Miért fontos a megfelelő tantermi akusztika?

A Magyarországon működő közel hatezer oktatási intézményben a tantermek akusztikája a legtöbbször még nem megfelelő. A hangszigetelés elégtelenségei (a kívülről beszűrődő zajok) mellett ez legtöbbször a nem megfelelő teremakusztika kialakításra vezethető vissza. Az elégtelen tantermi akusztika közvetlen hatásai:

• megnövekedett zaj a tanteremben
• nehezen érthető beszéd a tanterem hátsó sorai felé
• hamarabb elfáradó diákok és tanárok, káro egészségügyi hatások
• koncentrációs képesség romlása.

Akusztikai megoldások nélkül a 7 méternél hosszabb tantermekben például tipikusan a tanári beszéd kb. kétharmada nem érhető. Átlagosan pedig a tantermekben a hátsó sorokban csak a beszéd fele érthető. Könnyú elképzelni, hogy a megfelelő akusztikai körülmények a tanulmányi eredményekre is jelentős hatással vannak.

Korszerű teremakusztikai kialakítás a Fazekas Mihály Gimnázium történelem tantermében

Több korábbi iskolai akusztikai tervezési munkánk és egy vonatkozó kutatási projektünk eredményeinek és tapasztalatainak felhasználásával, valamint az általunk kezdezményezett magyarországi teremakusztikai szabványosítási folyamat támogatása érdekében 2017-ben elhatároztuk, hogy létrehozunk egy akusztikai referenciatantermet, amelyhez támogatókat kerestünk. Az iskola kiválasztása tekintetében egyszerű elveket követtünk: a legjobb iskola legrosszabb tantermét szerettük volna megjavítani. Így jutottunk el a Budapesti Fazekas Mihály Általános Iskola és Gimnázium régi épületének 315/A tantermébe. Ez a terem azért is különleges, mert nemcsak diákok tanulnak itt, hanem tanári továbbképzés is folyik benne.

A tanterem nem új építésű, ezért a tervezés előtt – objektív módszerekkel – fel kellett mérjük a jelenlegi viszonyokat. Ezt akusztikai mérések útján értük el, amely alapul szolgált egy számítógépes kalibrált teremakusztikai modell megalkotásához. A kalibrációt a meglévő anyagok frekvenciafüggő hangelnyelési tulajdonságaira vonatkozólag genetikus algoritmussal végeztük. Ez egy olyan keresési eljárás, amelynek segítségével a modellezés adatait a mérési adatokhoz kalibráljuk, így a valósághoz rendkívül közel eső állapotot kapunk a modellben.

A mértezési, tervezési cél a beszédátviteli index (STI) megadott, 0,75 feletti értéke volt szabványos hangosítás nélküli beszélő, ún. emelt beszédhang (raised vocal effort) alkalmazása esetén a tanári asztaltól. A cél az volt, hogy a lehető legtöbb helyen az osztályteremben elérjük vagy meghaladjuk ezt az értéket. A beszédátviteli index komplex módon írja le a beszédérthetőség kialakulásának lehetőségét és akusztikai korlátait, és ez jelenleg a legalkalmasabb objektív paraméter arra, hogy beszédcélú tereket méretezzünk. Az alkalmazni kívánt burkolatok mennyiségét, minőségét, típusát pedig jelenleg számítógépes tervezéssel – numerikus szimulációkkal – lehet leghatékonyabban és legnagyobb biztonsággal meghatározni.

Az iskolai ideális tantermi teremakusztikai kialakítást általában három fő megoldás együttes alkalmazásával lehet elérni egy optimalizációs feladat megoldásával:

1. Differenciált hangelnyelő-hangvisszaverő álmennyezet
2. Hangelnyelő falburkolat
3. Mélyhangelnyelés biztosítása

A differenciált hangelnyelő-hangvisszaverő burkolat azt jelenti, hogy a mennyezet nem teljes egészében homogén akusztikai tulajdonságú, hanem a szükséges helyeken hangelnyelő, másutt visszaverő, hogy segítse a hangterjedés halk beszédforrások esetén, de elnyelje a beszédérthetőség biztosítása szempontjából káros visszaverődéseket. Ez főleg nagyobb alapterületű tantermek esetén fontos, jelen helyzetben elegendő volt tisztán hangelnyelő álmennyezetet alkalmazni. A hangelnyelő falburkolatok a hátsó igen sorokban jelentősen növelik a beszédérthetőséget – enélkül a megfelelő beszédérthetőség sokszor nem is biztosítható. A mélyhangelnyelés megvalósítása pedig általában az alapzaj korlátozása szempontjából, illetve hangosítás alkalmazása esetén kritikus, de férfi tanári hangok esetén is vannak ebben a tartományban domináns frekvenciák.

A méréseket elvégezve azt láttuk, hogy a teremben a beszédátviteli index alacsony értékű, az utózengési idő pedig rendkívül magas a kőpadló, vakolt falak és más kemény, hangvisszaverő felületek jelenléte miatt. Az ilyen feladatoknál a legkönnyebben mérhető akusztikai paraméter érték az utózengési idő, amely szemléletesen kifejezve azt mutatja meg, hogy egy folyamatosan üzemelő hirtelen kikapcsolt hangforrás által keltett hangnyomás-szint a teremben mennyi idő alatt csökken az egymilliomod részére (60 decibellel). Ez az érték természetesen függ a hallgató helyétől és a hangmagasságától is, mégis, a teremben átlagolva megkapható belőle egyetlen jellemző szám, amely a terem akusztikai visoznyairól jelentősen leegyszerűsítő módon ugyan, de mégis objektív képet alkot és a tervezőt orientálja. Kiderült, hogy az utózengési időt az egynegyedére kell csökkentenünk ahhoz, hogy a kívánt beszédérthetőségi értéket elérhessük. Ez nem triviális feladat, de a rendelkezésre álló belmagasság és a fali burkolat elhelyezési lehetőségével megoldhatónak bizonyult a feladat.

Mivel a széles hangmagasság tartományban működő hangelnyelő anyagok általában lágyak, a falburkolatnak egy különleges bevonatú anyagot választottunk, amely ütésálló, sőt, még rajzszöget is bele lehet tűzni, így kiválthatta a terem hátsó faliújságát is funkcióvesztés nélkül.

Az alkalmazott anyagok és megoldások révén a teremben levő alapzaj úgy csökkent 6 dB-t is meghaladó mértéket, hogy nem kellett nyílászárót cserélni vagy gépészeti zajcsökkentést végezni. Ez jól mutatja, hogy a teremakusztikai megoldások egyszerre több problémát is kezelnek: javítják a beszédérthetőséget, csökkentik a zajt, csökkentik az utózengési időt. És ha ehhez hozzátesszük, hogy nem is kerülnek jelentős összegbe, nyilvánvalóvá válik, hogy érdemes alkalmazni. Amennyiben a hazai műszkai szabályozás is előírja majd ezt, nemcsak érdemes, hanem magától értetődő is lesz majd a tantermek megfelelő akusztikai kialakítása.

Az akusztikai megoldások mellett egyúttal a világítást is felújítottuk. Korszerű, dimmelhető led-es lámpák kerültek a tanterembe, így mostmár nemcsak hallani, hanem látni is lehet a tanteremben.

A korszerű teremakusztikai megoldások megvalósítása elengedhetetlenül szükséges a tantermekben. Nem kizárólag a közösségi terekben, de a kisebb helyiségekben és zajcsökkentési okokból a folyosókon is. Korszerű tervezési paraméterekkel és módszerekkel még a műszakilag kihívást jelentő felújítási helyzetekben is naprakésszé tehető az iskolai épített infrastruktúra.