1. Giới thiệu
Trong hệ thống HVAC của tòa nhà thì các thiết bị như Chiller, bơm, quạt, AHU, FCU… là một trong những tác nhân chính gây nên tiếng ồn và ảnh hưởng đến môi trường làm việc xung quanh rất được lưu ý khi thiết kế.
Ngoài ra hoạt động của các thiết bị HVAC cũng gây nên những rung động cơ học lan truyền đến không gian sinh hoạt trong tòa nhà thông qua các đường ống gió, khớp nối, tường, sàn…Sự rung động đó cũng tạo ra bức xạ âm thanh gây cảm giác khó chịu cho mọi người trong không gian sinh hoạt của tòa nhà.
Những âm thanh rung động lan truyền này thường thấy trong thực tế đó là khi các thiết bị lớn như AHU hay quạt công suất lớn vận hành và càng dễ nhận biết nhất là khi chúng khởi động.
2. Phân tích
Đối với hầu hết các hệ thống HVAC, nguồn âm thanh được liên kết với thiết bị cơ khí và thiết bị điện của tòa nhà.
Như biểu diễn ở hình 1A và hình 1B, âm thanh có rất nhiều con đường có thể truyền từ không gian đặt thiết bị đến không gian nhận âm thanh (hay còn gọi là không gian bị ồn) như:
- Path A: Sự truyền âm thanh vào kết cấu thông qua sàn.
- Path B: Sự truyền âm thanh theo dòng không khí thông qua hệ gió cấp.
- Path C: Sự truyền âm thanh theo dòng không khí thông qua tiếp xúc của đường ống gió cấp.
- Path D: Sự truyền âm thanh theo dòng không khí thông qua hệ thống đường ống gió hồi.
- Path E: Sự truyền âm thanh xuyên qua tường của phòng chứa thiết bị phát âm thanh.
Các nguồn phát âm thành từ các thiết bị khác nhau sẽ tạo ra âm thanh có tần số khác nhau, chúng được gọi là đặc tuyến sóng âm thanh (spectral characteristics).
Ví dụ, như thể hiện trong hình 2, tiếng ồn của quạt thường góp phần vào mức âm thanh của các dải tần số từ 16 đến 250 Hz (đường cong A).
Tương tự như vậy trong hình 3 cho thấy các thiết bị khác nhau sẽ có các nguồn âm thanh thuộc dải tần số âm thanh (Octave) khác nhau, có khả năng gây phiền cho người bởi độ ồn của nó tạo ra.
Hình 4 cho ta thấy tần số âm thanh của các thiết bị cơ khí khác nhau tạo ra trong phòng.
3. Các giá trị độ ồn quy định và cơ sở thiết kế
Chúng ta biết rằng mức độ ồn âm thanh mà người làm việc trong tòa nhà có thể chấp nhận được hay không phụ thuộc vào hai yếu tố:
- Thứ 1 là độ vang của âm thanh nhận được liên quan đến các hoạt động thông thường của thiết bị trong giới hạn chấp nhận được. Nếu chúng quá to rõ thì chúng có khả năng gây ra sự mất tập trung hoặc gây phiền đến người làm việc.
- Thứ 2 là chất lượng hay kiểu âm thanh của nguồn gây ồn, nếu chúng là các tiếng như ầm ầm, hú, gầm, rít, nhịp đập. Điều này là nguyên nhân gây nên sự phiền toái, mất tập trung và căng thẳng. Tần số của những tiếng ồn đó có thể gọi là không cân bằng.
Do đó việc kiểm soát tiếng ồn trong không gian sử dụng trong giới hạn chấp nhận được phải căn cứ theo từng công năng hoạt động của khu vực như văn phòng, nhà hàng, phòng ngủ…Và chúng thường được tiêu chuẩn thiết kế định mức theo mức độ khoảng ± 5dB.
Cho ví dụ như văn phòng làm việc riêng hoặc phòng hội nghị đặc biệt có giá trị là NC/RC 30 (30 dB). Điều này có nghĩa là ngoại trừ yêu cầu khác thì độ ồn cho khu vực này nên nhỏ hơn NC/RC 35 (35 dB). Để xác định giá trị độ ồn thiết kế cho từng khu vực khác nhau, chúng ta tham khảo theo hình 5.
4. Các biện pháp giảm độ ồn được khuyến cáo khi thiết kế
Sau đây tôi sẽ trình bày về nguồn gây ồn và biện pháp giảm độ ồn theo khuyến cáo của tiêu chuẩn ASHRAE như sau:
a. Âm thanh từ nguồn gây ồn phát ra trực tiếp đến tai người và sự phản xạ âm thanh từ tường, trần và sàn.
- Giảm độ ồn bằng cách chọn lựa thiết bị sử dụng có độ ồn bé.
- Bổ sung các vật liệu hấp thụ âm thanh hoặc hạn chế phản xạ âm thanh cho phòng hoặc thiết bị.
b. Nguồn ồn phát ra theo không khí và kết cấu phòng được truyền bởi đường ống hoặc hộp gió thiết bị xuyên qua tường trần vào phòng.
- Thiết kế đường ống và phụ kiện được tính toán hợp lý. Vị trí các đường ống có vận tốc cao nên được đặt tại các khu vực cho phép về độ ồn.
- Cô lập sự truyền dẫn độ ồn qua kết cấu bằng cách sử dựng ty treo với cao su hoặc lò xo chống rung cho đường ống và hộp gió.
c. Nguồn ồn được truyền theo dòng không khí xuyên qua ống gió cấp và hồi đến miệng gió vào phòng sau đó đến tai người nghe như mục 1.
- Lựa chọn quạt của thiết bị có độ ồn nhỏ
- Sử dụng đường ống gió với vật liệu hấp thụ âm thanh.
- Sử dung bộ tiêu âm ống gió, tiêu âm cho hộp gió cấp và hồi.
d. Nguồn ồn truyền xuyên qua tường phòng đặt thiết bị đến các phòng liền kề.
- Vị trí thiết bị nên được đặt xa các phòng sử dụng.
- Sử dụng tường khối hoặc bê tông cho phòng đặt thiết bị.
- Có thể sử dụng sàn nâng cho phòng đặt thiết bị.
e. Sự rung động của thiết bị truyền dẫn qua kết cấu tường hoặc trần tòa nhà đến các phòng liền kề. Từ đó chúng phát tiếng ồn vào phòng.
- Tất cả thiết bị phải được đặt trên bệ quán tính chống rung và được tính toán thiết kế cho tải trọng động của thiết bị, các thiết bị chuyển động quay hoặc thiết bị truyền động.
f. Sự rung động của thiết bị truyền dọc theo đường ống gió hoặc đường ống nước.
- Cô lập sự truyền dẫn độ ồn qua kết cấu bằng cách sử dựng ty treo với cao su hoặc lò xo chống rung cho đường ống và đường ống nước.
- Sử dụng các khớp nối mềm kết nối giữa đường ống gió hoặc đường ống nước với các thiết bị rung khi hoạt động.
g. Nguồn ồn phát ra từ bên ngoài vào cửa sổ phòng
- Trong thực tế nguồn ồn xâm nhập vào phòng theo các khe hở của sổ, cửa chính…
- Khu vực đặt thiết bị nên bố trí xa các khu vực làm việc, sử dụng các cấu trúc gây cản đường đi âm thanh như tường, vách ngăn…
- Sử dụng các thiết bị có độ ồn thấp.
- Đối với các khe hở cửa sổ cửa đi đối với các phòng yêu cầu độ ồn thấp đặc biệt thì ta có thể chọn các loại cửa có độ kín cao, tường cách âm và lót đệm cao su cho các khe hở cửa sổ, cửa đi.
h. Nguồn ồn xuất phát từ trong phòng
- Lựa chọn thiết bị có độ ồn thấp. Có thể sử dụng hộp tiêu âm cho thiết bị. Tương tự giải pháp cho mục 1.
i. Nguồn ồn truyền đến các miệng gió trong phòng, vào trong đường ống dẫn gió đến các miệng gió của các phòng khác.
- Thiết kế các bộ tiêu âm cho đường ống gió của thiết bị gây ồn. Có thể sử dụng các bộ tiêu âm cho các miệng gió vào phòng với việc tính toán tổn thất áp, độ giảm âm phù hợp.
k. Nguồn ồn truyền vào phòng thông qua trần, tường, vách ngăn phòng
- Tăng khoảng cách giữa phòng có nguồn gây ồn với phòng làm việc như các khu vực phụ.
- Làm kín các lỗ mở xuyên tường, trần của các đường ống gió, ống nước để ngăn chặn sự lan truyền độ ồn giữa các phòng.
5. Kết luận
Với những nội dung nêu trên tôi đã gửi đến các bạn cái nhìn cơ bản nhất về vấn đề tiêu âm và giải pháp giảm ồn khi thiết kế hệ thống HVAC.
Tuy nhiên để thiết kế một cách hiệu quả và có những phương án tốt nhất chúng ta cần xem xét phân tích chi tiết hơn về các vấn đề liên quan như vật liệu sử dụng cập nhật mới, tổn thất áp lực khi sử dụng tiêu âm hợp lý, giá trị độ ồn và tần số hoạt động của thiết bị chính xác từ nhà cung cấp, tiêu âm bằng nhiều lớp cho các lỗ lấy gió hoặc thải gió lưu lượng lớn, tính toán bệ quán tính đặt thiết bị…
Qua bài phân tích trên tôi hy vọng có thể giúp các bạn cập nhật thêm kiến thức từ đó tìm hiểu phân tích sâu hơn khi thiết kế thực tế.
Nguồn: Kỹ sư Vương Cam
