Ống gió tiêu âm là gì? Cấu tạo, nguyên lý và cách lựa chọn

Tiếng ồn là một trong những vấn đề thường gặp của hệ thống thông gió và điều hòa không khí. Khi quạt, AHU hoặc các thiết bị xử lý không khí hoạt động, âm thanh có thể truyền dọc theo đường ống và phát ra tại các cửa cấp, cửa hồi hoặc cửa hút gió. Bên cạnh tiếng ồn của động cơ, luồng khí di chuyển với vận tốc cao qua cút, côn thu, van gió và các vị trí thay đổi tiết diện cũng có thể tạo ra tiếng rít, tiếng ù hoặc rung động khó chịu.

Ống gió tiêu âm được sử dụng để kiểm soát những nguồn ồn này. Đây không chỉ là một đoạn ống được bọc thêm vật liệu cách âm, mà là một bộ phận kỹ thuật cần được tính toán đồng thời về âm học, lưu lượng và tổn thất áp suất.

Ống gió tiêu âm là gì?

Ống gió tiêu âm, còn được gọi là tiêu âm ống gió, silencer ống gió, duct silencer hoặc sound attenuator, là một đoạn thiết bị được lắp trên hệ thống đường ống nhằm làm suy giảm năng lượng âm thanh truyền theo dòng không khí.

Sản phẩm thường có lớp vỏ bằng tôn mạ kẽm hoặc inox, bên trong bố trí vật liệu hấp thụ âm và lớp tôn đục lỗ bảo vệ. Với những tiết diện lớn, bên trong thiết bị có thể được bổ sung một hoặc nhiều vách tiêu âm để tăng diện tích tiếp xúc giữa sóng âm và vật liệu hấp thụ.

Ống gió tiêu âm thường được lắp trên đường cấp gió, hồi gió hoặc hút gió, đặc biệt tại các vị trí gần quạt, AHU, phòng máy và khu vực có yêu cầu cao về độ ồn. Website Kaiyo cũng giới thiệu silencer như một thiết bị giảm tiếng ồn và rung động truyền trong hệ thống thông gió, điều hòa không khí.

Vì sao hệ thống ống gió phát sinh tiếng ồn?

Muốn lựa chọn đúng bộ tiêu âm, trước hết cần xác định nguồn gây ồn. Trong một hệ thống HVAC, âm thanh thường xuất phát từ bốn nhóm nguyên nhân.

Tiếng ồn truyền từ quạt và thiết bị

Quạt ly tâm, quạt hướng trục, AHU, FCU và máy làm mát đều tạo ra tiếng ồn trong quá trình vận hành. Một phần âm thanh lan ra ngoài phòng máy, phần còn lại truyền trực tiếp vào lòng ống và đi theo hệ thống đến các không gian sử dụng.

Đây thường là nguồn ồn chính mà ống gió tiêu âm cần xử lý.

Tiếng ồn khí động trong đường ống

Khi không khí di chuyển với vận tốc lớn, ma sát với thành ống và sự xáo trộn dòng khí có thể tạo ra tiếng ồn. Mức ồn tăng lên rõ rệt tại:

Cút gấp hoặc cút có bán kính nhỏ.

Côn thu quá ngắn.

Van gió đóng một phần.

Chạc chia gió không hợp lý.

Vị trí thay đổi tiết diện đột ngột.

Cửa gió có vận tốc mặt quá cao.

Lắp silencer có thể giảm lượng âm thanh truyền qua, nhưng không thay thế được việc thiết kế lại một hệ thống có vận tốc quá cao hoặc phân phối gió không hợp lý.

Tiếng ồn tái sinh tại thiết bị

Bản thân van, cửa gió và cả bộ tiêu âm cũng có thể sinh ra tiếng ồn khi dòng khí đi qua với vận tốc quá lớn hoặc bị nhiễu loạn mạnh. Hiện tượng này được gọi là regenerated noise, tức tiếng ồn tái sinh.

Vì vậy, bộ tiêu âm có khả năng suy giảm âm thanh cao chưa chắc đã phù hợp nếu tiết diện thông gió quá nhỏ và tổn thất áp suất quá lớn.

Rung động truyền qua kết cấu

Rung động từ quạt hoặc động cơ có thể truyền qua chân máy, giá đỡ, thành ống và kết cấu công trình. Ống gió tiêu âm chủ yếu xử lý âm thanh truyền trong không khí; nó không thể thay thế:

Khớp nối mềm.

Đệm chống rung.

Lò xo cách rung.

Bệ máy chống rung.

Giá treo có chi tiết cách ly rung.

Một hệ thống yên tĩnh cần xử lý đồng thời cả tiếng ồn trong không khí và rung động truyền qua kết cấu.

Cấu tạo của ống gió tiêu âm

Cấu tạo thực tế phụ thuộc vào hình dạng, lưu lượng, mức giảm âm cần đạt và môi trường sử dụng. Một bộ tiêu âm hấp thụ điển hình thường gồm các lớp sau.

Vỏ ngoài

Vỏ ngoài tạo độ cứng và khả năng liên kết với hệ thống đường ống. Vật liệu thường dùng gồm:

• Tôn mạ kẽm.
• Inox.
• Một số loại thép hoặc vật liệu chuyên dụng theo môi trường công trình.

Độ dày vỏ phải phù hợp với kích thước tiết diện, áp suất làm việc và yêu cầu chống rung của thiết bị.

Vật liệu hấp thụ âm

Vật liệu hấp thụ âm thường là bông khoáng, bông thủy tinh hoặc vật liệu tiêu âm chuyên dụng. Cấu trúc rỗng của vật liệu khiến sóng âm bị suy giảm khi truyền qua các khe nhỏ bên trong.

Hiệu quả không chỉ phụ thuộc vào loại vật liệu mà còn liên quan đến:

Chiều dày lớp tiêu âm.

Khối lượng riêng của vật liệu.

Chiều dài bộ tiêu âm.

Dải tần cần xử lý.

Diện tích tiếp xúc với dòng khí.

Cấu tạo bảo vệ bề mặt.

Vật liệu dày hơn hoặc thiết bị dài hơn thường hỗ trợ giảm âm tốt hơn, nhưng đồng thời làm tăng kích thước, trọng lượng và chi phí.

Lớp vải bảo vệ

Vải thủy tinh hoặc lớp vật liệu tương đương có thể được đặt giữa lớp bông và tôn đục lỗ để hạn chế bụi sợi phát tán vào dòng không khí.

Lớp bảo vệ phải được thi công kín, không nhăn, không rách và không cản trở quá trình hấp thụ âm. Catalogue Kaiyo mô tả vật liệu cách âm được bọc kín nhằm hạn chế phát tán bụi sợi vào hệ thống.

Tôn đục lỗ hoặc tôn soi lỗ

Tôn đục lỗ là lớp tiếp xúc trực tiếp với dòng khí. Các lỗ trên bề mặt cho phép sóng âm đi vào lớp vật liệu hấp thụ nhưng vẫn bảo vệ bông tiêu âm khỏi tác động cơ học.

Kích thước lỗ, tỷ lệ diện tích mở và chất lượng hoàn thiện bề mặt ảnh hưởng đến khả năng tiêu âm cũng như tổn thất áp suất.

Vách tiêu âm

Đối với silencer vuông hoặc chữ nhật có kích thước lớn, bên trong có thể bố trí nhiều vách tiêu âm song song. Mỗi vách gồm khung, vật liệu hấp thụ âm, lớp vải bảo vệ và lớp tôn đục lỗ.

Khoảng cách giữa các vách phải đủ để dòng khí đi qua mà không tạo ra vận tốc quá cao. Thu hẹp khe gió có thể tăng hiệu quả hấp thụ nhưng cũng làm tăng tổn thất áp suất và tiếng ồn tái sinh.

Nguyên lý hoạt động của ống gió tiêu âm

Sóng âm truyền trong lòng ống tiếp xúc với bề mặt tôn đục lỗ và đi vào lớp vật liệu xốp phía sau. Tại đây, dao động âm thanh bị tiêu hao bởi ma sát nhớt và quá trình trao đổi nhiệt trong các khe rỗng rất nhỏ của vật liệu.

Một phần năng lượng âm thanh được chuyển thành lượng nhiệt rất nhỏ, khiến cường độ âm suy giảm trước khi tiếp tục truyền về phía không gian sử dụng.

Ống gió tiêu âm hấp thụ thường làm việc tốt ở dải tần trung và cao. Với tiếng ù tần số thấp từ quạt công suất lớn, có thể cần:

Tăng chiều dài bộ tiêu âm.

Tăng chiều dày lớp hấp thụ.

Sử dụng vách tiêu âm lớn hơn.

Bổ sung cấu tạo phản ứng hoặc cộng hưởng.

Kết hợp xử lý âm học tại phòng máy.

Không nên đánh giá hiệu quả thiết bị bằng một tỷ lệ giảm ồn chung cho tất cả dự án. Thông số chuyên nghiệp cần được thể hiện bằng mức suy giảm âm theo từng dải tần octave, thường được gọi là insertion loss.

Các loại ống gió tiêu âm phổ biến

Ống gió tiêu âm vuông hoặc chữ nhật

Đây là loại phổ biến trong hệ thống thông gió công nghiệp và điều hòa trung tâm. Thiết bị có thể được chế tạo theo dạng:

Lót tiêu âm quanh thành ống.

Một vách tiêu âm ở giữa.

Nhiều vách tiêu âm song song.

Hộp tiêu âm tiết diện lớn.

Ưu điểm của loại vuông là dễ tích hợp với đường ống chữ nhật, linh hoạt về kích thước và thuận lợi khi cần bố trí nhiều vách hấp thụ.

Trang sản phẩm chính thức của Kaiyo mô tả ống tiêu âm vuông có cấu tạo nhiều lớp gồm vỏ ống, vật liệu hấp thụ và lớp tôn đục lỗ; sản phẩm có thể được gia công bằng tôn mạ kẽm hoặc inox và sử dụng các kiểu liên kết bích thông dụng.

Ống gió tiêu âm tròn

Ống tiêu âm tròn phù hợp với hệ thống ống tròn trơn hoặc ống xoắn. Thiết bị có thể có lớp hấp thụ bố trí quanh chu vi hoặc bổ sung lõi tiêu âm ở giữa.

Loại tròn thường có hình thức gọn, dòng khí tương đối ổn định và thuận lợi cho các tuyến ống treo lộ thiên. Tuy nhiên, thiết kế lõi giữa cần được tính toán để tránh làm giảm quá nhiều diện tích thông gió.

Kaiyo giới thiệu dòng tiêu âm tròn được sử dụng trong hệ thống thông gió, điều hòa trung tâm, hút bụi và hút ẩm, đặc biệt ở các đoạn gần quạt hoặc vị trí phát sinh tiếng ồn lớn.

Tiêu âm vách

Tiêu âm vách gồm nhiều tấm hấp thụ được đặt song song trong một khung hoặc đoạn ống lớn. Loại này phù hợp với:

AHU có lưu lượng lớn.

Phòng máy.

Đường hút hoặc đẩy của quạt công nghiệp.

Hệ thống thông gió nhà xưởng.

Buồng gió hoặc plenum.

Số lượng, chiều dày và khoảng cách vách được lựa chọn theo lưu lượng và mức giảm âm yêu cầu.

Tiêu âm dạng cút

Khi không gian không đủ để bố trí silencer thẳng, có thể sử dụng cấu tạo tiêu âm kết hợp đổi hướng. Thiết kế này tiết kiệm chiều dài tuyến ống nhưng cần kiểm soát kỹ phân bố dòng khí, bán kính cong và tổn thất áp suất.

Silencer hấp thụ, phản ứng và kết hợp

Xét theo nguyên lý âm học, silencer có thể được chia thành:

Silencer hấp thụ: dùng vật liệu xốp để làm suy giảm âm thanh, phổ biến trong HVAC.

Silencer phản ứng: sử dụng các khoang, tiết diện thay đổi hoặc cấu trúc cộng hưởng để phản xạ và triệt giảm một số dải tần.

Silencer kết hợp: phối hợp cả hai nguyên lý để xử lý dải tần rộng hơn.

Phân biệt ống gió tiêu âm và ống gió bảo ôn

Hai sản phẩm thường bị nhầm lẫn vì đều sử dụng vật liệu dạng bông, nhưng mục tiêu thiết kế khác nhau.

Ống gió bảo ôn chủ yếu hạn chế truyền nhiệt, ngăn đọng sương và giảm thất thoát năng lượng. Lớp bảo ôn thường được bố trí bên ngoài hoặc bên trong tùy giải pháp.

Ống gió tiêu âm ưu tiên làm suy giảm âm thanh. Vật liệu hấp thụ phải có bề mặt tiếp xúc âm học với lòng ống thông qua lớp tôn đục lỗ hoặc cấu tạo tương đương.

Một đoạn ống có bảo ôn có thể giảm một phần tiếng ồn, nhưng không mặc nhiên được xem là bộ tiêu âm. Ngược lại, silencer có thể hỗ trợ cách nhiệt nhưng không phải lúc nào cũng đáp ứng đầy đủ yêu cầu chống ngưng tụ của hệ thống điều hòa.

Ứng dụng của ống gió tiêu âm

Ống gió tiêu âm được sử dụng trong nhiều loại công trình:

Văn phòng và tòa nhà thương mại.

Khách sạn, căn hộ và khu nghỉ dưỡng.

Bệnh viện, phòng khám và phòng thí nghiệm.

Trường học, thư viện và hội trường.

Nhà máy, xưởng sản xuất và kho công nghiệp.

Rạp chiếu phim, phòng thu và phòng hội nghị.

Trung tâm dữ liệu và phòng máy kỹ thuật.

Hệ thống hút bụi, hút ẩm hoặc thông gió công nghiệp.

Các khu vực như bệnh viện, phòng họp, phòng thu và khách sạn thường yêu cầu kiểm soát âm thanh chặt chẽ hơn so với khu vực sản xuất thông thường. Vì vậy, cùng một lưu lượng nhưng cấu hình bộ tiêu âm có thể hoàn toàn khác nhau.

Quy trình lựa chọn ống gió tiêu âm đúng kỹ thuật

Một quy trình thiết kế phù hợp thường gồm các bước sau.

Bước 1: Xác định giới hạn tiếng ồn của không gian

Mỗi khu vực có yêu cầu độ ồn khác nhau. Phòng họp, phòng bệnh và phòng thu không thể sử dụng cùng tiêu chí với nhà kho hoặc phòng kỹ thuật.

Mục tiêu có thể được xác định bằng dBA, NC, NR hoặc tiêu chí âm học của dự án.

Bước 2: Thu thập dữ liệu âm thanh của quạt

Cần sử dụng mức công suất âm của quạt theo từng dải tần, không chỉ dựa vào giá trị độ ồn đo tại một khoảng cách bất kỳ.

Dữ liệu nên tương ứng với đúng điểm làm việc gồm lưu lượng, áp suất và tốc độ quay.

Bước 3: Tính đường truyền âm thanh

Kỹ sư cần xem xét sự suy giảm tự nhiên qua:

Chiều dài đường ống.

Cút và nhánh rẽ.

Hộp gió.

Lớp lót tiêu âm.

Trần và không gian phòng.

Cửa cấp hoặc cửa hồi.

Từ đó xác định lượng suy giảm còn thiếu mà bộ tiêu âm phải cung cấp.

Bước 4: Chọn silencer theo từng dải tần

Thiết bị phải đáp ứng mức insertion loss yêu cầu ở từng dải tần, đồng thời không vượt quá giới hạn tổn thất áp suất và tiếng ồn tái sinh.

Bước 5: Kiểm tra khả năng lắp đặt

Cần xác nhận:

Kích thước phủ bì.

Chiều dài thiết bị.

Hướng dòng khí.

Kiểu mặt bích.

Vị trí giá đỡ.

Khả năng tháo lắp.

Khoảng cách với cút, van và quạt.

Cửa thăm phục vụ bảo trì.

Bước 6: Kiểm tra sau khi lắp đặt

Sau khi hệ thống vận hành, nên đo độ ồn và lưu lượng thực tế. Nếu kết quả không đạt, cần kiểm tra cả quạt, vận tốc gió, rung động và cân bằng hệ thống, thay vì mặc định nguyên nhân nằm ở bộ tiêu âm.

Vị trí lắp đặt silencer hiệu quả

Bộ tiêu âm thường được đặt gần nguồn phát âm như đầu hút hoặc đầu đẩy của quạt. Tuy nhiên, “gần quạt” không có nghĩa là có thể lắp tùy ý ngay sau một đoạn cút hoặc tại nơi dòng khí bị xoáy mạnh.

Dòng khí đi vào silencer nên càng đều càng tốt. Cần tránh:

Lắp trực tiếp sau cút gấp khi không có đoạn chuyển tiếp phù hợp.

Đặt van điều chỉnh sát đầu vào silencer.

Thu nhỏ tiết diện đột ngột trước thiết bị.

Để lệch tâm giữa ống và silencer.

Đặt thiết bị sát khu vực thường xuyên bị nước ngưng chảy vào.

Nếu silencer được đặt phía ngoài phòng máy, cần xử lý kín các khe nối để tránh âm thanh đi vòng qua vỏ thiết bị hoặc xuyên qua tường.

Những sai lầm thường gặp

Chọn thiết bị chỉ theo kích thước đường ống

Hai hệ thống cùng kích thước ống nhưng khác lưu lượng, loại quạt và yêu cầu âm học sẽ cần hai bộ tiêu âm khác nhau.

Chỉ quan tâm số dB giảm ồn

Một con số dB chung không phản ánh khả năng xử lý từng dải tần. Cần xem bảng insertion loss và regenerated noise.

Làm khe vách quá hẹp

Việc tăng số lượng vách có thể cải thiện hấp thụ âm nhưng cũng làm tăng vận tốc, áp suất cản và tiếng ồn tái sinh.

Bỏ qua tiếng ồn tần số thấp

Tiếng ù của quạt công suất lớn thường tập trung ở dải tần thấp. Silencer ngắn hoặc lớp hấp thụ mỏng có thể không giải quyết được vấn đề này.

Không xử lý rung động

Ống gió tiêu âm không thay thế khớp nối mềm và bộ chống rung. Nếu quạt truyền rung trực tiếp vào kết cấu, không gian sử dụng vẫn có thể bị ồn dù đã lắp silencer.

Không bảo vệ vật liệu tiêu âm

Lớp vải bị rách, tôn đục lỗ bị hở hoặc mối ghép không kín có thể làm vật liệu xuống cấp và phát tán sợi vào hệ thống.

Nhầm lẫn với ống gió chống cháy

Ống gió tiêu âm và ống gió chống cháy có hai mục tiêu thiết kế khác nhau. Khi bộ tiêu âm được bố trí trên hệ thống hút khói hoặc tuyến ống có yêu cầu giới hạn chịu lửa, toàn bộ giải pháp phải được xem xét theo hồ sơ PCCC và cấu hình đã được phê duyệt.

Không nên tự ý bổ sung vật liệu tiêu âm vào trong tuyến ống chống cháy nếu việc đó có thể làm thay đổi cấu tạo đã kiểm định.

Bảo trì ống gió tiêu âm

Silencer không có bộ phận chuyển động nhưng vẫn cần được kiểm tra định kỳ.

Các nội dung cần chú ý gồm:

Tình trạng tôn đục lỗ.

Hiện tượng rách lớp vải bảo vệ.

Dấu hiệu ẩm, mốc hoặc mùi bất thường.

Bụi bám làm tắc bề mặt lỗ.

Mối nối và mặt bích bị hở.

Giá treo bị lỏng.

Biến dạng vách tiêu âm.

Nước ngưng tụ bên trong thiết bị.

Không nên vệ sinh bằng cách phun nước trực tiếp vào lớp vật liệu hấp thụ nếu thiết bị không được thiết kế cho phương pháp này.

Vì sao nên đặt sản xuất theo hồ sơ kỹ thuật công trình?

Ống gió tiêu âm có hiệu quả cao nhất khi được sản xuất theo đúng dữ liệu của dự án, thay vì dùng một mẫu chung cho mọi hệ thống.

Hồ sơ đặt hàng nên thể hiện tối thiểu:

Lưu lượng thiết kế.

Kích thước cổ kết nối.

Chiều dài cho phép.

Vật liệu vỏ.

Kiểu mặt bích.

Yêu cầu giảm âm.

Giới hạn tổn thất áp suất.

Điều kiện nhiệt độ và độ ẩm.

Vị trí lắp đặt.

Yêu cầu vệ sinh và chống cháy.

Nhà sản xuất có kinh nghiệm có thể phối hợp với đơn vị thiết kế để điều chỉnh tiết diện, cấu tạo vách và vật liệu sao cho cân bằng giữa hiệu quả giảm âm, áp suất cản và chi phí đầu tư.

Sản xuất ống gió tiêu âm tại Kaiyo Việt Nam

Kaiyo Việt Nam sản xuất các dòng ống gió tiêu âm vuông, tiêu âm tròn và tiêu âm vách phục vụ hệ thống thông gió, điều hòa không khí và các ứng dụng công nghiệp. Hồ sơ năng lực của doanh nghiệp thể hiện hệ thống sản phẩm ống gió, phụ kiện, van gió và cửa gió cùng năng lực sản xuất trên dây chuyền tự động.

Đối với ống tiêu âm vuông, sản phẩm có thể được gia công bằng tôn mạ kẽm hoặc inox, sử dụng lớp vật liệu hấp thụ âm và tôn đục lỗ bên trong. Các kiểu bích TDC, TDF hoặc bích V được lựa chọn phù hợp với hệ thống kết nối tại công trình.

Thay vì áp dụng một quy cách cứng, Kaiyo có thể tiếp nhận bản vẽ hoặc yêu cầu kỹ thuật để tư vấn cấu tạo phù hợp với:

Tiết diện tuyến ống.

Lưu lượng gió.

Vị trí đặt quạt.

Mức độ tiếng ồn.

Không gian trần hoặc phòng máy.

Yêu cầu vật liệu của dự án.

Kaiyo đồng thời cung cấp ống gió, phụ kiện, van gió và cửa gió, tạo điều kiện để nhà thầu đồng bộ kích thước và kiểu liên kết giữa các hạng mục. Website chính thức cũng giới thiệu năng lực sản xuất khối lượng lớn và dịch vụ thi công hệ thống thông gió, điều hòa không khí.

Giá ống gió tiêu âm phụ thuộc vào yếu tố nào?

Không nên báo giá chỉ dựa trên chiều dài hoặc diện tích vỏ ngoài. Giá thành thường phụ thuộc vào:

Hình dạng vuông hay tròn.

Kích thước tiết diện.

Chiều dài thiết bị.

Số lượng và chiều dày vách tiêu âm.

Độ dày tôn.

Tôn mạ kẽm hay inox.

Loại vật liệu hấp thụ âm.

Chiều dày và khối lượng riêng của bông.

Tỷ lệ đục lỗ của lớp tôn trong.

Kiểu mặt bích.

Số lượng đặt hàng.

Yêu cầu vận chuyển và lắp đặt.

Để có báo giá sát thực tế, khách hàng nên cung cấp bản vẽ, kích thước, số lượng và yêu cầu kỹ thuật. Trường hợp chưa có bản vẽ chi tiết, cần cung cấp lưu lượng gió, kích thước tuyến ống và vị trí dự kiến lắp đặt để được tư vấn.

Kết luận

Ống gió tiêu âm là một bộ phận quan trọng trong các hệ thống HVAC cần kiểm soát tiếng ồn. Hiệu quả của thiết bị phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nguồn ồn của quạt, dải tần cần xử lý, chiều dài silencer, cấu tạo vật liệu, vận tốc dòng khí, tổn thất áp suất và vị trí lắp đặt.

Một giải pháp tốt không chỉ tạo ra mức giảm âm cao mà còn phải duy trì đủ lưu lượng, không phát sinh tiếng ồn thứ cấp và thuận lợi cho bảo trì lâu dài.

Để hoàn thiện phương án đường ống, bạn có thể tham khảo thêm cách chọn ống gió mềm bảo ôn, cách chọn độ dày tôn ống gió, nguyên nhân rò rỉ ống gió và cấu tạo và các loại cửa gió. Các nội dung này giúp đối chiếu cấu tạo, vật liệu, yêu cầu gia công và điều kiện vận hành trước khi chốt phương án. Bạn cũng có thể xem thêm cấu tạo và ứng dụng của ống gió tiêu âm trên website Gia Công Ống Gió Kaiyo.