Zakaj je pomembna ustrezna akustika učilnice?

V skoraj šestih tisoč izobraževalnih ustanovah, ki delujejo na Madžarskem, akustika učilnic v večini primerov še vedno ni ustrezna. Poleg pomanjkljivosti zvočne izolacije (zvokov, ki vdirajo od zunaj), je to v veliki večini posledica neustrezne ureditve akustike prostora. Neposredni učinki neustrezne akustike učilnice so:

• povečan hrup v učilnici
• težko razumljiv govor proti zadnjim vrstam učilnice
• hitreje utrujeni učenci in učitelji, škodljivi učinki na zdravje
• poslabšanje sposobnosti koncentracije.

Brez akustičnih rešitev v učilnicah, daljših od 7 metrov, na primer približno dve tretjini govora učitelja običajno ni razumljivih. V povprečju pa je v zadnjih vrstah učilnic razumljiva le polovica govora. Lahko si predstavljamo, da imajo ustrezne akustične razmere tudi pomemben vpliv na učne rezultate.

Sodobna ureditev akustike prostora v zgodovinski učilnici Gimnazije Fazekas Mihály

Z uporabo rezultatov in izkušenj iz več naših prejšnjih projektov akustičnega projektiranja v šolah in iz povezanega raziskovalnega projekta ter v podporo procesu standardizacije akustike prostorov na Madžarskem, ki smo ga pobudili, smo se leta 2017 odločili, da ustvarimo akustično referenčno učilnico, za katero smo iskali podpornike. Pri izbiri šole smo upoštevali preprosta načela: želeli smo izboljšati najslabšo učilnico najboljše šole. Tako smo prišli do učilnice 315/A v stari stavbi Vadbene osnovne šole in gimnazije Fazekas Mihály v Budimpešti. Ta učilnica je posebna tudi zato, ker se v njej ne učijo le učenci, temveč poteka tudi izpopolnjevanje učiteljev.

Učilnica ni novogradnja, zato je bilo treba pred projektiranjem — z objektivnimi metodami — preveriti trenutne razmere. To smo dosegli z akustičnimi meritvami, ki so služile kot podlaga za izdelavo kalibriranega računalniškega modela akustike prostora. Kalibracijo smo izvedli z genetičnim algoritmom glede frekvenčno odvisnih lastnosti zvočne absorpcije obstoječih materialov. To je postopek iskanja, s pomočjo katerega podatke modeliranja kalibriramo k merilnim podatkom, tako da v modelu dobimo stanje, ki je izjemno blizu resničnosti.

Cilj dimenzioniranja in projektiranja je bila določena vrednost indeksa prenosa govora (STI), višja od 0,75, pri uporabi standardnega govorca brez ozvočenja, t. i. povišanega glasovnega napora (raised vocal effort), z govorne mize. Cilj je bil, da to vrednost dosežemo ali presežemo na čim več mestih v učilnici. Indeks prenosa govora kompleksno opisuje možnost nastanka in akustične omejitve razumljivosti govora in je trenutno najprimernejši objektivni parameter za dimenzioniranje prostorov za govor. Količino, kakovost in vrsto oblog, ki jih je treba uporabiti, je trenutno najučinkoviteje in z največjo gotovostjo mogoče določiti z računalniškim projektiranjem — numeričnimi simulacijami.

Idealno akustično ureditev šolske učilnice je običajno mogoče doseči s skupno uporabo treh glavnih rešitev z reševanjem optimizacijske naloge:

1. Diferenciran zvočno absorpcijski – zvočno odbojni spuščeni strop
2. Zvočno absorpcijska stenska obloga
3. Zagotavljanje absorpcije nizkih frekvenc

Diferencirana zvočno absorpcijska – zvočno odbojna obloga pomeni, da strop ni v celoti homogenih akustičnih lastnosti, temveč je na potrebnih mestih zvočno absorpcijski, drugod odbojni, da pomaga pri širjenju zvoka pri tihih govornih virih, vendar absorbira odboje, ki so škodljivi za zagotavljanje razumljivosti govora. To je pomembno predvsem pri učilnicah z večjo tlorisno površino, v tej situaciji je zadostovalo uporabiti čisto zvočno absorpcijski spuščeni strop. Zvočno absorpcijske stenske obloge občutno povečajo razumljivost govora v zadnjih vrstah — brez njih ustrezne razumljivosti govora pogosto sploh ni mogoče zagotoviti. Izvedba absorpcije nizkih frekvenc pa je običajno kritična z vidika omejevanja osnovnega hrupa oziroma pri uporabi ozvočenja, vendar so tudi pri moških glasovih učiteljev v tem območju dominantne frekvence.

Po izvedbi meritev smo videli, da je v prostoru indeks prenosa govora nizek, čas pozvenevanja pa izjemno visok zaradi prisotnosti kamnitega tlaka, ometanih sten in drugih trdih, zvok odbijajočih površin. Pri takih nalogah je najlažje merljiv akustični parameter čas pozvenevanja, ki nazorno izraženo kaže, v kolikšnem času raven zvočnega tlaka, ki ga povzroči nenadno izklopljen, neprekinjeno delujoč zvočni vir, v prostoru pade na milijoninko (za 60 decibelov). Ta vrednost je seveda odvisna tudi od mesta poslušalca in višine zvoka, a vendar je iz nje, povprečeno po prostoru, mogoče dobiti eno samo značilno število, ki o akustičnih razmerah prostora sicer na močno poenostavljen način, a vendar objektivno ustvari sliko in usmerja projektanta. Izkazalo se je, da je treba čas pozvenevanja zmanjšati na četrtino, da bi lahko dosegli želeno vrednost razumljivosti govora. To ni trivialna naloga, a se je z razpoložljivo svetlo višino in možnostjo namestitve stenske obloge izkazalo, da je nalogo mogoče rešiti.

Ker so zvočno absorpcijski materiali, ki delujejo v širokem območju višin zvoka, običajno mehki, smo za stensko oblogo izbrali material s posebnim premazom, ki je odporen na udarce, celo da je vanj mogoče zatakniti risalne žebljičke, tako da je lahko nadomestil tudi zadnjo stensko časopisno tablo v prostoru brez izgube funkcije.

Z uporabljenimi materiali in rešitvami se je osnovni hrup v učilnici zmanjšal za več kot 6 dB, ne da bi bilo treba zamenjati okna ali izvesti zmanjšanje strojnega hrupa. To dobro kaže, da rešitve akustike prostora hkrati obravnavajo več težav: izboljšujejo razumljivost govora, zmanjšujejo hrup, zmanjšujejo čas pozvenevanja. In če temu dodamo, da niso občutno drage, postane očitno, da jih je vredno uporabljati. Ko bo to predpisala tudi domača tehnična zakonodaja, bo ustrezna akustična ureditev učilnic ne le smiselna, temveč tudi samoumevna.

Poleg akustičnih rešitev smo hkrati obnovili tudi razsvetljavo. V učilnico so prišle sodobne, zatemnljive LED-luči, tako da je v učilnici zdaj mogoče ne le slišati, temveč tudi videti.

Izvedba sodobnih rešitev akustike prostorov je v učilnicah nepogrešljivo potrebna. Ne le v skupnih prostorih, temveč tudi v manjših prostorih in iz razlogov zmanjševanja hrupa tudi v hodnikih. S sodobnimi projektantskimi parametri in metodami je mogoče šolsko grajeno infrastrukturo posodobiti tudi v tehnično zahtevnih situacijah prenove.