Bài giảng Công nghệ xử lý khí thải - Bài 9: Tiếng ồn và kỹ thuật cách âm - Nguyễn Văn Hiển

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢISóng âm là sóng cơ (sóng đàn hồi) có biên độ dao động mà thính giác nhận biết đượcTiếng ồn và chống ồn: 1. Sóng âmTrong không khí những dao động truyền đi dưới dạng sóng dọc có tần số từ 16 đến 20.000 Hz (Hz – hec là đơn vị của tần số; 1 Hz = 1 dao động toàn phần/giây.2. Sự phản xạ và hấp thu sóng âmKhi sóng âm tới mặt phân cách giữa hai môi trường, một phần bị phản xạ, một phần bị hấp thụ, một phần bị xuyên qua    r + α + t = 1Áp xuất âm P: là mức áp xuất do dao động của sóng âm tác động lên một bề mặt hay khí quyển. Đơn vị: bar, μbar hoặc N/m2.Ngưỡng áp xuất âm tai nghe được từ 2.10-4- 2.104 μbar3. Các đơn vị âmCường độ âm I: là số đo năng lượng âm đi qua một đơn vị diện tích S vuông góc với phương truyền âm. Đơn vị: W/m2. Ngưỡng cường độ âm tai người nghe được từ 10-12- 10-4 W/m2Để đo mức cảm giác mạnh yếu của âm thanh gây ra trong tai người, người ta dùng thang đo logarit cơ số 10 để đo mức cảm giác so với mức ngưỡng. Đơn vị tính là bel hay decibel (dB) (10 dB = 1 Bel) Bel và decibel (dB)  Dải ốcta (quãng tần số)Trong thực tế âm thanh rất phức tạp. Do đó để đánh giá mức độ to của âm thanh người ta chia thành những dải ốcta. Lấy tần số trung bình của dải làm đại diện cho dải.   Cái dải ốcta chính bao gồm: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 (Hz)4. Tiếng ồn và tính chất của nóTiếng ồn là dạng âm thanh mà người ta không cần nghe hoặc không muốn ngheTiếng ồn gây tổn hại chất lượng và tiện nghi cuộc sống, làm việc, nghĩ ngơi, nghe nhìn và sức khỏe con người.T224Tiếng ồn phức tạp là một tổ hợp nhiều âm đơn có tần số khác nhau, có thể đo đạc và phân tích thành nhiều đơn âm ở các dải tần khác nhau. Dựa trên tính chất có mấy loại tiếng ồn như:Tiếng ồn tác dụng lâu, dải tần số hẹp, không đổi (Tiếng rú của động cơ điện)Tiếng ồn tác dụng lâu, dải tần số rộng, ít thay đổi (Tiếng ồn ngoài phố, do nhiều loại tiếng ồn khác nhau tạo ra, còn gọi là tiếng ồn nền)Tiếng ồn gián đoạn, tần phổ hẹp, mức cao, thời gian tác dụng ngắn.Để đo tiếng ồn người ta thường đo mức áp xuất âm (dB) hay mức âm (dB-A). Trong một phòng có hỗn tạp nhiều loại âm khác nhau, thì tai của chúng ta chỉ có thể nghe rõ những loại âm có áp xuất lớn, còn những âm có áp xuất nhỏ thì rất khó nghe, hoặc nghe không được. Đó chính là tính chất che lấp của tiếng ồnTính chất che lấp của tiếng ồnLoại tiếng ồn có áp xuất cao, tần số thấp thì dễ dàng che lấp âm có tần số cao, và ngược lại. (Âm trầm che lấp mạnh với âm cao, nhưng âm cao lại che lấp rất yếu với với âm trầm)Khi tiếng ồn và tiếng cần nghe có tần số xấp xỉ bằng nhau thì tác dụng che lấp của tiếng ồn là rất mạnhTính chất chồng chất của tiếng ồnKhi có nhiều nguồn ồn đồng thời tác dụng, tổng cường độ ồn bằng tổng đại số cường độ của các nguồn, áp suất bằng căn bậc hai tổng các bình phương áp xuất các nguồn.Có n nguồn ồn có cường độ khác nhau I1, I2, I3 . Và áp suất P1, P2, P3 .. Khi đó N/m2, μbar Trang 230Nếu có n nguồn ồn có cùng cường độ và cùng áp xuất.I = I1= I2= I3== In (W/m2)P = P1 = P2 = P3 = = Pn Nếu có 2 nguồn ồn giống nhau cùng tác dụng , thì mức cường độ và áp xuất tổng hợp bằng mức của 1 nguồn + 3dB.(xem ví dụ tính toán trong 231) Phương pháp đo đạc tiếng ồnĐối với nguồn ồn cố địnhTuân theo quy định TCVN 5964 – 1995:Khi đo tiếng ồn cho một nhóm máy thì đo ở trung tâm của nhóm máy đó;Đo tiếng ồn của thiết bị độc lập, trong không gian riêng thì đo cách 7,5m.Nếu trong quá trình đo mà có tiếng ồn nền thì hiệu chỉnh như sau:Nếu mức ồn muốn đo > ồn nền 6 – 9 dB thì giảm mức đo 1dB; Nếu mức ồn muốn đo > ồn nền 4 – 6 dB thì giảm mức đo 2dB;Nếu mức ồn muốn đo 80dB, bên trong nó sẽ đặt những xí nghiệp có độ ồn cao;Trung tâm thương mại, công cộng là khu vực tập trung nhiều người, xe cộ có mức ồn >70 dB;Khu dân cư yên tĩnh có mức ồn <60dB;Khu vực cần yên tĩnh tuyệt đối như bệnh viện, phòng phát thanh, thư viện, khu nghĩ dưỡng có mức ồn <50 dB;Ngoài ra trong bố trí tổng mặt bằng cần quan tâm tới hướng gió chủ đạo để bố trí.Các biện pháp chống ồn 1. Chống ồn bằng biện pháp quy hoạch Trong không gian, tiếng ồn lan truyền chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như môi trường không khí, cản trở của các yếu tố địa hình, cây cỏ vv thể hiện bằng công thức:Ln = L1 – (A1 + A2 + A3 + A4 + Trong đó:L1 là mức áp suất âm tại nguồn phát sinh;Ln là mức áp suất âm tại điểm tính toán;A1 là độ giảm mức ồn trong khí quyển;A2 độ giảm mức ồn do ảnh hưởng của lớp phủ khác nhau trên mặt đất;A3 độ giảm mức ồn do ảnh hưởng của cây xanh;A4 độ giảm mức ồn do các chướng ngại vật khác nhau Giảm ồn trong không gian quy hoạch   Độ giảm ồn trong khí quyển A1 Độ giảm ồn do lớp phủ mặt đất A2: Khi tính toán vẫn theo công thức tính ΔL trên đây nhưng nhân với hệ số kn.kn = 1 khi mặt đất trần; kn = 0.9 khi mặt đất phủ nhựa đường; kn = 1,1 khi mặt đất phủ cỏ xanh.  Độ giảm ồn do cây xanh A3 Độ giảm ồn do cây xanh A3 β là hệ số hút âm của cây xanh = 0,12-0,17 nếu là rừng lá rậm; = 0,25-0,35 nếu là rừng lá cây dày đặc, vòm lá rộng; Qua thực nghiệm cho thấy độ giảm mức ồn khi lan truyền qua lớp cây xanh không những phụ thuộc vào loại cây, độ dày của cây, mà còn phụ thuộc vào đặc tính của nguồn ồn;Cây xanh ngăn chặn hiệu quả tiếng ồn khi chiều dày lớp cây xanh rậm rạp từ 5-7m, cao trên 7m (có 2 lớp cây cao thấp khác nhau)  Giảm ồn trong công trình kiến trúc Lan truyền tiếng ồn trong công trình gồm có hai phương thức:Lan truyền âm không khí: là dạng lan truyền qua lỗ hở hoặc lan truyền do dao động của sóng âm (nghĩa là sóng âm tới bề mặt làm dao động kết cấu và truyền âm sang phía sau kết cấu); Lan truyền âm va chạm: Xảy ra khi trên kết cấu có vật rung động hoặc vật rắn va chạm vào kết cấu. Kết cấu càng đặc chắc, càng cứng, thì khả năng lan truyền âm va chạm càng mạnh. Những rung động này lan truyền trong kết cấu và bức xạ vào trong phòng. Vật liệu và kết cấu hút âmVật liệu và kết cấu hút âm: Gồm có:Vật liệu xốp rỗng hút âm;Bản mỏng dao động cộng hưởng hút âm;Lọ không khí, bản đục lỗ, không khí dao động cộng hưởng hút âm.Vật liệu xốp rỗng hút âm: Gồm các loại sản phẩm dệt như: vải, dạ, len, thảmCác loại vật liệu sợi như sợi bông, sợi khoáng chất, bông thủy tinh vvCác vật liệu gia công như giấy bồi, tấm sợi gỗ ép, bã mía ép, vữa xốp vv Trong đó: ΔP là hiệu số áp suất trên 2 bể mặt vật liệu (N/cm2).v là vận tốc dòng không khí thổi qua khe rỗng (m/s); δ là chiều dày của vật liệu (cm).(xem hệ số sức cản r của vài vật liệu xốp rỗng tại bảng 2-2 trang 57) Chiều dày hợp lý của một vài loại vật liệu thông dụng:Bông nõn đến 79 cmBông, sợi bông đến 40 cmThảm len, thảm lông đến 18 cmSợi khoáng chất đến 9 cmVữa trát khô 3,5 cmCác tông 2 cmTấm sợi gỗ 0,75 cmTấm thạch cao xốp 0,6 cm2. Bản mỏng dao động cộng hưởng hút âm: Kết cấu bản mỏng có thể hút tốt các loại âm có tần số thấp, đồng thời khuếch tán âm tốt.Cấu tạo gồm một bản mỏng bằng gỗ dán, các tông amiăng, lá kim loại đặt cố định trên hệ khung gỗ gắn trên tường. Lớp không khí giữa bản mỏng và tường có thể để trống hoặc nhồi bông xốp.Nguyên lý hút âm: Do tác dụng biến thiên của áp xuất âm, cưỡng bức bản mỏng dao động. Do 4 cạnh cố định trên khung nên dao động đó gây ra ma sát nội bộ, năng lượng âm chuyển thành năng lượng cơ, bị triệt tiêu. 3. Lọ không khí dao động cộng hưởng hút âm (lọ Hemohol): Lọ hemohol được cấu tạo như những lọ thường thấy, bụng lọ kín, có thể tròn, vuông hoặc đa giác. Cổ lọ có chiều dài nhất định, không khí trong bụng lọ thông với không khí trong phòng qua miệng lọ. Lọ chôn trong tường, trần, miệng hướng vào trong phòng.Nguyên lý hút âm: khi sóng âm có bước sóng dài đi tới miệng lọ, kích động các phần tử khi dao động qua lại trong đó như một piston. Không khí trong lọ sẽ bị co giãn theo dao động của âm. Do đó có thể làm tiêu giảm năng lượng âm.3. Lọ không khí dao động cộng hưởng hút âm (lọ Hemohol): Để làm tăng khả năng hút âm của lọ, người ta có thể bịt miệng lọ bằng một lớp vải hoặc giấy mỏng, hoặc làm cho thành cổ lọ bị nhám, làm tăng trở lực ma sát, tăng khả năng hút âm của lọ.Đường kính cổ lọ càng nhỏ, ma sát càng lớn, hiệu quả hút âm càng cao. Thông thường đường kính miệng của lọ từ 6 – 8 cm, hoặc nhỏ hơn nếu được;Để dễ dàng trong thi công, người ta tổ hợp các lọ hemohol lại bằng cách: Dùng một bản mỏng, có đục lỗ (d= 1cm) gắn cứng trên tường, cách tường từ 9 – 10 cm. Bụng của các lọ liên hợp là lớp không khí phía sau bản.Thu thập số liệu:Khảo sát các loại vật liệu hút âm hiện có trên thị trường. Khả năng cung cấp vật liệu. Số liệu về khả năng hút âm của vật liệu;Đo đạc thực tế mức áp xuất âm tại khu vực cần cách âm. (cần đo bằng máy đo tiếng ồn tích phân tại các giải tần số 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 Hz).Mức áp suất âm yêu cầu sau khi cách âm (tiêu chuẩn yêu cầu) THIẾT KẾ CÁCH ÂM2. Cách âm cho tường, sàn, trần:Căn cứ vào mức âm cần giảm, thiết kế ra được kết cấu cách âm.3. Cách âm cho các lỗ thông gió:Nếu trong phòng có thiết kế lỗ thông gió, cần phải thiết kế thiết bị tiêu âm cho các lỗ thông gió này;Chiều dày lớp vật liệu hút âm trong các vách tiêu âm phải đảm bảo dày tối thiểu từ 2 – 3,5 cm, không quá 9 – 10cm;Vận tốc dòng khí đi trong tiêu âm đảm bảo không lớn hơn 6 – 7 m/s 4. Cách âm cho cửa đi, cửa sổ:Với cửa đi, sử dụng vật liệu hút âm ốp vào cửa giống như với tường; Khe cửa có lắp gioăng kín khít;Với cửa sổ có thể sử dụng kết cấu kính 2 lớp (ở giữa rút chân không), khe cửa có lắp gioăng kín khít.