หลักการออกแบบการกันเสียง และดูดซับเสียงในอาคาร

รวมข้อมูลวัสดุศาสตร์ หลักการออกแบบอาคารให้สามารถกันเสียง และควบคุมเสียงได้อย่างเหมาะสม

Type: Sound Absorption Material (วัสดุดูดซับเสียง), Sound Insulation Material (วัสดุกันเสียง)

Category: Ceiling & Wall (ฝ้าและผนัง)

Trend: โฮมเธียเตอร์ เทรนที่กำลังเป็นที่นิยมในช่วงนี้ จากเดิมที่เราต้องไปดูหนังในโรงภาพยนตร์เท่านั้น แต่ด้วยเทคโนโลยีด้านการสื่อสารและความบันเทิงที่ถูกพัฒนาหลากหลายช่องทางทำให้เราสามารถรับชมรับฟังสื่อเหล่านั้นอย่างรวดเร็วและเป็นส่วนตัวได้ภายในบ้านได้ 

นอกจากนี้ยังมีระบบเสียงที่พัฒนาเพิ่มขึ้น เดิมเราอาจจะคุ้นเคยกับคำว่า Dolby Surround ซึ่งเป็นระบบเสียงรอบทิศทาง แต่ล่าสุดคือมีระบบเสียง Dolby ATMOS นอกเหนือจากเสียงรอบทิศทางแล้วยังเพิ่มเสียงจากฝ้าเพดานด้วย เมื่อเรารับชมภาพยนตร์จะให้อรรถรสและความสมจริงมากขึ้น เช่น เสียงเฮลิคอปเตอร์ 

Sound, Noise และ Voice ต่างกันอย่างไร

Sound (ซาวน์)

เสียงเป็นคลื่นเชิงกลที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของวัตถุ เมื่อวัตถุสั่นสะเทือนก็จะทำให้เกิดการอัดตัวและขยายตัวของคลื่นเสียงจากนั้นจึงถูกส่งผ่านตัวกลาง เช่น อากาศไปยังหู แต่เสียงสามารถเดินทางผ่านสสารในสถานะก๊าซ ของเหลว และของแข็งก็ได้แต่ไม่สามารถเดินทางผ่านสูญญากาศได้ เมื่อการสั่นสะเทือนนั้นมาถึงหู มันจะถูกแปลงเป็นข้อมูลโดยประสาทซึ่งจะถูกส่งไปยังสมองทำให้เรารับรู้และจำแนกเสียงต่างๆ ได้ เพราะฉะนั้น Sound จะหมายถึงเสียงที่เราสามารถได้ยินได้

Noise (น้อยซ์)

คือเสียงที่ไม่ต้องการ (Unwanted Sound) ส่วนใหญ่จะหมายถึงเสียงที่ดังเกินไป แต่จริงๆ แล้วเสียงที่ไม่ดังจนทำร้ายโสตประสาทก็สามารถเป็น Noise Pollution ได้ เช่นเสียงของอาจารย์ที่กำลังบบรยายอยู่ในห้องหนึ่ง ดังข้ามมายังห้องเรียนอีกห้องที่นักเรียนกำลังสอบอยู่ ในชีวิตประจำวันเราสามารถพบเจอกับปัญหามลภาวะทางเสียง ซึ่งเป็นเสียงที่ดังเกินความจำเป็นทั้งภายในและภายนอกอาคาร ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพชีวิตและประสิทธิภาพการทำงาน

Voice (ว้อยซ์)

คือเสียงคนพูด ซึ่งสามารถเป็นได้ทั้ง Sound และ Noise ได้ เสียงที่เกิดขึ้นนั้นสามารถวัดค่าได้โดยมีหน่วยเป็นเดซิเบล (dB: Decibels) 

การพิจารณาว่าเสียงนั้นจะเป็นมลพิษหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ความดังหรือความเข้มเสียง และความถี่เสียง เช่น ในห้องที่เงียบมากๆ ไม่ได้แปลว่าจะเป็นห้องที่มีการจัดการเสียงได้ดีที่สุดเพราะเสียงที่เงียบเกินไปจะทำให้ผู้อยู่อาศัยรู้สึกอึดอัดได้ หรือในบางครั้งเสียงอาจจะเป็นมลพิษหรือไม่นั้นก็ขึ้นอยู่กับผู้รับเสียงเช่นกัน เช่น ในรีสอร์ทที่ตั้งอยู่ริมทะเล แขกที่มาพักอาจจะรู้สึกว่าเสียงคลื่นนั้น Sound ที่ไพเราะฟังแล้วรู้สึกผ่อนคลาย หรือ รู้สึกว่าเป็น Noise ที่น่ารำคาญส่งผลให้นอนไม่หลับก็เป็นได้ 

เดิมทีการแก้ปัญหาเรื่องเสียง ผู้ออกแบบมักแก้ปัญหาโดยเพิ่มความหนาให้ระบบผนัง หรือระบบฝ้า เพื่อลดความดังของเสียงจากภายนอกที่เข้ามาในห้อง และให้ได้ค่าระดับความดังของเสียงที่เหมาะกับสภาพการใช้งานของแต่ละห้องซึ่งจะทำให้เปลืองพื้นที่ใช้สอย เนื่องจากความหนาของผนังนั้นมักจะหนากว่าเดิมประมาณ 2 เท่า และทำให้น้ำหนักโดยรวมของอาคารเพิ่มขึ้นต้องเสียค่าใช้จ่ายในส่วนของโครงสร้างมากขึ้น ดังนั้นการออกแบบเพื่อป้องกันปัญหาเรื่องเสียงที่จะเกิดขึ้นจึงจำเป็นมาก เพราะนอกจากจะช่วยลดการเกิดปัญหาแล้ว ในบางครั้งปัญหาเรื่องเสียงก็ไม่สามารถที่จะแก้ไขได้ด้วยการเพิ่มวัสดุดูดซับเสียงหรือกันเสียง เนื่องจากเป็นเสียงที่มาตามโครงสร้าง ดังนั้นวันนี้เราจึงมีขั้นตอนวิธีการออกแบบอาคารในการป้องกันปัญหาเรื่องเสียงมาเป็นแนวทางเพื่อประสิทธิภาพสูงสุดของงานสถาปัตยกรรมดังนี้ครับ

1. การสำรวจค่าเสียงในบริเวณไซท์ก่อสร้าง (Noise Survey)
2. การออกแบบโดยนำเรื่องเสียงมาพิจารณาร่วมกับฟังก์ชั่น (Noise Plan)
3. การเลือกวัสดุดูดซับเสียง หรือวัสดุกันเสียง (Noise Absorption, Noise Insulation)
4. การควบคุมจัดการเสียงตามแหล่งที่มา (Noise Controlling) 

1. การสำรวจค่าเสียงในบริเวณไซท์ก่อสร้าง (Noise Survey)​

ก่อนเริ่มออกแบบโครงการต่างๆ ปกติแล้วเราจะมีการสำรวจพื้นที่ หรือที่เรียกว่า ไซท์เซอร์เวย์ (Site Survey) โดยการตรวจสอบพื้นที่ เช่น ระดับความสูงต่ำของพื้นที่โดยเทียบกับระดับถนน ตรวจสอบชั้นดินเพราะมีผลต่อการกำหนดโครงสร้าง ตรวจสอบสภาพแวดล้อมว่ามีอะไรบ้างที่ส่งผลต่อมุมมองจากภายในอาคารไปภายนอก และจากภายนอกเข้ามาข้างในอาคาร แต่ในหลายๆ ครั้งเราลืมสำรวจเรื่องเสียงไป ตัวอย่างเช่น คอนโดที่ปลูกสร้างใกล้วัด หรือโรงงิ้ว ตอนที่ไปสำรวจพื้นที่อาจจะไปในช่วงเวลาที่สภาพแวดล้อมไม่ได้ทำกิจกรรมที่เกิดเสียง จึงทำให้เกิดปัญหาตามมาภายหลัง ดังนั้นก่อนเริ่มออกแบบโครงการควรทำ Noise Survey พื้นที่บริเวณนั้นก่อนว่ามีอะไรบ้าง เช่น สนามเด็กเล่น สนามบิน หรืออื่นๆ   

ความดังของเสียง Decibels

ระดับความดังของเสียงสามารถวัดได้โดยมีหน่วยเป็นเดซิเบล (dB) ระดับความดังที่คนสามารถได้ยินจะมีค่าน้อยที่สุดอยู่ที่ 0 เดซิเบล และเสียงที่ดังที่สุดที่คนสามารถทนได้คือ 120 เดซิเบล โดยเสียงที่ลดลง 3 เดซิเบล จะหมายถึงระดับพลังงานเสียงที่ลดลงกว่าเดิมถึง 2 เท่า (อ้างอิงตามสเกลลอกาลิทึมของเดซิเบล) โดยความรู้สึกที่มีต่อความดังจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับระดับความเข้มของเสียง

ค่าประมาณของเสียงที่พบเจอได้บ่อยๆ ในชีวิตประจำวันมีดังนี้

• เสียงกระซิบ 30 dB
• เสียงสนทนา 60 dB
• เสียงคนเดินหรือเสียงเครื่องจักรงานระบบ 70 dB
• เสียงโทรทัศน์หรือ ห้องโฮมเธียร์เตอร์ 80 dB
• เสียงรถยนต์ และรถบรรทุก 60-90 dB
• เสียงเครื่องบิน 120 dB

องค์กรอนามัยโลกได้กำหนดไว้ว่าเสียงที่ดังเกิน 85 dB นั้นมีอันตรายทั้งต่อสภาพร่างกายและสภาพจิตใจ

2. การออกแบบโดยนำเรื่องเสียงมาพิจารณาร่วมกับฟังก์ชั่น (Noise Plan)

การกำหนดฟังก์ชั่นการใช้งานของพื้นที่ตั้งแต่เริ่มออกแบบนั้นก็มีความสำคัญมาก เพราะหากมีการปรับเปลี่ยนฟังก์ชั่นของห้องภายหลังอาจมีผลให้ห้องๆ นั้นไม่มีการจัดการเรื่องเสียงที่เหมาะสมทั้งยังส่งผลกระทบกับห้องข้างเคียงได้ นอกเหนือจากการกำหนดฟังก์ชั่นให้ชัดเจนแล้ว การใช้งานของพื้นที่ที่ถูกปรับเปลี่ยนไปในแต่ละช่วงเวลาของวันก็เป็นอีกหนึ่งปัจจัยที่ผู้ออกแบบต้องวางแผนเรื่องการจัดการเสียงให้รัดกุมไปพร้อมๆ กับการวางแปลนของอาคาร

ตัวอย่างเช่น เมื่อนึกถึงของห้องเครื่อง เราอาจจะคำนึงถึงในส่วนของขนาดและ Dimension ของสิ่งที่อยู่ภายในห้องเป็นสำคัญ ซึ่งจริงๆ แล้วเรื่องของเสียงที่เกิดจากเครื่องจักรภายในห้องนั้นก็เป็นเรื่องที่สำคัญไม่แพ้กัน ดังนั้นจึงต้องคำนึงไว้เสมอว่าห้องที่มีเสียงดังควรต้องตั้งอยู่ห่างจากห้องที่ต้องการความเงียบสงบเสมอ 

อีกกรณีที่ Mr.Julian Treasure ผู้เชี่ยวชาญเรื่องเสียงได้กล่าวไว้ใน TED Talk ตอน Why architects need to use their ears เขาได้ยกตัวอย่างโรงเรียนชื่อดังแห่งหนึ่งในอังกฤษที่ถูกออกแบบมาให้มีโถงโล่งเป็นคอร์ทภายใน โดยมีห้องเรียนล้อมรอบสูง 3 ชั้น โดยห้องเรียนเหล่านั้นไม่มีผนังกั้น ผลคือนักเรียนแต่ละห้องไม่สามารถเข้าใจบทเรียนได้และบางคนก็ไม่สามารถได้ยินที่ที่ครูพูดเลย ทางโรงเรียนจึงต้องสูญเสียงบประมาณราว 6 แสนปอนด์เพื่อทำผนังกั้นห้องเหล่านี้ขึ้นมาใหม่

หรืออีกกรณีเช่น โรงแรมแห่งหนึ่งเจ้าของมีข้อกำหนด (Requirement) ให้มีห้องจัดเลี้ยงที่มีพื้นที่เชื่อมต่อกับสระว่ายน้ำได้ ซึ่งส่วนใหญ่แล้วงานลักษณะนี้มักเป็นงานกลางคืน เมื่อพื้นที่ของห้องจัดเลี้ยงว่างในตอนกลางวันก็เปิดให้เป็นห้องสำหรับจัดสัมมนา ในขณะที่บริเวณสระว่ายน้ำเปิดให้ใช้ตามปกติ ผลปรากฏว่าเสียงดังแขกของโรงแรมที่มาเล่นน้ำส่งเสียงเล็ดลอดเข้ามาในห้องสัมมนาได้ ทำให้เกิดสภาวะที่ไม่เหมาะสมของเสียงขึ้น ในกรณีนี้อาจแก้ไขได้ด้วยการปรับเปลี่ยนผังหรือแปลนของโรงแรมหรือ เลือกใช้ผนังกระจกกันเสียงบริเวณที่กั้นระหว่าง 2 พื้นที่ เนื่องจากกระจกเป็นวัสดุที่โปร่งใสสามารถเชื่อมต่อสเปซภายในและภายนอกได้ทั้งกันมีประสิทธิภาพในการกันเสียงได้สูงอีกด้วย 

3. การเลือกใช้วัสดุกันเสียง หรือดูดซับเสียง (Noise Insulation, Noise Absorption)

เมื่อกำหนดฟังก์ชั่นและกำหนดค่าเสียงที่ยอมรับได้ของแต่ละพื้นที่แล้ว จากนั้นจึงเริ่มควบคุมจัดการเสียง หลายๆ ครั้งที่เราต้องการกันเสียงให้กับห้องแต่กลับใช้คำว่าดูดซับเสียง ซึ่งทั้ง 2 อย่างนี้แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง การกันเสียงและการดูดซับเสียง แตกต่างกันอย่างไร?

การกันเสียง (Sound Insulation) คือการทำให้ห้องเกิดความเป็นส่วนตัว (Privacy) สามารถแบ่งได้เป็น 2 กรณีคือกันเสียงไม่ให้เสียงจากข้างนอกเข้ามารบกวนภายใน เช่น กันเสียงรถยนต์จากถนนเข้ามายังห้องนอน และอีกอย่างคือกันเสียงภายในห้องไม่ให้ดังออกมารบกวนข้างนอก เช่น ห้องซ้อมดนตรี  

การกันเสียงสามารถทำได้ด้วยการเพิ่มฉนวนกันเสียง หรือวัสดุที่ใช้เพื่อการลดเสียงที่ส่งอยู่ในอากาศ วัสดุกันเสียงจะเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นสูง มีมวลมาก วัสดุที่ทึบมากก็สามารถกันเสียงได้มากตามไปด้วย เช่นกระจกลามิเนตซึ่งเป็นกระจก 2 แผ่นยึดติดกันด้วยฟิล์มลามิเนตจะสามารถกันเสียงได้มากกว่ากระจกโฟลตธรรมดา

การดูดซับเสียง (Sound Absorption) การดูดซับเสียงหรือลดเสียงสะท้อนนั้นสามารถทำได้โดยการใช้ วัสดุดูดซับเสียงซึ่งส่วนใหญ่มักมีลักษณะเป็นรูพรุน เช่นแผ่นฝ้ายิปซัมเจาะรู หรือแผ่นไม้เจาะรู ตัววัสดุจะช่วยดูดซับเสียงไว้บางส่วนโดยเสียงจะผ่านรูเหล่านั้นไปยังด้านหลังแผ่น และถูกกักไว้ในช่องว่างระหว่างวัสดุดูดซับเสียงกับผนังด้านหลัง และตัววัสดุเองก็จะสะท้อนเสียงบางส่วนกลับมาภายในห้อง ยิ่งวัสดุมีรูพรุนมาก็จะยิ่งช่วยดูดซับเสียงได้มาก ซึ่งต่างจากวัสดุกันเสียงคือ วัสดุจะช่วยลดการสะท้อนของเสียงลงทำให้เสียงไม่ก้อง ตัววัสดุไม่ได้ช่วยกันเสียงแต่อย่างใด

การสะท้อนของเสียงที่มากเกินไปจะทำให้เสียงไม่มีความชัดเจนหรือที่เรียกว่าเสียงเอคโค่ ซึ่งมักเกิดขึ้นบ่อยๆ กับห้องเรียน ห้องประชุม ห้องบรรยายในมหาวิทยาลัย ส่งผลให้นักเรียนไม่เข้าใจในบทเรียน และลดทอนความสนใจในการเรียนของนักเรียนไป โดยเฉพาะผู้ที่นั่งอยู่บริเวณหลังห้องซึ่งอยู่ไกลจากแหล่งกำเนิดเสียง และก่อให้เกิดความรู้สึกรำคาญต่อผู้พูดหรือบรรยายอีกด้วย

4. การควบคุมจัดการเสียงตามแหล่งที่มา (Noise Controlling) 

เมื่อเข้าใจความแตกต่างระหว่างการกันเสียงกับการดูดซับเสียงแล้ว ขั้นตอนต่อไปจึงเป็นขั้นตอนการควบคุมจัดการเสียงตามแหล่งที่มา 

การกันเสียง สามารถจัดการได้ตามการเดินทางของเสียงซึ่งมีด้วยกัน 2 ทางคือ 

1. Airborne Noise เสียงเดินทางโดยตรงจากแหล่งกำเนิดไปยังผู้รับ เช่น เสียงที่พูดออกมาเปลี่ยนเป็นพลังงานสั่นโมเลกุลในอากาศและไปกระทบแก้วหู จากนั้นจึงส่งไปที่สัญญาณไปที่สมอง การแก้ไขสามารถทำได้ง่ายๆ ด้วยการใช้ผนังกั้น ให้เลือกใช้วัสดุที่มีมวลหนา ทึบ ไม่มีรูพรุน เช่นกระจก ผนังก่ออิฐ ทั้งนี้ค่าการกันเสียงของวัสดุแต่ละประเภทนั้นไม่เท่ากันซึ่งเราจะนำเสนอในครั้งต่อไปครับ
2. Structure-borne Noise เสียงเดินทางผ่านวัสดุที่เป็นของแข็ง สำหรับในอาคารคือเสียงจะเดินทางผ่านทางโครงสร้างต่างๆ ของอาคารไปยังผู้รับเสียง เช่น เสียงเด็กวิ่งหรือลากเก้าอี้ชั้นบน กรณีนี้แก้ไขได้ยาก วิธีการจัดการที่ดีที่สุดคือต้องแยกโครงสร้างตั้งแต่แรก เช่น ห้องเครื่องเอเฮชยูต้องใช้สปริงหรือยางรองบริเวณฐานเพื่อช่วยลดแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากตัวเครื่อง แรงสั่นนี้จะทำให้เกิดเสียงและคลื่นเสียงจะกระจายไปตามโครงสร้างซึ่งจะรบกวนผู้ใช้อาคารได้ การกันเสียงควรทำตั้งแต่ตอนดีไซน์เพราะการแก้ไขโครงสร้างนั้นทำได้ยากมาก หรือไม่สามารถทำได้เลย และในการตรวจสอบเพื่อทำการแก้ไขก็ทำได้ยากมากเช่นกันโดยเฉพาะอาคารที่ปิดผิวด้วยวัสดุตกแต่ง พื้น ผนัง ฝ้าไปหมดแล้ว 

การดูดซับเสียง สามารถทำได้ด้วยการติดตั้งวัสดุดูดซับเสียงภายในห้องเพื่อป้องกันเสียงสะท้อน ค่าการก้องของเสียง (Reverberation time) ควรมีค่าพอประมาณเสียงจึงไม่แห้งเกินไปและยังฟังรู้เรื่อง เคยสังเกตหรือไม่ว่าเวลาเราร้องเพลงในน้ำเราจะรู้สึกว่าเสียงของเราเพราะเวลากว่าร้องในห้องปกติ นั่นเป็นเพราะผนังของห้องน้ำที่เป็นกระเบื้องนั้นมีค่าการสะท้อนเสียงได้มากกว่าห้องอื่นๆ ที่มีวัสดุ และเฟอร์นิเจอร์ที่ดูดซับเสียงเป็นส่วนใหญ่ 

การดูดซับเสียงนั้นทำได้ง่ายกว่าการกันเสียงมาก เนื่องจากสามารถปรับแก้ที่การตกแต่งได้ เช่น ติดฝ้าหรือผนังดูดซับเสียงเพิ่ม ผลกระทบที่เกิดขึ้นนั้นสามารถมองเห็นได้ด้วยตาและเป็นเรื่องของการตกแต่งซึ่งไม่เกี่ยวกับโครงสร้าง

ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดคือ เสียงในโรงเรียนที่ลอดจากห้องหนึ่งไปยังอีกห้องหนึ่ง เมื่อตรวจสอบแล้วพบว่าในห้องเรียนนั้นได้มีการใช้วัสดุดูดซับเสียงอย่างดี แต่เสียงยังไปรบกวนอีกห้องเนื่องจากเสียงลอดไปตามฝ้า โดยปกติเมื่อเราใช้ผนังเบากั้นห้องมักไม่ได้กั้นผนังจนถึงท้องพื้นด้านบน ตามที่กล่าวไปแล้วคือ เสียงจะเดินทางผ่านรูของวัสดุดูดซับเสียงและถูกกักไว้ด้านหลัง แต่ในกรณีที่พื้นที่เหนือฝ้าของห้องเชื่อมต่อกันโดยไม่มีผนังกั้นลักษณะนี้จึงทำให้เสียงเดินทางไป-มา ระหว่างห้องได้ วิธีแก้เสียงที่ดังระหว่างห้องคือ ต้องทำผนังสูงขึ้นไปชนท้องพื้นด้านบนเพื่อไม่ให้มีช่องว่างให้เสียงเดินทางลอดผ่านได้ วิธีนี้เรียกว่า การกันเสียง แต่หากเราต้องการลดเสียงสะท้อนภายในห้องก็ให้ใช้วัสดุดูดซับเสียง(ฝ้าหรือผนังที่มีรูพรุน) ติดเพิ่มภายในห้อง

สำหรับเรื่องเสียงนั้นยังมีรายละเอียดปลีกย่อยอีกมาก ในขั้นต้นจึงได้นำเสนอคอนเซปต์เบื้องต้นเกี่ยวกับการควบคุมและจัดการเสียงก่อน และในโอกาสต่อไปเรา Wazzadu.com ได้ทุกท่านมาลงรายละเอียดเกี่ยวกับเรื่องเสียงแบบเข้มข้นกันต่อไปครับ 

สามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระจกกันเสียง (Acoustic Glass)