Nguyên lý hút âm của bông thủy tinh

Bông thủy tinh với những đặc tính của nó nên được ứng dụng rộng rãi vào trong các lĩnh vực cách âm, cách nhiệt. Bông thủy tinh cách nhiệt do các sợi thủy tinh được đan xen một cách linh hoạt. Chính lý do đó nó đã “gói” không khí lại trong một mật độ thấp và có thể được thay đổi thông qua việc nén và chất két kết dính. Chúng có thể sử dụng dưới mái, hoặc ngăn cách các bề mặt phẳng như tường, trần, vách cũng như ống dẫn. Nó cũng được sử dụng để cách nhiệt đường ống và phòng cách âm.

1. Nguyên lý hút âm của bông thủy tinh

Khi sóng âm đi vào trong bề mặt bông, năng lượng âm đi vào trong các khe rỗng dẫn đến dao động các phân tử. Năng lượng âm mất dần để chống lại tác dụng của ma sát và tính nhốt của không khí dao động giữa các lỗ rỗng.

Bông thủy tinh hút ẩm

Bông thủy tinh với những đặc tính của nó nên được ứng dụng rộng rãi vào trong các lĩnh vực cách âm, cách nhiệt

Điều kiện cần có để hút âm của vật liệu hút âm dạng xốp là: Vật liệu có số lượng lớn các khe rỗng, các khe rỗng đan vào nhau, khe rỗng nằm sâu trong bên trong vật liệu.

Lỗi quan niệm hút âm thường gặp gồm có: chỉ cần bề mặt thô ráp là có thể hút âm, thực tế không hẳn. Ví dụ như xi măng được xử lí làm ráp, bề mặt đó về cơ bản không có tác dụng hút âm. Quan niệm sai lần thứ hai gồm có, chỉ cần ruột vật liệu có nhiều lỗ, như là polyphenyl, polyethylene(PE) thì sẽ có khả năng hút âm tốt. Thực tế các lỗ rỗng trong vật liệu này không có tính liên thông, sóng âm không thể ma sát chấn động sâu bên trong vật liệu, bởi vậy chỉ số hút âm không cao.

Có hai cách để đo được chỉ số hút âm của vật liệu: 1 là phương pháp phòng dội âm, 2 là phương pháp sóng trụ ống. Phương pháp phòng dội dựa trên là tỷ lệ năng lượng mất đi khi âm thanh đi từ các hướng đi vào vật liệu. Phương pháp sóng trụ ống lại đo đạc chỉ số hút âm ở chính góc 90 độ. 2 phương pháp cho ra những hệ số hút âm khác nhau, ở công trình thường sử dụng hệ số hút âm phòng dội, trong khi đo đạc thường xuất hiện hiện tượng hệ số hút âm >1. Về mặt lí luận năng lượng hút âm không thể lớn hơn nặng lượng âm thanh thu vào, chỉ số hút âm <1. Vì vậy khi tiến hành tính toán giá trị chỉ số hút âm nhiều nhất phải lấy phương pháp 1 làm chuẩn.

Nguyên lý hút ẩm của bông thủy tinh

Bông thủy tinh có tính năng hút âm trung cao tần tốt

2. Nguyên tố ảnh hưởng đến chỉ số hút âm bông thủy tinh:

Bông thủy tinh có tính năng hút âm trung cao tần tốt. Các nguyên tố chủ yếu ảnh hưởng đến khả năng hút âm gồm có độ dày, tỉ trọng, tỉ lệ khe rỗng, cấu trúc phân tử và chặn không khí. Tỉ trọng là trọng lượng của vật liệu tính trên mỗi m2. Tỷ lệ khe rỗng là tỷ lệ giữa diện tích khe rỗng và tổng diện tích. Cấu trúc phân tử là sự sắp xếp các sợi dệt hoặc hạt trong Bông thủy tinh, là đơn vị cân bằng lượng vật lí phân bố các lỗ hoặc khe bên trong Bông. Chặn lưu lượng không khí là tỷ lệ giữa hai mặt của áp suất không khí và vận tốc không khí.

Chặn lưu lượng không khí là nguyên tố quan trọng nhất trong tính năng hút âm của Bông thủy tinh. Chặn lưu lượng quá nhỏ nghĩa là vật liệu quá xốp, chấn động không khí dễ dàng đi xuyên qua làm giảm tính năng hút âm; chặn lưu lượng quá lớn, vật liệu quá chắc, chấn động không khí khó đi xuyên, tính năng hút âm cũng giảm. Có thể nói Bông thủy tinh là một trong những vật liệu có chặn lưu lượng không khí hút ẩm tốt nhất. Trên thực tế, rất khó để đo đạc sự chặn lưu lượng không khí, nhưng ta có thể thông qua độ dày và dung lượng để ước đoán và khống chế:

- Khả năng hút âm trung thấp tần tỉ lệ thuận với độ dày Bông thủy tinh ( sự thay đổi với âm cao tần không nhiều)

- Độ dày không đổi, tỉ trọng gia tăng, chỉ số hút âm trung thấp tần cũng gia tăng;  nhưng khi đạt đến một tỉ trọng nhất định, vật liệu trở nên chắc hơn, sức chặn lưu lượng vượt quá mức tốt nhất, chỉ số hút ẩm lại kém hơn.

Đối với Bông thủy tinh độ dày D5cm tỉ trọng 16kg/m3, hệ số hút âm thấp tần 125Hz khoảng 0.2, trung cao tần (>500Hz) gần bằng 1 (hệ số hút âm tốt nhất). Khi độ dày >5cm, hệ số hút âm thấp thấp tần càng tăng; độ dày >1m, hệ số hút âm thấp tần 125Hz cận 1.

Khi độ dày D5cm không thay đổi, tỉ trọng tăng cao, hệ số hút ẩm thấp tần không ngừng tăng. Tỉ trọng đạt 110kg/m3 thì tính năng hút âm tốt nhất, tần suất 125Hz cận 0.6-0.7. Khi tỉ trọng quá 120kg/m3, tính năng hút âm giảm vì vật liệu trở nên rắn hơn. Tỉ trọng quá 300kgm3, tính năng hút âm rất kém.

Những yếu tố tác động đến yếu tố hút ẩm của bông thủy tinh

Tính hút âm của Bông thủy tinh có liên quan mật thiết đến lắp đặt

Trong xây dựng, Bông thủy tinh thường dùng gồm có: dày 2.5cm, 5cm,10cm; tỉ trọng 16,24,32,48,80,96,112kg/m3.

Tính hút âm của Bông thủy tinh còn có liên quan mật thiết đến lắp đặt. Sau lưng Bông thủy tinh để chừa khoảng không khí thì hiệu quả tốt hơn Bông thủy tinh cùng độ dày sau lưng không có lớp không khí, đặc biệt là tính năng hút âm trung thấp tần. Chỉ số hút âm tỉ lệ thuận với độ dày lớp không khí, nhưng đến độ dày nhất định thì sự hút âm không rõ rệt nữa.

2 loại Bông thủy tinh có tỉ trọng khác nhau đặt bên nhau, tạo thành hình thức tỉ trọng tăng dần cũng có thể tăng hiệu quả hút âm. Ví dụ như tấm dày 2.5cm tỉ trọng 24kg/m3 đặt cùng với 2.5cm 32kg/m3 thì hiệu quả còn tốt hơn cả tấm Bông thủy tinh 5cm 32kg/m3.

Bông thủy tinh 24kg/m3 chế thành hình chóp kim tự tháp mặt cắt dài 1m, tỉ trọng bề mặt vật liệu tăng dần, chỉ số hút âm bình quân cận 1.

Trong kiến trúc mọi người thường hay xử lí bề mặt bông thủy tinh, có thể dùng vải sợi bông thủy tinh, vải chống cháy, lưới thuộc kim hoặc gỗ hút âm… về cơ bản có thể duy trì tính năng hút âm ban đầu. Nếu như tính năng thông âm của bề mặt kém sẽ gây ảnh hưởng đến khả năng hút âm cao tần.

 

Viết bình luận