ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

PHÙNG MINH CHÂU

PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CÁCH ÂM, CÁCH NHIỆT
CỦA TẤM PANEL DÙNG CHO PHÒNG SẠCH Y TẾ

Chuyên ngành : Cơ Kỹ Thuật
Mã số: 8520101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2023


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS Trương Tích Thiện
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Trương Quang Tri
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Nguyễn Tường Long
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày 12 tháng 07 năm 2023
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. Chủ tịch: GS.TS Ngô Kiều Nhi

2. Thư ký: TS. Nguyễn Thanh Nhã
3. Phản biện 1: TS. Trương Quang Tri
4. Phản biện 2: TS. Nguyễn Tường Long
5. Uỷ viên: TS. Nguyễn Ngọc Minh
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG


i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: PHÙNG MINH CHÂU

MSHV: 1970564

Ngày, tháng, năm sinh: 02/08/1996

Nơi sinh: Dak Lak

Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật

Mã số: 8520101


I. TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích khả năng cách âm, cách nhiệt cho tấm panel dùng cho
phòng sạch y tế - Analysis of acoustic insulation and thermal insulation of the panel
used for a medical clean room
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Tìm hiểu các khái niệm cơ bản về cách âm, cách nhiệt.

-

Thu thập các thông số kỹ thuật của tấm Panel và xây dựng bài tốn mơ phỏng.

-

Mơ phỏng và tính tốn sự suy giảm âm thanh giữa hai không gian bị ngăn

cách bởi tấm Panel.
-

Mơ phỏng và tính tốn sự suy giảm nhiệt độ giữa hai không gian bị ngăn cách

bởi tấm Panel.
-

Rút ra các kết luận và định hướng phát triển cho luận văn.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/09/2022
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/06/2023
IV.CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS Trương Tích Thiện


Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
(Họ tên và chữ ký)


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong q trình hồn thiện luận văn cao học này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu
sắc và lịng biết ơn chân thành đến những người đã đóng góp và hỗ trợ tơi trong
suốt hành trình này.
Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn của
tơi, PGS. TS Trương Tích Thiện. Sự hướng dẫn, sự kiên nhẫn và sự động viên của
Thầy đã đóng vai trị quan trọng trong q trình nghiên cứu và hồn thiện luận văn
của tơi. Tơi cảm kích sự tận tâm và sự đồng hành của Thầy trong suốt thời gian qua.
Tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn đặc biệt đến gia đình và bạn bè của mình. Sự
ủng hộ khơng điều kiện và niềm tin vững chắc của các bạn đã truyền động lực mạnh
mẽ để tơi vượt qua những khó khăn trong q trình nghiên cứu.
Tơi cũng muốn gửi lời cảm ơn đến tồn bộ các giảng viên, cán bộ, và những
người bạn tại trường đại học. Những cuộc thảo luận, những đóng góp ý kiến và
những câu hỏi quan tâm từ phía các bạn đã giúp tơi mở rộng kiến thức và nhìn nhận

vấn đề từ nhiều góc độ khác nhau.
Cuối cùng, tơi muốn bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả những người tham gia
nghiên cứu của tôi, bao gồm các bài viết, cuộc phỏng vấn, và những phản hồi từ
phía cơng ty lắp đặt, thiết kế phòng sạch của Bệnh viện. Sự đóng góp của các bạn đã
làm phong phú hơn nội dung và chất lượng của luận văn này.
Tôi hi vọng rằng luận văn này sẽ là một đóng góp nhỏ cho cộng đồng nghiên
cứu và học thuật, và một lần nữa, chúng tôi xin chân thành cảm ơn tất cả những
người đã giúp đỡ chúng tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!


iii

TĨM TẮT
Với sự phát triển của cơng nghệ xây dựng và yêu cầu chất lượng cao trong lĩnh
vực y tế, đặc điểm cách âm và cách nhiệt của vật liệu xây dựng trở thành yếu tố
quan trọng trong việc xây dựng và thiết kế phòng sạch y tế. Luận văn này tập trung
vào việc nghiên cứu và phân tích khả năng cách âm và cách nhiệt của tấm panel
được sử dụng trong xây dựng phòng sạch y tế trong các cơng trình bệnh viện.
Luận văn bao gồm: đặc điểm và u cầu của phịng sạch y tế, và tìm hiểu về
các tấm panel được sử dụng trong cơng trình bệnh viện, tìm hiểu về nguyên lý cách
âm và cách nhiệt, sử dụng các phương pháp thử nghiệm và mô phỏng để đo và đánh
giá khả năng cách âm và cách nhiệt của tấm panel trong điều kiện thực tế. Cụ thể
trong việc mô phỏng đã sử dụng phần mềm Ansys Workbench và các bài toán
Steady State Thermal, Transient Thermal và Harmonic Response để đánh giá hiệu
suất của tấm panel khi đã đưa vào sử dụng.
Các kết quả phân tích cung cấp thông tin về hiệu suất cách âm và cách nhiệt
của tấm panel trong việc ngăn chặn tiếng ồn và giữ nhiệt độ ổn định. Từ đó, tối ưu
hóa thiết kế và vật liệu sử dụng, cơng trình bệnh viện có thể đảm bảo mơi trường
phịng sạch y tế tốt hơn và nâng cao chất lượng dịch vụ y tế.



iv

ABSTRACT
With the development of architectural technology and high quality demand in
the medical industry, building material’s sound and heat insulation characteristic
have become crucial in the design and construction of medical cleanroom.
This thesis focuses in the research and analysis of sound and heat insulation
properties of panels used in the construction of medical cleanrooms in several
hospital constructions.
This thesis includes: the characteristics and the requirements of medical
cleanroom, and the research into panel used in hospital construction, the research
into the sound and heat insulation principles, the usage of experimental methods and
simulations in order to measure and evaluate the panel’s sound and heat insulation
capability in realistic environment.
Specifically, the simulation utilized the Ansys Workbench software, Steady
State Thermal Analysis, Transient Thermal Analysis and Harmonic Response
Analysis to evaluate the efficiency of panel during the period it was put into use.
The analysis calculations provide insight into the efficiency of the panel’s
sound and heat insulation in regards to its ability to prevent noise and maintain
stable temperature.
From that point on, the optimization of the design and the material used in the
hospital construction will ensure superior medical cleanroom environment and
heighten the quality of medical service.


v

LỜI CAM ĐOAN

Tôi, Phùng Minh Châu, cam đoan rằng luận văn cao học của tơi, có tựa đề
“PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CÁCH ÂM, CÁCH NHIỆT CHO TẤM PANEL
DÙNG CHO PHÒNG SẠCH Y TẾ” được viết dựa trên nỗ lực và nghiêm túc của
bản thân. Tất cả các thông tin, dữ liệu, số liệu, và kết quả nghiên cứu được trình bày
trong luận văn này là chính xác và đáng tin cậy.
Tơi cam đoan rằng tơi đã trích dẫn và đưa ra nguồn gốc cho tất cả các tài liệu,
cơng trình nghiên cứu, ý kiến, và ý tưởng của người khác một cách trung thực và
công bằng. Tất cả các tài liệu tham khảo và nguồn thông tin đã được liệt kê và trích
dẫn đúng quy định.
TP.HCM, ngày 12 tháng 6 năm 2023

Phùng Minh Châu


vi

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

ii

TĨM TẮT

iii

ABSTRACT

iv

LỜI CAM ĐOAN


v

DANH MỤC HÌNH ẢNH

x

DANH MỤC BẢNG BIỂU
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1

Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

xii
1
1

1.1.1 Các khái niệm cơ bản về phòng sạch, phòng sạch y tế trong bệnh
viện

1
1.1.2 Tầm quan trọng của cách âm, cách nhiệt trong phòng sạch

3

1.1.3 Tấm Panel trong phòng sạch

4

1.1


Ý nghĩa của đề tài

7

1.2

Mục tiêu của đề tài

7

1.3

Các nội dung nghiên cứu/thực hiện

7

1.4

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu/ thực hiện

8

1.5

Phương pháp nghiên cứu/ thực hiện

8

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

VÀ TRÊN THẾ GIỚI
2.1. Nghiên cứu về cách nhiệt của vật liệu

9
9

2.1.1 Nghiên cứu trên thế giới

9

2.1.2 Nghiên cứu trong nước

15


vii
2.2. Nghiên cứu về cách âm của vật liệu

17

2.2.1 Nghiên cứu trên thế giới

17

2.2.2 Nghiên cứu trong nước

20

CHƯƠNG 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1 Phân tích cách âm


22
22

3.1.1 Mục đích của việc sử dụng bài toán Harmonic Response trong việc
giải quyết các bài toán truyền âm

22

3.1.2 Áp suất âm thanh

22

3.1.3 Phương trình sóng âm

23

3.1.4 Đạo hàm matrix truyền âm [24]

27

3.1.5 Điều kiện biên của âm thanh [24]

28

3.1.6 Âm thanh trong phòng [23]

29

3.1.7 Phần tử chính được sử dụng trong Ansys Workbench để giải bài tốn

phân tích cách âm

32



FLUID220 3D Acoustic Fluid 20 – Node Solid Element

32



FLUID221 3D Acoustic Fluid 10 – Node Solid Element

33

Phân tích cách nhiệt

34

3.2

3.2.1 Nguyên tắc cơ bản về cách nhiệt

35

3.2.2 Ma trận dịng nhiệt [24]

38


3.2.3 Tính tốn dòng nhiệt [24]

39

3.2.4 Các điều kiện tải nhiệt trong Ansys

40

3.2.5 Phần tử chính được sử dụng trong Ansys Workbench để giải bài tốn
phân tích cách nhiệt

42


viii
CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH TÍNH SINH HỌC, CÁCH NHIỆT CỦA TẤM
PANEL TRONG PHỊNG ÁP LỰC ÂM

43

4.1 Phịng áp lực âm

43

4.1.1 Định nghĩa

43

4.1.2 Nguyên lý hoạt động


44

4.2 Tính sinh học kháng khuẩn

49

4.3 Tính cách nhiệt

50

4.3.1 Xây dựng mơ hình cửa kéo làm bằng tấm panel ngăn giữa 2 phịng
50
4.3.2 Bài tốn dẫn nhiệt qua tấm panel

54

CHƯƠNG 5. MƠ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN BÀI TOÁN CÁCH NHIỆT,
CÁCH ÂM TRONG PHẦN MỀM ANSYS WORKBENCH

55

5.1 Sơ lược về Ansys Workbech, bài toán Steady-State Thermal, Transient
Thermal và Harmonic Response
Thông số của tấm Panel lõi PU

55
56

5.2 Bài tốn 1: Phân tích cách nhiệt của tấm Panel lõi PU sử dụng Transient
Thermal


59

5.3 Bài tốn 2: Phân tích cách nhiệt của tấm Panel lõi PU sử dụng SteadyState Thermal

66

5.4 Bài tốn 3: Phân tích cách âm của tấm Panel lõi PU sử dụng Harmonic
Response

70

CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP
THEO

78
6.1 Kết luận

78


ix
6.2 Kiến nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO

78
80


x


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Tấm Panel PU cấu tạo 3 lớp [3]

6

Hình 1. 2 Sản phẩm MONOWALL của cơng ty METECNO [3]

6

Hình 3. 1 Phần tử lưu chất âm thanh FLUID220 3D [23]

32

Hình 3. 2 Phần tử lưu chất âm thanh FLUID221 [23]

33

Hình 4. 1 Phịng cách ly áp suất âm điển hình với Phịng đệm và Phịng vệ sinh
riêng, thể hiện các luồng khơng khí và chênh lệch áp suất tương đối [26]

46

Hình 4. 2 Phịng cách ly áp suất âm bao gồm Ensuite và Anteroom [26]

48

Hình 4. 3 Tách rời thành phần của tấm panel

51


Hình 4. 4 Mặt cắt ngang tấm cửa kéo làm bằng panel

51

Hình 4. 5 Mặt cắt dọc tấm cửa làm bằng panel

52

Hình 4. 6 Cánh cửa khi đóng nhìn từ phịng hồi sức

53

Hình 5. 1 Phịng hồi sức cách ly Bệnh viện Hùng Vương

57

Hình 5. 2 Nhiệt độ tại phịng mổ áp lực âm

58

Hình 5. 3 Nhiệt độ tại phịng hồi sức cách ly

58

Hình 5. 4 Nhìn từ phịng hồi sức cách ly sang phịng mổ áp lực âm

59

Hình 5. 5 Mơ hình đơn giản hóa 2 phịng


60

Hình 5. 6 Mơ hình nhìn thấy bên trong của 2 phịng sạch và vách ngăn

60

Hình 5. 7 Mơ tả điều kiện Analysis Setting bài tốn 1

61

Hình 5. 8 Chia lưới mơ hình khối khơng khí bên trong

61

Hình 5. 9 Mơ tả điều kiện Heat Flux Tấm Panel mặt ngồi

62

Hình 5. 10 Mơ tả điều kiện nhiệt độ bên ngồi

62

Hình 5. 11 Mơ tả điều kiện Convection của tấm Panel

63

Hình 5. 12 Mơ tả điều kiện Convection khối khơng khí bên trong

63


Hình 5. 13 Mơ tả điều kiện Heat Flux Tấm Panel mặt

64

Hình 5. 14 Kết quả phân bố nhiệt độ

64

Hình 5. 15 Kết quả phân bố dịng nhiệt

65

Hình 5. 16 Kết quả thể hiện quá trình ổn định nhiệt độ của tấm panel

65


xi
Hình 5. 17 Mơ tả điều kiện Analysis Setting bài tốn 2

66

Hình 5. 18 Mơ tả điều kiện Temperature bên ngồi

67

Hình 5. 19 Mơ tả điều kiện Convection bên ngồi

67


Hình 5. 20 Mơ tả điều kiện Convection khơng khí tại phịng hồi sức

68

Hình 5. 21 Mơ tả điều kiện Convection khơng khí tại phịng mổ áp lực âm

68

Hình 5. 22 Kết quả phân bố nhiệt độ

69

Hình 5. 23 Kết quả phân bố Heat Flux

69

Hình 5. 24 Đồ thị sai số giữa mơ phỏng tính tốn trên Ansys và số liệu được cho
trước từ nhà sản xuất

70

Hình 5. 25 Mơ hình gồm 2 phịng được ngăn cách bởi tấm panel

71

Hình 5. 26 Kết quả mơ hình 2 phịng mesh lưới size 0,5m và tấm panel mesh lưới
size 0,1m

72


Hình 5. 27 Mơ tả điều kiện đầu vào cho bài tốn

72

Hình 5. 28 Mô tả điều kiện Acoustics Region đầu vào cho bài tốn

73

Hình 5. 29 Mơ tả điều kiện đầu vào Far-field Radiation Surface cho bài tốn

73

Hình 5. 30 Mơ tả điều kiện đầu vào Mass Source cho bài tốn

73

Hình 5. 31 Sự phân bố áp suất âm ở tần số 1700Hz

74

Hình 5. 32 Sự phân bố mức áp suất âm trong phòng chứa nguồn âm trước tấm panel
ở tần số 1700 Hz

74

Hình 5. 33 Sự phân bố mức áp suất âm trong phòng nhận âm sau tấm panel ở tần số
1700 Hz

75


Hình 5. 34 Đồ thị sai số độ suy giảm mức áp suất âm thanh giữa thực tế

76


xii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1 Các cấp độ phòng sạch theo tiêu chuẩn

1

Bảng 1. 2 Các tiêu chuẩn của phòng sạch trong Bệnh viện tại Việt Nam [1]

2

Bảng 5. 1 Các thơng số vật liệu của bài tốn

71

Bảng 5. 2 Bảng kết quả tính tốn trên khoảng tần số từ 1000Hz – 2000Hz

76


1

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
1.1.1 Các khái niệm cơ bản về phòng sạch, phòng sạch y tế trong bệnh

viện
Phòng sạch là phòng được thiết kế đặc biệt để đảm bảo mức độ ơ nhiễm thấp,
đó là lý do tại sao nó phải có một mơi trường được kiểm sốt chặt chẽ. Khối lượng
các hạt lơ lửng trong khơng khí được giữ ở mức rất thấp.
Phịng sạch có thể được phân loại theo số lượng và kích thước của các hạt
được chấp nhận trong thể tích khơng khí.
Bảng 1. 1 Các cấp độ phòng sạch theo tiêu chuẩn
Cấp
độ

ISO
14644-1

A
B
C

ISO 5
ISO 5
ISO 7

D

ISO 8

Số lượng hạt tối đa cho phép
Trạng thái nghỉ
Trạng thái hoạt động
0.5 μm
5 μm

0.5 μm
5 μm
Class 100
3.520
20
3.520
20
Class 100
3.520
29
352.000
2.700
Class 10.000 352.000
2.700
3.520.000
29.000
Class
Không quy Khơng
3.520.000 29.000
100.000
định
quy định
FED STD
209E

Các thơng số chính cần theo dõi trong phịng sạch là số lượng và kích thước
của các hạt trong khơng khí, nhiệt độ, độ ẩm, luồng khơng khí (tốc độ, hướng, v.v.),
áp suất khơng khí bên trong phịng, ánh sáng, bố trí bên trong, và bảo vệ khỏi lửa và
tĩnh điện.
Phòng sạch được sử dụng để phát triển các sản phẩm trong nhiều ngành như y

tế, công nghệ sinh học, quang học, hàng không và vũ trụ. Phiên bản đầu tiên của
phòng sạch ngày nay được thiết lập bởi nhà vật lý người Mỹ Willis Whitfield vào
năm 1960, đó là một khơng gian được thiết kế cho nghiên cứu khoa học và sản xuất.
Phòng sạch cho ngành y tế được phát triển vào thế kỷ 19. Phòng sạch trong
bệnh viện là một khu vực được kiểm soát một cách nghiêm ngặt theo các thông số


2
cần thiết đã được xác định giới hạn: mật độ và kích thước hạt bụi, nhiệt độ, âm
thanh, ánh sáng, áp suất … để phục vụ cơng việc chăm sóc và chữa bệnh trong bệnh
viện.
Hiện nay, yếu tố môi trường được cho là nguyên nhân của các mầm bệnh, vi
khuẩn truyền nhiễm. Và tất nhiên, trong môi trường, việc đảm bảo vệ sinh, mang lại
sự trong sạch cho mọi người làm việc và bệnh nhân chữa bệnh là vô cùng quan
trọng.
Phòng sạch bệnh viện là một phòng đặc biệt, được thiết kế cho Phịng thí
nghiệm, Phịng mổ, Khu điều trị tích cực, Phịng hồi sức hậu phẫu thuật, Phịng tiểu
phẫu, Hành lang mổ, Khu bảo quản vô trùng, Đơn vị điều dưỡng (đơn vị chăm sóc
đặc biệt ICU, CCU, NICU, v.v.), Phòng dụng cụ sạch, … với yêu cầu về thiết kế và
tiêu chuẩn cao.
Với mỗi khu vực thì sẽ cần thiết kế kết cấu phòng sạch khác nhau, cụ thể là
kích thước và loại panel để làm vách, trần, tường và cửa mỗi khu vực là khác nhau,
tùy thuộc vào chức năng của từng khu vực. Chính vì vậy, các tiêu chuẩn thiết kế
phòng sạch bệnh viện rất được chú trọng và kiểm soát chặt chẽ.
Trong mỗi bệnh viện khu vực phòng mổ là khu vực phòng sạch quan trọng
nhất vì một mơi trường sạch vơ trùng sẽ đảm bảo hạn chế được việc nhiễm trùng và
an toàn trong và sau quá trình phẫu thuật.
Bảng 1. 2 Các tiêu chuẩn của phòng sạch trong Bệnh viện tại Việt Nam [1]
STT


Khu vực

Độ sạch

Độ ồn

Số lần trao

Nhiệt độ

Độ ẩm

(N/C)

đổi gió

phịng (0C)

(%)

1

Phịng mổ

10.000

30

20-40


23±2

50

2

Phòng tiểu phẫu

100.000

30

25

23±2

50


3
3

Hành lang mổ

100.000

30

6


23±5

-

4

Khu thanh trùng

1.000.000

30

2

23±5

-

5

Hồi sức

1.000.000

30

2

23±2


50

6

ICU, CCU

1.000.000

30

2

23±2

50

1.1.2 Tầm quan trọng của cách âm, cách nhiệt trong phòng sạch
Cần chú ý rằng mức độ ơ nhiễm khơng khí cịn phụ thuộc vào các hạt bụi sinh
ra trong các hoạt động của phịng, chứ khơng chỉ là con số cố định của phịng. Vì
vậy, trong các tiêu chuẩn của phịng sạch, cần thêm các yếu tố nhiệt độ, âm thanh,
độ ẩm được kiểm sốt chặt chẽ, vì nó là tác nhân trực tiếp hoặc gián tiếp làm tăng
số lượng các hạt trong khơng khí.
 Yếu tố cách nhiệt: giúp nhiệt độ trong phịng được duy trì ổn
định, ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ bên ngồi.
-

Kiểm sốt nhiệt độ được u cầu để tạo sự thoải mái cho bác sĩ, nhân viên y
tế, bệnh nhân, người vận hành, hoạt động của các thiết bị đo. Nếu làm việc
trong một mơi trường có nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp thì hiệu suất làm việc
sẽ kém.


-

Khi người hoạt động trong phòng sạch rùng mình hoặc thậm chí đổ mồ hơi, họ
sẽ thải ra một lượng lớn các hạt bụi vào phòng sạch. Điều này sẽ dẫn đến khả
năng gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến tiêu chuẩn sản xuất.

-

Để giảm sự phát triển của vi sinh vật và kiểm soát sự tích tụ tĩnh điện.
 Yếu tố cách âm:
Nhiều nghiên cứu gần đây đã khẳng định bầu khơng khí ồn ào của các bệnh

viện và phòng mổ ngày càng tăng cao. Mức độ tiếng ồn trung bình thường lớn
hơn giới hạn của quy định và thường vượt quá mức được coi là nguy hiểm cho


4
sức khỏe. Mức độ tiếng ồn với cường độ này có tác động lan rộng đối với nhân
viên y tế và bệnh nhân. Mức ồn trung bình trong phịng mổ trong các nghiên cứu
khác nhau là khoảng 65–60 dB (A), nhưng thậm chí có thể vượt q 100 dB (A)
[2].
Trong tiêu chuẩn ISO / DIS 14644-4 (bản dự thảo) có quy định rằng: “Mức
áp suất âm thanh thích hợp cần được lựa chọn theo yêu cầu về sự thoải mái và an
tồn của những người trong phịng sạch và mức áp suất ngược của môi trường
(chẳng hạn như các thiết bị)”. Cường độ âm thanh hay giá trị tiếng ồn của phòng
sạch được đưa ra bởi hầu hết các tiêu chuẩn nằm trong khoảng 65-70dB (A).
Cụ thể, nguồn gây ồn trong phịng mổ bao gồm: chuyển động của xe đẩy
ngồi hành lang, trị chuyện của nhân viên trong và ngồi phòng, chuyển động
của thiết bị, tiếng kêu leng keng và làm rơi các dụng cụ kim loại cũng như việc sử

dụng các dụng cụ phẫu thuật chạy bằng điện hoặc khơng khí, búa, thiết bị hút,
màn hình gây mê và thiết bị báo động.
Nhiều tiếng ồn có thể ảnh hưởng đến việc chăm sóc, hồi phục của bệnh nhân
và làm gián đoạn sự tập trung trong quá trình phẫu thuật. Vì vậy vấn đề cách âm
trong phịng sạch cũng cực kỳ quan trọng.
 Nhiệt độ và độ ồn là hai tiêu chuẩn cần thiết trong phịng sạch. Vì vậy khi
thiết kế phòng sạch bệnh viện, chúng ta cần phải chú ý đến vấn đề cách
âm, cách nhiệt của vật liệu được sử dụng. Nó sẽ đảm bảo khả năng làm
việc, mức độ thoải mái của nhân viên y tế.
 Phòng sạch không chỉ đơn thuần là sạch bụi hay vi khuẩn gây bệnh mà nó
cịn bao gồm “sạch” cả âm thanh gây ồn và nhiệt độ cao.
1.1.3 Tấm Panel trong phòng sạch
Panel phòng sạch là một khối các tấm Panel có cấu tạo khép kín được làm
bằng tấm thép, bên trong bọc xốp EPS hoặc PU, có độ nhẵn bóng cao, kháng khuẩn,


5
an tồn, cách nhiệt tốt. Panel được dùng cho phịng sạch nhằm giúp làm kín căn
phịng, cách ly căn phịng với mơi trường bên ngồi, ngăn chặn sự xâm nhập của
các loại hạt bụi nhỏ, phấn hoa, âm thanh.
Sử dụng các tấm Panel được lựa chọn nhiều hiện nay vì mang đến những rất
nhiều lợi ích trong phịng sạch:
-

Làm khơng gian sạch sẽ hơn, trang trọng hơn theo đúng quy mơ sử
dụng của căn phịng.

-

Khả năng cách âm, cách nhiệt, chống cháy tốt: Đây chính là ưu điểm

vượt trội của tấm panel so với các vật liệu khác.

-

Điều kiện nhiệt độ bên trong phòng mổ được cân bằng và giữ ở mức ổn
định nhờ lắp đặt vách panel tại các vị trí cần thiết.

-

Thi cơng vách panel giúp q trình sát khuẩn, ra vào của nhân viên y tế
được thực hiện một cách tuyệt đối.

Ngoài các yếu tố kể trên việc lựa chọn tấm panel để xây dựng phòng sạch cịn
có rất nhiều ưu điểm đối với chủ đầu tư:
-

Thi cơng nhanh: Hình thức thức thi cơng là lắp ghép có thể tiết kiệm
thời gian và nhân cơng. Việc lắp ghép khá đơn giản - không bị ảnh
hưởng thời tiết nhiều và dễ tháo dỡ, trọng lượng nhẹ.

-

Giá thành hợp lý - Tiết kiệm chi phí đầu tư: So với các vật liệu cách
nhiệt khác, sử dụng tấm Panel cách nhiệt tiết kiệm 20-30% chi phí.

-

Độ bền cao: khả năng chịu lực tốt và tuổi thọ lên đến 30 năm.

-


Tính thẩm mỹ cao: Mẫu mã, màu sắc đa dạng.

 Thông số kỹ thuật cơ bản của Panel PU: Tấm Panel PU còn hay gọi là
vách Panel PU, cấu tạo cũng có ba lớp, gồm có hai mặt ngồi là tơn
inox và được sơn tĩnh điện, độ dày từ 0.3mm đến 0.6mm, ở giữa là lớp


6
lõi PU (PolyUrethane) có tỷ trọng cao 38 – 42 kg/m3, cả ba lớp này
được dán với nhau bằng keo chuyên dụng.

Hình 1. 1 Tấm Panel PU cấu tạo 3 lớp [3]

Hình 1. 2 Sản phẩm MONOWALL của cơng ty METECNO [3]


7
1.1

Ý nghĩa của đề tài
-

Ý nghĩa thực tiễn: Khả năng cách âm, cách nhiệt của tấm Panel trong
phòng sạch của Bệnh viện là hai tiêu chí quan trọng giúp phịng sạch
hoạt động bình thường, tạo mơi trường thoải mái cho con người và máy
móc làm việc. Phân tích cách âm, cách nhiệt của tấm Panel là cơ sở để
đánh giá vật liệu, xây dựng kế hoạch và biện pháp thi công phù hợp để
đảm bảo yếu tố nhiệt độ và âm thanh đáp ứng tiêu chuẩn phòng sạch,
phù hợp với nhu cầu sử dụng.


-

Ý nghĩa khoa học: Tạo tiền đề nghiên cứu các vật liệu mới dùng trong
phòng sạch cho mọi lĩnh vực.

1.2

Mục tiêu của đề tài
-

Phân tích được hiệu quả cách âm khi âm thanh truyền qua tấm Panel.

-

Phân tích được hiệu quả cách nhiệt giữa hai phịng ngăn cách qua tấm
Panel.

1.3

Các nội dung nghiên cứu/thực hiện
-

Tìm hiểu các khái niệm cơ bản về cách âm, cách nhiệt.

-

Tìm hiểu lí thuyết, phương pháp số trong mơ phỏng truyền âm, truyền
nhiệt.


-

Thu thập các thông số kỹ thuật của tấm Panel và xây dựng bài tốn mơ
phỏng.

-

Mơ phỏng và tính tốn sự suy giảm âm thanh giữa hai không gian bị
ngăn cách bởi tấm Panel.

-

Mơ phỏng và tính tốn sự suy giảm nhiệt độ giữa hai không gian bị
ngăn cách bởi tấm Panel.

-

Rút ra các kết luận và định hướng phát triển cho luận văn.


8
1.4

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu/ thực hiện
-

Đối tượng nghiên cứu: tấm Panel PU ngăn cách giữa 2 phòng sạch.

-


Phạm vi nghiên cứu: tấm panel Monowall của công ty Metecno, ngăn
cách phòng mổ áp lực âm và phòng hồi sức cách ly của Bệnh viện
Hùng Vương tại thời điểm phòng đang được hoạt động.

1.5

Phương pháp nghiên cứu/ thực hiện
-

Phân tích các thơng số cần thiết của tấm Panel để xây dựng bài tốn
truyền âm, truyền nhiệt.

-

Thu thập các thơng số kỹ thuật của tấm Panel phòng mổ từ Bệnh viện
và nhà sản xuất tấm Panel

-

Xây dựng mơ hình âm thanh và nhiệt độ với phân tích phần tử hữu hạn.

-

Xây dựng và giải quyết bài toán trong Ansys Workbench


9

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI

2.1. Nghiên cứu về cách nhiệt của vật liệu
2.1.1 Nghiên cứu trên thế giới
 Thermal performance analysis of a new structured-core translucent
vacuum insulation panel in comparison to vacuum glazing:
Experimental and theoretically validated analyses [4]
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích hiệu suất cách nhiệt của một tấm
panel cách nhiệt trong suốt với lõi có cấu trúc mới, và so sánh nó với kính cách
nhiệt hút chân khơng. Nghiên cứu bao gồm phân tích thực nghiệm và xác nhận lý
thuyết.
Trong nghiên cứu này, các thí nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu suất
cách nhiệt của tấm panel cách nhiệt trong suốt và kính cách nhiệt hút chân không.
Các thông số quan trọng như khả năng cách nhiệt, khả năng truyền nhiệt và hiệu
suất cách nhiệt được đo và so sánh giữa hai loại vật liệu.
Ngoài ra, nghiên cứu cũng sử dụng các mơ hình lý thuyết và phân tích để xác
nhận kết quả thực nghiệm và nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất cách
nhiệt. Kết quả của phân tích lý thuyết được so sánh với dữ liệu thực nghiệm để đảm
bảo tính chính xác và đáng tin cậy của nghiên cứu.
Tổng quan, nghiên cứu này cung cấp một cái nhìn sâu hơn về hiệu suất cách
nhiệt của tấm panel cách nhiệt trong suốt với lõi có cấu trúc mới so với kính cách
nhiệt hút chân khơng. Nó cung cấp cơ sở cho việc phát triển và ứng dụng các vật
liệu cách nhiệt hiệu quả trong ngành xây dựng và công nghiệp năng lượng.
 Experimental and numerical thermal performance assessment of a
multi-layer building envelope component made of biocomposite
materials [5]


10
Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu suất cách nhiệt của một thành
phần vỏ bọc tòa nhà đa lớp được làm từ vật liệu sinh thái hỗn hợp. Nghiên cứu kết
hợp cả phương pháp thực nghiệm và mô phỏng số để đánh giá hiệu quả cách nhiệt

của thành phần vỏ bọc mới này.
Các mẫu vật liệu được sản xuất và thử nghiệm để đo đạc đặc tính cách nhiệt
như hệ số dẫn nhiệt, khả năng lưu giữ nhiệt, và độ dẫn nhiệt của vật liệu. Bằng cách
sử dụng dữ liệu này, các mơ hình số được phát triển để mô phỏng hiệu suất cách
nhiệt của thành phần vỏ bọc trong các điều kiện khác nhau.
Kết quả thử nghiệm và mô phỏng số được so sánh và xác nhận với nhau, cho
thấy sự chính xác của mơ hình số trong dự đoán hiệu suất cách nhiệt của thành phần
vỏ bọc. Nghiên cứu cũng đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau như độ dày,
thành phần vật liệu, và cấu trúc đa lớp đến hiệu suất cách nhiệt.
Kết quả nghiên cứu này có thể cung cấp thơng tin quan trọng về hiệu suất cách
nhiệt của thành phần vỏ bọc sử dụng vật liệu sinh thái hỗn hợp. Điều này có thể
hướng dẫn thiết kế và phát triển các thành phần vỏ bọc mới để nâng cao hiệu suất
cách nhiệt và đóng góp vào việc xây dựng các tòa nhà tiết kiệm năng lượng và bền
vững.
 Insulation panels for active control of heat transfer in walls operated as
space heating or as a thermal barrier: Numerical simulations and
experiments [6]
Nghiên cứu tập trung vào các tấm cách nhiệt được thiết kế để điều khiển hiệu
quả truyền nhiệt trong các bức tường, có thể hoạt động như hệ thống sưởi ấm hoặc
như rào cản nhiệt. Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa mô phỏng số và
thực nghiệm để điều tra hiệu suất nhiệt của các tấm cách nhiệt này. Các mơ phỏng
số bao gồm việc phát triển mơ hình tính tốn, xem xét các yếu tố như dẫn nhiệt,
truyền nhiệt qua dịng chảy và bức xạ. Các thí nghiệm bao gồm việc đo đạc các đặc
tính truyền nhiệt của các tấm cách nhiệt trong các điều kiện vận hành khác nhau.


11
Kết quả của nghiên cứu cung cấp thông tin về hiệu quả của các tấm cách nhiệt này
trong việc kiểm soát truyền nhiệt và cung cấp dữ liệu quý giá cho thiết kế và tối ưu
hóa các hệ thống xây dựng tiết kiệm năng lượng.

 Finite element analysis of heat transfer performance of vacuum glazing
with low-emittance coatings by using ANSYS [7]
Nghiên cứu này tập trung vào phân tích truyền nhiệt của tấm kính hút chân
khơng với lớp phủ kháng nhiệt thấp bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng
phần mềm ANSYS. Các lớp phủ kháng nhiệt thấp được áp dụng trên các mặt kính
của tấm kính hút chân khơng để giảm mất nhiệt qua cửa sổ. Bằng cách sử dụng
phương pháp phần tử hữu hạn, các phương trình truyền nhiệt có thể được giải quyết
để tính tốn hiệu suất truyền nhiệt của tấm kính hút chân khơng với các lớp phủ
kháng nhiệt khác nhau. Kết quả từ nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng về
hiệu suất truyền nhiệt của tấm kính hút chân khơng với các lớp phủ kháng nhiệt,
đồng thời hỗ trợ trong việc thiết kế và tối ưu hóa hệ thống cửa sổ tiết kiệm năng
lượng.
 Finite element analysis of thermal conductivity and thermal resistance
behaviour of woven fabric [8]
Nghiên cứu này tập trung vào phân tích phần tử hữu hạn về đặc tính dẫn nhiệt
và kháng nhiệt của vải dệt. Sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn, nghiên
cứu xem xét vải dệt truyền nhiệt và ngăn chặn nhiệt trong môi trường cụ thể. Qua
việc mơ phỏng và tính tốn, nghiên cứu đưa ra thông tin về độ dẫn nhiệt và kháng
nhiệt của vải dệt trong điều kiện khác nhau. Kết quả của nghiên cứu cung cấp cái
nhìn tổng quan về hiệu suất dẫn nhiệt và kháng nhiệt của vải dệt, đồng thời cung
cấp dữ liệu quan trọng để thiết kế và tối ưu hóa hệ thống xây dựng hiệu quả về năng
lượng.
 Thermal insulation performance and heat transfer mechanism of
C/SiCcorrugated lattice core sandwich panel [9]