Le linee guida CEI come strumento per la comprensione dei fenomeni acustici nelle chiese, la definizione dei requisiti di progetto e l’individuazione di strategie per conseguirli

Edilizia di Culto


Le linee guida CEI come strumento per la comprensione dei fenomeni acustici nelle  chiese, la definizione dei requisiti di progetto e l’individuazione di strategie per conseguirli

Francesco Martellotta, Professore Associato in Fisica Tecnica Ambientale presso il Politecnico di Bari

Introduzione

Basilica di SantEufemia Mi 1200x800

Le linee guida CEI sull’acustica delle chiese si prefiggono di fornire strumenti adeguati per la comprensione delle problematiche acustiche legate alle chiese ad una platea piuttosto vasta. Il fenomeno acustico, pur nella sua complessità, interessa infatti non solo i progettisti, i tecnici e i consulenti che si occupano della costruzione e della manutenzione degli edifici sacri, ma anche (e direi, soprattutto), i sacerdoti, i parroci e gli addetti diocesani che, di quegli edifici devono poi prendersi cura quotidianamente. Per questo motivo le linee guida cercano di offrire, con un linguaggio sufficientemente semplice e il ricorso a grafici, piuttosto che a formule, una serie di concetti base, che consentano di comprendere il fenomeno acustico, seguiti da una serie di riflessioni più approfondite sulle modalità con cui l’acustica di uno spazio può essere controllata. Elemento nodale, in questo percorso, è la definizione dei requisiti acustici che uno spazio deve avere.  Individuare quale aspetto percettivo del suono si vuole privilegiare maggiormente diventa l’indispensabile punto di partenza per qualsiasi ragionamento successivo. Da questo punto di vista, infatti, ci troviamo oggi di fronte ad una forte richiesta di intelligibilità della parola, conseguenza di quanto stabilito nel Concilio Vaticano II riguardo all’uso (per noi ormai scontato) delle lingue nazionali, mirata a garantire una attiva partecipazione dei fedeli alla liturgia stante il valore formativo di quest’ultima. Tale esigenza contrasta però con l’idea che ognuno di noi ha dell’acustica propria di un luogo sacro, ovvero di uno spazio assai riverberante dove il canto corale e la musica sacra possano risuonare, spesso, per diversi secondi creando quella sensazione di trascendenza in quanti si trovano all’interno. Fra questi estremi, bisogna oggi trovare un giusto compromesso, tenendo a mente che l’impiantistica acustica può senz’altro offrire un adeguato supporto all’intelligibilità del parlato, ma che poco potrà fare se non vi è stato uno studio complessivo di tutte le problematiche acustiche.

La scelta dei parametri acustici

Cathedrale de Strasbourg 120x800

Dopo aver illustrato i fondamenti dei fenomeni acustici, e descritto le proprietà acustiche dei materiali, le linee guida affrontano il tema della definizione di quale debba essere la “vocazione” acustica del luogo che ci si accinge a progettare. Tali importanti decisioni devono tenere conto delle indicazioni liturgiche (che possono evolvere col tempo), delle specifiche abitudini dei fedeli e dei loro pastori, e pertanto non possono essere prese dal solo consulente acustico o dal solo progettista architettonico, ma devono risultare da un processo decisionale ampiamente condiviso.

In termini più strettamente tecnici, valori del tempo di riverberazione[1] inferiori a 2 secondi privilegiano la chiarezza del parlato, valori superiori ai 3 secondi sono adeguati per il canto e l’organo ma rendono difficoltosa l’intelligibilità a meno di non impiegare sistemi di amplificazione più sofisticati. Infine, valori compresi fra 2 e 3 secondi rappresentano un giusto compromesso per la maggior parte delle situazioni. Tali valori devono essere poi adattati alle dimensioni dell’ambiente, e al numero degli occupanti, come meglio spiegato di seguito.

[1] Si definisce tempo di riverberazione (T) il tempo affinché un suono continuo o impulsivo decada di 60 dB dopo l’interruzione della sorgente sonora. Esso è il parametro al quale il nostro apparato uditivo è maggiormente sensibile. Secondo la classica formula di Sabine T è proporzionale al volume dell’ambiente e inversamente proporzionale all’assorbimento acustico complessivamente presente nell’ambiente.

Il giusto dimensionamento della chiesa

Chiesa di Bellariva Rimini 1200x800

In una chiesa, come in una sala da concerto, i principali “assorbitori” di energia sonora sono i fedeli stessi. In virtù di ciò il tempo di riverberazione viene a dipendere dal volume e, in maniera inversamente proporzionale, dal numero di occupanti, e può essere perciò controllato semplicemente agendo sul volume pro capite. D’altra parte ciò determina significative variazioni delle condizioni acustiche in funzione del grado di occupazione, per cui chiese che hanno caratteristiche acustiche assai scadenti in condizioni di modesta occupazione possono raggiungere livelli accettabili, se non buoni, quando sono completamente piene. L’introduzione di materiali fonoassorbenti in aggiunta rispetto ai soli fedeli, consente invece di stabilizzare notevolmente tali variazioni.

L’influenza del grado di occupazione sulle caratteristiche acustiche impone in fase di progettazione di dimensionare la chiesa in modo tale da garantire un grado di occupazione medio non inferiore al 60-70%. Pertanto la conoscenza precisa del bacino di utenza potenziale ed effettivo risulta di grande importanza in questa fase. Una volta definito il numero dei posti è possibile determinare lo sviluppo superficiale dei banchi da chiesa assumendo una densità di 1.5 persone/m2. Infine, è possibile ricavare la superficie in pianta aggiungendo i percorsi e gli spazi per il presbiterio, il coro e le altre parti della chiesa. Nella Fig. 1 viene mostrato come scegliere il volume pro-capite di una chiesa in funzione del tempo di riverberazione desiderato e dell’assorbimento medio delle superfici della chiesa. Evidenziando, in particolare, che la presenza di materiali fonoassorbenti aggiuntivi rispetto ai fedeli consente di adottare volumi più generosi senza compromettere il comportamento acustico.

Duomo Vicenza 1200x800

La scelta dell’impianto planimetrico

Interieur 800x1200

La scelta della pianta di una chiesa non incide in modo significativo sul tempo di riverberazione ma, condizionando il rapporto fra le sorgenti sonore (sacerdote, coro, organo) e gli ascoltatori può influenzare notevolmente la chiarezza e l’intelligibilità del parlato che dipendono fortemente dalla distanza dalla sorgente sonora, dalla sua visibilità e dalla possibilità di ricevere delle riflessioni che rinforzano il suono diretto.

La visibilità della sorgente sonora corrisponde alla possibilità di ricevere o meno il suono direttamente da essa e tale suono è tanto più intenso quanto più il percorso è breve e privo di ostacoli. La presenza di superfici riflettenti vicine alla sorgente o al ricevitore consente inoltre di rafforzare il suono diretto con delle riflessioni che, giungendo subito dopo, vengono di fatto considerate dal nostro orecchio come un tutt’uno con il suono diretto. La bontà di uno schema planimetrico va valutata soprattutto alla luce dei criteri sopra esposti.

Tali considerazioni si applicano sia alle sorgenti naturali (coro, assemblea, organo), sia alle sorgenti elettroacustiche, per cui una ottimizzazione dei percorsi sonori si integra con una adeguata scelta della posizione delle sorgenti sonore. Le linee guida illustrano vantaggi e svantaggi delle diverse soluzioni planimetriche, chiarendo che non esiste una forma ottimale in assoluto sul piano acustico. Anche le forme apparentemente più problematiche acusticamente, come quelle caratterizzate dalla presenza di superfici concave che possono causare forti disuniformità nel campo sonoro, possono essere facilmente trattate impiegando adeguati trattamenti in grado di diffondere il suono, mediante il ricorso ad elementi decorativi o ad essi assimilabili. Ciò è di particolare importanza, visto che tali superfici curve vengono spesso impiegate in relazione allo schema planimetrico a pianta pseudo - centrale che, sempre più spesso, è considerato come l’impianto più idoneo a ridare centralità, anche fisicamente, alla liturgia.

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L’impianto di amplificazione

Paolo fuori leMura 1200x800

L’impianto di amplificazione è stato visto in passato e in molti casi viene visto ancora oggi come una sorta di “panacea” capace di risolvere tutti i problemi acustici di una chiesa. Tuttavia è esperienza comune che, nella maggior parte dei casi non è stato e non è così, questo perché il suono emesso dagli altoparlanti prima di giungere alle orecchie dei fedeli si propaga, inevitabilmente, nello spazio della chiesa venendone influenzato.  Il principale effetto della riverberazione di un ambiente è quello di ridurre il raggio d’azione di un altoparlante, pertanto in un ambiente molto riverberante ciò implica una loro proliferazione che però è deleteria perché i segnali emessi dai diversi altoparlanti giungono con un ritardo più o meno lungo (in funzione della distanza) andando paradossalmente a rinforzare la coda sonora e, quindi, a peggiorare le condizioni di ascolto. Per limitare questo problema è necessario utilizzare altoparlanti con una più marcata direttività, in grado cioè di indirizzare il suono solo dove serve (cioè verso l’assemblea) e dove, peraltro, può essere quasi completamente assorbito senza “innescare” il fenomeno della riverberazione. È importante rimarcare che l’impianto elettroacustico deve essere progettato a beneficio dell’intelligibilità della parola e in modo da risultare complementare rispetto all’acustica naturale dello spazio. L’impianto dovrebbe sempre garantire una intelligibilità della parola almeno sufficiente nella maggior parte della chiesa (misurabile oggettivamente mediante il parametro STI), che dovrebbe essere almeno pari a 0.45 nell’80% dei posti. Ammettendo cioè che, nei casi più difficili da risolvere, vi possa essere un 20% dei posti dove le condizioni possano essere sub-ottime. È importante rimarcare che il calcolo previsionale e la verifica finale delle prestazioni dell’impianto devono sempre più diventare prassi abituale, il primo in abbinamento al progetto acustico dello spazio, e il secondo in opera, poiché solo questo può effettivamente contribuire al miglioramento concreto delle condizioni di ascolto impegnando i contractors nel soddisfacimento dei requisiti minimi.

Infine, è importante sottolineare che, al fine di mantenere il giusto equilibrio fra le fonti sonore e rispettare il dettame che vede il coro come “guida” del canto assembleare, l’impiego del sistema di diffusione sonora per amplificare il coro dovrebbe essere nei limiti del possibile scoraggiato. Ciò sia perché l’impianto di norma è ottimizzato sul parlato, sia perché se il canto è troppo amplificato rischia di disincentivare la partecipazione dell’assemblea al canto liturgico.

Conclusioni

San Giovanni dei Fiorentini 1200x800

Riassumendo, si è visto che le caratteristiche acustiche delle chiese sono influenzate da una molteplicità di aspetti (architettonici, liturgici, musicali) tutti correlati fra di loro. Concentrandosi solo sulla parte meno soggetta a variazioni, cioè l’edificio, si è visto che gli aspetti determinanti per una buona riuscita acustica sono:

  • il giusto dimensionamento della chiesa in relazione alle esigenze della comunità parrocchiale;
  • la scelta di una tipologia architettonica in grado di favorire il raccoglimento dell’assemblea attorno al centro dell’azione liturgica senza ostacoli;
  • la scelta di materiali tradizionali o innovativi in grado di riflettere e diffondere il suono dove serve ed assorbirlo dove non serve;
  • la scelta di un impianto di amplificazione adeguato alle dimensioni della chiesa realizzato impiegando altoparlanti con bassa dispersione nel piano verticale.
San Paolo dentro le mura Roma 1200x800

 Bibliografia

CEI (1993) Commissione Episcopale per la Liturgia, Nota pastorale sulla Progettazione di nuove chiese, Roma.

Cirillo E., Martellotta F. (2006), Worship, acoustics, and architecture, Multi-science publishing, Brentwood.

Desarnaulds V.(2002), De l’acoustique des églises en Suisse – Une approche pluridisciplinaire. Doctoral Thesis, Ecole Politechnique Federale de Lausanne.

Kleiner M., Klepper D., Torres R., Worship space acoustics, J. Ross Publishing, 2010

Lubman D., Kiser B. (2001), “The History of Western Civilization Told Through the Acoustics of its Worship Spaces”, 17th ICA, Roma, 2001.

Martellotta F. (2008), “Subjective study of preferred listening conditions in Italian Catholic churches”, Journal of Sound and Vibration, 317(1-2),  378-399

Martellotta F. (2014), “La ricerca dell'equilibrio fra chiarezza e riverberazione nella progettazione acustica delle chiese”, 41° Convegno Nazionale AIA, Pisa 17-19 giugno 2014. ISBN 9788888942476

Martellotta F., Cirillo E., Carbonari A., Ricciardi P. (2009), “Guidelines for acoustical measurements in churches”, Applied Acoustics 70, pp. 378-388.

Martellotta F., Cirillo E. (2009), “Experimental studies of sound absorption by church pews”, Applied Acoustics 70, pp. 441-449

Martellotta F., D’Alba M., Della Crociata S. (2011), “Laboratory measurements of sound absorption of occupied pews and audiences”, Applied Acoustics 72, 341-349

Meyer J. (2003), Kirchenakustik, Verlag Erwin Bochinsky, Frankfurt am Main.

santa Maria del Mar Barcellona 1200x800

Francesco Martellotta

Francesco Martellotta si è laureato con lode in Ingegneria Edile presso il Politecnico di Bari nel 1998, nel 2001 ha conseguito il Dottorato di Ricerca in Fisica Tecnica presso l'Università di Ancona con una tesi sulle “Caratteristiche acustiche delle Chiese Romaniche in Puglia”. Presso il Politecnico di Bari è stato ricercatore dal 2002 al 2012 e da aprile 2012 è professore associato di “Fisica Tecnica Ambientale”. Svolge attività di ricerca nel campo dell’acustica architettonica, della riproduzione virtuale dei campi sonori, della modellazione del campo sonoro, della psicoacustica, del rumore e dei suoi effetti, nonché sul benessere ambientale interno in relazioni agli aspetti visivi, termici e acustici. È autore/coautore di oltre 100 lavori scientifici, fra cui oltre 30 articoli su riviste internazionali, e dei testi “Worship, acoustics, and architecture” e “La progettazione acustica delle chiese” (quest’ultimo commissionato dal Servizio Nazionale per l’Edilizia di Culto della CEI), che riassumono i risultati delle ricerche svolte sull’acustica delle chiese. Nel 2007 è stato invitato come keynote lecturer sul tema dell’acustica delle chiese nell’ambito dell’International Symposium on Room Acoustics tenutosi a Siviglia. È membro dell’Associazione Italiana di Acustica, dell’Acoustical Society of America e dell’Audio Engineering Society. Attualmente ricopre l’incarico di Editor Associato per le riviste internazionali “Journal of Acoustical Society of America” e “Journal of Audio Engineering Society”.

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[1] Si definisce tempo di riverberazione (T) il tempo affinché un suono continuo o impulsivo decada di 60 dB dopo l’interruzione della sorgente sonora. Esso è il parametro al quale il nostro apparato uditivo è maggiormente sensibile. Secondo la classica formula di Sabine T è proporzionale al volume dell’ambiente e inversamente proporzionale all’assorbimento acustico complessivamente presente nell’ambiente.


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