Akustika ve školních budovách

Školy jsou místem, kde lidé získávají znalosti, učí se chování a získávají určité dovednosti. Často jsou umístěny v centru měst a v průběhu mnoha let jimi projde většina populace. Učitelé stráví v tomto prostředí celý svůj profesionální život. Stavba nové školy ve městě nebo nejbližším sousedství je kromě jiného i problém ochrany veřejného zdraví.

Mateřské školy, s programem plným her a smíchu střídajícím se s chvílemi odpočinku, nabízejí nejmenším dětem vhodné podmínky pro vytváření jejich prvních společenských vazeb. Školy prvního stupně, které již zavádějí první formální učební hodiny, kolektivní hry a stravování ve školní jídelně by měly podporovat vytváření celoživotních přátelských vztahů a probudit v dětech touhu se dále učit. Školy druhého stupně, kde jej již zaváděna výuka jazyků a vyučují se přírodovědné obory a věnuje se pozornost tělesné výchově, by měly zajistit, že všechny tyto aktivity budou probíhat v pokud možno nejlepších podmínkách, s vědomím toho, že někteří žáci jsou hlučnější než ostatní. Odborné školy by měly nabídnout výukové prostory, knihovnu atd. co nejblíže místu, kde probíhá odborný výcvik.

Všechny vyjmenované aktivity vyžadují pro svoje provozování vhodné prostory, které poskytují příslušnou dispozicí a rozlohou s jasně definovanými požadavky na akustiku a odhlučnění.

Proto byla v mnoha vědeckých studiích identifikována celá řada fyzikálních parametrů a vypracována doporučení, která zajistí, aby výuka jednotlivých disciplin probíhala v nejlepších podmínkách, jež umožňují plné využití potenciálu jak učitele, tak i žáka.

Důležité principy akustiky

Hladiny hluku jsou měřeny v decibelech (dB). Měření mohou být upravena nebo „vážena“ tak, aby odrážela co nejvěrněji hladinu hluku vnímanou lidských uchem. Takto zpracovaná měření slouží jako vážené A decibely (dB(A)). K vyjádření hladin hluku, které se měří v čase, se používá představa o ekvivalentní hladině hluku. Její velikost odpovídá průměrné akustické energii v daném časovém úseku. Označení LAeq,T vyjadřuje ekvivalentní hladinu hluku v dB(A) během časového intervalu T.

Nejdůležitějším charakteristickým rysem decibelů je, že dvě hodnoty se aritmeticky nesčítají. Například součet 50 dB a 50 dB není roven 100dB, ale pouhým 53 dB. Naopak platí, že snížením energie hluku v daném prostředí na polovinu dosáhneme redukce hladiny hluku pouze o 3 dB. Z toho vyplývá, že požadavek na snížení hladiny hluku např. z 65 dB(A) na 35 dB(A) může vyžadovat velmi nákladná opatření. Snížení hladiny hluku o 30 dB(A) odpovídá energii zvuku na 1/1000 původní hodnoty.

Některé akustické charakteristiky jsou významné zejména ve školním prostředí – doba dozvuku, pokles hladiny zvuku v prostoru.

Doba dozvuku

Doba dozvuku místnosti je čas, za který klesne hladina zvuku o 60 dB od okamžiku, kdy je vypnut zdroj zvuku standardizovaný a používaný k tomuto měření.

Čím je doba dozvuku delší, tím snáze lze vnímat ozvěnu, a tím hlučnější je místnost. Doba dozvuku je funkcí, která je dána objemem příslušné místnosti a kvalitou vnitřních povrchových materiálů: je přirozené, že nádražní hala bude mít hodnoty dozvuku vyšší než běžná kancelář a podlaha s dlažbou bude snáze vytvářet ozvěnu než podlaha pokrytá kobercem.

Zjednodušeně řečen, k vyjádření doby dozvuku je používáno jedné hodnoty, která je aritmetickým průměrem dob dozvuku měřené při frekvencích 500 Hz, 1 kHz a 2 kHz.

Pokles hladiny zvuku v prostoru

K vyjádření akustických vlastností tělocvičny nebo krytého plaveckého bazénu  se namísto doby dozvuku používá míra poklesu hladiny zvuku v prostoru. Tyto budovy jsou zpravidla velmi rozlehlé, mají rovnoběžné stěny a pevnou podlahu, takže pouhá hodnota doby dozvuku je pro jejich charakteristiku nedostatečná.

Míra poklesu hladiny zvuku v prostoru slouží k vyjádření akustických vlastností místnosti. Stanovuje se měřením poklesu hladiny zvuku, k němuž dochází při vzdalování se od referenčního zdroje zvuku. Zjišťovaný pokles je srovnáván s poklesem hladiny zvuku, který by nastal na otevřeném prostranství (beze stěn nebo přepážek – v otevřeném prostoru klesá hladina hluku o 6 dB při každém zdvojnásobení vzdálenosti od zdroje hluku). Z toho je odvozeno, do jaké míry je zvuk v příslušné místnosti silnější, než by byl na volném prostranství.

Z míry poklesu hladiny zvuku v prostoru může být stanoveno, jaká protihluková opatření mají být provedena, aby bylo vytvořeno optimální akustické prostředí, v němž by bylo dobře rozumět řeči.

Zvuková izolace

Stupeň zvukové izolace jedné místnosti od druhé lze vyjádřit celkovou hodnotou dB(A), která je potom označována jako DnAT. Je definována jako rozdíl mezi hladinou zvuku u zdroje a hladinou zvuku v místě jeho vnímání, přičemž obě hodnoty jsou vyjádřeny v dB(A).

Ústní komunikace

Výuka ve školách je velkou měrou založena na ústní komunikaci. Existují standardní metody pro hodnocení efektivity ústní komunikace. Využitím těchto metod se vědcům podařilo stanovit řadu funkčních charakteristik, které musí místnost pro výuku (učebna) mít.

Většina energie vynaložené při mluvení připadá na zvuky o frekvenci od 100 až 6000 Hz, ale nejdůležitější frekvence pro komunikaci řečí leží v pásmu od 300 – 3000 Hz.

Hluk emitovaný současně s mluveným slovem má maskovací efekt, a činí řeč nesrozumitelnou. Čím vyšší je hladina tohoto hluku a čím více se jeho frekvence blíží frekvenci mluveného slova, tím je řeč pro posluchače nesrozumitelnější.

Kromě toho mohou různé hluky v prostředí maskovat zvukové signály, které jsou velmi důležité v běžném životě (telefony, poplašné signály atd.).

Rušivý efekt hluku interferujícího s mluveným slovem představuje problém zejména pro osoby s poruchami sluchu. Ještě horší situace nastane, když rušivým hlukem je konverzace. Proto učitelé dbají, aby během výuky byl ve třídě klid.

Srozumitelnost mluveného slova závisí na hlasitosti řeči a výslovnosti řečníka, charakteru rušivého hluku, typu budovy / místností, kde se přednáší (doba dozvuku v dané místnosti – platí pro vnitřní prostředí). Z dalších faktorů, které mohou ovlivnit srozumitelnost řeči, jsou to i dobrý sluch posluchače a pozornost, s jakou přednášku sleduje, a jeho vzdálenost od řečníka. Ve vnějším prostředí se hladina zvuku snižuje přibližně o 6 dB(A) při každém zdvojnásobení vzdálenosti mezi řečníkem a posluchačem.

Jestliže je hladina rušivého zvuku relativně nízká, je řeč a diskuze ve většině případů srozumitelná. Nicméně i při nízké hladině rušivého zvuku musí posluchač vynakládat určité úsilí, aby proneseným slovům správně porozuměl. Studie ukázala, že jsou-li hladiny zvuku řeči a interferujícího hluku konstantní, je sdělení přednesené hlasitě hůře srozumitelné, než kdyby byla řeč tišší.

Srozumitelnost řeči také závisí na době dozvuku přednáškové místnosti. Tak např. doba dozvuku vyšší než jedna vteřina zcela určitě sníží schopnost posluchačů přednášce porozumět. I ve velmi tichém prostředí je třeba, aby doba dozvuku nebyla delší než 0,6 vteřiny.

Aby byly jednotlivé věty dobře srozumitelné, musí být rozdíl mezi hladinou zvuku řeči a rušivým hlukem nejméně 18 dB(A). Pro srozumitelnost komplexnějšího slovního projevu, např. přednášky pronesené v cizím jazyce nebo telefonní konverzace se doporučuje, aby byl shora uvedený rozdíl alespoň 15 dB(A).

ZDROJ:
Hluk ve školách. Přel. Markvart, K. Praha: Státní zdravotní ústav, 2002. 25 s. ISBN 80-7071-210-4. Světová zdravotnická organizace - Série č. 38 - informační materiály pro místní samosprávu.