Il calcolo dell’isolamento di facciata per gli ambienti d’angolo

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Come determinare l’isolamento di facciata di un ambiente caratterizzato da più esposizioni, come ad esempio una stanza posto nell’angolo di un edificio

Calcolo isolamento facciata per gli ambienti d'angolo

L’isolamento acustico di una facciata rispetto ai rumori che arrivano dall’esterno può essere calcolato analiticamente con le relazioni matematiche della norma EN ISO 12354-3 e misurato in opera seguendo le indicazioni della norma UNI EN ISO 16283-3.

Il primo documento spiega i modelli di calcolo da utilizzare e le modalità di acquisizione e inserimento dei dati. La 16283-3 invece definisce quali sono gli strumenti per effettuare le misure, le tecniche di rilievo e i metodi per l’analisi dei dati acquisiti.

Anche se le norme citate sono relativamente recenti (2016 e 2017), le procedure descritte al loro interno sono ben note tra gli addetti ai lavori. Infatti i nuovi documenti ripropongono, senza sostanziali modifiche, i contenuti delle precedenti UNI EN 12354-3, datata 2002, e UNI EN ISO 140-5, pubblicata nel 2000.

Per i calcoli previsionali si segnala che in Italia è stato pubblicato nel 2005 anche il rapporto tecnico UNI TR 11175 che adatta le relazioni matematiche della UNI EN 12354-3 al contesto nazionale. Tale documento nei prossimi mesi verrà revisionato in funzione della nuova EN ISO 12354-3.

A prescindere da quale norma si stia considerando, un problema che può presentarsi ai professionisti del settore è la determinazione dell’isolamento di facciata di un ambiente caratterizzato da più esposizioni, come ad esempio una stanza posto nell’angolo di un edificio. Il presente articolo propone alcune considerazioni in merito.

Isolamento acustico di un ambiente con facciata “ad angolo”
Esempio di ambiente con facciata “ad angolo”

Considerazioni di partenza

Partiamo da alcune considerazioni:
• Il requisito di isolamento dai rumori esterni è definito in Italia dal descrittore “indice di isolamento acustico di facciata normalizzato rispetto al tempo di riverberazione (D2m,nT,w)”. Tale descrittore indica, in estrema sintesi, quanti “dB” la facciata riesce ad abbattere. Pertanto valori più alti individuano prestazioni migliori.
• Il DPCM 5-12-1997 “Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici” specifica i limiti di legge da rispettare in opera, a edificio finito, per varie destinazioni d’uso.
• I limiti riguardano ogni stanza dell’unità immobiliare e sono indipendenti dal “clima acustico” esterno alla facciata. Ad esempio ogni ambiente abitativo di una residenza deve essere caratterizzato da una prestazione D2m,nT,w superiore o uguale a 40 dB. Indipendentemente che la facciata sia rivolta verso una strada trafficata o verso un’area silenziosa.
• Il descrittore D2m,nT,w è una caratteristica dell’intera facciata della stanza, non dei singoli elementi che la compongono. Si intende quindi che il limite di 40 dB per le residenze non è riferito ai soli serramenti o alle sole pareti opache. Dipende invece dalla combinazione di tutti gli elementi che costituiscono la partizione.
• Il parametro D2m,nT,w dipende anche dal volume dell’ambiente in esame. A “parità di facciata” ambienti più grandi sono caratterizzati da valori di isolamento più elevati.
• Per le stanze con più esposizioni la prestazione di isolamento è determinata dalla combinazione delle prestazioni di tutte le facciate dell’ambiente. Anche se solo una di queste è rivolta verso una sorgente di rumore. Questo aspetto è stato chiaramente specificato nelle norme relative alle misure in opera (UNI EN ISO 16283-3 e precedente UNI EN ISO 140-5).

La misura in opera per le facciate “ad angolo”
In estrema sintesi la UNI EN ISO 16283-3 indica che per misurare in opera l’isolamento di una facciata occorre posizionare all’esterno dell’edificio una sorgente sonora e rilevare il livello di rumore esterno, a 2 metri dalla parete, e all’interno nella stanza in esame. Dalla differenza delle misure si ricava il parametro isolamento acustico (D) che viene poi normalizzato con il tempo di riverbero dell’ambiente (D2mnT).
L’altoparlante viene posizionato ad almeno 7 metri dalla facciata con un’inclinazione di 45° e deve determinare sull’intero provino un livello di pressione sonora omogeneo. La norma al paragrafo 9.6.2 specifica che se la stanza ha più di un muro esterno “in genere non è possibile effettuare le misurazioni con una sola posizione della sorgente”. Pertanto si procede realizzando misure distinte utilizzando diverse posizioni dell’altoparlante, una per ogni facciata dell’ambiente.

Posizioni della sorgente esterna per una facciata “ad angolo”
Posizioni della sorgente esterna per una facciata “ad angolo”

Al paragrafo 9.6.3 si legge che l’isolamento acustico “complessivo” dell’ambiente si determina mediando le rilevazioni con una specifica relazione matematica (Formula 1)

Formula per determinare l'isolamento acustico complessivo di un ambiente

In sostanza si tratta di eseguire una “media logaritmica” dei valori di isolamento (Di) alle singole frequenze.
Tali dati vengono poi “corretti” con il tempo di riverbero (T) della stanza per determinare i sedici valori in frequenza di isolamento acustico normalizzato (D2mnT). La Tabella 1 e il Grafico 1 mostrano i risultati di un esempio di calcolo di un caso reale. Come era logico aspettarsi, si osserva che i valori Dis,2m sono intermedi tra D1 e D22.

Calcolo parametri per isolamento acustico di una stanza ad angolo

Esempio di calcolo di isolamento acustico in un caso reale

Utilizzando la procedura della norma UNI EN ISO 717-1, si passa dai sedici valori in frequenza (D2mnT), al “valore singolo” indice di valutazione (D2mnTw), da confrontare con i limiti del DPCM 5-12-1997. I dati dell’ultima colonna della Tabella 1 determinano una prestazione D2mnTw pari a 33 dB.

Si evidenzia che se invece si eseguono due calcoli distinti con i dati delle colonne D1 e D2, normalizzati con il tempo di riverbero della stanza, si ottengono i valori D2mnTw1= 34 dB e D2mnTw 2= 33 dB.

Il calcolo previsionale per le facciate “ad angolo”

La EN ISO 12354-3 descrive le relazioni matematiche per determinare in via previsionale l’isolamento di facciata. In sostanza conoscendo le prestazioni fonoisolanti (Rw) degli elementi che compongono la facciata, la loro superficie e il volume dell’ambiente è possibile ricavare analiticamente il parametro D2mnTw. Il modello di calcolo “in frequenza” può essere applicato anche ai valori per “indice di valutazione”.

Elementi che compongono una facciata ad angolo
Elementi che compongono una facciata ad angolo

La norma non specifica però come ci si deve comportare nel caso delle facciate ad angolo. In particolare non è chiaramente indicato se si devono eseguire calcoli distinti, uno per ogni facciata, e poi mediare energeticamente i dati tra loro (Formula 2), oppure se è possibile effettuare un unico calcolo globale considerando l’intero sviluppo delle pareti.

Calcolo di due distinti isolamenti di facciata
Calcolo di due distinti isolamenti di facciata

L’aspetto interessante è che il risultato del calcolo unico corrisponde alla “somma logaritmica” (Formula 3) dei valori D2mnTw1 e D2mnTw2 della Figura 4. Tale somma, per sua natura, ha un valore inferiore a entrambi i dati di partenza.

Formula per l'isolamento acustico di facciate ad angolo

Le tabelle 2, 3 e 4 riportano i dati di un esempio di calcolo. Per il significato dei vari parametri si consideri la Figura 4.

Dati di esempio di calcolo per isolamento acustico di una parete ad angolo

Ipotesi di calcolo per l'isolamento acustico di una parete ad angolo

Calcolo globale isolamento acustico parete d'angolo

Osservando i risultati dei calcoli si ricava che la media logaritmica dei valori D2mntw1 e D2mnTw2 (Formula 2) è pari a 42,6 dB. La loro somma logaritmica (Formula 3) è invece pari a 39,6 dB, e coincide con il risultato riportato in Tabella 4.

È quindi lecito domandarsi quale sia la tecnica di calcolo previsionale più opportuna da utilizzare. L’ipotesi di effettuare due calcoli distinti da mediare tra loro sembra essere più in linea con le indicazioni della procedura di misura in opera. Allo stesso tempo però forse non è del tutto sbagliato prendere in considerazione anche il “calcolo unico globale”.

Forse è una analisi troppo a favore di sicurezza. Ma in altre norme tecniche, come ad esempio la EN ISO 12354-1, il valore della prestazione acustica globale è dato dalla “somma” degli isolamenti dei vari percorsi, non dalla loro “media”.

Ad avviso di chi scrive un approccio ragionevole consiste nel cercare una via di mezzo tra i due modelli. Se l’obiettivo è quello di stimare se l’ambiente rispetta i limiti del DPCM 5-12-1997, può essere opportuno eseguire calcoli separati (Ipotesi 1) e verificarli singolarmente. In tal modo si eviterà di introdurre il beneficio dato dalla “media” dei valori e si escluderà l’eccessivo margine di sicurezza determinato dal calcolo unico globale.

Conclusioni
In questo articolo si sono espresse alcune considerazioni in merito al calcolo e alla misura in opera dell’isolamento acustico delle facciate ad angolo. Si auspica che nella prossima versione del rapporto tecnico UNI TR 11175, in revisione presso UNI a seguito della pubblicazione delle nuove EN ISO 12354, vengano introdotte alcune informazioni su questo tema. Si segnala infine che per eventuali approfondimenti i modelli di calcolo sono descritti nel dettaglio nel Volume ANIT “Manuale di acustica edilizia” e che i soci ANIT possono eseguire le valutazioni previsionali utilizzando il software Echo.