ทำไมผนังสองชั้นที่มีโพรงจึงกันเสียงได้ดีกว่าผนังชั้นเดียวหนา ๆ?

7 นาที · เรียบเรียงโดยทีมงาน · ปรับปรุงล่าสุด 10 ต.ค. 2569

ผนังก่อทึบชั้นเดียวตั้งคู่กับผนังเบาสองชั้นที่โครงแยกจากกันและมีฉนวนในโพรง คลื่นเสียงสีแดงทะลุผนังทึบออกมาอ่อนลง ส่วนที่ผนังสองชั้นคลื่นจางหายในโพรง

สรุปสั้น

ผนังชั้นเดียวกันเสียงตามกฎมวล (Mass law) คือ มวลต่อพื้นที่เพิ่มเท่าตัว ค่ากันเสียงเพิ่มเพียงราว 6 dB การเพิ่มความหนาไปเรื่อย ๆ จึงหนักและไม่คุ้ม ผนังสองชั้นที่มีโพรงอากาศคั่นให้เสียงต้องผ่านสองด่าน เมื่อสองชั้นไม่เชื่อมแข็งถึงกัน โพรงลึกพอ มีฉนวนดูดซับเสียงในโพรง และปิดรอยรั่วครบ ค่ากันเสียงเหนือความถี่สั่นพ้องของระบบจะเพิ่มเร็วกว่าที่กฎมวลทำนายสำหรับมวลรวมเท่ากันมาก

กฎมวล: ทำไมหนาขึ้นแล้วได้ผลน้อยลงเรื่อย ๆ

สำหรับผนังชั้นเดียว มวลต่อพื้นที่เป็นปัจจัยสำคัญที่สุดของการกันเสียงทางอากาศ เอกสาร Canadian Building Digest 239 ของ NRC แคนาดาอธิบายว่า

มวลเพิ่มเท่าตัว หรือความถี่สูงขึ้นเท่าตัว ค่าการสูญเสียการส่งผ่านเสียง (Transmission Loss) เพิ่มประมาณ 6 dB
ถ้าต้องการเพิ่ม 12 dB ต้องใช้มวล 4 เท่า และ 18 dB ต้องใช้มวล 8 เท่า
ผนังจึงกันเสียงแหลมได้ดีกว่าเสียงทุ้มเสมอ

นอกจากนี้ แผ่นวัสดุที่แข็งยังมีช่วงความถี่ที่กันเสียงได้แย่กว่ากฎมวล เรียกว่าปรากฏการณ์โคอินซิเดนซ์ (Coincidence effect) ผนังชั้นเดียวที่หนาและแข็งจึงไม่ได้ดีขึ้นตามน้ำหนักทุกย่านความถี่ เอกสารเดียวกันสรุปว่าการทำผนังสองชั้นเป็นทางที่ใช้ได้จริงมากกว่าในการได้ค่ากันเสียงสูงโดยไม่ต้องหนักเกินไป

ผนังสองชั้นทำงานอย่างไร

ผนังสองชั้นคือแผ่นสองฝั่งที่มีโพรงอากาศคั่น เช่น ผนังเบาโครงเหล็กที่ปิดแผ่นสองด้าน หรือผนังก่อที่เสริมผนังเบาอีกชั้น ระบบนี้ทำงานเหมือนมวล–สปริง–มวล โดยอากาศในโพรงทำหน้าที่เป็นสปริง ผลกันเสียงขึ้นกับสี่เรื่อง: มวลของแผ่นแต่ละฝั่ง ความลึกโพรง วัสดุดูดซับเสียงในโพรง และความแข็งของการเชื่อมต่อระหว่างสองฝั่ง

ความถี่สั่นพ้องมวล–อากาศ–มวล (Mass-air-mass resonance)

ระบบมวล–สปริง–มวลมีความถี่หนึ่งที่สั่นได้ง่ายเป็นพิเศษ

ช่วงความถี่	ผนังสองชั้นทำงานอย่างไร
---	---
ต่ำกว่าความถี่สั่นพ้อง	สองแผ่นขยับไปด้วยกัน ได้ผลใกล้เคียงผนังชั้นเดียวที่มีมวลรวมเท่ากัน
ใกล้ความถี่สั่นพ้อง	กันเสียงได้แย่กว่ามวลรวมเท่ากัน
สูงกว่าความถี่สั่นพ้อง	ค่ากันเสียงเพิ่มเร็วกว่ากฎมวลมาก นี่คือข้อได้เปรียบของผนังสองชั้น

เป้าหมายของการออกแบบคือดันความถี่สั่นพ้องให้ต่ำลง จนอยู่ต่ำกว่าย่านเสียงที่ต้องการกัน ซึ่งทำได้โดยเพิ่มความลึกโพรงและเพิ่มมวลของแผ่น CBD-239 แนะนำให้ออกแบบให้ความถี่นี้ต่ำกว่าประมาณ 80 Hz

โพรงตื้นเกินไปอาจแย่กว่าไม่ทำ

การติดแผ่นบนคร่าวบาง ๆ หรือติดด้วยกาวชิดผนังก่อ ทำให้มีอากาศหนาเพียงไม่กี่มิลลิเมตรค้างอยู่ด้านหลัง ความถี่สั่นพ้องจะขึ้นไปอยู่ในย่านเสียงพูด CBD-239 ระบุว่ากรณีนี้ค่ากันเสียงอาจต่ำกว่าผนังเดิมที่ยังไม่ได้ติดแผ่น การเพิ่มช่องอากาศอีกไม่กี่เซนติเมตรช่วยได้ชัดเจน

การแยกโครง (Decoupling)

ถ้าแผ่นสองฝั่งยึดกับโครงเดียวกันแบบแข็ง แรงสั่นจะวิ่งผ่านโครงจากฝั่งหนึ่งไปอีกฝั่งโดยตรง CBD-239 เปรียบการเชื่อมต่อแข็งว่าเป็นเหมือน "ไฟฟ้าลัดวงจร" ของเสียง คล้ายสะพานความร้อนในงานฉนวน วิธีแยกโครงที่เอกสารของ NRC ระบุมีดังนี้

โครงสองแถวแยกกัน (Double stud) — แผ่นแต่ละฝั่งมีโครงของตัวเอง
โครงสลับฟันปลา (Staggered stud) — โครงสลับกันบนรางเดียว แต่ละโครงแตะแผ่นฝั่งเดียว
รางยืดหยุ่น (Resilient channel) — คั่นระหว่างโครงกับแผ่นด้านหนึ่ง
โครงเหล็กเบาชนิดไม่รับน้ำหนัก — ตัวโครงยืดหยุ่นได้เองระดับหนึ่ง

เอกสาร Construction Technology Update No. 1 ของ NRC ระบุว่าการแยกแผ่นสองฝั่งเป็นปัจจัยหลัก เมื่อแยกแล้ว การเพิ่มมวล เพิ่มความลึกโพรง และใส่วัสดุดูดซับเสียงจึงให้ผลเต็มที่ และระยะห่างโครงที่มากขึ้นช่วยได้อีกเล็กน้อย

ฉนวนในโพรง

ฉนวนเส้นใยในโพรงลดเสียงก้องและการสั่นพ้องของอากาศในโพรง แต่ผลขึ้นกับการแยกโครงอย่างมาก CBD-239 ให้ตัวอย่างว่า

ผนังโครงไม้ธรรมดาที่แผ่นสองฝั่งยึดกับโครงเดียวกัน ใส่วัสดุดูดซับเสียงแล้วค่า STC ของผนังเพิ่มเพียงประมาณ 3 จุด เพราะเสียงวิ่งผ่านโครงโดยตรง
ผนังยิปซัมที่แยกโครงแล้ว ใส่วัสดุดูดซับเสียงในโพรงทำให้ค่า STC ของผนังเพิ่มประมาณ 8 จุดในตารางของเอกสาร

ตัวเลขเหล่านี้เป็นค่าของผนังทั้งระบบในการทดสอบชุดนั้น ไม่ใช่ค่าของฉนวน และไม่ใช่ค่าที่ใช้กับผนังทุกแบบ เอกสารเดียวกันระบุด้วยว่า สำหรับผนังความหนาปกติ ความหนาแน่นและชนิดของวัสดุดูดซับเสียงมีผลน้อย ใยแก้วหรือใยหินทั่วไปทำงานได้ดี ฉนวนชนิดแผ่นสำหรับงานนี้ เช่น ROCKWOOL Safe 'n' Silent Pro SCG Cylence ZoundBlock และ ISO NOISE รุ่นมาตรฐาน อ่านเพิ่มที่ ทำไมใส่ฉนวนในโพรงแล้วกันเสียงได้ดีขึ้น

การปิดรอยรั่ว

ผนังที่ออกแบบดีทุกอย่างยังเสียผลได้จากช่องเล็ก ๆ รอบขอบ ปลั๊กไฟ ประตู และช่องท่อ เพราะเสียงลอดผ่านอากาศได้โดยไม่ต้องผ่านมวลของผนัง จึงต้องยาแนวรอบขอบและจัดการทุกช่องเจาะ ดู เสียงผ่านผนังและเสียงเล็ดลอดทางอ้อม

สรุป: ลำดับความสำคัญเมื่อออกแบบผนังกันเสียง

แยกโครงระหว่างสองฝั่ง
โพรงลึกพอ ไม่ทำโพรงตื้นหลายชั้นซ้อนกัน
มวลของแผ่น เช่น ปิดแผ่น 2 ชั้นต่อฝั่งตามระบบที่เลือก
ฉนวนเต็มโพรง ไม่เว้นช่อง ไม่อัดแน่นจนเชื่อมสองฝั่ง
ปิดรอยรั่วและตรวจเสียงทางอ้อม

หลักเดียวกันนี้ใช้กับฝ้าและพื้นด้วย ดู ทำฝ้ากันเสียงจากชั้นบน และวิธีทำกับผนังเดิมที่ ผนังห้องข้าง ๆ กันเสียงไม่ได้ แก้อย่างไร

STC และ Rw วัดจากผนังทั้งชุดในห้องทดสอบ (ASTM E90 / ISO 10140-2) เราจึงไม่ระบุค่า STC ให้ฉนวนหรือแผ่นผนังชิ้นใดชิ้นหนึ่ง ถ้าต้องการค่าที่อ้างอิงได้ ให้เลือกระบบผนังที่ผู้ผลิตมีผลทดสอบ แล้วก่อสร้างให้ตรงตามระบบนั้น ดู ค่า STC และ Rw คืออะไร

ดูวิธีแก้และสินค้าที่เกี่ยวข้อง: เสียงข้างห้อง / ข้างบ้าน · เสียงเครื่องจักร · ฉนวนกันเสียง

แหล่งอ้างอิง

National Research Council Canada — Canadian Building Digest 239, Factors Affecting Sound Transmission Loss (Warnock, 1985)
National Research Council Canada — Construction Technology Update No. 1, Control of Sound Transmission through Gypsum Board Walls (Warnock & Quirt, 1997)
ROCKWOOL North America — Using acoustic insulation to soundproof a room
ASTM E90 / ASTM E413 — การวัดค่าการสูญเสียการส่งผ่านเสียงในห้องปฏิบัติการ และการจัดระดับ STC

สินค้าที่เกี่ยวข้อง

หมวดสินค้าและตัวอย่างสินค้าที่ใช้กับเรื่องนี้

ฉนวนกันเสียง

ROCKWOOL Safe 'n' Silent Pro — แผ่นใยหินสำหรับใส่เต็มโพรงผนังเบา เป็นส่วนหนึ่งของระบบผนังกันเสียง
SCG Cylence ZoundBlock — ใยแก้วสำหรับโพรงผนัง S050 หนา 50 มม. และ S100 หนา 100 มม. ตามความลึกโครง
ISO NOISE Standard — ใยแก้วหุ้มถุง PE หนา 50 มม. สำหรับโพรงผนังเบาและผนังก่ออิฐสองชั้น