Acustica delle aule scolastiche: un esempio di intervento di miglioramento innovativo e integrato

Garantire le condizioni acustiche ottimali per la trasmissione di messaggi vocali nelle aule scolastiche di qualsiasi ordine e grado deve essere l’obiettivo primario della buona pratica progettuale. La cattiva acustica nelle aule scolastiche, in termini di eccessivi livelli di rumore e elevati tempi di riverberazione, ricade negativamente sui docenti e sui discenti.

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In tali condizioni, ai primi sono richiesti uno sforzo e carico vocale eccessivi che possono provocare patologie anche gravi all’apparato fonatorio. Ai secondi è richiesto uno sforzo di ascolto elevato ed è stato evidenziato come tali condizioni peggiorino di circa il 10% l’intelligibilità del parlato nei bambini dei primi anni di scuola, con possibili ricadute negative sulle capacità uditive, fonologiche e di lettura.

Acustica nelle scuole italiane: lo stato dell'arte

In Italia la maggior parte delle aule adibite alla didattica, di ogni grado e tipologia, non risponde ai requisiti minimi riportati da norme tecniche e letteratura internazionale. La messa a norma di questi ambienti richiede ingenti fondi e tempo dedicato ai rilievi strumentali, allo studio del progetto e alla sua realizzazione. Inoltre, su tutto il territorio nazionale sono esigui gli interventi di costruzione ex-novo di edifici scolastici, dunque la pratica comune è principalmente volta all’adeguamento delle condizioni esistenti.

Le indicazioni progettuali prettamente acustiche non possono dunque prescindere dalle verifiche strutturali ai fini di garantire la sicurezza degli utenti, e tali necessità complicano il processo allungando i tempi di approvazione dei progetti ovvero rimodulandoli per evitare di trattare porzioni a rischio delle aule, che tipicamente corrispondono al soffitto. Un ottimo progetto acustico destinato ad ambienti scolastici, infatti, dovrebbe mirare a trattare opportunamente con materiali fonoassorbenti e anche fonodiffondenti sia le pareti laterali sia il soffitto così da sostenere il parlato dell’insegnante e l’energia utile a garantire elevata intelligibilità per il discente. Laddove però non siano verificate le opportune resistenze del controsoffitto ai carichi di caduta, non è possibile intervenire con pannelli e/o specchi acustici a soffitto.

A partire da queste conoscenze, è nato un importante progetto collaborativo che ha interessato il panorama scolastico torinese a partire dal 2015, ossia il progetto “Io Ascolto”. Si tratta di un progetto finanziato dalla Fondazione CRT, nato dalla collaborazione tra il Politecnico di Torino, l’Università degli Studi di Torino, l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) e la Direzione Didattica Roberto D’Azeglio. L’obiettivo generale è stato quello di migliorare le capacità di apprendimento dei bambini a scuola, al fine di contrastare disturbi specifici dell’apprendimento come la dislessia che è riscontrabile in 4-8 studenti su 100. Dai primi risultati acquisiti sul campo, la presenza di una buona acustica delle aule è risultata un elemento cardine, e in particolare è stata evidenziata l'importanza della chiarezza del parlato (C50) nei processi di apprendimento poiché significativamente correlata alle abilità cognitive legate alla lettura. Poiché la maggior parte delle classi coinvolte in Io Ascolto è risultata carente in termini acustici e dunque inadeguata a supportare i processi di apprendimento introdotti ai punti precedenti, è nata un’ulteriore collaborazione di ricerca applicata con Ecophon Saint-Gobain Italia che ha interamente sponsorizzato l’intervento di correzione acustica di due classi, e i cui risultati di progetto innovativo sono qui presentati.

Correzione acustica: il caso studio di un plesso scolastico

Il plesso scolastico cui appartengono le aule oggetto della correzione acustica è situato in un’area urbana mista, in cui sono presenti edifici residenziali e terziari, e che non è distante da un ospedale. Il traffico nelle vie circostanti l’edificio è sostenuto, essendo tutte arterie che collegano la città nelle direzioni nord-sud ed est-ovest. Le due aule considerate sono analoghe in termini di dimensioni, geometria e finiture interne. La pianta è rettangolare e pari a circa 60 m2, l’altezza del soffitto piano è di circa 4,7 m e sono presenti tre grandi aperture finestrate. Entrambe le aule presentano un pavimento in graniglia e pareti intonacate. La Figura 1 rappresenta la condizione delle aule ante-operam.

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Figura 1 – Aule non trattate, ante-operam.

L’intervento di correzione acustica

Basando il progetto di correzione acustica su criteri di massimizzazione della chiarezza del parlato e riduzione del tempo di riverberazione, sono stati impiegati i seguenti materiali:

  • Per le pareti laterali, sistemi fonoassorbenti a parete Akusto™ Wall A Texona in pannelli 2700x1200x40 mm, con assorbimento medio a 500-1000 Hz (α0.5-1kHz) di 1,00,
  • Per il soffitto, sistema fonoassorbente Ecophon Master™ F in pannelli 600x600x40 mm, con α0.5-1kHz di 0,95.

Misurazioni acustiche ante-operam

Le misurazioni sono state eseguite in una sola delle due aule poiché tra loro equivalenti in termini di dimensioni e finiture. La caratterizzazione della qualità acustica nella condizione ante-operam è stata eseguita ad aula vuota ma arredata ed è stata basata sulla misurazione del tempo di riverberazione (T20, s), che si determina in base alla curva di decadimento del livello di pressione sonora in funzione del tempo a partire dall’istante di spegnimento di una sorgente sonora. Utilizzando un clappatore come sorgente sonora, ossia una sorgente impulsiva costituita da due braccia di legno con interposta gommapiuma che se sollecitate generano un rumore di breve durata ed elevata intensità, e di un fonometro calibrato di classe-1 (modello XL2 di NTi Audio and Acoustic Analyser) come ricevitore del segnale, è stato dunque misurato il T20 dell’aula.

Misurazioni acustiche post-operam

A seguito dell’intervento di correzione acustica sono state eseguite le misurazioni post-operam per valutare l’efficacia del progetto.

In conformità alla norma UNI EN 11532-2:2020 “Acustica in edilizia – Caratteristiche acustiche interne di ambienti confinati – Metodi di progettazione e tecniche di valutazione – Parte 2: Settore scolastico”, è stato nuovamente misurato il tempo di riverberazione e in più anche il parametro della chiarezza del parlato (C50, dB), che è un indice legato all’intelligibilità della parola dipendente dalla distanza tra sorgente e ricevitore. Per tali misure post-operam è stata considerata una condizione occupata delle aule, simulando la presenza degli alunni per mezzo di pannelli fonoassorbenti in fibra 100% poliestere.

La strumentazione utilizzata è consistita in una sorgente direttiva (modello Talkbox di NTi Audio) per la misurazione della C50, in modo da replicare il diagramma di emissione del segnale vocale, in un dodecaedro omnidirezionale (modello 4292-L di Brüel&Kjær) per la misurazione del T20, e in un fonometro calibrato di classe-1 (modello XL2 della NTi Audio) come ricevitore in entrambi i casi. La Talkbox è stata collocata, in corrispondenza della posizione tipicamente assunta dall’insegnante e ad una altezza dal pavimento pari a 1,5 m, mentre il fonometro è stato posizionato in asse con la sorgente in corrispondenza della prima fila di banchi, poi della fila centrale e infine dell’ultima fila.

Il tempo di riverberazione è stato misurato in accordo con la procedura descritta nella norma UNI EN ISO 3382-1:2009 “Acustica – Misurazione dei parametri acustici degli ambienti – Parte 1: Sale da spettacolo”. Le sorgenti sono state impostate al fine di emettere un segnale sweep esponenziale di intensità adeguata ad assicurare il corretto rapporto segnale-rumore per tutte le bande di frequenza da 50 Hz a 22000 Hz. Ogni sweep acquisita per ciascuna sorgente e in ciascun punto di misura è stata convoluta con il suo filtro inverso al fine di ottenere la risposta all’impulso da cui è stato possibile estrarre i parametri acustici di interesse.

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