ควรสร้างกำแพงกันเสียงสูงเท่าใด

ความสูงของกำแพงกันเสียงคือตัวเลขแรกที่โครงการส่วนใหญ่มักต้องการให้กำหนดให้ชัดเจน และมักเป็นสิ่งที่ผู้คนคาดเดากันมากที่สุด มีแนวโน้มที่จะสมมุติว่ากำแพงที่สูงกว่า แผงกันเสียง จะทำงานได้ดีกว่าในทุกสถานการณ์ แต่ในทางปฏิบัติ ความสูงนั้นทำงานร่วมกับตำแหน่งของกำแพง ระยะห่างจากจุดรับเสียง และความถี่ของเสียง และเมื่อเกินจุดหนึ่งไปแล้ว แต่ละเมตรเพิ่มเติมจะให้ผลประโยชน์น้อยมาก คู่มือนี้อธิบายวิธีการพิจารณาความสูงของกำแพงกันเสียงอย่างแท้จริง

คำตอบย่อเกี่ยวกับความสูงของกำแพงกันเสียง

เอ แผงกันเสียง ควรสูงพอที่จะบดบังเส้นสายตาโดยตรงระหว่างแหล่งกำเนิดเสียงกับผู้รับเสียง รวมทั้งมีระยะเผื่อเพิ่มเติมสำหรับความถี่และระดับความสูงของผู้รับเสียงที่เกี่ยวข้อง สำหรับโครงการถนนและทางรถไฟหลายแห่ง ความสูงนี้มักอยู่ระหว่าง 2 เมตร ถึง 4 เมตร เหนือพื้นผิวที่สามารถใช้งานได้ใกล้ที่สุด ส่วนโครงการอุตสาหกรรมและอาคารหลายชั้นอาจต้องการความสูงมากกว่านั้น ค่าที่แน่นอนนี้คำนวณได้จากการออกแบบกำแพงกันเสียง โดยไม่ได้มาจากรายการตาราง

มีหลักการสองข้อที่ควรนำมาใช้ในการคำนวณนี้

• หากกำแพงกันเสียงไม่สามารถบดบังเส้นสายตาได้ มันก็เป็นเพียงรั้วเชิงเสียงเท่านั้น และผลที่ได้จะน้อย แผงกันเสียง ผลที่ได้จะน้อย
• เมื่อเส้นสายตาถูกบดบังแล้ว การเพิ่มความสูงยิ่งขึ้นจะช่วยลดเสียงได้ — แต่ผลที่ได้จะลดลงเรื่อย ๆ

กลไกที่ความสูงของกำแพงกันเสียงช่วยลดระดับเสียง: การเลี้ยวเบน

คลื่นเสียงไม่เดินทางเป็นเส้นตรงเท่านั้น เมื่อคลื่นกระทบขอบบนของ แผงกันเสียง กำแพงกันเสียง ส่วนหนึ่งของพลังงานจะเลี้ยวโค้งข้ามขอบนั้นไป และเคลื่อนต่อลงสู่บริเวณด้านหลังกำแพง ปรากฏการณ์การเลี้ยวโค้งนี้เรียกว่า การเลี้ยวเบน (diffraction) ซึ่งเป็นกลไกหลักที่ทำให้กำแพงกันเสียงทำงานได้

การเลี้ยวเบนขึ้นอยู่กับความต่างของระยะทางโดยตรงจากแหล่งกำเนิดเสียงไปยังผู้รับ กับระยะทางที่วิ่งผ่านยอดสิ่งกีดขวาง ความสูงของสิ่งกีดขวางที่มากขึ้นจะทำให้ความต่างของระยะทางนั้นเพิ่มขึ้น และเมื่อความต่างของระยะทางมากขึ้น ก็จะเกิดการลดทอนเสียงมากขึ้นตามไปด้วย เนื่องจากความต่างของระยะทางนี้วัดเทียบกับความยาวคลื่นของเสียง ดังนั้น ความสูงเดียวกันจึงให้ผลต่างกันต่อความถี่ต่ำกับความถี่สูง: ความถี่สูงจะถูกลดทอนได้ง่ายกว่า ในขณะที่โน้ตเบสต่ำจะเลี้ยวเบนผ่านยอดสิ่งกีดขวางได้ง่ายกว่า และเป็นส่วนที่ควบคุมได้ยากที่สุดของเสียงจากรถยนต์และโรงงาน แผงกันเสียง โน้ตเบสต่ำจะเลี้ยวเบนผ่านยอดสิ่งกีดขวางได้ง่ายกว่า และเป็นส่วนที่ควบคุมได้ยากที่สุดของเสียงจากรถยนต์และโรงงาน

กฎแนวสายตาสำหรับสิ่งกีดขวางลดเสียง

แนวทางการออกแบบที่ระบุไว้ในเอกสารอ้างอิงด้านอะคูสติกมาตรฐานเริ่มต้นจากการพิจารณาแนวสายตา สิ่งกีดขวางที่ตัดแนวสายตาโดยตรงระหว่างแหล่งกำเนิดเสียงที่ดังที่สุดกับผู้รับ มักจะให้ค่าการลดการแทรกแซง (insertion loss) ประมาณ 5 เดซิเบล แต่หากต้องการให้ได้ค่าประมาณ 10 เดซิเบล สิ่งกีดขวางจำเป็นต้องสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเหนือแนวสายตานั้น เพื่อให้ผู้รับอยู่ลึกเข้าไปภายในเงาเสียง (acoustic shadow) อย่างชัดเจน

นี่คือเหตุผลที่ปัจจัยสองประการซึ่งมีอิทธิพลต่อการออกแบบกำแพงกันเสียง ได้แก่

• ความสูงของแหล่งกำเนิดเสียง ปล่องไอเสีย ระบบระบายอากาศบนหลังคา ช่องระบายอากาศ และพัดลมหอระบายความร้อนตั้งอยู่ในตำแหน่งสูง การออกแบบกำแพงกันเสียงให้เหมาะสมกับเสียงจากล้อที่ระดับความสูง 0.3 เมตร จึงสั้นเกินไปสำหรับพัดลมที่ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 6 เมตร
• ความสูงของผู้รับเสียง กำแพงกันเสียงที่ออกแบบมาสำหรับบ้านชั้นเดียวอาจไม่มีผลใดๆ ต่อหน้าต่างชั้นหนึ่งที่อยู่ด้านหลัง หากผู้รับเสียงอยู่ในตำแหน่งสูงขึ้น ความสูงของกำแพงก็จำเป็นต้องเพิ่มขึ้นตามไปด้วย

เหตุใดตำแหน่งของกำแพงกันเสียงจึงสำคัญกว่าความสูง

กำลังเคลื่อนย้าย แผงกันเสียง การติดตั้งกำแพงใกล้แหล่งกำเนิดเสียงหรือใกล้ผู้รับเสียง มักให้ผลดีกว่าการเพิ่มความสูงขึ้นหนึ่งเมตร และยังมีต้นทุนต่ำกว่า

• ใกล้แหล่งกำเนิดเสียง กำแพงจะดักคลื่นเสียงที่กระจายออกมาก่อนที่เสียงจะแผ่กระจายออกไป
• ใกล้ผู้รับเสียง โซนเงาจะมีขนาดเล็กลง ดังนั้นสิ่งกีดขวางที่สั้นกว่าจึงยังสามารถบังหน้าต่างที่สำคัญได้
• บนคันดิน สามารถใช้ความชันที่มีอยู่แล้วเป็นความสูงฟรีได้ โดยเงื่อนไขคือแนวสิ่งกีดขวางต้องมั่นคง และการเข้าถึงต้องเหมาะสม

การตรวจสอบที่มีประโยชน์: หาก แผงกันเสียง ที่เส้นเขตที่ดินต้องการความสูง 5 เมตร ให้พิจารณาว่าแนวแผงเดียวกันนี้ที่ขอบทางเท้าจะใช้งานได้ที่ความสูง 3 เมตรหรือไม่ สำหรับทางเดินยาว คำตอบมักจะเป็นใช่

ความสูงโดยทั่วไปของสิ่งกีดขวางลดเสียงตามการใช้งาน

• ถนนท้องถิ่นและแนวหน้าอาคารที่อยู่อาศัย: 2 ถึง 3 เมตร มักออกแบบรวมกับรั้วป้องกันเสียงเมื่อมีพื้นที่จำกัด
• ทางหลวงและทางด่วน: 3 ถึง 4 เมตร สำหรับส่วนหลัก โดยเพิ่มความสูงเฉพาะจุดบริเวณหน้าต่างชั้นบนและบริเวณที่แนวทางเปิดออก
• ทางรถไฟ: 2 ถึง 4 เมตร โดยความสูงต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดการเข้าถึงด้านข้างของทางรถไฟและระยะว่างสำหรับการบำรุงรักษา
• โรงงานอุตสาหกรรม: 3 ถึง 6 เมตร ซึ่งขึ้นอยู่กับความสูงของอุปกรณ์มากกว่าความสูงของยานพาหนะ และมักจำเป็นต้องใช้ผิวที่ดูดซับเสียงเพื่อควบคุมการสะท้อนระหว่างอาคาร
• หอระบายความร้อนและห้องเครื่องจักร ความสูงต้องสอดคล้องกับระดับพัดลมหรือช่องระบายอากาศ และอาจสูงเกิน 6 เมตร

เมื่อแนวกำแพงจำเป็นต้องเปลี่ยนความสูง ควรเปลี่ยนแบบเป็นขั้นบันไดแทนการเอียง และส่วนที่สูงกว่าควรยื่นเลยจุดรับเสียงออกไปให้เพียงพอ เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เสียงเล็ดลอดไปรอบปลายกำแพง

ผลตอบแทนที่ลดลง

ความสัมพันธ์ระหว่างความสูงกับประสิทธิภาพไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งข้อมูลนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการเจรจาเรื่องงบประมาณ เมตรแรกๆ ซึ่งทำลายเส้นสายตา จะให้ผลลัพธ์ดีที่สุด ส่วนเมตรเพิ่มเติมแต่ละเมตรเหนือเส้นนั้นจะให้ผลดีน้อยลงเรื่อยๆ เมื่อเทียบกับเมตรก่อนหน้า เนื่องจากความต่างของระยะทางการเดินทางของคลื่นเสียงเพิ่มขึ้นช้าลง และเนื่องจากเสียงความถี่ต่ำเริ่มเลี้ยวโค้งข้ามยอดกำแพงได้มากขึ้นเรื่อยๆ ไม่ว่าความสูงจะเท่าใด

ผลที่เกิดขึ้นจริงคือ กำแพงที่สูงมาก แผงกันเสียง มักไม่ใช่วิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาเสียงรบกวนที่ดื้อรั้น เมื่อความสูงเพิ่มขึ้นแล้วไม่ให้ผลลดทอนเสียงอย่างมีนัยสำคัญ ทางเลือกอื่นที่ดีกว่ามักมีอยู่ เช่น ส่วนยอดของกำแพงกันเสียงที่มีคุณสมบัติดูดซับเสียง การปรับแนวการจัดวางกำแพง การติดตั้งกำแพงกันเสียงอีกชุดหนึ่งใกล้แหล่งกำเนิดเสียงมากขึ้น หรือการควบคุมเสียงที่ต้นทางเอง

ความยาว ช่องว่าง และการลัดเลาะรอบขอบ

ความสูงของกำแพงกันเสียงจะมีผลก็ต่อเมื่อกำแพงนั้นมีความยาวเพียงพอ เสียงสามารถเดินทางโค้งรอบปลายทั้งสองข้างของกำแพงที่สั้นเกินไปราวกับไม่มีกำแพงนั้นอยู่เลย ดังนั้น กำแพงกันเสียงสูง 5 เมตรที่ติดตั้งบนพื้นที่หน้ากว้าง 20 เมตร จะให้ผลต่ำกว่ากำแพงกันเสียงสูง 3 เมตรที่ติดตั้งบนพื้นที่หน้ากว้าง 100 เมตร แนวทางปฏิบัติทั่วไปมักแนะนำให้ยืดกำแพงกันเสียงออกไปจากผู้รับเสียงรายสุดท้ายเป็นระยะประมาณสี่เท่าของความสูงกำแพง โดยขึ้นอยู่กับข้อจำกัดของสถานที่

แม้ช่องว่างเพียงช่องเดียวที่ไม่ได้ปิดผนึกอย่างแน่นหนาก็สามารถทำลายประสิทธิภาพของความสูงได้ทันที เช่น ประตูทางเข้า แผงที่หายไป หรือช่องเจาะสำหรับระบบสาธารณูปโภคที่ไม่ได้ปิดผนึกอย่างมิดชิด อาจปล่อยให้เสียงผ่านเข้ามาได้มากกว่าที่กำแพงกันเสียงนั้นสามารถลดทอนลง แผงกันเสียง สำหรับกำแพงกันเสียงแบบปิดสนิท ความแน่นสนิทของรอยต่อระหว่างแผงมีความสำคัญไม่แพ้ความสูงของแผง

แรงลม ฐานราก และต้นทุน

ความสูงเป็นการตัดสินใจเชิงโครงสร้างและด้านอะคูสติกไปพร้อมกัน แรงลมกระทำต่อพื้นที่ผิวที่เปิดรับลมของ แผงกันเสียง , และเพิ่มขึ้นตามความสูง — โดยประมาณสัมพันธ์โดยตรงกับพื้นที่ผิว พร้อมผลเสริมจากความเร็วลมที่เพิ่มขึ้นตามความสูงใกล้พื้นดิน

• ส่วนของเสากับแผง จำเป็นต้องใหญ่ขึ้นตามความสูง หรือระยะห่างระหว่างเสาต้องสั้นลง
• รากฐาน เพิ่มขึ้นเร็วกว่าตัวกำแพงเอง เนื่องจากโมเมนต์พลิกกลับขึ้นอยู่กับความสูงเหนือฐาน
• การเข้าถึงและการบำรุงรักษา ยิ่งยากขึ้นเมื่อความสูงของกำแพงเพิ่มขึ้น จึงมักออกแบบกำแพงที่สูงมากให้แบ่งเป็นส่วนย่อยแบบขั้นบันได

ดังนั้น การออกแบบที่มีประสิทธิภาพคือกำแพงที่สั้นที่สุดที่สามารถลดเสียงได้ตามที่กำหนดไว้ พร้อมมีค่าเผื่อที่เพียงพอ — ไม่ใช่กำแพงที่สูงที่สุดที่มีอยู่

คำถามที่พบบ่อย

กำแพงกันเสียงควรมีความสูงเท่าใดจึงจะมีประสิทธิภาพ

สูงพอที่จะบดบังเส้นทางการมองเห็นระหว่างแหล่งกำเนิดหลักกับผู้รับเสียง พร้อมมีระยะเผื่อเพิ่มเติมเพื่อให้ผู้รับเสียงอยู่ภายในเงาเสียงอย่างสมบูรณ์ สำหรับโครงการถนนและทางรถไฟ มักตั้งความสูงไว้ที่ 2 ถึง 4 เมตรเหนือผิวพื้นที่ใช้งานได้ ส่วนสถานที่อุตสาหกรรมจะกำหนดความสูงจากความสูงของอุปกรณ์แทน

การเพิ่มความสูงเป็นสองเท่า จะทำให้ลดเสียงลงเป็นสองเท่าหรือไม่

ไม่ใช่ การลดเสียงจากการติดตั้งสิ่งกีดขวาง (insertion loss) เพิ่มขึ้นช้ากว่าความสูงมาก เพราะขึ้นอยู่กับความต่างของระยะทางที่คลื่นเสียงต้องเดินทางผ่านขอบบนของสิ่งกีดขวาง มากกว่าที่จะขึ้นอยู่กับความสูงโดยตรง เมตรแรกๆ ที่ทำลายเส้นทางการมองเห็นจะให้ผลประโยชน์สูงสุด และแต่ละเมตรที่เพิ่มขึ้นหลังจากนั้นจะให้ผลประโยชน์น้อยกว่าเมตรก่อนหน้าเสมอ

สิ่งกีดขวางความสูง 2 เมตรเพียงพอหรือไม่

เพียงพอในบางสถานการณ์เฉพาะ เช่น ผู้รับเสียงอยู่ในอาคารชั้นเดียวใกล้แหล่งกำเนิดเสียงระดับต่ำ ถนนที่มีระดับเสียงต่ำและเป้าหมายการออกแบบเสียงต่ำ หรือเมื่อสามารถติดตั้งสิ่งกีดขวางใกล้ผู้รับเสียงจนแม้กำแพงสั้นก็ยังบดบังหน้าต่างที่ได้รับผลกระทบได้ครบถ้วน อย่างไรก็ตาม จะไม่เพียงพอหากผู้รับเสียงอยู่ที่ชั้นหนึ่งหรือสูงกว่านั้น

นอกจากความสูงแล้ว ยังมีปัจจัยใดอีกบ้างที่สำคัญ

ความยาวของสิ่งกีดขวาง ตำแหน่งเทียบกับแหล่งกำเนิดเสียงและจุดรับเสียง ความแน่นสนิทของแผง ความมีอยู่ของพื้นผิวดูดซับเสียงในบริเวณที่มิฉะนั้นจะเกิดการสะท้อนสะสม และเนื้อหาความถี่ของเสียงรบกวน กำแพงกั้นที่สั้นแต่สูงพร้อมประตูที่ไม่ได้ปิดผนึกอย่างแน่นหนา มักให้ผลการลดเสียงแย่กว่ากำแพงกั้นที่ยาวกว่าแต่ต่ำกว่าซึ่งปิดผนึกอย่างเหมาะสม

ขั้นตอนถัดไป

โปรดส่งผังสถานที่ ความสูงของแหล่งกำเนิดเสียงและจุดรับเสียง รวมทั้งเป้าหมายการลดระดับเสียงที่ท่านต้องการมาให้เรา เราจะแนะนำ แผงกันเสียง ความสูงที่เหมาะสม พร้อมระบุชนิดของแผง ระยะห่างระหว่างเสา และประเภทฐานรากที่สอดคล้องกัน รวมทั้งยืนยันความยาวที่จำเป็นและลักษณะการเว้นช่วง (stepping) เพื่อหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์การลัดเลาะรอบ (flanking) เริ่มต้นได้จากช่วง แผงกันเสียง ที่ระบุไว้ หรือศึกษาหมายเหตุประกอบเรื่อง การลดระดับเสียงจากรถยนต์บนทางหลวงโดยกำแพงกั้นเสียงลดได้กี่เดซิเบล เพื่อดูตัวเลขประสิทธิภาพที่คาดการณ์ไว้