Come il vetro permette di minimizzare l’inquinamento acustico

L’inquinamento acustico è una delle cause principali di discomfort ambientale. Diversi studi hanno confermato che il “rumore” influisce negativamente sul benessere, sulla salute e sulla produttività delle persone che, nel vivere la propria quotidianità o per lavoro, passano molto del loro tempo negli edifici. 

Molte inefficienze in termini di mancato isolamento e assorbimento acustico sono riscontrabili nel parco edilizio nazionale; basti pensare che la maggior parte degli edifici in Italia risale a prima degli anni 70’ e che il primo DPCM che regola, in maniera nemmeno troppo efficace, la materia, è del 1997. 

Attualmente sono comunque presenti sul mercato prodotti all’avanguardia per il miglioramento delle prestazioni acustiche dei fabbricati: la scelta di un vetro opportuno e ben dimensionato per l’applicazione specifica è in grado di fornire un contributo rilevante a tal fine.

Il suono e le grandezze acustiche

Il suono è caratterizzato dal propagarsi di onde di pressione, dovute alla successione di compressioni ed espansioni del mezzo stesso, in un mezzo elastico.

L’onda sonora è caratterizzata da una propria frequenza f misurata in Hertz [Hz] - il numero di oscillazioni effettuate in un secondo - che permette la distinzione tra tonalità basse e alte; l’uomo percepisce frequenze comprese tra i 16 Hz ed i 20.000 Hz e distingue pressioni sonore tra i 10^-5 Pa ed i 10² Pa. 

Il livello di pressione sonora, o intensità del suono, si esprime mediante scala logaritmica; in questo modo si può convertire la pressione sonora in una misura più agevole da utilizzare, il decibel [dB]. Ne consegue che due fonti sonore della stessa intensità si sommano non algebricamente, ma su scala logaritmica (due fonti da 50 dB, ad esempio, in scala logaritmica forniranno un’intensità di suono totale di 53 dB, non di 100 dB). 

L’uomo può percepire valori che variano da 0 dB ai 130 dB, con soglia del dolore posta a 120 dB. Per avere un’idea dei valori di intensità sonora ai quali siamo esposti, si consideri che il rumore di fondo in un ufficio si aggira intorno ai 50-60 dB, di un salotto di una casa posta in città in pieno giorno di 40-50 dB, di una camera da letto di notte di 20-30 dB e che una conversazione a tono medio si svolge generalmente ad un’intensità sonora di 60-70 dB. Generalmente si raccomandano valori inferiori ai 30 dB per i locali dedicati al riposo, ai 35 dB per quelli dedicati all’insegnamento.

Il potere fonoisolante di un materiale – ci si riferisce al concetto di abbattimento acustico, anche detto di isolamento acustico – indica la capacità di ridurre la trasmissione del suono e quindi il passaggio dell’energia sonora. L’obiettivo di un materiale fonoisolante è quello di evitare che i suoni emessi in un determinato ambiente vengano trasmessi verso ambienti attigui, stabilendo un “confine acustico” tra loro. Tale prestazione si misura con il coefficiente (o indice di attenuazione ponderato) RW, modificato poi tramite i parametri C e Ctr. Si distingue inoltre il potere fonoisolante di laboratorio Rw da quello di isolamento acustico in opera Rw’. 

Il potere fonoassorbente di un materiale - si tratta ora di assorbimento acustico – indica la capacità dello stesso di controllare le riflessioni indesiderate, smorzando la propagazione dell’energia sonora, quindi riducendo il fenomeno del riverbero. Il parametro di valutazione di questo fenomeno è il tempo di riverberazione T60, corrispondente al tempo necessario a ridurre di 60 dB un suono.

Il ruolo del vetro nell'isolamento acustico

Il vetro è un prodotto fonoisolante e riflette parte dell’onda sonora che vi impatta, generando un principio di riverbero che è necessario considerare al fine di avere un ambiente di completo comfort acustico.

Come si stabilisce il potere fonoisolante del vetro?

La norma principale sul tema è la UNI EN ISO 717 “Valutazione dell'isolamento acustico in edifici e di elementi di edificio”, che definisce indici di valutazione delle grandezze per l'isolamento acustico per via aerea in edifici e di elementi di edificio quali pareti, solai, porte e finestre.

Il processo di misura del valore di fonoisolamento viene condotto in una camera nella quale viene diffuso un rumore di fondo, il cd “rumore rosa”, che copre tutte le frequenze e costituisce la curva di riferimento (in blu nel grafico). La risposta del prodotto all’onda sonora permette di ottenere la curva del materiale specifico sottoposto a test (in arancione nel grafico). Il valore del potere fonoisolante RW si individua quindi traslando opportunamente la curva di riferimento secondo il metodo descritto dalla UNI EN ISO 717, osservando quindi su tale curva traslata il valore in dB alla frequenza di 500 Hz. 

Figura 1 – Grafico per il calcolo del valore RW di isolamento acustico

Ottenuto quindi il valore di RW , si utilizzano coefficienti correttivi in funzione del caso specifico: C indica di quanto è necessario abbassare il valore RW per stimare il comportamento reale in presenza di rumori nello spettro rosa, quali televisori ed impianti stereo e, più genericamente, nel caso di opere realizzate in prossimità di zone con bassa percentuale di rumori di fondo, caratterizzati quindi da frequenze più alte; Ctr al contrario è un coefficiente correttivo per zone caratterizzate da suoni a frequenze basse, ad esempio tipici in prossimità di autostrade o di un ambiente industriale. 

Attualmente, per il vetro, il valore di fonoisolamento certificato può essere ottenuto solo tramite misurazione effettuata da un laboratorio notificato. In assenza di tale certificazione, sulla Dichiarazione di Prestazione non è possibile riportare il valore stimato e andrà riportata invece la scritta “NPD” (No Performance Determined).

È necessario ricordare che le misurazioni dei parametri acustici sono complesse e possono portare a valori molto differenti, di 2-3 dB, anche se fatte nello stesso laboratorio con lo stesso prodotto; questa discrepanza dipende da molteplici fattori, quali il tipo di costruzione del laboratorio, le geometrie particolari del prodotto, il montaggio dell’elemento testato e le condizioni ambientali come temperatura e umidità. 

Come aumentare il potere fonoisolante del vetro

La prestazione fonoisolante cambia in funzione della:

• variazione di spessore della lastra;
• presenza di un’intercapedine (vetrata isolante);
• presenza di una vetrata asimmetrica;
• presenza di un vetro stratificato di sicurezza.

La variazione di spessore della lastra

Un aumento di spessore della singola lastra (vetro monolitico) comporta un aumento del potere fonoisolante:

> Vetro float d (spessore) = 4 mm => RW = 29 dB

> Vetro float d (spessore) = 8 mm => RW = 32 dB

> Vetro float d (spessore) = 12 mm => RW = 34 dB

Sebbene l’aumento di spessore comporti un miglioramento del potere fonoisolante, causa anche dei problemi dal punto di vista dell’assorbimento acustico.

Considerando che la frequenza critica si può esprimere approssimativamente come:

fc = 12000/spessore 

è necessario effettuare precise valutazioni poiché vetri monolitici con spessori rilevanti hanno una frequenza di risonanza tra i 500 Hz e i 1000 Hz, proprio le frequenze tipiche del rumore da traffico.

La presenza di un’intercapedine (vetrata isolante)

La presenza di un’intercapedine - nel caso specifico si tratta di vetrata isolante doppia - comporta un minimo miglioramento del potere fonoisolante.

A confronto con i vantaggi derivanti dal semplice aumento di spessore della lastra, si osserva che una vetrata isolante, a parità di spessore di vetro delle lastre che compongono il prodotto, isola meno del monolitico:

> Vetro float d (spessore) = 4 mm => RW = 29 dB

> Vetro float d (spessore) = 8 mm => RW = 32 dB

> Vetrata isolante d (spessore) = 4-12-4 mm* => RW = 29 dB

*in questo esempio 4 mm indica lo spessore della prima e della seconda lastra della vetrata isolante, 12 mm lo spessore dell’intercapedine.

Inserire all’interno dell’intercapedine della vetrata isolante gas a massa elevata – ad esempio Krypton - al posto dell’aria, apporta un miglioramento modesto del valore di RW ma introduce una risonanza importante alle basse frequenze. L’utilizzo di gas leggeri come l’Argon non porta invece alcun beneficio tangibile. 

La presenza di una vetrata asimmetrica

L’utilizzo di lastre asimmetriche nella composizione della vetrata isolante riduce l’effetto di risonanza ed è migliorativo della prestazione acustica del prodotto.

Ogni lastra ha delle frequenze critiche in funzione del proprio spessore: la scelta di composizioni di massa diversa tra lastre interne ed esterne fa sì che, qualora una delle lastre entri in risonanza, l’altra continui a contrastare i rumori con efficacia.

Il vetro stratificato di sicurezza standard e acustico

Il vetro stratificato di sicurezza è realizzato mediante laminazione di almeno due lastre unite da uno o più intercalari. Lo stratificato possiede un potere fonoisolante maggiore perché sfrutta il fenomeno comunemente conosciuto con il nome di “massa-molla-massa”. Nel caso in esame le lastre di vetro rappresentano le “masse”, che aumentano il potere fonoisolante del sistema, mentre l’intercalare ricopre il ruolo della “molla”, che aumenta il potere fonoassorbente smorzando le onde sonore.

Figura 2 – Schematizzazione di un vetro stratificato

Per amplificare l’effetto “massa-molla-massa” di uno stratificato, parliamo quindi di stratificato acustico, si può adottare un particolare tipo di intercalare composto da tre strati: lo strato di mezzo, realizzato con una speciale resina, è quello che accresce considerevolmente il potere fonoassorbente della lastra riducendo la caduta di prestazione che si manifesta alle frequenze di risonanza e coincidenza, mentre gli strati esterni, costituiti dal tradizionale PVB (polivinilbutirrale), aumentano il potere fonoisolante e rendono il film meccanicamente equivalente ai normali intercalari. 

Questo intercalare a tre strati mantiene uno spessore abbastanza contenuto, pari a circa 0,50 mm. Uno stratificato ad alte prestazioni acustiche permette una prestazione acustica migliorata di 4-5 dB rispetto ad un vetro stratificato con normale intercalare in PVB.

La stratifica del vetro permette di ottenere una prestazione acustica maggiore rispetto all’aumento di spessore della lastra o ai benefici della presenza di un’intercapedine; questo è dovuto alla combinazione differente di risonanze e coincidenze generate dalle due lastre di vetro e dall’intercalare.

Figura 3 – Confronto del potere fonoisolante tra vetro monolitico, stratificato e vetrata isolante

Altre considerazioni 

È bene ricordare che l’acustica è solo uno dei parametri che contribuisce al multicomfort.

Oltre all’ aspetto acustico si devono valutare altre necessità, come quelle legate al comfort termoigrometrico. Dal punto di vista della prestazione termica un aumento di spessore della lastra contribuisce in maniera ridotta ad un aumento della prestazione acustica, lasciando l’isolamento termico praticamente inalterato; l’introduzione di un’intercapedine di un certo spessore, al contrario, favorisce di molto l’isolamento termico causando una perdita minima di prestazione acustica.

Per ottenere un buon livello di isolamento acustico ed evitare la vanificazione delle prestazioni di un prodotto altamente performante è fondamentale che telaio, serramento e sistemi di oscuramento siano opportunamente posati in opera a regola d’arte. 

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