| Introduzione
Le aule scolastiche sono ambienti pubblici che richiedono un buon trattamento acustico al fine di facilitare l'apprendimento e la concentrazione. Nelle scuole, infatti, vengono svolte attività complesse che implicano l'elaborazione di nuove informazioni e la comprensione di lunghi ragionamenti. Un ambiente acustico adeguato è quindi essenziale per migliorare la capacità di concentrazione e di ascolto, riducendo gli sforzi aggiuntivi e promuovendo il benessere generale [1].
Il design acustico in ambienti scolastici è stato studiato tramite un caso studio in una scuola a Firenze. Utilizzando una configurazione di sistemi fonoassorbenti, sono stati misurati parametri acustici come il tempo di riverberazione (T30) e la chiarezza del parlato (C50). Lo studio dimostra l’efficacia delle soluzioni fonoassorbenti applicati negli ambienti scolastici. Tali materiali dissipano l'energia sonora e migliorano la qualità acustica degli ambienti in cui studenti e docenti svolgono compiti complessi.
| Acustica degli ambienti interni e performance delle attività
Il rumore causa stress e disturba la concentrazione, influenzando negativamente l'apprendimento [2-3]. Alcuni studi realizzati in scuole italiane e inglesi hanno evidenziato che una scarsa qualità acustica riduce la concentrazione causando interruzioni durante le lezioni [4-5]. A tal proposito, la progettazione acustica risulta importante, e in particolare risulta cruciale porre attenzione alle prime riflessioni del suono, in quanto migliorano l’intelligibilità del parlato. La norma ISO 3382-1 suggerisce che una differenza di chiarezza del discorso (C50) di 3 dB è necessaria per un miglioramento significativo. Inoltre, misurare diversi parametri acustici è essenziale per una valutazione accurata della qualità acustica, come indicato nello standard UNI 11532-2.
| Il progetto BRIC INAIL 2019 ID14
Nell’ambito del progetto BRIC 2019 ID14, finanziato da INAIL e a cui hanno preso parte sei atenei italiani, sono state condotte alcune campagne di misure fonometriche, sia ad ambienti occupati che non occupati, in diverse realtà scolastiche nelle città di Firenze, Roma e Perugia. La ricerca ha portato a caratterizzare l’acustica degli ambienti scolastici selezionati, intesi come luoghi di lavoro, includendo la valutazione degli effetti extra-uditivi dell'esposizione al rumore e la qualità acustica degli ambienti. I risultati ottenuti sono stati analizzati nell’ottica di realizzare una linea guida per la valutazione e il controllo degli effetti extra-uditivi sugli insegnanti e sugli studenti [6].
Tra gli istituti selezionati come caso studio, una scuola superiore di Firenze si è resa disponibile e propensa alla realizzazione di un progetto di riqualificazione acustica dell’aula scolastica in cui erano state condotte le misure fonometriche durante il citato progetto BRIC 2019 ID14. L’intervento ha previsto l’installazione di panelli fonoassorbenti a parete e la realizzazione di un controsoffitto fonoassorbente. Al fine di valutare l’efficacia di tale intervento, è stato eseguito il confronto di alcuni parametri acustici tra la condizione ante-operam e post-operam e verificato il soddisfacimento dei valori normativi di riferimento.
| Parametri acustici
Per descrivere oggettivamente l'acustica di un ambiente interno esistono diversi parametri misurabili. Nel presente caso di studio, sono stati analizzati:
- Tempo di riverberazione (T60)
- Chiarezza del Parlato (C50)
Questi parametri sono fondamentali per comprendere come l'acustica di una stanza influisce sulla qualità del suono.
| Materiali fonoassorbenti
I materiali fonoassorbenti sono utilizzati per migliorare la risposta acustica di una sala, grazie alla loro capacità di assorbire l'energia sonora. Tra questi i sistemi fonoassorbenti porosi riducono l'energia sonora per propagazione attraverso i pori interconnessi, dissipando l'energia principalmente attraverso effetti viscosi. Gli assorbitori porosi sono particolarmente efficaci alle alte frequenze e sono comunemente utilizzati in pannelli acustici nelle sale pubbliche.
Saint-Gobain Ecophon e Vie en.ro.se. Ingegneria S.r.l. hanno partecipato alla progettazione e realizzazione dei trattamenti acustici in un’aula scolastica in una scuola di Firenze, che aveva preso parte al citato progetto di ricerca BRIC INAIL 2019 ID14.
| Scenario di intervento
L’aula oggetto dello studio è caratterizzata da una superficie in pianta pari a circa 47.5 m2 (6.5 x 6.86 m), altezza 3.76 m (3.40 m sotto trave) e un volume pari a circa 165 m3. Si tratta di un ambiente di forma rettangolare con la parete di facciata rivolta verso il cortile interno della scuola. Sono attualmente presenti n. 17 posti a sedere per gli alunni.
L’aula, come si può vedere dalle immagini fotografiche riportate in Figura 1, è delimitata da soffitto e pareti intonacate, pavimento in graniglia e infissi finestrati anche verso il corridoio. L’aula è arredata con 17 banchi in laminato e sedie in legno, una cattedra in laminato e sedia in legno, una lavagna interattiva, una lavagna tradizionale e una libreria in legno.
Sul soffitto sono presenti i corpi illuminanti, mentre nella parete di fondo sono presenti uno split con la relativa canalizzazione, un appendiabiti e due listelli in legno non utilizzati.
| Metodologia e programma delle attività
Il caso studio ha previsto un’analisi acustica, articolata in varie fasi.
Le misure ante-operam hanno compreso la misurazione del Tempo di Riverberazione (T30) e della Chiarezza (C50) in accordo con le norme tecniche UNI EN ISO 3382-1. È stata quindi eseguita un’elaborazione delle misure attraverso il calcolo dei valori medi nelle condizioni di misura. Sono stati individuati i valori limite e comparati i valori misurati con i valori di riferimento.
Si è proceduto quindi alla progettazione e installazione delle soluzioni.
Le misure post-operam, eseguite dopo la realizzazione degli interventi a cura di Ecophon, hanno previsto l’effettuazione delle stesse rilevazioni fonometriche della prima fase, per poi procedere a comparare i risultati.
Aula prima del trattamento acustico.
Aula dopo il trattamento acustico.
Il progetto ha previsto sia interventi a soffitto che a parete, in particolare:
controsoffitto da parete a parete fonoassorbente tipo Ecophon Master Rigid A sui 4 quadranti del soffitto, con Extra Bass su 3 lati del perimetro dell’aula per un 50% di superficie. Superficie totale trattata di circa 39.5 m2; il sistema si compone di una superficie rinforzata in modo da resistere agli impatti. Il sistema del controsoffitto in combinazione con lo strato per le basse frequenze consente di raggiungere alti coefficienti di fonoassorbimento in particolare alle basse frequenze, come di seguito:
Coefficienti di assorbimento acustico del controsoffitto
αP coefficiente pratico di assorbimento acustico |
|
| 70/200 |
SP [mm] / o.d.s.[mm] |
| 0.70 | 125Hz |
| 1.00 | 250Hz |
| 1.00 | 500Hz |
| 1.00 | 1000Hz |
| 1.00 | 2000Hz |
| 1.00 | 4000Hz |
| 1.00 | αW |
| A | Classe di assorbimento acustico |
- rivestimento a parete con pannelli tipo Ecophon Akusto Wall C + Extra Bass sulla parte alta del fondo dell’aula, per una superficie di circa 6,7 m2. I pannelli, realizzati in lana di vetro ad alta densità e rivestiti di un tessuto resistente, presentano nel retro uno strato per le basse frequenze, raggiungendo uno spessore totale di 80 mm. Di seguito i valori relativi ai coefficienti di fonoassorbimento:
Coefficienti di assorbimento acustico dei pannelli a parete
αP coefficiente pratico di assorbimento acustico |
|
| 80/80 |
SP [mm] / o.d.s.[mm] |
| 0.65 | 125Hz |
| 1.00 | 250Hz |
| 0.95 | 500Hz |
| 1.00 | 1000Hz |
| 1.00 | 2000Hz |
| 1.00 | 4000Hz |
| 1.00 | αW |
| A | Classe di assorbimento acustico |
I prodotti rispondono ai requisiti previsti dai CAM.
Controsoffitto Master Rigid A in colorazione bianco
Pannello a parete Akusto Wall C + Extra Bass in colorazione bianco
Pannello a parete Akusto Wall C + Extra Bass in colorazione bianco
| Analisi e comparazione dei risultati delle misure post-operam con la situazione ante-operam e con i valori di riferimento
La categoria A2 di riferimento per l’aula oggetto del presente studio comprende attività che necessitano di un elevato grado di intelligibilità e prevedono la presenza di un oratore frontale (aule didattiche, aule magne).
Le relazioni di calcolo dei valori ottimali del tempo di riverberazione, valide per le categorie da A1 a A5, sono riportate nel prospetto 6 della norma UNI 11532-2 e si riferiscono agli ambienti arredati e occupati all’80% della loro capienza, mentre il valore di riferimento per il descrittore C50, per ambienti con volume inferiore a 250 m3 e senza impianto di amplificazione.
Per ambienti con volume inferiore a 250 m3 e di categorie A1, A2, A3 e A4, si può verificare il parametro chiarezza C50 in alternativa allo STI. Le condizioni di verifica sono state: ambiente arredato ma non occupato (presenza dei soli tecnici che hanno condotto le misure). I valori di riferimento riportati nella Tabella 1 sono ottenuti come media aritmetica nelle diverse postazioni di calcolo nelle bande di ottava 500, 1000 e 2000 Hz.
Valori di riferimento per il tempo di riverberazione
| Tempo di riverberazione (cat. A1-A5) | |||
| Categoria | Ambiente occupato all'80% | ||
| A2 | Tott,A2 = (0.37logV + 0.14) | 50m3≤V≤5000m3 |
Valori di riferimento per la chiarezza C50
| Tempo di riverberazione (cat. A1-A4) | |
|
Presenza/assenza di impianto di amplificazione sonora |
V<250m3 |
|
Senza impianto di amplificazione sonora |
≥2dB |
Come detto, sono state effettuate due campagne di misure fonometriche per determinare i parametri di comfort acustico degli ambienti interni (T30 e C50): la prima nella configurazione ante-operam e la seconda a seguito della realizzazione degli interventi di correzione acustica.
La risposta acustica è stata acquisita mediante rilevazione del tempo di riverberazione in numerosi punti, utilizzando una sorgente impulsiva (clappatore). Le posizioni di sorgenti e microfoni sono state selezionate in modo da rispettare le distanze minime stabilite dalla norma di riferimento per la misura del tempo di riverbero, la UNI EN ISO 3382:
- distanza tra due posizioni microfoniche maggiore di 2 m;
- distanza tra microfoni e superfici riflettenti maggiore di 1 m;
- distanza tra microfono e sorgente maggiore di 3 m.
Per quanto riguarda le misure della Chiarezza, l’indagine è stata effettuata mediante l’esecuzione delle seguenti attività:
- effettuazione delle misure di Chiarezza C50;
- correzione della Chiarezza C50 mediante incertezza di misura;
- confronto con i limiti di riferimento della categoria in esame.
La Chiarezza è stata misurata mediante acquisizione della risposta all’impulso in accordo alla norma UNI EN ISO 3382, nelle posizioni e condizioni indicate nella norma UNI 11532-2.
Nei grafici delle Figure 3 e 4 sono riportate le comparazioni tra i livelli del tempo di riverberazione e della chiarezza nelle configurazioni ante-operam e post-operam. Da queste si può osservare che i valori della Chiarezza nelle diverse postazioni dell’aula dove sono state effettuate le verifiche, nel campo di frequenze tra 500 e 2000 Hz, risultano ampiamente conformi al valore di riferimento della UNI 11532-2 (C50>2 dB).
Confronto dei tempi di riverberazione.
Dai risultati delle misure effettuate nella configurazione post-operam si può osservare come l’intervento di correzione acustica realizzato riduca il tempo di riverberazione a tutte le frequenze, rientrando nell’intervallo di conformità che la norma UNI 11532-2 prevede per gli ambienti di categoria A.2.
Confronto dei risultati relativi alla chiarezza del parlato.
Come si può osservare nel grafico sopra riportato, i valori della Chiarezza nelle diverse postazioni dell’aula ove sono state effettuate le verifiche, nel campo di frequenze tra 500 e 2000 Hz, risulta ampiamente conforme al valore di riferimento della UNI 11532-2 (C50 >2 dB).
| Conclusioni
Nel presente elaborato sono riportati i risultati dell’analisi acustica effettuata in un’aula caso studio. Tale ambiente è stato individuato tra le realtà scolastiche che hanno aderito al progetto BRIC e scelto per la realizzazione di interventi di riqualificazione acustica volti a rispettare i requisiti della categoria A.2 secondo la norma UNI 11532-2:2020.
Sono state effettuate due campagne di misure fonometriche dei diversi parametri che caratterizzano il comfort acustico degli ambienti interni (T30 e C50), la prima nella configurazione ante-operam e la seconda a seguito della realizzazione degli interventi di correzione acustica.
Ottenere una migliore qualità acustica per la comunicazione verbale è essenziale. Per supportare tutti gli aspetti della comunicazione, dal parlato all’ascolto, è necessario considerare la progettazione edilizia e acustica da diverse prospettive. Grazie agli interventi acustici realizzati, il tempo di riverberazione ha mostrato una riduzione rispetto alla fase ante-operam, mentre la chiarezza del parlato è notevolmente migliorata.
I risultati delle misurazioni post-operam hanno dimostrato che gli interventi di correzione acustica a soffitto e a parete, definiti e realizzati dal committente, rispettano i limiti di riferimento per la categoria A.2 per entrambi i parametri analizzati. Questi risultati sono fondamentali per ottenere un ambiente sonoro ottimale per l'insegnamento e l'apprendimento.