Giải pháp tiêu âm, giảm ồn cho Hệ thống thông gió và điều hòa không khí

Ngày nay, trong các công trình xây dựng hiện đại, Hệ thống thông gió và điều hòa không khí là không thể thiếu. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra một không gian thoải mái cho người sử dụng. Tuy nhiên, có một vấn đề thường gặp là tiếng ồn phát ra từ các hệ thống này, nhiều khi gây ảnh hưởng lớn đến sự thoải mái đó. Để giải quyết vấn đề này, các chuyên gia đầu ngành, kỹ sư có nhiều năm kinh nghiệm đã đưa ra các giải pháp tiêu âm, giảm ồn cho các hệ thống này. Và dĩ nhiên, nó sẽ còn được áp dụng ít nhất là cho đến thời điểm này vì tính ưu việt của mình. Vậy những giải pháp này là gì?
Trước hết, để có được lời giải cho bài toán này, họ đã tìm hiểu chi tiết những biến số liên quan:

Tiếng ồn trong các hệ thống thông gió và điều hòa không khí là gì?

Tiếng ồn là những âm thanh không mong muốn, trong trường hợp này nó được tạo nên từ các dao động của sóng âm với cường độ và tần số khác nhau, không có trật tự lan truyền trong môi trường không khí. Tiếng ồn trong hệ thống đang xét, được hình thành nên do quá trình vận hành và được xác định bằng thông số độ ồn.
Các loại tiếng ồn này có thể nghe thấy như: Tiếng lách cách, tiếng rít, tiếng ù ù, tiếng đập, tiếng lộc cộc,…mang lại một cảm giác khó chịu, thậm chí là nguy hiểm cho sức khỏe khi nó vượt mức cho phép trong tiêu chuẩn độ ồn. Tiếng ồn này gây ra bởi:
  Quạt gió
Sự nhiễu loạn luồng khí là nguyên nhân chính gây ra tiếng ồn của quạt, nó được tạo ra do: Sự cản trở dòng khí quá cao, dòng chảy tách ra ở cánh quạt, hay do sự thay đổi đột ngột về hình dạng (vận tốc) dòng khí.
Những nguyên nhân gây ra hiện tượng này là: Dòng chảy không ổn định ở đầu vào, lưu lượng không đủ bên trong bánh xe công tác gây ra hiện tượng tách dòng trên các cánh quạt, hay do các véc tơ vận tốc mất ổn định bên trong bánh xe công tác và vỏ quạt từ việc tháy đổi đột ngột về đường kính và hình dạng ống dẫn.

Một yếu tố nữa cũng cần được quan tâm là tác động của tần số đi qua cánh quạt. Tần số đi qua cánh quạt là âm thanh thuần túy, được tạo ra khi bánh xe công tác của quạt quay qua cửa thoát gió của quạt (hoặc tấm cắt) trong quạt ly tâm và qua các cánh quạt thẳng trong quạt hướng trục. Điều này tương tự như âm thanh nghe được khi một vật thể chuyển động đi qua một vật thể đứng yên (chẳng hạn như tiếng ô tô đi qua một người khi đang đứng yên). Nếu tần số này khớp hoặc gần với tần số tự nhiên của ống dẫn kết nối, nó có thể gây ra cộng hưởng âm thanh và làm tăng mức độ tiếng ồn
Các thành phần cơ khí bao gồm động cơ, ổ đĩa và vòng bi, cũng có thể truyền âm thanh cơ học đến hệ thống quạt, tuy nhiên lại chưa được kể đến trong thông số của nhà sản xuất quạt.

Ngoài ra, độ rung quá mức, mặc dù không phải là thành phần cơ học cũng có thể có tác động đáng kể đến tiếng ồn bằng cách tạo ra cộng hưởng với cụm quạt/ động cơ
hoặc cấu trúc lắp đặt của nó. Tạo ra do việc lắp đặt quạt không đúng cách (lò xo giảm chấn, bạt mềm kết nối với đường ống lắp đặt chưa đúng kỹ thuật)

Máy nén trong dàn nóng điều hòa không khí
Nguyên nhân gây ồn chính là do động cơ của máy nén
Ngoài ra còn có các nguyên nhân khác:
- Tiếng lạch cạch: Khi một trong các bộ phận bên trong của máy nén bị lỏng
- Tiếng nhấp chuột: Đã có một số vấn đề ở mức độ nghiêm trọng khác nhau, từ bụi bẩn trong máy nén khí đến màn hình quạt bị hỏng hoặc vỡ. Tiếng ồn này có thể chỉ do sự cố về điện nếu bạn chỉ nghe thấy nó khi bật hệ thống lần đầu tiên
- Tiếng ồn ào: Rất có thể do máy nén có ít dầu.
- Tiếng ù ù: Thường có nghĩa là máy nén có dây điện lỏng hoặc dòng điện bị hỏng, hoặc cũng có thể do chất làm lạnh bị rò rỉ hay các bộ phận bên trong bị ngắt kết nối
  Chuyển động của dòng không khí
Khi không khí di chuyển trong ống gió hoặc qua các cửa gió, sự thay đổi tốc độ và áp suất có thể gây ra tiếng ồn. Sự chênh lệch áp suất hoặc thiết kế không hợp lý của ống gió cũng làm gia tăng đáng kể tiếng ồn.

Hướng hay vận tốc dòng khí thay đổi đột ngột, sự ma sát, va đập giữa không khí và ống dẫn, tiết diện đường ống, các phụ kiện lắp đặt: Côn, cút, chạc 3,…trên đường ống không đúng kỹ thuật, điều này không chỉ làm tăng tổn thất toàn hệ thống mà còn gây ra tiếng ồn lớn

Cửa gió phát ra tiếng rít, tiếng lách cách có thể do lắp đặt không đúng kỹ thuật, nếu có van gió tại cửa thì có thể do mở điều chỉnh hướng van làm cản trở hướng gió thổi ra, hoặc do ngay từ ban đầu đã chọn tiết diện cửa không phù hợp dẫn tới vận tốc không khí khi thoát ra quá lớn.
Sau khi xem xét những biến số này một cách kỹ càng, họ đã rút ra kết luận và đưa ra lời giải cho bài toán trên, đó là hạn chế tiếng ồn của hệ thống và giữ nó ở mức cho phép

Các giải pháp tiêu âm, giảm ồn hiệu quả

Để giảm thiểu tiếng ồn và tạo ra một không gian yên tĩnh, các chuyên gia khuyến nghị áp dụng một số biện pháp tiêu âm, giảm ồn cho hệ thống thông gió và điều hòa không khí:

Đối với thiết bị
Những thiết bị có độ ồn và kích thước lớn cần được cách ly, bằng cách đặt trong các phòng kín, được tiêu âm, hoặc đặt trên mái của tòa nhà, việc này làm giảm tiếng ồn hiệu quả

Tuy nhiên đối với các thiết bị không thể cách ly, việc cách ly không chỉ không đảm bảo về mặt kỹ thuật, mà còn không tối ưu chi phí. Như quạt gió chỉ phục vụ cho một khu vực, khi tính toán đã tính tối ưu về các chi phí, nếu phải đặt ở vị trí xa hơn, sẽ kéo theo chi phí lớn hơn và phải chọn quạt gió đắt hơn mới đáp ứng yêu cầu, điều này là bất hợp lý.

Trường hợp này sẽ phải sử dụng giải pháp thứ hai, đó là tiêu âm cho thiết bị: Bọc ngoài thiết bị một lớp vật liệu tiêu âm, tuy nhiên cũng phải tính toán thật kỹ vì việc này có thể ảnh hưởng đến mức độ tăng nhiệt của thiết bị khi hoạt động, làm ảnh hưởng đến tuổi thọ thiết bị, nguy hiểm hơn là gây ra sự cố thiết bị và làm gián đoạn hoạt động của hệ thống.

Ngoài ra có thể giảm tiếng ồn gây ra bởi động cơ của thiết bị bằng cách sử dụng công nghệ biến tần. Lắp thêm bộ biến tần cho động cơ, với cơ chế chỉnh lưu dòng điện AC thành DC sau đó cắt lại bằng bóng bán dẫn để cung cấp tần số thay đổi, điện áp giả AC thay đổi để tạo ra một động cơ có tốc độ thay đổi từ động cơ xoay chiều tốc độ cố định.
Việc cắt này diễn ra nhiều lần trong một giây từ khoảng 1kHz đến 16kHz. Đây là tần số chuyển đổi. Ở tần số chuyển mạch thấp hơn, tổn thất biến tần giảm (số lượng công tắc bóng bán dẫn tiêu thụ điện năng thấp hơn) nhưng tổn thất động cơ lại tăng (dạng sóng điện áp thô hơn) lên không được sử dụng. Tần số chuyển đổi tối ưu cho hiệu suất tổng thể là khoảng 4kHz, nhưng ở tần số 4kHz, phải lưu ý vì có tiếng kêu đặc trưng phát ra từ động cơ.
Và do hầu hết người lớn có thể nghe được tần số âm từ khoảng 50Hz đến 10kHz nên nếu nâng tần số chuyển mạch lên 16kHz thì tiếng kêu này sẽ nằm ngoài phạm vi nghe được và tiếng ồn sẽ biến mất. Nhưng việc này có thể làm tăng thêm chi phí.

Một điều cần lưu ý nữa, phải chọn các thiết bị có độ ồn phù hợp với yêu cầu: Việc lựa chọn các thiết bị quạt gió, máy nén có độ ồn thấp cũng là một cách để giảm thiểu tiếng ồn. Các thiết bị hiện đại ngày nay đã được cải tiến rất nhiều về khả năng hoạt động êm ái.

Đặc biệt chú ý đến việc lắp đặt thiết bị: Lắp đặt đúng theo hướng dẫn của nhà sản xuất, kết nối giữa thiết bị và đường ống phải có bộ phận khử rung động (bạt mềm) được chế tạo đúng tiêu chuẩn. Hơn nữa cũng phải thường xuyên bảo trì, bảo dưỡng thiết bị trong quá trình sử dụng để thiết bị hoạt đông trơn tru, ổn định.

Đối với đường ống gió và phụ kiện
Các vị trí có sự thay đổi lớn về tốc độ và áp suất , trước và sau thiết bị cần được lắp tiêu âm
Tại các đường ống gió mà có vận tốc lớn  tạo ra mức cường độ âm gây tiếng ồn vượt mức cho phép cũng cần phải được tiêu âm

Ngoài ra các vị trí chuyển hướng đột ngột, thay đổi tiết diện đột ngột cũng phải có giải pháp, có thể là dùng tiêu âm hoặc lắp các lá hướng dòng khi chế tạo, để không khí không bị xáo trộn mạnh khi di chuyển qua.

Một điểm lưu ý nữa là trong thiết kế cũng phải ưu tiên tốc độ dòng không khí ở mức độ ồn cho phép cho từng loại đường ống nếu được. Đối với cửa gió, cũng phải để tốc độ không khí di chuyển qua ở mức tối ưu khi tính toán. Đồng thời không nên thiết kế các tuyến ống quá nhiều phụ kiện và thay đổi tiết diện liên tục.

Tiêu âm đường ống gió và phụ kiện
Sử dụng vật liệu tiêu âm: Lắp đặt các vật liệu tiêu âm như bông khoáng, mút xốp tiêu âm hoặc vật liệu cách âm khác bên trong các ống gió và trước, sau quạt gió, cũng như thiết bị có thể làm giảm đáng kể sự phản xạ âm thanh. Các vật liệu này giúp hấp thụ và giảm âm thanh hiệu quả.
  Một cấu tạo đơn giản của tiêu âm được ứng dụng cho ống gió và các phụ kiện như sau:
Bên trong cùng là lớp tôn soi lỗ, tiếp đến là vải thủy tinh, bông thủy tinh (bông khoáng), và lớp tôn bảo vệ bên ngoài, có thể giảm được hiệu quả tiếng ồn ở tần số ở mức trung bình và cao
Cải tiến hơn của bộ tiêu âm này là lắp đặt thêm các vách ngăn cũng có cấu tạo các lớp tương tự ở bên trong ống gió, giúp làm giảm tiếng ồn hiệu quả ở băng tần rộng hơn

Tuy nhiên chúng đều khá nặng và có kích thước lớn
Nên thay vì sử dụng tôn soi lỗ và bông thủy tinh hay bông khoáng, người ta đã sử dụng mút xốp tiêu âm, điều này giúp làm giảm trọng lượng của bộ tiêu âm
Nhiều loại mút xốp tiêu âm hiện nay được sử dụng cho cả chức năng cách âm, cách nhiệt. Là vật liệu an toàn với môi trường, sức khỏe và đảm bảo các về vấn đề PCCC

Mút xốp trứng tiêu âm
Xốp trứng cao su được sản xuất từ bọt Polyurethane có tác dụng tiêu âm, hấp thụ âm thành cực tốt   Xốp trứng cao su có khối lượng nhẹ, dễ dàng vận chuyển, dễ dàng cắt ghép các tấm mút bằng dao dọc giấy và dính mút lại với nhau bằng keo thông thường hay keo chuyên dụng.
Xốp trứng cao su là sản phẩm vô cùng an toàn với sức khỏe và môi trường trong suốt quá trình sử dụng.

TPSOUND IE
Là bảo ôn cao su lưu hóa với vật liệu gốc NBR, Cấu trúc ô bán kín, phù hợp để bọc tiêu âm ống gió, tiêu âm cho ống thoát nước, … Đáp ứng tất cả các yêu cầu về đường kính, độ dày và chiều dài của sản phẩm
Những đặc tính nổi bật: Có khả năng tự dập tắt, không cháy nhỏ giọt; Hệ số dẫn nhiệt thấp 0,037 W/mK ở 20°C, Hệ số giảm tiếng ồn (NRC) cao ≥ 0,4 (đối với chiều dày 25mm); Dải nhiệt độ hoạt động rộng, từ -50°C đến 150°C, An toàn với sức khỏe, môi trường

Lợi ích của bài toán tiêu âm, giảm ồn cho Hệ thống thông gió và điều hòa không khí

Việc tiêu âm, giảm ồn cho hệ thống thông gió và điều hòa không khí mang lại nhiều lợi ích quan trọng, trong đó phải kể đến:
Tạo không gian sống yên tĩnh: Giảm tiếng ồn giúp không gian sống và làm việc trở nên thoải mái, yên tĩnh hơn, giúp tăng cường chất lượng giấc ngủ và cải thiện năng suất công việc.

Bảo vệ sức khỏe: Tiếng ồn kéo dài có thể ảnh hưởng đến sức khỏe, gây căng thẳng, mệt mỏi, thậm chí làm tăng nguy cơ mắc bệnh tim mạch. Việc giảm ồn giúp bảo vệ sức khỏe người sử dụng.

Tăng tuổi thọ của thiết bị: Giảm thiểu rung động và tiếng ồn, cũng giúp bảo vệ các thiết bị, từ đó nâng cao tuổi thọ và hiệu quả hoạt động của hệ thống
Tiêu âm, giảm ồn cho hệ thống thông gió và điều hòa không khí không chỉ mang lại môi trường sống và làm việc lý tưởng mà còn giúp bảo vệ sức khỏe người sử dụng và nâng cao tuổi thọ thiết bị. Với các giải pháp tiêu âm, giảm ồn được áp dụng đồng bộ trong khi thiết kế và lắp đặt, từ bị đến đường ống và các phụ kiện khác, hệ thống thông gió và điều hòa không khí sẽ trở thành người bạn đồng hành bền vững, hiệu quả và đáng tin cậy cho mọi không gian sống.

Tài liệu tham khảo