家用空調(diào)器噪聲源分析以及控制措施

曹姚松

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

1 引言

近年來，隨著生活水平的不斷提高，空調(diào)器成為了新的消費熱點，同時，人們對噪聲指標的要求也越來越高，產(chǎn)品除了有好的性能、可靠性、安全指標外，低噪聲也成為了提高產(chǎn)品競爭力的重要因素之一，為了給人們提供一個安靜、舒適的工作和生活環(huán)境，對噪聲的研究和控制已受到了空調(diào)界的廣泛重視。噪聲源的產(chǎn)生是多方面的，首先必須進行分析研究，掌握其內(nèi)在規(guī)律，才能不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量。在此背景下，本文對家用空調(diào)的噪音源進行了分析以及控制措施作了基礎性的介紹和分析。

2 空調(diào)器產(chǎn)生噪音的主要原因

2.1 分體機室內(nèi)部分噪聲源

(1)貫流風扇噪聲源；

(2)出風口導流片引起的噪聲增大，進風格柵、風道、翅片等引起的噪聲增大；

(3)氟里昂冷媒流動引起的噪聲源；

(4)電器部件引起的噪聲源。

2.2 分體機室外部分噪聲源

(1)壓縮機噪聲源；

(2)出風口導流片引起的噪聲增大,冷凝器翅片、風道等引起的噪聲增大；

(3)軸流風扇引起的氣流噪聲；

(4)管路振動引起的噪聲問題；

(5)氟里昂冷媒流動引起的噪聲源。

2.3 窗機室內(nèi)部分噪聲源

(1)離心風扇噪聲源；

(2)出風口導流片引起的噪聲增大，進風格柵、風道、翅片等引起的噪聲增大；

(3)氟里昂冷媒流動引起的噪聲源；

(4)蝸殼的原因引起的噪聲；

(5)室外噪聲傳入室內(nèi)引起的噪聲增大。

2.4 窗機室外部分噪聲源

(1)壓縮機噪聲源；

(2)風扇打水引起的噪聲增大；

(3)軸流風扇引起的氣流噪聲；

(4)管路振動引起的噪聲問題；

(5)氟里昂冷媒流動引起的噪聲源；

(6)軸流風扇強制氣流通過冷凝器導致噪聲比通常情況下噪聲增大；

(7)不同的百葉窗型式、風道等引起的噪聲增大。

3 空調(diào)噪聲源及可能的降噪方案討論

3.1 壓縮機噪聲源

壓縮機噪聲源為空調(diào)室外噪聲的主要來源，它的大小對空調(diào)噪聲的影響很大，另外，壓縮機也是導致管道振動的重要原因，因此，應重點開展壓縮機降噪研究。

針對壓縮機的降噪，可考慮以下幾種方案：

（1）要求壓縮機生產(chǎn)廠家提供低噪聲壓縮機；

（2）采取包隔音材料的被動降噪方案來降低壓縮機噪聲。

現(xiàn)階段，壓縮機生產(chǎn)廠家提供低噪聲壓縮機的可能性不大，因此，針對壓縮機的降噪措施主要采取包隔音材料的被動降噪方案。

3.2 管路振動

在變頻空調(diào)成為廠家生產(chǎn)的重點、用戶消費的主流以后，管路振動問題必須加以特別的重視，因為變頻空調(diào)的壓縮機在很寬的頻率范圍內(nèi)工作，管路發(fā)生共振、斷裂的機會大大增加。

關于管路振動，其解決方案可考慮：

1）采用傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗并結(jié)合實際測試來解決管路振動問題；

2）采用有限元分析方法解決管路振動問題。

對變頻空調(diào)的管路振動問題，采用傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗并結(jié)合實際測試來解決管路振動問題的方法，不僅工作量大、效率低，而且對于變頻空調(diào)，由于壓縮機正常的工作范圍在30～130Hz之間，啟動時，從低頻逐步升高到高頻運轉(zhuǎn)，停止時又從高頻降低到0Hz，這樣的運行方式，無論啟動、正常運行、停止時，管路共振都無法避免，甚至很難找到對每個頻率都合適的布管方法，因此，傳統(tǒng)的方法不能用于解決變頻空調(diào)的管路振動問題。對于變頻空調(diào)的管路振動問題，只能采用有限元分析方法來解決。

3.3 打水噪聲問題

對于打水噪聲問題，有以下問題點：

1）打水時噪聲明顯增加；

2）打水時噪聲隨積水量、轉(zhuǎn)速的增加而增加；

3）打水時，因水吸收冷凝器的熱量而蒸發(fā)掉或被吹走，從而減少甚至不會出現(xiàn)通過排水管排水的現(xiàn)象，對創(chuàng)造良好的居住環(huán)境有利；

4）打水時制冷量增加、耗電量減少、性能變好，打水是保證窗機制冷性能的一個重要手段，不能輕易取消；

因此：

1）對該噪聲問題，由于上述原因，建議不做降噪處理，僅在說明書中加以說明，告訴用戶打水時的好處與弊端，請用戶了解實際情形；

2）若一定要做降噪處理，建議打水時，通過控制使風扇處于中檔或低檔轉(zhuǎn)速.

3.4 冷媒流動噪聲

氟里昂在系統(tǒng)中的流動是產(chǎn)生冷媒流動噪聲的原因，冷媒流動噪聲的大小與下列因素有關：

（1）氟里昂在系統(tǒng)中的流速及流場紊流度的大小；

（2）氟里昂進出毛細管的壓力比的大小；

（3）管道截面突變的程度大小（因氟里昂流經(jīng)截面突變處，流速與流場狀態(tài)均發(fā)生變化）；

綜上所述，冷媒流動噪聲的產(chǎn)生與系統(tǒng)狀態(tài)密切相關，對冷媒流動噪聲可考慮以下降噪方案：

（1）對制冷系統(tǒng)進行合理的匹配，從根本上消除冷媒流動噪聲；

（2）在局部（一般為毛細管出口處）包隔聲材料來消除冷媒流動噪聲，但由于氟里昂的流動性，聲音的傳播距離相對較長，以及由于氟里昂在系統(tǒng)中的流動狀態(tài)的不確定性，利用局部包隔聲材料來消除冷媒流動噪聲的方案，不一定總能取得降噪效果。

因此對于冷媒流動噪聲，應在制冷系統(tǒng)匹配過程中，通過調(diào)整管路布局、冷媒在管路中的流速等來加以解決。

3.5 :聲

總的來說， 電器部分的噪聲相對于其他噪聲來說，量值很小，不是主噪聲源，對整機噪聲影響不大；實際降噪研究工作過程中，可不予考慮。

3.6 關于整機噪聲不穩(wěn)定的原因

導致噪聲升高的肯定原因：

1）轉(zhuǎn)速升高→風量增大→噪聲增大

2）壓縮機噪聲大→噪聲增大

外協(xié)件質(zhì)量不足原因：

1）電機普遍規(guī)定：額定轉(zhuǎn)速±30rpm，實際上可能偏差更大；

2）壓機噪聲，單體噪音大。

因此，整機噪聲偏移與外協(xié)件的質(zhì)量及所能達到的精度要求有關，可通過嚴把質(zhì)量檢驗關及提高精度要求，來減少或解決整機噪聲不穩(wěn)定的質(zhì)量問題。

3.7 氣動噪聲

氣體流過物體表面時，由于氣流與物體表面的相互作用，使得流場發(fā)生變化，產(chǎn)生渦流，導致氣動噪聲的增大，對空調(diào)而言：

（1）進風格柵、翅片形狀及間距（如過密等）、風道→導致風扇來流紊流度增大→噪聲增大、風量減少；

（2）出風口導流片→導致氣流紊流度增大→噪聲增大、風量減少；

（3）風扇的不同結(jié)構(gòu)形狀→不同的氣流渦旋脫落→不同的噪聲變化；

（4）窗機室外部分，風扇強制氣流通過冷凝器→導致氣流紊流度增大→噪聲增大。

對分體空調(diào)而言，其室內(nèi)機噪聲完全來自氣動噪聲，而室外機噪聲源中，氣動噪聲是主要的噪聲源，對室外機噪聲具有重要的影響；對窗機而言，其室外部分噪聲源中，氣動噪聲是主要的噪聲源，對室外機噪聲具有重要的影響，其室內(nèi)部分噪聲，除一部分來源于室外部分噪聲外，其余全部來自氣動噪聲，因此，氣動噪聲的降低對空調(diào)降噪具有特別重要的意義，可以說，降低了空調(diào)的氣動噪聲，則肯定降低了空調(diào)的整機噪聲，而降低其他噪聲源的噪聲（如壓縮機）未必會取得使整機噪聲下降的降噪效果！

對氣動噪聲，可考慮以下降噪方案：

（1）在系統(tǒng)允許的情況下，盡可能降低風扇轉(zhuǎn)速，從而降低氣動噪聲；

（2）遵循聲學發(fā)生的規(guī)律，合理匹配進風格柵、風道、風扇、出風口等，從根源上消除或減少氣動噪聲的發(fā)生；

為了滿足系統(tǒng)的制冷量要求，風扇的轉(zhuǎn)速并不是在任何時候都可以降低的，上述降噪方案1并不是在任何時候都可以實施的，對氣動噪聲的降低應重點考慮降噪方案2。

4 降噪新技術

隨著國內(nèi)外生產(chǎn)廠家的增多，高標準設計要求、質(zhì)量要求成為各空調(diào)公司競爭的手段，低噪音成為了各消費者追求目標，因此，各大廠家竟相開展降噪的設計活動，通過引起仿真軟件模擬，在不增加的成本的前提下盡可能的降低噪音。目前國內(nèi)外生產(chǎn)廠家在空調(diào)器降噪方面已經(jīng)取得了很多新的技術，取得了好的降噪效果：

1）在壓縮機吸氣口處增設消聲器或者將壓縮機用吸聲材料包扎，但必須用阻燃材料；

2）改進壓縮機結(jié)構(gòu)和性能，以減少其低頻振動及噪聲。

3）窗機室內(nèi)外中間軟性連接，室內(nèi)外采用密封材料，減少室外噪音向室內(nèi)側(cè)傳播；

4）采用傾斜蝸舌或蝸舌共鳴腔抑制旋轉(zhuǎn)共振躁聲；

5）加大室外側(cè)軸流風葉風扇的直徑，降低電機轉(zhuǎn)速；

6）貫流風扇的選擇、片數(shù)和片距非常重要，要盡量避開容易產(chǎn)生噪聲的頻率。

5 小結(jié)

本文對家用分體機、窗機等空調(diào)噪聲的原因作了分析，并針對這些主要原因給出了一些降噪方案，使設計開發(fā)人員在設計時對可能引起噪聲的各種原因給予注意和重視，在生產(chǎn)過程中盡可能選用高質(zhì)量的配件，采用先進科學的裝配工藝，同時也有利于壓縮機生產(chǎn)廠家改進其產(chǎn)品，以便最終生產(chǎn)滿足用戶需要的更低噪聲的空調(diào)器。

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