پنجره‌ای که باز می‌ماند، اما صدای خیابان را کم می‌کند

پژوهشگران با شبیه‌سازی پنجره‌های تهویه‌ای مجهز به کنترل فعال صدا، امکان خنثی‌سازی نویز ترافیک را هم‌زمان با ورود هوای تازه بررسی کردند.

باز گذاشتن پنجره برای ورود هوای تازه معمولاً به معنای پذیرفتن صدای خودروها، قطارها و دیگر صداهای شهری است. پژوهشگران روی راهکاری کار می‌کنند که این دو نیاز را هم‌زمان برآورده کند: پنجره‌ای که امکان تهویه‌ی طبیعی را حفظ می‌کند و با استفاده از کنترل فعال صدا (ANC)، بخشی از نویز ورودی را کاهش می‌دهد.

در پژوهشی منتشرشده در ScienceDirect، یوهان کی ای تان و سیو-کیت لاو عملکرد چنین سامانه‌ای را در برابر منابع صوتی متعدد و متحرک بررسی کردند. این مطالعه به‌صورت شبیه‌سازی در حوزه زمان انجام شد تا شرایط پیچیده‌تر محیط‌های شهری، ازجمله حرکت خودروها و وجود چند منبع صدا به‌طور هم‌زمان، بررسی شود.

راهکار مورد بررسی از نوع Plenum Window یا پنجره تهویه‌ای است. این پنجره با ساختاری شامل دو لایه شیشه و مسیرهای ورودی و خروجی هوا، اجازه می‌دهد هوا از فضای داخلی پنجره عبور کند و هم‌زمان بخشی از صدا پیش از ورود به اتاق تضعیف شود.

بخش فعال سیستم از فناوری ANC استفاده می‌کند؛ همان ایده‌ای که در هدفون‌های حذف نویز می‌بینیم. حسگرها صدای مزاحم را تشخیص می‌دهند و اسپیکرهای سیستم، موج صوتی مخالف تولید می‌کنند تا بخشی از صدای ورودی خنثی شود. این روش به‌ویژه برای کنترل صداهای فرکانس پایین که در نویز ترافیکی اهمیت زیادی دارند، مورد توجه قرار گرفته است.

پژوهش جدید نشان داد عملکرد سیستم در برابر چند منبع صوتی تک‌فرکانسی تقریباً بدون افت باقی می‌ماند؛ اما با پیچیده‌تر شدن صدا، مثلاً زمانی که چند منبع چندفرکانسی به‌طور هم‌زمان فعال باشند، میزان کاهش نویز افت می‌کند. افزایش تعداد برخی منابع صوتی همچنین زمان لازم برای سازگارشدن سیستم با محیط را بیشتر می‌کند.

یکی از نکات مهم پژوهش، بررسی منابع صوتی متحرک بود. صدای خودرو یا قطار مانند صدای یک دستگاه ثابت نیست و با حرکت منبع، موقعیت و ویژگی‌های موج صوتی نسبت به پنجره تغییر می‌کند. نتایج نشان داد عملکرد کنترل فعال صدا در برابر این منابع به موقعیت آن‌ها هنگام رسیدن صدا به پنجره وابسته است.

البته این نتایج هنوز به معنای آماده‌بودن چنین پنجره‌ای برای استفاده گسترده در خانه‌ها نیست. پژوهش عمدتاً بر شبیه‌سازی زمانی متمرکز بود و خود پژوهشگران نیز محدودیت‌های مربوط به بازنمایی دقیق منابع متحرک واقعی را مطرح کرده‌اند. از طرف دیگر، مطالعات آزمایشگاهی قبلی روی نمونه‌های تمام‌مقیاس نشان داده‌اند که ترکیب پنجره تهویه‌ای و ANC می‌تواند کاهش قابل‌اندازه‌گیری نویز ایجاد کند.

در نتیجه، ایده اصلی ساده است: به‌جای انتخاب میان «پنجره بسته و خانه ساکت» یا «پنجره باز و هوای تازه»، می‌توان پنجره‌ای طراحی کرد که هر دو کار را تا حدی انجام دهد؛ اما برای استفاده واقعی در آپارتمان‌های کنار بزرگراه یا خیابان‌های شلوغ، عملکرد آن در برابر صداهای پیچیده و متحرک همچنان نیازمند آزمایش‌های بیشتری است.