Công nghiệp rừng 94 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2 2020 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU ÂM CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU NỘI THẤT TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM Nguyễn Văn Diễn1, Lý Tuấn Trường1, Trần Thị Yến1[.]
Công nghiệp rừng ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU ÂM CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU NỘI THẤT TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM Nguyễn Văn Diễn1, Lý Tuấn Trường1, Trần Thị Yến1 Trường Đại học Lâm nghiệp TÓM TẮT Vật liệu tiêu âm nói chung vật liệu tiêu âm sản xuất từ gỗ nói riêng cung cấp thị trường Việt Nam, sản phẩm đa dạng phong phú Tuy nhiên, loại sản phẩm vật liệu tiêu âm nhà cung cấp công bố thông số sản phẩm, đặc biệt hệ số tiêu âm mà khơng có quan hay đơn vị Việt Nam đứng kiểm tra, đánh giá lại sản phẩm Vì thế, việc xây dựng mơ hình kiểm tra đánh sản phẩm tiêu âm cung cấp thị trường Việt Nam nhà Khoa học, nhà sản xuất, thi công người tiêu dùng quan tâm Trong viết tác giả trình bày kết kiểm tra hệ số tiêu âm vật liệu tiêu âm sản xuất từ gỗ phương pháp hỗn hướng Kết kiểm tra 03 loại vật liệu nội thất cho thấy, lượng hút âm (A) vật liệu có kê (30 x 30 mm) cao so với mẫu ván đặt xuống nhà Lượng hút âm có kê (Ak): 23,386; 24,124; 24,775; Lượng hút âm khơng có kê (A0): 22,922; 23,678; 24,391 Hệ số tiêu âm (αtn) thấp hệ số tiêu âm nhà cung cấp ván tiêu âm thị trường Việt Nam: Khi có kê: αtn = 0,03 + α (0,73; 0,769; 0,830); Khi đặt xuống nhà: αtn = 0,03 + α (0,686; 0,728; 0,794) Từ khóa: Hệ số hút âm (α), lượng hút âm (A), phương pháp hỗn hướng, ván tiêu âm, vật liệu tiêu âm ĐẶT VẤN ĐỀ Vật liệu tiêu âm sản phẩm dùng cơng trình khác nhau, phịng karaoke, phịng hát, phòng thu âm thanh, vũ trường, bar, hội trường… nhằm để tránh tiếng dội phòng, đảm bảo chất lượng âm thanh, mang lại cảm nhận âm thực đến với người Trên thị trường có nhiều loại vật liệu tiêu âm khác cấu trúc, kiểu dáng từ chất liệu khác như: gỗ, len gỗ, bông, mút bọc nỉ, polyster fiber… Trên thực tế thị trường Việt Nam sản phẩm thường chưa cơng bố có khơng có kiểm chứng thơng số thể khả tiêu âm vật liệu Trên giới có số cơng trình nghiên cứu đánh giá khả tiêu âm vật liệu phương pháp đánh giá khác QIAN Zhong-chang cộng (2016) đưa nghiên cứu đánh giá độ tin cậy phương pháp đo hệ số tiêu âm phương pháp hỗn hướng Năm 2014, Jerzy Smardzewski cộng đánh giá khả tiêu âm 17 loại vật liệu từ gỗ, nhóm tác giả xác định tính chất hút âm vật liệu, xác định khả hấp thụ phản âm bề mặt vật liệu gỗ Năm 2013, Liu Hai-Sheng cộng đăng ký sáng chế tương tự phương pháp cách thức bố trí đo 94 lượng tiêu âm hệ số tiêu âm hỗn hướng vật liệu, năm 2014 cấp sáng chế CN103675104A, năm 2015 sửa đổi cấp sáng chế với mã hiệu CN103675104 B Sáng chế mang mã hiệu CN102426191 A Wang Jie cấp năm 2012 đưa phương pháp đo hệ số tiêu âm vật liệu hộp hỗn hướng Theo đó, tác giả thay phịng hỗn hướng hộp có kích thước nhỏ (9 m3) để đo tính tốn hệ số tiêu âm số loại vật liệu Năm 2012, Liu Tie-Jun công bố sáng chế CN102375031A phương pháp đo hệ số tiêu âm vật liệu hệ thống thiết bị điện tử Hiện nay, cơng trình nghiên cứu ứng dụng vật liệu tiêu âm thường sử dụng sở kế thừa kết nghiên cứu ngồi nước, kết hợp phương pháp thi cơng thực tế trường để tiến hành nghiên cứu vật liệu tiêu âm ứng dụng thi công cơng trình tiêu âm Tuy nhiên, Việt Nam kết nghiên cứu ứng dụng vật liệu chưa có hệ thống chưa có sở để sử dụng kết nghiên cứu vật liệu ứng dụng vật liệu tiêu âm để đánh giá khả tiêu âm loại vật liệu Xuất phát từ lý trên, tiến hành nghiên cứu “Đánh giá khả tiêu âm số vật liệu nội thất thị trường Việt TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2- 2020 Cơng nghiệp rừng Nam” nhằm có khoa học xác đáng, thúc đẩy phát triển nghiên cứu ứng dụng sản phẩm tiêu âm nâng cao sử dụng sản phẩm đa dạng hóa loại hình sản phẩm thiết kế nội thất PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu - Nguyên vật liệu nghiên cứu: + Ván tiêu âm dạng soi rãnh, đục lỗ rãnh vuông sản xuất từ gỗ bán thị trường Việt Nam (Công ty Cổ phần xây dựng Nội thất Remak; Địa chỉ: Đường Trần Hữu Dực, Mỹ Đình, Nam Từ Liêm, Hà Nội) Sản phẩm (SP1) Sản phẩm (SP2) Sản phẩm (SP3) Hình Sản phẩm ván tiêu âm thị trường Việt Nam Bảng Thông số kỹ thuật kết cấu mẫu ván tiêu ẩm kiểm tra TT Tên sản phẩm Sản phẩm (SP1): Ván tiêu âm soi rãnh Thông số kỹ thuật Kết cấu vật liệu tiêu âm - Khả chống cháy: Class B lõi gỗ MDF, Class A lõi Magie Glass - Tiêu chuẩn an tồn mơi trường: Class E1 - Chất liệu: Gỗ MDF, lõi chống cháy Magie Glass - Độ ẩm ván tiêu âm (cốt ván làm từ MDF): 12% - Bề mặt hoàn thiện: Melamine - Lớp nền: Vải tiêu âm kỹ thuật Soundtex - Kích thước: dạng 1.200 x 120 x 15 mm (dạng thanh) - Đường kính lỗ tiêu âm: 10 mm - Khoảng cách tâm lỗ tiêu âm: 16 mm - Kiểu đục lỗ: Song song - Độ rộng rãnh tiêu âm: mm - Khoảng cách giiữa rãnh tiêu âm: 14 - Hệ số tiêu âm: 0,75 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2- 2020 95 Công nghiệp rừng TT Tên sản phẩm Sản phẩm (SP2): Ván tiêu âm đục lỗ Thông số kỹ thuật Kết cấu vật liệu tiêu âm - Khả chống cháy: Class B - Chất liệu: Gỗ MDF, lõi chống cháy - Độ ẩm ván tiêu âm (cốt ván làm từ MDF): 12% - Bề mặt hoàn thiện: Melamine - Lớp nền: Vải tiêu âm kỹ thuật - Kích thước: 600 x 600 x 15 mm - Đường kính lỗ tiêu âm: 6mm - Khoảng cách tâm lỗ tiêu âm: 16 mm - Kiểu đục lỗ: Song song - Hệ số tiêu âm: 0,82 Sản phẩm (SP3): Ván tiêu âm rãnh vuông - Khả chống cháy: Class B - Chất liệu: Gỗ MDF, lõi chống cháy - Độ ẩm ván tiêu âm (cốt ván làm từ MDF): 12% - Bề mặt hoàn thiện: Melamine - Lớp nền: Vải tiêu âm kỹ thuật - Kích thước: 1.200 x 600 x 15 mm - Đường kính lỗ tiêu âm: 10 mm - Chiều rộng rãnh tiêu âm: mm - Khoảng cách tâm rãnh tiêu âm: 32 mm - Kiểu soi rãnh bề mặt: Dạng caro - Hệ số tiêu âm: 0,85 - Phương pháp xác định khả tiêu âm vật liệu: Phương pháp hỗn hướng - Điều kiện mơi trường phịng kiểm tra: Nhiệt độ mơi trường 250C; độ ẩm khơng khí: 80%) - Thực đánh giá khả tiêu âm 03 loại sản phẩm có dạng sản xuất từ vật liệu ván MDF từ gỗ 2.2 Thiết bị thí nghiệm Thiết bị thu âm: Sử dụng thiết bị thu âm 96 cho thí nghiệm Máy đo âm PCE-MSM có đặc điểm tính kỹ thuật sau: Hệ thống tần số thiết kế phù hợp với IEC 61672 Class 2; Giới hạn đo: 30 -100 dB (Lo); 60 – 100 dB (Hi); Độ phân giải: 0,1dB; Độ xác: ± 1,5 dB (tần số phù hợp với IEC651 type 2, ANSI S1.4 type 2); Có thể kết nối với máy vi tính qua đầu vào Audio (Hình 2) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2- 2020 Cơng nghiệp rừng Máy tính có cài phần mềm True RTA: Cấu hình phần mềm sử dụng nghiên cứu: True RTA Version 3.5 Copyright © 2002-2012 by True Audio®, Andersonville, TN USA All Rights Reserved Nguồn phát âm thanh: Trong thí nghiệm, nguồn phát âm nguồn âm kích nổ trực tiếp bóng bay có biểu đồ tín hiệu âm hình Hình Thiết bị thu âm sử dụng thí nghiệm Hình Kết phân tích tín hiệu âm nguồn phát từ bóng nổ 2.3 Phịng hỗn hướng sơ đồ bố trí thí nghiệm a) Phương pháp hỗn hướng: Là phương pháp đo hệ số tiêu âm vật liệu thông qua quan trắc thời gian vang vọng âm phịng kín, giới nhiều nhà khoa học tiến hành bố trí thí nghiệm với thơng số phịng thử khác Thể tích phịng hỗn hướng u cầu khơng 150 m3, nên bố trí ≥ 200 m3 khơng nên q 500 m3, lượng hút âm khơng khí phịng đáng kể, làm ảnh hưởng đến kết quan trắc Hình dạng phịng dạng hình hộp, mẫu thử dạng phẳng (ván tiêu âm), dạng vật thể (bàn, ghế, đồ đạc ), dùng mic nguồn phát âm quan trắc tính tốn hệ số tiêu âm (Tiêu chuẩn GB/T 20247-2006; Tiêu chuẩn JIS A 1409) b) Phịng hỗn hướng (phịng thí nghiệm): Qua tìm hiểu điều kiện phục vụ thí nghiệm điều kiện thực tế sở vật chất, lựa chọn phịng thí nghiệm là: Phịng 103 Nhà T4 Trường ĐH Lâm nghiệp để bố trí thí nghiệm quan trắc có kích thước sau: Chiều dài: 6,95 m; Chiều rộng: 5,25 m; Chiều cao: 3,32 m Thể tích: 121,14 m3; Diện tích bề mặt: 189,2 m2 Lượng hút âm phịng ước tính là: 14,66 m (Chi tiết xem bảng 2) Bảng Ước tính lượng hút âm theo diện tích bề mặt phịng thử TT Vật liệu Diện tích (m2) Hệ số hút âm Lượng hút âm Gạch men lát sàn 38 0,03 1,14 Tường gạch trát vữa 45 0,07 3,15 Bê tông trát vữa 50 0,07 3,5 Bảng ván dán, sơn mờ 35 0,16 5,6 Cửa cửa sổ gỗ, kính 21,2 0,06 1,272 Tổng cộng 189,2 14,662 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2- 2020 97 Cơng nghiệp rừng c) Sơ đồ bố trí thí nghiệm Các trang thiết bị thu phát mẫu thử bố trí hình Hình Sơ đồ bố trí thiết bị đo phịng thí nghiệm - Sơ đồ bố trí thứ (trạng thái 1): đặt ván tiêu âm MDF sản phẩm 1, sản phẩm sản phẩm trực tiếp xuống sàn nhà - Sơ đồ bố trí thứ hai (trạng thái 2): đặt ván tiêu âm MDF sản phẩm 1, sản phẩm sản phẩm lên kê khỏi sàn nhà (kích thước kê 30 x 30 mm) d) Quy trình thao tác thực phép đo Bước 1: Chuẩn bị - Sắp xếp mẫu thí nghiệm theo trạng thái (sàn nhà; có kê) thiết bị đo theo sơ đồ bố trí trước - Sử dụng máy tính để khởi động phần mềm TrueRTA - Khởi động (mở) đầu thu âm PCE-MSM 3, đảm bảo tín hiệu âm thu phù hợp (tương thích) với âm mơi trường, đặt chế độ đo nhanh (tương thích cảm nhận tai người) - Kiểm tra kết nối máy tính với đầu thu âm; chuyển phần mềm sang giao diện biểu diễn dao động âm, thiết đặt thông số hiển thị 200 ms/DIV Volts/DIV; bật tắt nút GO để đảm bảo chắn biểu đồ ghi dao động âm hoạt tương ứng với âm thu từ đầu thu - Chuẩn bị nguồn phát âm (bóng bay): Bơm bóng chuẩn bị kim châm; đưa bóng vào vị trí 98 Bước 2: Tiến hành đo - Bật nút GO máy tính quan sát biểu đồ, biểu đồ vào khn hình hiển thị dấu để người phụ trách nguồn phát âm kích nổ bóng Ngay sau bóng kích nổ, người vận hành máy tính cần quan sát để nhấn nút STOP tắt nút GO cho biểu đồ ghi rõ toàn thời gian vang vọng âm (Lưu ý: Mỗi khn hình chế độ hiển thị 200 ms biểu thị thời gian 2s, nhấn sớm, thời điểm tắt âm vang chưa hết, nhấn muộn máy tính chuyển hiển thị sang khn hình khơng ghi kết mong muốn) - Người phụ trách nguồn phát âm tiến hành kích nổ bóng kim theo dấu hiệu người vận hành máy tính Bước 3: Ghi kết - Mỗi lần đo, máy tính lưu lại biểu đồ dao động âm theo thời gian (kết in trực tiếp lưu dạng file *.pdf) Qua biểu đồ ghi được, ghi lại kết thời gian vang vọng âm qua lần thử 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa: + Sử dụng liệt kê tài liệu nghiên cứu nước, tài liệu nghiên cứu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2- 2020 Công nghiệp rừng công bố trước mà tổ chức có thẩm quyền cơng nhận liên quan đến đo hệ số tiêu âm vật liệu nội thất sản xuất từ gỗ + Tìm hiểu phương pháp đo hệ số tiêu âm, kế thừa nghiên cứu, sáng chế có cách bố trí thí nghiệm, đo đếm, tính tốn + Kế thừa tài liệu để phân tích, đánh giá luận điểm nghiên cứu nước giới từ rút hướng nghiên cứu chưa đề cập tồn để làm rõ đánh giá khả tiêu âm vật liệu nội thất thị trường Việt Nam, nhằm áp dụng phương pháp, thiết bị nguyên liệu đo tiêu âm phù hợp với thực Việt Nam - Phương pháp thực nghiệm: sử dụng việc thử nghiệm đánh giá lượng tiêu âm mẫu thí nghiệm - Phương pháp đánh giá chất lượng sử dụng tiêu chuẩn kiểm tra: Sử dụng tiêu chuẩn công bố thông qua kết thực nghiệm để so sánh đánh giá kết thực nghiệm xác định lượng hút âm hệ số tiêu âm vật liệu nội thất theo tiêu chuẩn GB/T 20247-2006: Hệ số tiêu âm tính cơng thức: ∝= (1) Trong đó: S diện tích bề mặt mẫu thử; AT lượng hút âm chênh lệch có mẫu so với khơng có mẫu thử (phịng khơng), xác định theo cơng thức: = − = , ( − ) (2) (với giả thiết hai lần thử môi trường không khí phịng khơng có thay đổi nhiệt độ áp suất - khơng có thay đổi tốc độ âm thanh) Trong đó: A1 lượng hút âm phịng khơng có mẫu thử (m2); A2 lượng hút âm phịng có mẫu thử (m2); T1 thời gian hỗn hướng (vang vọng) âm phịng khơng có mẫu thử (s); T2 thời gian hỗn hướng âm phịng có mẫu thử (s); C vận tốc âm mơi trường phịng thử (m/s) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết đo hệ số tiêu âm phân tích số liệu 3.1.1 Kết đo lượng tiêu âm (hút âm) phịng thí nghiệm ban đầu chưa đặt mẫu ván tiêu âm để kiểm tra Sau tiến hành thí nghiệm đo thời gian vang vọng phịng thí nghiệm trống chưa có mẫu thử thu kết bảng Bảng Kết đo lượng hút âm thơng qua thời gian vang vọng phịng hỗn hướng Thời gian Lượng hút âm Đặc trưng thống kê TT vang vọng (s) (m ) 1,2 16,000 15,42892 X : Giá trị trung bình mẫu 1,25 15,360 S: Sai số số trung bình mẫu 0,11159 1,25 15,360 S%: Độ lệch chuẩn 0,352878 1,3 14,769 SV: Phương sai mẫu 0,124523 1,25 15,360 P%: Phạm vi 1,230769 1,25 15,360 C(95%): Độ tin cậy 0,252434 1,2 16,000 1,25 15,360 1,25 15,360 10 1,25 15,360 Kết bảng cho thấy, lượng hút âm đo cao lượng hút âm ước lượng từ việc tính tốn diện tích bề mặt hút âm (14,7 m2) Thực chất, q trình thí nghiệm, đối tượng hút âm phịng khơng gồm bề mặt tính tốn bảng mà bao gồm đối tượng như: thiết bị điện, bàn người vận hành máy tính (bố trí phịng), TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2- 2020 99 Cơng nghiệp rừng người kích hoạt nguồn phát âm Chính đối tượng làm tổng lượng hút âm phòng lớn so với lượng tính tốn từ diện tích bề mặt hút âm Qua xử lý thống kê kết thu cho thấy, sai số lần đo không lớn, sai số cực hạn chưa tới 2% so với giá trị trung bình 3.1.2 Kết kiểm tra lượng hút âm hệ số tiêu âm ván tiêu âm 3.1.2.1 Tính tốn đo lượng hút âm ván tiêu âm Để tiến hành xác định diện tích mẫu phù hợp cho thí nghiệm, chúng tơi tiến hành đo lượng tiêu âm phịng đưa vào phịng hỗn hướng vật liệu có kết cấu phủ mặt ván tiêu âm loại sản phẩm phân phối thị trường Việt Nam với quy cách (dài x rộng) là: Sản phẩm (1200 × 120 mm) với diện tích mẫu 10,37 m2; Sản phẩm (600 × 600 mm) với diện tích mẫu 10,80 m2; Sản phẩm (1200 × 600 mm) với diện tích mẫu 10,80 m2 Kết kiểm tra thời gian vang vọng lượng hút âm tương ứng thu bảng bảng Bảng Kết đo lượng hút âm phòng với vật liệu tiêu âm khác đặt mẫu sàn Diện tích mẫu (m2) STT SP1: 10,37 SP2: 10,80 SP3: 10,80 2 T(s) A(m ) T(s) A(m ) T(s) A(m2) 0,88 22,32 0,82 23,96 0,82 23,96 0,82 23,96 0,75 26,19 0,75 26,19 0,89 22,07 0,82 23,96 0,80 24,56 0,89 22,07 0,87 22,58 0,75 26,19 0,81 24,25 0,85 23,11 0,86 22,84 0,86 22,84 0,81 24,25 0,86 22,84 0,83 23,67 0,85 23,11 0,75 26,19 0,85 23,11 0,85 23,11 0,85 23,11 0,87 22,58 0,83 23,67 0,90 21,83 10 0,88 22,32 0,86 22,84 0,75 26,19 TB 0,86 22,92 0,83 23,68 0,81 24,39 Bảng Kết đo lượng hút âm phòng với vật liệu tiêu âm khác có kê (30 x 30 mm) Diện tích mẫu (m2) STT 10 TB 100 SP1: 10,37 SP2: 10,80 SP3: 10,80 T(s) A(m ) T(s) A(m ) T(s) A(m2) 0,83 0,82 0,85 0,89 0,81 0,86 0,81 0,85 0,81 0,88 0,841 23,67 23,96 23,11 22,07 24,25 22,84 24,25 23,11 24,25 22,32 23,39 0,82 0,75 0,82 0,75 0,85 0,81 0,82 0,85 0,83 0,86 0,816 23,96 26,19 23,96 26,19 23,11 24,25 23,96 23,11 23,67 22,84 24,12 0,82 0,75 0,80 0,75 0,86 0,82 0,75 0,85 0,80 0,75 0,795 23,96 26,19 24,56 26,19 22,84 23,96 26,19 23,11 24,56 26,19 24,77 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2- 2020 ... kính lỗ tiêu âm: 10 mm - Chiều rộng rãnh tiêu âm: mm - Khoảng cách tâm rãnh tiêu âm: 32 mm - Kiểu soi rãnh bề mặt: Dạng caro - Hệ số tiêu âm: 0,85 - Phương pháp xác định khả tiêu âm vật liệu: Phương... tài liệu để phân tích, đánh giá luận điểm nghiên cứu nước giới từ rút hướng nghiên cứu chưa đề cập tồn để làm rõ đánh giá khả tiêu âm vật liệu nội thất thị trường Việt Nam, nhằm áp dụng phương... Sử dụng tiêu chuẩn công bố thông qua kết thực nghiệm để so sánh đánh giá kết thực nghiệm xác định lượng hút âm hệ số tiêu âm vật liệu nội thất theo tiêu chuẩn GB/T 20247-2006: Hệ số tiêu âm tính