere reflecties middels verstrooiing al voldoende. Zolang de juiste frequenties maar beïnvloed worden door de verschillen in timing.

5. Hybride systemen

Zo, dat was een hele bevalling. Maar we zijn er nog niet. Naast deze vier wat puurdere uitvoering van akoestische oplossingen zijn er nog tal van hybriden. Dit zijn panelen die verschillende functies combineren. Zoals panelen die gedeeltelijk absorberen en gedeeltelijk reflecteren. Bijvoorbeeld door laagfrequent geluid te dempen en het hoogfrequent geluid te behouden. Of door deels te absorberen en deels te diffuseren, zoals in een helmholtz resonator gebeurt. De ontwikkelingen op gebied van materialisatie maken de laatste jaren een vogelvlucht, mede door de ontwikkeling en synthese van duurzame en hernieuwbare materialen. Ook worden steeds vaker electro-akoestische technieken gecombineerd om bouwkundige akoestiek aan te vullen. Een systeem wat je waarschijnlijk wel kent is een koptelefoon met noise-cancelation. Er zijn al systemen die real-time reflecties en galm toevoegen middels microfoons en luidsprekers. Zo beleef je de akoestiek van een kerk in een poptheater. Hoe cool is dat?

Blijf je met vragen zitten? Stel ze gerust in de comments hieronder!

Hoe werkt geluid?

Kwamen er in dit artikel veel begrippen voor die je niet snapt? Geen zorgen! Wij hebben speciaal voor jou een reeks artikelen geschreven om de basisbeginselen van akoestiek uit te leggen. Hieronder vind je een samenvatting van de artikelen:

• Wat is akoestiek?
• Wat zijn frequenties?
• Wat is een decibel?
• Geluid in de vrije ruimte (buiten)
• Geluid in een afgesloten ruimte (ruimte-akoestiek)