มลภาวะทางเสียงคือเสียงที่ก่อให้เกิดความรำคาญ ไม่ว่าจะเป็นเสียงที่ดังเกินไปจนเป็นอันตรายต่อระบบการได้ยิน หรือเสียงที่แม้จะไม่ได้ดังมากนัก แต่ก็รบกวนและก่อให้เกิดความรำคาญ
เสียงรบกวนมีผลต่อสุขภาพจิตของผู้คนเป็นอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นเสียงดังจากภายนอกตัวอาคารอย่างเสียงรถ เสียงการก่อสร้างในพื้นที่ใกล้เคียง หรือเสียงจากภายในตัวอาคารเช่น เสียงเดิน กดชักโครกจากห้องด้านบน เสียงปาร์ตี้ในห้องข้างๆ เป็นต้น ยิ่งหากเกิดขึ้นกับผู้ไม่คุ้นเคยกับการมีเสียงรบกวน บางครั้งอาจทำให้นอนไม่หลับ หงุดหงิด ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของสมองลดลง โดยเฉพาะหากเป็นสถานที่ทำงาน การมีเสียงรบกวนอย่างเสียงกดชักโครกเสียงดังในระหว่างการประชุมกับแขกผู้ใหญ่ ก็จะทำให้ภาพพจน์บริษัทเสียได้เช่นกัน
ความดังของเสียงวัดตามหน่วยเดซิเบลเอ* ค่ายิ่งสูงยิ่งเสียงดัง ระดับเสียงที่เริ่มเข้าข่ายเป็นเสียงรบกวนเริ่มที่ประมาณ 60 dBA ส่วนระดับเสียงที่เป็นอันตรายต่อร่างกายและจิตใจกำหนดโดยองค์การอนามัยโลก อยู่ที่ 85 dBA (ที่ทุกความถี่) ตารางด้านล่างเป็นตารางเปรียบเทียบความดังของเสียง กับความรู้สึกของคนทั่วไป
หน่วยเดซิเบลเอ* เป็นหน่วยวัดความดังของเครื่องมือที่สร้างเลียนแบบการได้ยินของมนุษย์ โดยตัดเอาเสียงที่ความถี่สูงและต่ำเกินกว่าที่มนุษย์รับรู้ได้ออกไป
ตารางที่ 1 เปรียบเทียบแรงดันเสียง (Sound Pressure Level , dBA) กับความรู้สึกของคนทั่วไป
ตารางที่ 2 แสดงจำนวนชั่วโมงการได้ยินเสียงที่ความดังระดับต่างๆ ที่ OSHA กำหนด
ผลเสียของเสียงรบกวนต่อร่างกายและจิตใจ เช่น ทำให้เกิดความรำคาญ หงุดหงิด เครียดง่าย ไม่มีสมาธิ พักผ่อนนอนหลับได้ไม่ดี ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการเรียนรู้และการทำงานต่ำลง หากได้รับเสียงดังเกินกว่าที่กำหนดอาจทำให้สูญเสียความสามารถในการได้ยินทั้งชั่วคราวและถาวรได้ ส่วนผลเสียอื่นๆก็เช่นการรบกวนการสื่อสาร เป็นต้น
ลักษณะการส่งผ่านของเสียง
เมื่อเกิดเสียงขึ้นในห้อง คลื่นเสียงจะเดินทางผ่านอากาศไปกระทบกำแพงรอบด้าน เมื่อกำแพงได้รับพลังงาน พลังงานบางส่วนจะถูกสะท้อนออก ที่เหลือจะส่งผ่านกำแพงโดยการสั่นสะเทือน โดยวัสดุที่แข็งและมีความหนาแน่นสูง จะมีคุณสมบัติสะท้อนออกมากกว่าวัสดุที่นุ่มและความหนาแน่นต่ำ ส่วน วัสดุที่นุ่มและมีรูพรุนมาก จะช่วยทำให้เกิดการดูดซับเสียงได้ดี ดังนั้น การเลือกใช้วัสดุกันเสียง เราควรเลือกดูตามความเหมาะสมของการใช้งาน รวมถึงอาศัยการออกแบบโครงสร้างของผนัง เพดาน และฉนวนกันเสียง เพื่อช่วยในการควบคุมเสียงสะท้อนด้วย ส่วนพลังงานที่เหลือจากการดูดซับของกำแพงจะถูกส่งผ่านออกไปยังอีกด้านหนึ่งของผนัง ทำให้ห้องนั้นๆ ได้ยินเสียงไปด้วย
การส่งผ่านของเสียงแบ่งเป็น 3 ประเภทคือ
- การส่งผ่านเสียงอันเกิดจากการสั่นสะเทือนของอากาศ (Airborne sound transmission)
เป็นเสียงที่ส่งผ่านโดยการที่คลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านอากาศ ไปกระทบพื้นผิวของกำแพงก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนและการสั่นสะเทือนนั้นก็ถูกส่งผ่านไปอีกด้านหนึ่งของกำแพงนั้น ทำให้เกิดเสียงขึ้นที่อีกด้านหนึ่งของกำแพง เช่น เสียงพูดคุยจากห้องข้างเคียง เป็นต้น
รูปที่ 1 Airborne sound transmission
2. การส่งผ่านเสียงอันเกิดจากการสั่นสะเทือนของวัตถุ (Structure-borne transmission)
เป็นเสียงที่เกิดจากการกระทบโดยตรงต่อวัตถุ เช่น การที่คนในห้องข้างล่างได้ยินเสียงเดินในห้องชั้นบน หรือการตอกตะปูที่กำแพงข้างหนึ่ง ทำให้ห้องที่อยู่อีกด้านหนึ่งได้ยินด้วย เป็นต้น
รูปที่ 2 Structure borne sound transmission
อย่างไรก็ตาม เมื่อคิดถึงการผ่านของเสียง นอกเหนือจากการทะลุผ่านผนังระหว่างห้องโดยตรงแล้ว ยังต้องคำนึงถึงการส่งผ่านเสียงทางอื่นๆเช่น ขอบประตู ขอบหน้าต่าง พื้นผิวเพดาน เป็นต้น การส่งผ่านลักษณะนี้เราเรียกว่า Flanking transmission
รูปที่ 3 Flanking Transmission
3. Flanking transmission เป็นลักษณะการส่งผ่านเสียงที่ซับซ้อนขึ้น คือเป็นการส่งผ่านเสียงที่ประกอบไปด้วย Air-borne และ Structure- borne sound transmission ซึ่ง Flanking-sound transmission นั้น เป็นเสียงที่เล็ดลอดออกมาโดยผ่านทางจุดอ่อนในห้อง เช่น ขอบประตู หน้าต่าง ท่อส่งลม ท่อน้ำ ระเบียงเป็นต้น
Flanking transmission มีความสำคัญไม่น้อย ในอดีตเคยเกิดข้อผิดพลาดหลายครั้งในการออกแบบเพื่อควบคุมเสียงรบกวนที่เกิดขึ้นจากห้องหนึ่งไปอีกห้องหนึ่ง เนื่องจากไม่ได้คำนึงถึงการส่งผ่านเสียงในลักษณะนี้ เมื่อเวลาผ่านไป จึงได้มีการศึกษาเพิ่มเติม จนพบว่า Flanking transmission นี้ เป็นส่วนสำคัญมากที่ต้องคำนึงถึง เพราะหากปล่อยให้มีการส่งผ่านเสียงลักษณะนี้ ประสิทธิภาพการป้องกันแก้ไขทั้งหลายที่ทำไว้ จะมีประสิทธิภาพลดลงอย่างมาก พูดง่ายๆคือ ไม่จำเป็นต้องเสียเงิน และเวลาในการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงกำแพงเพื่อลดเสียงรบกวน จนกว่าจะกำจัดจุดอ่อนที่เสียงสามารถเล็ดลอดได้เสียก่อนนั่นเอง
ในพื้นที่ที่ต้องการความเงียบสงบมากเป็นพิเศษ เช่นสตูดิโอ มักใช้โครงสร้างแบบ Structural Isolation หมายความว่ามีช่องว่างระหว่างกำแพงของทั้งสองห้อง และมีการซีลปิดห้องอย่างดี เพื่อไม่ให้มีการไหลผ่านเข้าออกของอากาศ รวมถึงการเลือกใช้วัสดุที่มีความหนาแน่นสูงมาใช้เป็นกำแพงเนื่องจากวัสดุที่มีความหนาแน่นสูงจะกันเสียงได้ดีกว่าวัสดุที่มีความหนาแน่นต่ำ และเลือกใช้ฉนวนกันเสียงที่มีรูพรุน เพื่อให้สามารถดูดซับเสียงได้ดี
ประสิทธิภาพในการป้องกันเสียงของวัสดุ
การวัดความดังของเสียงมีค่าเป็นเดซิเบล (Decibels, dB) ซึ่งเป็นล็อกสเกล (Logarithmic scale) ไม่ใช่ลิเนียร์สเกล (Linear Scale) ทำให้ไม่สามารถนำค่าความดังของแหล่งกำเนิดเสียงหลายแหล่งมาบวกกันได้ตรงๆ โดยทั่วไป เมื่อเพิ่มปริมาณเสียงขึ้น 8-10 dB จะทำให้เสียงมีความดังเพิ่มขึ้น เป็นเท่าตัวจากเสียงเดิมเมื่อหูได้ยิน และในทางกลับกัน เมื่อกล่าวถึงฉนวนที่สามารถลดความดังได้เหลือเพียงครึ่งเดียว จึงหมายถึงฉนวนที่สามารถลดความดังได้ 8-10 dB ไม่ใช่ครึ่งหนึ่งของความดังเดิม
ในการพิจารณาประสิทธิภาพในการป้องกันเสียงนั้นเรามักพิจารณาค่าต่างๆดังนี้
- การดูดซับเสียง (Sound Absorption) หรือค่า NRC (Noise Reduction Coefficient) เป็นค่าที่บอกให้เราทราบถึงค่าเฉลี่ยของการดูดซับเสียงของวัตถุหนึ่งๆว่าอยู่ที่ระดับใด โดยวัดที่ความถี่ดังนี้ 250 Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz โดยวัตถุให้มีค่า NRC เท่ากับ 0 หมายถึงมีการสะท้อนเสียงอย่างสมบูรณ์ ส่วนวัตถุให้มีค่า NRC เท่ากับ 1 คือวัตถุที่ดูดซับเสียงได้สมบูรณ์ * ตัวอย่างเช่น วัตถุที่มีค่า NRC = 0.8 หมายความว่า วัตถุนี้ดูดซับเสียงได้ 80% อีก 20%ถูกสะท้อนออกไป
ค่า NRC นี้ จะขึ้นกับมวล, ความหนาแน่น, ความหนา, และลักษณะรูปร่างของฉนวน โดยวัสดุที่นิยมใช้ดูดซับเสียงมักจะนุ่ม และมีรูพรุน เพื่อดูดซับเสียง
* ค่านี้อาจสูงกว่า 1 ได้ ขึ้นกับวิธีการทดลอง รูปร่าง และวัสดุที่ใช้ทดสอบ
ตารางที่ 3 แสดงค่า NRC ของวัสดุก่อสร้างทั่วๆไป
| Material | NRC |
| Brick, painted | 0.00 – 0.02 |
| Brick, unpainted | 0.00 – 0.05 |
| Carpet, indoor-outdoor | 0.15 – 0.20 |
| Carpet, heavy on concrete | 0.20 – 0.30 |
| Carpet, heavy on foam rubber | 0.30 – 0.55 |
| Concrete (smooth), painted | 0.00 – 0.05 |
| Concrete (smooth), unpainted | 0.00 – 0.20 |
| Concrete (block), painted | 0.05 |
| Concrete (block), unpainted | 0.05 – 0.35 |
| Cork, floor tiles (3/4″ thick) | 0.10 – 0.15 |
| Cork, wall tiles (1″ thick) | 0.30 – 0.70 |
| Drapery, light weight (10oz.) | 0.05 – 0.15 |
| Drapery, medium weight (14oz.), velour draped to half | 0.55 |
| Drapery, heavy weight (18oz.), velour draped to half | 0.60 |
| Fabric on Gypsum | 0.05 |
| Fiberglass, 3-1/2″ batt | 0.90 – 0.95 |
| Fiberglass, 1″ Semi-rigid | 0.50 – 0.75 |
| Glass | 0.05 – 0.10 |
| Gypsum | 0.05 |
| Linoleum on Concrete | 0.00 – 0.05 |
| Marble | 0.00 |
| Plaster | 0.05 |
| Plywood | 0.10 – 0.15 |
| Polyurethane Foam (1″ thick, open cell, reticulated) | 0.30 |
| Rubber on Concrete | 0.05 |
| Seating (occupied) | 0.80 – 0.85 |
| Seating (unoccupied), metal | 0.30 |
| Seating (unoccupied), wood | 0.30 |
| Seating (unoccupied), fabric upholstered | 0.60 |
| Seating (unoccupied), leather upholstered | 0.50 |
| “Soundboard” (1/2″ thick) | 0.20 |
| Sprayed Cellulose Fibers (1″ thick on concrete) | 0.50 – 0.75 |
| Steel | 0.00 – 0.10 |
| Terrazzo | 0.00 |
| Wood | 0.05 – 0.15 |
ค่า NRC นั้น เป็นค่าที่ได้รับการยอมรับกันอย่างกว้างขวาง แต่อย่างไรก็ตาม การใช้ค่านี้ในการตัดสินความสามารถในการกันเสียงของวัสดุต่างๆ ควรระวังเรื่องต่อไปนี้
- เนื่องจากค่า NRC เป็นค่าเฉลี่ยความสามารถในการดูดซับเสียงของวัสดุในช่วงความถี่ 250, 500, 1000, 2000 Hzเท่านั้น ซึ่งที่ความถี่เหล่านี้ครอบคลุมเสียงที่เกิดจากการสนทนา แต่อาจไม่สามารถบ่งบอกได้ชัดเจนว่าวัสดุนี้จะสามารถกันเสียงที่เกิดจากดนตรี, เครื่องจักร, และ/หรือเสียงในคลื่นความถี่ต่ำอื่นๆ
- เนื่องจากค่านี้เป็นค่าเฉลี่ย ดังนั้น วัสดุที่มีค่า NRC เท่ากัน อาจกันเสียงได้ไม่เท่ากันในงานเดียวกัน ที่ความถี่เสียงเดียวกัน
- หากทำการทดสอบค่า NRC จะต้องมั่นใจว่าห้องที่ใช้ทดสอบนั้นต้องปิดสนิทจริงๆ
- ค่า NRC ไม่ได้บ่งบอกถึงประสิทธิภาพในการป้องกันเสียง จึงไม่มีความเกี่ยวข้องกับค่า STC ซึ่งกำลังจะกล่าวถึงในข้อถัดไป
- ในการเลือกใช้วัสดุกันเสียง ควรดูให้ดีว่าค่าความถี่ที่ใช้ทดสอบนั้น อยู่ใน 4 ค่าที่ได้กล่าวมาเท่านั้น นอกจากนี้ ให้ระมัดระวัง และสอบถามรายละเอียดในการทดสอบให้ดี เนื่องจากเคยพบว่ามีผู้จำหน่ายพรมโฆษณาว่าพรมของตนมีค่า NRC = 0.80 ซึ่งถือว่าดีมาก แต่กลับกลายเป็นว่าขณะทดสอบ ได้วางพรมไว้บนแผ่นใยแก้ว ซึ่งเสียงที่ถูกดูดซับนั้น ถูกดูดซับโดยใยแก้วเป็นส่วนใหญ่ ไม่ใช่พรม หากไม่มี ใยแก้วรองไว้ข้างใต้ ตัวพรมเองอาจได้ค่าเพียง 0.20 เท่านั้น
2. การป้องกันเสียง (Sound Insulation) หรือค่า STC (Sound Transmission Class) เป็นตัวเลขที่บ่งบอกถึงความสามารถในการป้องกันการทะลุผ่านของเสียงจากด้านหนึ่งไปสู่อีกด้านหนึ่ง (เสียงที่ความถี่ 125-4000Hz) และเป็นค่าที่บ่งบอกถึงความสามารถในการลดระดับพลังงานเสียง โดยทั่วไป ค่า STC ยิ่งสูงยิ่งแสดงถึงความสามารถในการป้องกันการทะลุผ่านของเสียงได้มากเท่านั้น โดยค่านี้ขึ้นกับโครงสร้างของวัสดุ และ/หรือฉนวนกันเสียง โดยหากต้องการเพิ่มค่า STC ให้สูงขึ้นอีก สามารถทำได้โดยเพิ่มมวลฉนวน ความหนา และเพิ่มช่องว่างหรือรูพรุนภายในฉนวน
การหาค่า STC ทำได้โดยการวัดค่า Transmission Loss ซึ่งเป็นการวัดความสามารถในการกันเสียง ณ ความถี่ที่ต้องการวัด หรือการวัดค่าเดซิเบลที่หายไปเมื่อผ่านพาร์ทิชั่นที่ต้องการวัด โดยความถี่ที่ใช้จะอยู่ในช่วง 125 – 4000 Hz
รูปที่ 4 ประตูที่สามารถลดเสียงลง 45 dB (STC = 45)
ตารางที่ 4 เปรียบเทียบ STC ขอบกำแพงกันเสียงแต่ละระดับ กับการได้ยินในห้องข้างเคียง
กำแพงกันเสียงที่มีค่า NRC ที่สูง จะสามารถดูดซับเสียงจึงทำให้เสียงมีการสะท้อนออกไปในห้องน้อยลง แต่กำแพงกันเสียงนั้นก็ไม่สามารถกันเสียงที่ผ่านเข้าไปในห้องข้างๆได้ จึงไม่สามารถเพิ่มค่า STC ได้ กล่าวคือค่า NRC และ STC ไม่ได้เกี่ยวข้องหรือมีการแปรผันตามกัน และ อย่างไรก็ตาม แม้จะใช้ฉนวนที่มีค่า NRC และ STC ที่สูง แต่หากมีช่องว่าง หรือจุดที่เสียงสามารถแทรกผ่านเข้าไปได้ (Flanking Transmission) ประสิทธิภาพการกันเสียงจะลดลงอย่างมาก นี่จึงเป็นจุดที่ต้องระมัดระวังให้ดี
ฉบับนี้ ขอกล่าวถึงภาพรวมกว้างๆเกี่ยวกับการส่งผ่านของเสียง และฉนวนกันเสียงแต่เพียงเท่านี้ ฉบับหน้าเราจะมาคุยกันต่อเรื่องเสียงรบกวนจากระบบท่อน้ำทิ้งค่ะ
References
- Carl Hopkins. Sound insulation. Elsevier. Imprint: Butterworth-Heinemann. 2007. ISBN 978-0-7506-6526-1.
- Tomas Ficker. Handbook of building thermal technology, acoustics and daylighting. CERM. 2004 ISBN 80-214-2670-5
- the Guide for Sound Insulation in Wood Frame Construction (RR-219, Institute for Research in Construction, National Research Council Canada, 2006) by D. Quirt, T.R.T. Nightingale and F. King
- TRUSTILE : Understand STC Rating
- http://www.nrcratings.com/
- http://www.stcratings.com/
