อุปกรณ์ลดเสียงหรืออุปกรณ์ลดเสียงในท่อ อุปกรณ์ดักเสียง หรืออุปกรณ์ลดเสียงคือ อุปกรณ์ ควบคุมเสียงสำหรับท่อลมของระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และการปรับอากาศ (HVAC) ที่ออกแบบมาเพื่อลดการส่งผ่านเสียงผ่านท่อลม ไม่ว่าจะเป็นจากอุปกรณ์ไปยังพื้นที่ใช้งานในอาคาร หรือระหว่างพื้นที่ใช้งาน^{[ 1 ] [ 2 ]}

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด อุปกรณ์ลดเสียงประกอบด้วยแผ่นกั้นภายในท่อลม แผ่นกั้นเหล่านี้มักมีวัสดุดูดซับเสียง ขนาดทางกายภาพและการกำหนดค่าแผ่นกั้นของอุปกรณ์ลดเสียงจะถูกเลือกเพื่อลดทอนช่วง ความถี่ ที่เฉพาะ เจาะจง แตกต่างจากท่อลมที่มีการบุภายในแบบดั้งเดิม ซึ่งมีประสิทธิภาพในการลดทอนเสียงรบกวนความถี่กลางและสูงเท่านั้น^{[ 3 ]}อุปกรณ์ลดเสียงสามารถลดทอนย่านความถี่ได้กว้างขึ้นในความยาวที่ค่อนข้างสั้น^{[ 2 ]}อุปกรณ์ลดเสียงบางประเภทโดยพื้นฐานแล้วคือตัวเรโซเนเตอร์ Helmholtzที่ใช้เป็นอุปกรณ์ควบคุมเสียงรบกวนแบบพาสซีฟ

โดยทั่วไป อุปกรณ์ลดทอนเสียงประกอบด้วยองค์ประกอบดังต่อไปนี้:

• ชั้นในสุดเป็นแผ่นโลหะบางเจาะรู (แผ่นกั้น)
• จากนั้นจึงเติมฉนวนกันเสียงลงในแผ่นกั้น
  • ในระบบที่มีความเร็วสูง หรือเมื่อมีความกังวลเกี่ยวกับอนุภาคในกระแสอากาศจะใช้ฉนวนแบบบรรจุถุงหรือหุ้มด้วยแผ่นไมลาร์
  • อุปกรณ์ลดเสียงแบบไม่มีบรรจุภัณฑ์ไม่รวมฉนวนดูดซับเสียง ส่งผลให้การสูญเสียการแทรกความถี่สูงของอุปกรณ์ดักเสียงแบบไม่มีบรรจุภัณฑ์ลดลงอย่างมาก โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์ลดเสียงแบบมีบรรจุภัณฑ์หรือแบบไม่มีบรรจุภัณฑ์จะถูกเรียกว่าอุปกรณ์ลดเสียง "ระดับโรงพยาบาล" ^{[ 4 ]}
• ชั้นนอกสุดเป็นแผ่นโลหะที่ไม่เจาะรู โดยทั่วไปแล้วชั้นนอกสุดจะเป็นแผ่นโลหะหนา (18 เกจขึ้นไป) เพื่อลดเสียงรบกวนจากการเปิดและปิดท่อ
  • โดยทั่วไปแล้ว ขนาดของตัวลดเสียงทรงกลมมักไม่ค่อยมีความสำคัญ เนื่องจากท่อลมทรงกลมมีความแข็งแรงกว่าท่อลมทรงสี่เหลี่ยมมาก และมีแนวโน้มที่จะเกิดเสียงแตกของท่อลมน้อยกว่า^{[ 5 ] [ 6 ]}

ตัวลดเสียงมีให้เลือกทั้งแบบทรงกลมและทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้า ตัวลดเสียงทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าสำเร็จรูปมักมีความยาว 3, 5, 7 หรือ 9 ฟุต ความกว้างและความสูงของตัวลดเสียงมักถูกกำหนดโดยท่อส่งอากาศโดยรอบ แม้ว่าจะมีตัวเลือกวัสดุที่ขยายได้เพื่อการลดเสียงที่ดีขึ้นก็ตาม แผ่นกั้นของตัวลดเสียงทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้ามักเรียกว่าตัวแยก ในขณะที่ตัวลดเสียงทรงกลมจะมีแผ่นกั้นรูปทรงกระสุน^{[ 7 ]}

โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์ลดเสียงรบกวนจะถูกจำแนกเป็น "ต่ำ" "ปานกลาง" หรือ "สูง" โดยพิจารณาจากลักษณะการทำงานและ/หรือความเร็วของลมในท่อ ตัวอย่างแผนผังการจำแนกประเภทแสดงไว้ด้านล่าง

คุณสมบัติทางอะคูสติกของอุปกรณ์ลดเสียงที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์จะได้รับการทดสอบตามมาตรฐานASTM E477: วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับการวัดประสิทธิภาพทางอะคูสติกและการไหลของอากาศในห้องปฏิบัติการของวัสดุบุผนังท่อและอุปกรณ์ลดเสียงสำเร็จรูป^{[ 9 ]}การทดสอบเหล่านี้ดำเนินการที่ โรงงานที่ได้รับการรับรองจาก NVLAPจากนั้นผู้ผลิตจะรายงานผลในเอกสารทางการตลาดหรือวิศวกรรม นอกสหรัฐอเมริกา อุปกรณ์ลดเสียงจะได้รับการทดสอบตามมาตรฐานอังกฤษ 4718 (เดิม) หรือ ISO 7235

การสูญเสียการแทรกแบบไดนามิกของตัวลดเสียงคือปริมาณการลดทอนในหน่วยเดซิเบลที่ตัวลดเสียงให้ภายใต้สภาวะการไหล ในขณะที่สภาวะการไหลในระบบท่อความเร็วต่ำทั่วไปแทบจะไม่เกิน 2,000–3,000 ฟุต/นาที ตัวลดเสียงสำหรับช่องระบายไอน้ำต้องทนต่อความเร็วการไหลของอากาศในช่วง 15,000-20,000 ฟุต/นาที^{[ 10 ]}ประสิทธิภาพทางอะคูสติกของตัวลดเสียงจะถูกทดสอบในช่วงความเร็วการไหลของอากาศที่หลากหลาย และสำหรับสภาวะการไหลไปข้างหน้าและย้อนกลับ การไหลไปข้างหน้าคือเมื่ออากาศและคลื่นเสียงแพร่กระจายไปในทิศทางเดียวกัน การสูญเสียการแทรกของตัวลดเสียงถูกกำหนดเป็น^{[ 11 ]}

${\displaystyle IL\ (dB)=10\log({\frac {W_{0}}{W_{m}}})}}$

ที่ไหน:

${\displaystyle W_{0}}$= กำลังเสียง ที่แผ่กระจายออก มาจากท่อที่มีตัวลดทอนเสียง

${\displaystyle W_{m}}$= กำลังเสียงที่แผ่ออกมาจากท่อโดยไม่มีตัวลดทอนเสียง

ผู้ผลิตบางรายรายงานการสูญเสียการแทรกคงที่ของตัวเก็บเสียง ซึ่งโดยทั่วไปจะวัดด้วยลำโพงแทนพัดลมเพื่อแสดงถึงสภาวะการไหลเป็นศูนย์^{[ 7 ]}ค่าเหล่านี้มีประโยชน์ในการออกแบบระบบระบายควัน ซึ่งใช้ตัวลดเสียงเพื่อลดเสียงรบกวนภายนอกที่เล็ดลอดเข้ามาในท่อระบายอากาศ

การสูญเสียการแทรกของอุปกรณ์ลดทอนเสียงบางครั้งเรียกว่าการสูญเสียการส่งผ่าน

แผ่นกั้นภายในของอุปกรณ์ลดเสียงจะจำกัดการไหลของอากาศ ซึ่งส่งผลให้เกิดเสียงรบกวนแบบปั่นป่วน เสียงที่เกิดจากอุปกรณ์ลดเสียงมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเร็วของการไหลของอากาศ ณ จุดที่อากาศแคบลง และจะเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของพื้นที่หน้าตัดของอุปกรณ์ลดเสียง

การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นสามารถแสดงได้ดังนี้

${\displaystyle เสียงรบกวนที่สร้างขึ้น (dB) = 10 log({\frac {A_{1}}{A_{0}}})}$

ที่ไหน:

${\displaystyle A_{1}}$= พื้นที่หน้าตัดใหม่ของตัวลดทอนเสียง

${\displaystyle A_{0}}$= พื้นที่หน้าตัดอ้างอิงของอุปกรณ์ลดทอนเสียง

ตัวอย่างเช่น หากความกว้างของตัวลดทอนเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ในขณะที่ความเร็วการไหลของอากาศคงที่ เสียงที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้น 3 dB ในทางกลับกัน หากตัวลดทอนหดตัวลง 10 เท่า ในขณะที่ความเร็วการไหลของอากาศคงที่ เสียงที่เกิดขึ้นจะลดลง 10 dB เนื่องจากเสียงที่เกิดจากความปั่นป่วนที่เกิดจากอุปกรณ์ท่อเปลี่ยนแปลงในอัตรา[ ^{12 ] ความเร็วการไหลของอากาศจึงเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในการ กำหนด}ขนาดของตัวลดทอน ${\displaystyle 50log}$

ควรตรวจสอบเสียงรบกวนที่เกิดขึ้นใหม่เสมอ แต่โดยปกติแล้วจะเป็นปัญหาเฉพาะในห้องที่เงียบมาก (เช่นห้องแสดงคอนเสิร์ตห้องบันทึกเสียงห้องซ้อมดนตรี) หรือเมื่อความเร็วลมในท่อมากกว่า 1500 ฟุต/เมตร^{[ 4 ]}

มีสูตรการทำนายที่สามารถใช้เพื่อประมาณเสียงรบกวนที่เกิดจากตัวลดเสียงในท่อหากไม่มีข้อมูล^{[ 13 ] [ 14 ]}

${\displaystyle Lw=55log(V/V_{0})+10log(N)+10log(H/H_{0})-45}$

ที่ไหน:

${\displaystyle Lw}$= ระดับกำลังเสียงที่เกิดจากอุปกรณ์ลดทอนเสียง (เดซิเบล)

${\displaystyle V}$= ความเร็ว ณ บริเวณหน้าตัดที่แคบลง (ฟุต/นาที)

${\displaystyle V_{0}}$= ความเร็วอ้างอิง (196.8 ฟุต/นาที)

${\displaystyle N}$= จำนวนช่องอากาศ (จำนวนตัวแยก)

${\displaystyle H}$= ความสูงหรือเส้นรอบวงของอุปกรณ์ลดทอนเสียง (นิ้ว)

${\displaystyle H_{0}}$= ขนาดอ้างอิง (0.0394 นิ้ว)

เช่นเดียวกับอุปกรณ์ท่ออื่นๆ ตัวลดเสียงทำให้เกิดการลดลงของความดันค่าการลดลงของความดันในแคตตาล็อกที่ได้จาก ASTM E477 ถือว่าการไหลของอากาศเป็นแบบราบเรียบในอุดมคติ ซึ่งไม่สามารถพบได้เสมอไปในการติดตั้งภาคสนามคู่มือ ASHRAEให้ปัจจัยการแก้ไขการลดลงของความดันสำหรับเงื่อนไขทางเข้าและทางออกที่แตกต่างกัน^{[ 15 ]}ปัจจัยการแก้ไขเหล่านี้ใช้เมื่อใดก็ตามที่มีกระแสลมปั่นป่วนภายในระยะ 3 ถึง 5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อก่อนหรือหลังตัวลดเสียง^{[ 16 ]}

ในกรณีที่ขนาดของตัวลดเสียงแตกต่างจากขนาดของท่อโดยรอบ การเปลี่ยนผ่านเข้าและออกจากตัวลดเสียงควรราบเรียบและค่อยเป็นค่อยไป การเปลี่ยนผ่านที่กระทันหันจะทำให้ความดันลดลงและเสียงที่เกิดขึ้นใหม่เพิ่มขึ้นอย่างมาก^{[ 17 ]}

โดยทั่วไปแล้ว การลดลงของความดันผ่านตัวลดเสียงจะสูงกว่าการลดลงของความดันสำหรับท่อบุผนังที่มีความยาวเท่ากัน อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องใช้ท่อบุผนังที่มีความยาวมากกว่ามากเพื่อให้ได้การลดทอนที่เท่ากัน ซึ่งในจุดนั้น การลดลงของความดันของท่อบุผนังที่มีความยาวมากจะมากกว่าที่เกิดขึ้นผ่านตัวลดเสียงเพียงตัวเดียวอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 18 ]}

การสูญเสียแรงเสียดทานเนื่องจากตัวลดเสียงแบบกระจายสามารถแสดงได้ดังนี้^{[ 11 ]}

${\displaystyle Friction\ Loss={\frac {P}{A}}l(K_{f}{\frac {1}{2}}\rho v_{p}^{2}),\ N/m^{2}}$

ที่ไหน:

${\displaystyle {\frac {P}{A}}}$= อัตราส่วนระหว่างเส้นรอบวงและพื้นที่ของอุปกรณ์ลดทอนเสียง

${\displaystyle l}$= ความยาวของท่อ

${\displaystyle K_{f}}$= สัมประสิทธิ์ การสูญเสียแรงเสียดทาน

${\displaystyle \rho }$= ความหนาแน่นของอากาศ

${\displaystyle v_{p}^{2}}$= ความเร็วในการผ่าน

เส้นรอบวง พื้นที่ และความยาวของตัวลดเสียงยังเป็นพารามิเตอร์ที่ส่งผลต่อการลดลงของความดันด้วย^{[ 16 ]}การสูญเสียแรงเสียดทานที่ตัวลดเสียงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับประสิทธิภาพการลดเสียงรบกวน ซึ่งการลดเสียงที่มากขึ้นมักจะส่งผลให้ความดันลดลงมากขึ้น

อุปกรณ์ลดเสียงรบกวนแบบสำเร็จรูปได้รับความนิยมในช่วงปลายทศวรรษ 1950 ถึงต้นทศวรรษ 1960 ^{[ 2 ]}ผู้ผลิตหลายรายเป็นกลุ่มแรกที่ผลิตและทดสอบอุปกรณ์ลดเสียงรบกวนแบบสำเร็จรูป ได้แก่^Koppers [ 19 ^{] [ 20 ] Industrial} Acoustics Company ^{[ 21 ]} Industrial Sound Control ^{[ 22 ]}และ Elof Hansson ^{[ 19 ]}

แม้ว่าตัวลดทอนเสียงแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าจะเป็นรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุดในปัจจุบันสำหรับ การควบคุมเสียง รบกวนในงานสถาปัตยกรรมแต่ก็ยังมีตัวเลือกการออกแบบอื่นๆ อีก

ตัวลดเสียงแบบตอบสนองเป็นเรื่องปกติมากใน การออกแบบ ท่อไอเสียของรถยนต์และรถบรรทุก^{[ 10 ]}การลดทอนเสียงส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการสะท้อนเสียง การเปลี่ยนแปลงพื้นที่ และห้องที่ปรับแต่ง^{[ 11 ]} การออกแบบตัวลดเสียงแบบตอบสนองตั้งแต่เริ่มต้นนั้นต้องใช้คณิตศาสตร์อย่างมาก ดังนั้นผู้ผลิตจึงมักมีการออกแบบสำเร็จรูปอยู่หลายแบบ

ตัวลดเสียงแบบกระจายพลังงานจะลดทอนเสียงโดยการถ่ายโอนพลังงานเสียงไปเป็นความร้อน^{[ 10 ]}ตัวลดเสียงแบบกระจายพลังงานจะใช้เมื่อต้องการลดทอนความถี่กว้างโดยมีแรงดันตกต่ำ^{[ 11 ]}ในท่อลมทั่วไป ความถี่สูงจะแพร่กระจายไปตามท่อเป็นลำแสง และมีปฏิสัมพันธ์กับขอบด้านนอกที่บุด้วยวัสดุบุผนังน้อยที่สุด ตัวลดทอนเสียงที่มีแผ่นกั้นที่ขัดขวางการมองเห็นหรือตัวลดทอนเสียงแบบข้อศอกที่มีส่วนโค้งจะให้การลดทอนความถี่สูงที่ดีกว่าท่อลมที่บุด้วยวัสดุบุผนังแบบเดิม^{[ 19 ]}โดยทั่วไปแล้ว ตัวลดทอนเสียงที่ยาวกว่าและมีแผ่นกั้นที่หนากว่าจะมีการสูญเสียการแทรกที่มากขึ้นในช่วงความถี่ที่กว้างกว่า^{[ 4 ]}

ตัวลดทอนประเภทนี้มักใช้กับหน่วยจัดการอากาศหน่วยคอยล์พัดลมแบบมีท่อและที่ช่องรับอากาศของคอมเพรสเซอร์กังหันก๊าซและตู้เก็บอุปกรณ์ระบายอากาศอื่นๆ^{[ 4 ] [ 10 ]}ในการใช้งานหน่วยจัดการอากาศหรือพัดลมบางประเภท มักใช้ตัวลดเสียงแบบระนาบเดียวกัน ซึ่งเป็นตัวลดเสียงแบบกระจายที่ปรับขนาดให้เหมาะสมกับพัดลมและติดตั้งเข้ากับช่องระบายอากาศของพัดลมโดยตรง^{[ 23 ]}นี่เป็นคุณลักษณะทั่วไปในการออกแบบชุดพัดลม

อุปกรณ์ลดเสียงรบกวนที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อป้องกันเสียงรบกวนระหว่างพื้นที่ปิดส่วนตัวสองแห่ง โดยทั่วไปแล้วการออกแบบจะรวมส่วนโค้งหนึ่งส่วนหรือมากกว่านั้นเพื่อสร้างรูปทรง "Z" หรือ "U" ส่วนโค้งนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดเสียงรบกวนโดยไม่เพิ่มความยาวโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญ อุปกรณ์ลดเสียงรบกวนเป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟและควรเลือกขนาดให้เหมาะสมกับแรงดันตกคร่อมที่ต่ำมาก โดยทั่วไปแล้วจะน้อยกว่า 0.05 นิ้ว wg

ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 บริษัท American SF Products, Inc. ได้สร้าง KGE Exhaust Register ซึ่งเป็นอุปกรณ์กระจายอากาศที่มีตัวลดเสียงในตัว^{[ 24 ]}

ขั้นแรก วิศวกรควบคุมเสียงรบกวนของโครงการ (หรือผู้เชี่ยวชาญด้านเสียง) วิศวกรเครื่องกล และตัวแทนอุปกรณ์จะเลือกอุปกรณ์ที่เงียบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ซึ่งตรงตามข้อกำหนดทางกลและข้อจำกัดด้านงบประมาณของโครงการ จากนั้น วิศวกรควบคุมเสียงรบกวนมักจะคำนวณเส้นทางโดยไม่รวมตัวลดทอนเสียงก่อน การสูญเสียการแทรกตัวลดทอนเสียงที่ต้องการคือความแตกต่างระหว่างเส้นทางที่คำนวณได้กับระดับเสียงรบกวนพื้นหลัง เป้าหมาย ^{[ 16 ]}หากไม่สามารถเลือกตัวลดทอนเสียงได้ วิศวกรควบคุมเสียงรบกวนและวิศวกรเครื่องกลจะต้องประเมินเส้นทางระหว่างอุปกรณ์และตัวลดทอนเสียงอีกครั้ง เมื่อข้อจำกัดด้านพื้นที่ไม่อนุญาตให้ใช้ตัวลดทอนเสียงแบบตรง สามารถใช้ตัวลดทอนเสียงแบบข้อศอกหรือแบบเปลี่ยนผ่านได้^{[ 16 ]}

ตัวลดเสียงในท่อเป็นคุณสมบัติเด่นในระบบที่ห้ามใช้ใยแก้วบุภายในท่อ แม้ว่าใยแก้วจะมีส่วนช่วยในการปรับปรุงคุณภาพอากาศน้อยมาก^{[ 25 ]}แต่โครงการของสถาบันอุดมศึกษาหลายแห่งได้กำหนดข้อจำกัดในการใช้ใยแก้วบุภายในท่อ ในสถานการณ์เช่นนี้ ผู้เชี่ยวชาญด้านเสียงของโครงการต้องพึ่งพาตัวลดเสียงในท่อเป็นวิธีการหลักในการลดเสียงพัดลมและเสียงที่ส่งผ่านท่อ

โดยทั่วไปแล้ว ตัวลดเสียงจะตั้งอยู่ใกล้กับอุปกรณ์เครื่องกลที่มีท่อ เพื่อลดเสียงที่แพร่กระจายไปตามท่อ ซึ่งทำให้เกิดข้อแลกเปลี่ยน คือ ตัวลดเสียงควรตั้งอยู่ใกล้กับพัดลม แต่โดยทั่วไปแล้วอากาศจะปั่นป่วนมากกว่าเมื่ออยู่ใกล้กับพัดลมและแดมเปอร์^{[ 16 ]}ในอุดมคติแล้ว ตัวลดเสียงควรวางคร่อมผนังห้องอุปกรณ์เครื่องกล หากไม่มีแดมเปอร์กันไฟ^{[ 26 ]}หากตัวลดเสียงตั้งอยู่เหนือพื้นที่ที่มีคนอาศัยอยู่ วิศวกรควบคุมเสียงควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าเสียงที่ทะลุผ่านท่อไม่ใช่ปัญหา ก่อนที่จะติดตั้งตัวลดเสียง^{[ 23 ]}หากมีระยะห่างมากระหว่างตัวลดเสียงกับช่องทะลุของห้องเครื่องกล อาจจำเป็นต้องมีการหุ้มท่อเพิ่มเติม (เช่น ผ้าห่มใยแก้วภายนอกหรือฉนวนยิปซัม) เพื่อป้องกันไม่ให้เสียงทะลุเข้าไปในท่อและผ่านตัวลดเสียงไปได้^{[ 23 ]}

อุปกรณ์ลดเสียงยังสามารถใช้ภายนอกอาคารเพื่อลดเสียงรบกวนของหอระบายความ ร้อน ช่อง รับอากาศของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าฉุกเฉิน และพัดลมระบายอากาศได้อีกด้วย^{[ 4 ​​]}อุปกรณ์ขนาดใหญ่จะต้องใช้อุปกรณ์ลดเสียงหลายตัว หรือที่เรียกว่าชุดอุปกรณ์ลดเสียง

• ท่อลม
• ระบบปรับอากาศ

• สมาคมเสียงแห่งอเมริกา
• สมาคมวิศวกรระบบทำความร้อน ทำความเย็น และปรับอากาศแห่งอเมริกา
• เอเอสทีเอ อินเตอร์เนชั่นแนล
• ไพรซ์ อินดัสทรีส์
• ไอเอซี อะคูสติกส์
• ไวโบร-อะคูสติกส์