簡析變頻空調性能以及運行噪音改善

林森榮

（TCL空調器〈中山〉有限公司，廣東 中山 528427）

近些年來，很多地方都接收到客戶對變頻空調室外機在運行時產生的噪音的投訴。這種“嗡嗡聲”嚴重影響了人們的日常生活，必須采取相應措施來改善此情況。

1 變頻空調性能與各聲音品質參數

1.1 變頻空調性能

變頻空調是定頻空調器基礎上更改壓縮機為可變速壓縮機同時搭配上控制壓縮機轉速的變頻器。變頻器通過主芯片改變并控制對壓縮機輸出電源,進而實現空調器改變頻率。首先，變頻空調具有恒溫節能的特點，在空調器剛開始運行過程其輸出頻率為25Hz左右，經過一段時間后，再以高頻率進行運行，以高制冷量快速輸出，快速降低、提升房間至設定溫度;當溫度值達到要求之后，壓縮機變為降低運轉速度，使得房間失去、得到的熱量與房間得到/損失的熱量達到平衡，提升房間內用戶使用舒適性以及達到節能效果。

其次，變頻空調對電網電壓的適應性有所提高。由于夏季溫度較高，空調連續使用時間較長，會造成電壓不穩的狀況。變頻空調的電壓適應范圍比較廣泛，可達到187V至242V之間，因此，變頻空調能夠更好的適應電壓波動。第三，APF值的提高。隨著國家經濟發展的不斷加快，人們生活水平也不斷提高。很多公共場所和私人居住房屋都普及了空調。空調的制冷作用在夏天的應用比較頻繁。近些年來，國家對APF的要求標準有所提高。對于轉速可控型房間空氣調節器能效限定值要求在規定工況條件下，空調制冷和制熱運行時全年能源消耗效率（APF）最小允許值。變頻空調節能效果較好，可以更好的滿足此要求。

1.2 聲音品質參數

聲音品質參數主要有以下幾種：響度、尖銳度、粗糙度、語言可懂度、有調度等。響度能夠定量反映人耳對聲音強弱主觀感受程度[1]。在聲音品質評價中，它具有決定性作用。尖銳度即聲音中的高頻組分所占比例的值。粗糙度即是聲音調制形式的描述參數。對于人耳來講，高頻調制的粗糙度更能引起人的注意。當噪音出現的時候，語言能夠被理解的程度也隨之降低。語言可懂度即噪音對其影響程度。有調度是目前國際上研究中常用來對于一個噪聲頻譜中的有調成分機型量化表示的量[3]。

2 周期性噪音產生原因

2.1 拍振現象

雖然變頻空調產生的噪音不會像工廠沖床等大機器發出高噪音，但是在幽靜環境中，稍有噪音也會引起人們煩惱，研究實驗表明40-45dB(A)的噪音，睡著的人雖不會被吵醒，但是人的腦電波已有反應，影響了人的睡眠質量。近幾年，各空調廠家在室內機噪音的降噪都下足了功夫，也取得了較低的室內機噪音。雖然采用新技術后噪音降低一些，但是空調外機有的還存在一種低頻周期性的低頻“嗡嗡”等異常聲音，雖然該異音的聲壓值也比較小，但是比起連續的噪聲高的聲音更令人心煩，這是客戶投訴較多的問題之一。下面將對一種由拍振引起的“嗡嗡”聲進行分析與實驗研究。合成運動是這樣一種振動：其振動頻率是ω1t，但振幅本身又隨著時間變化。變化的頻率是Δω（ω1-ω2）。我們把這種振動現象叫做拍。因Δω比ω1小得多，故振幅變化速度是緩慢的，當Δωt=0時，合成信號最大振幅為Amax=a+b；當Δωt=π時，合成信號最小振幅為Amin=｜a-b｜。在單位時間內腰或腹出現的次數叫拍的頻率f拍，振幅大小改變一次的時間叫拍的周期T拍，以某品牌A/B變頻室外機進行噪音測試為例，測試位置為室外機正前方45對角。測試結果表明主要是壓縮機還有其他成分的噪音、且其他成分噪聲幅值較大。兩個信號頻率分別為82.5Hz、84.5Hz，82.5Hz噪聲是來自軸流風輪發出的，該噪聲即旋轉噪聲，它是葉片旋轉時與空氣相互作用而連續產生壓力脈動，從而輻射噪聲的。用閃頻儀測得3葉軸流風輪轉速為825rpm，即82.5Hz噪聲信號來自旋轉噪聲的2倍諧頻。而84.5Hz則為變頻壓縮機運行頻率。試驗結果顯示在1s里約有2個拍聲，即在1秒時間內可有聽到兩次低頻的“嗡嗡”聲。

2.2 相關實驗及分析

對噪音的診斷方法有很多，比如逐步排除法、噪音測試系統FFT分析法和CPB恒百分比帶寬分析法。筆者在判斷某商場某品牌1.5P變頻空調噪音時候采用了CPB分析法。此空調的室內高速風噪音為44.5分貝，室外的噪音達到了55分貝。進行CPB分析法操作的場所必須為噪聲實驗室，并將室內調為25℃溫度，20dB的本底噪音。假設空調制冷工作溫度為16℃，制熱工作溫度為30℃，此時空調風扇在運轉過程中，產生的噪音主要在100Hz左右、1.3kHz左右，壓縮機運轉產生的噪音在2kHz左右，低頻噪音大概在60Hz的范圍內[2]。利用CPB分析法可知，其室外噪音的產生來源為壓縮機和管路。其低頻音主要來自則是壓縮機和鈑金共振。由于不同噪音源具備其特定振頻，所以比較容易很快的診斷出噪音的來源，便可以采取相應的改善措施。

3 空調性能及噪音改善措施

3.1 優化風輪與風機

普遍來講，空調機的風輪大多數是直片型。在進行空調噪音改善工作的時候，可以將其改為斜扭型來改善噪音。有的空調為了將風量提升，風輪的直徑一般都很大。但是風量提升的同時，噪音的影響也提高了很多。因此，在進行空調設計的時候，最好限制風輪直徑的長度，使空調在不失去其原來的性能的同時還可以改善噪音影響。對于空調室外機，利用物理建模得出其最合適的配管參數，然后利用試驗進行驗證，從而達到減少拍振、降低噪音的目的。

3.2 制冷系統的改善

空調機的制冷系統是噪聲來源處之一，對其進行改善有助于降低噪音。因為壓縮機的運作有固定周期，所以在運轉的時候往往會出現脈沖現象。這種制冷劑產生的脈沖在管路里會發生復雜的振動[2]。對于此情況，筆者認為可以沿著其振動方向對管路進行改善，從而降低此現象的發生頻率。與此同時，還可以在管路的適當位置增加防震膠、配重塊等來減小振動[3]。在進行制冷劑改善的時候，還需要注意防止出現壓縮機的管路和其它元件的共振現象。在最大程度上降低脈動傳遞。當今社會的科技發展越來越快，很多模擬實驗已經應用到各個行業中。所以，利用模擬壓縮機的振動試驗來對空調系統管路進行設計，就能更好減少噪音影響。

3.3 變頻空調頻率選擇

在對壓縮機從低頻升至高頻、高頻降至低頻時A聲壓級的變化規律進行測試的時候，筆者發現，室外機風機的轉速未變化，當壓縮機運行頻率從低頻到高頻時，噪聲是在升頻開始后50～60s之間噪聲最大[3]。所以選擇合適的頻率十分重要。與此同時，在改善噪音影響的時候，應該提升對噪音傳播的控制，應用一些吸聲部件進行聲波吸收。另外，控制空調系統在工作中產生的隔振現象也十分重要。

4 結語

空調的使用已經越來越普遍，它在方便人們生活的同時也帶來了一些負面影響，比如噪音。為了減少噪音的產生，提高人們的生活質量，有效診斷噪音來源并采取合適的解決措施是十分必要的。

［1］祝琴華.降低空調噪音新方法研究[J].科技視界，2012，32（11）：50.

［2］周俊華.試論空調噪音的控制方法[J].科技世界，2012,17（22）：203.

［3］張文鋒.淺談家用空調機的噪音控制[J].科技創新導報，2011，19（12）：39.