移動空調打水方式與噪聲控制技術研究

TCL德龍家用電器（中山）有限公司 鐘 堅

若以結構形式為依據，可將整體空調機分為兩類，即窗機和移動空調器。消費者對移動空調器的需求，通常遠高于窗機，受安裝費用等因素制約，大多數家庭均將移動空調器作為首選。隨著投入使用數量的增加和時間的延長，移動空調器的潛在問題逐漸浮出水面，其中，最具代表性的便是噪聲，本文對此加以研究。

1 研究背景

移動空調器的特點是室內機與室外機結合在一起，而過于緊湊的結構，便是室內環境難以徹底隔離噪聲源的主要原因。在低風制冷時，室內側噪音可達到50dB，高風制冷所形成噪音的分貝，通常高達55dB。對移動空調器而言，噪聲往往決定了空調整體的質量和舒適度。

2 移動空調噪聲分析

2.1 濺水聲

移動空調往往將水輪打水技術作為首選，這樣做可以有效排除冷凝水，通過優化冷凝器所表現出換熱效率的方式，在降低功耗的基礎上，使能效顯著提高。打水系統可被分為較多部件，例如，打水電機、對冷凝水進行匯集的底盤、直徑相同的兩個大打水輪（通常位于電機軸上）。打水輪的位置應當尤為注意，除特殊情況外，工作人員均將冷凝器安裝在底盤上方，而打水輪位于冷凝器縫隙處，二者始終處于同步轉動的狀態。當打水系統運行后，先由打水電機提供驅動力，確保打水輪可經由霧化方式將冷凝水轉化為細小顆粒，再向冷凝器進行噴灑，而冷凝器的作用，主要是盡快蒸發霧化狀態的冷凝水，并提高冷凝器的冷卻效率，從而提高整機能效比。

對某移動空調進行測試時，工作人員發現空調濺水聲十分明顯，而拆機分析結果表明，有濺水聲的主要原因是打水輪吃水高度存在差異，在高速旋轉狀態下，打水輪連續撞擊冷凝水液面，水花被濺起，濺水聲隨之出現。由聲壓級適用疊加公式可知，以降低特定噪聲源為前提，若疊加其他噪聲源所得數值大于特定噪聲源，整機噪聲往往只能下降約3dB。

2.2 箱體噪聲

外界激勵是箱體諧振噪聲出現的主要原因，而諧振噪聲的特點是頻段離散，這是因為不同部件，通常對應不同的阻尼、頻率和振型。由于慣性力存在，處于運行狀態的壓縮機，必然會出現壓縮機振動的情況，經由配管、底腳螺栓向箱體進行傳遞，這便是箱體振動的原因。此外，高頻噪聲也具備了形成的條件。

2.3 管路噪聲

由壓縮機振動所形成激振力，通常會經由配管向支撐部分進行傳遞，二次振動隨之出現。正弦振型所產生激振力滿足疊加條件，因此，其振幅往往能夠得到極為直觀的表現。此外，處于流動狀態的制冷劑，同樣會使管路受到沖擊，其他部件受管路振動影響，出現流致噪聲、窄帶噪聲的幾率均有所增加。

2.4 壓縮機噪聲

壓縮機噪聲主要分為電機所傳出電磁噪聲、轉子轉動形成的機械噪聲兩部分，前者為高頻噪聲，后者往往是低頻噪聲。在評價壓縮機噪聲時，工作人員需要著重考慮以下因素：其一，聲能量總水平；其二，噪聲級變化趨勢；其三，噪聲頻譜與瞬時聲壓級；其四，噪聲級分布情況。

3 噪聲控制及打水技術探究

3.1 改進打水方法

濺水聲出現的原因主要是打水輪撞擊液面，而打水輪撞擊液面的原因，則是吃水高度存在差異，要想使該問題得到解決，對打水技術進行升級很有必要。具體來說，就是將水泵、罩極電機、水輪視為動力源，在充分利用雙擊動力特有優勢的基礎上，加大水位控制力度，確保其始終處于精細控制狀態下。

如圖1所示，先通過液面傳感器發出指令，由水泵進行泵水，再經由管路布水管，準確到達打水輪的設定位置，即布水管出口位置。隨后，利用水泵吸收底盤冷凝水，經由布水管出口，到達旋轉速度極快的水輪上，為水輪打水提供向布水轉變的條件，噪聲自然可以得到控制。與此同時，上文提到的冷凝水，還可以驅動水輪，通過打水霧化的方式，確保冷凝器擁有更為理想的換熱效果。

圖1 雙級動力示意圖

如圖2所示，將水位傳感器加設在底盤處。其中，一個水位傳感器對最高水位進行感測，另一個傳感器負責對最低水位進行感測，這樣做可使底盤水位得到嚴格限制，為水位非穩態向水位穩態的轉變助力。事實證明，若噪聲出現原因是吃水高度異，對上述技術加以運用，通常可使噪聲得到有效降低。

圖2 現有技術示意圖

3.2 控制箱體噪聲

箱體噪聲的出現原因主要是薄板振動輻射，阻尼降噪便可取得理想的控制效果。具體來說，就是以阻尼耗能規律為依托，通過對輻射結構形狀加以改善的方式，使結構阻尼、擁有較大內損耗的阻尼材料得到增強，真正做到對阻尼的減振潛力進行全面發揮。隨著設計、材料和工藝走向完善，箱體結構往往能夠表現出更為理想的抗振性能，在增強動態穩定性的前提下，大幅延長脈沖噪聲所能持續的時長。事實證明，只有對峰值噪聲強度進行降低，才能使機械振動帶來的噪聲得到控制。這里要明確一點，現階段對阻尼特性加以衡量的參數為損耗因子，該參數的特點是極易被外界環境影響。例如：頻率與溫度，也就是說，不同溫度下，損耗因子所形成性能曲線往往存在顯著差異，只有綜合考慮多方因素，對其進行選用，才能避免不必要問題的出現。

3.3 控制管路噪聲

可使管路噪聲得到有效控制的方法，均強調對配管設計進行優化，確保激振力帶來的振動始終處于可控范圍內。要想達成上述目標，工作人員要重視振動衰減分析，保證所確定優化方向，可取得理想效果。

流固耦合是流致噪聲出現的主要原因，要想使該問題得到解決，在前期設計階段，工作人員應將大彎曲半徑作為首選；確保壓縮器回氣口和排氣口配管，均有直線段相對應；通過增加U型管數量的方式，對配管振動進行減小，最大限度縮小U型管和壓縮機的距離，延長其兩臂長度；精簡排氣管彎位，先靠攏壓縮機中心再向外走管，通常能夠取得理想效果。

配管的本質是振動系統，無論是配重質量還是其重量，均會給減振效果帶來影響，因此，除特殊情況外，工作人員均可利用阻尼膠或配重塊，增加U型管重量。待配管設計環節告一段落，在測定配管固有頻率的基礎上，結合頻譜圖展開研究，盡量避免出現峰值過近或重疊的情況，這是因為峰值過近及重疊，被視為共振和斷管問題形成的主要原因。

另外，如果條件允許，還可以選擇加設消聲器的方式，盡量阻斷噪聲傳播渠道，具體來說，就是以消聲原理為指導，充分利用聲波能夠干涉、吸收和反射能量的功能，通過對比CPB頻譜的方式，確定能夠取得理想效果的消聲器。目前，可供選擇的消聲器類型較多，例如：復合消聲器、阻性消聲器或抗性消聲器。

3.4 控制壓縮機噪聲

移動空調噪聲源包括壓縮機，低頻噪聲經由壓縮機減振膠、管路系統向外傳遞，高頻噪聲向外傳遞的介質為空氣。在對多方因素加以考慮后，工作人員提出如下方案，以期能夠使壓縮機噪聲得到控制。

方案一：先確定系統擁有理想的真空度，再對制冷劑進行充注，可使壓縮機噪聲得到降低。現有經驗表明，只要確保真空度達到預期，噪聲就可以降低3dB左右。

方案二：利用隔音棉對壓縮機進行覆蓋，可使本體噪聲源得到隔絕。這里提到的隔音棉，通常由隔聲材料、吸聲材料復合所得；其中，隔聲材料能否表現出良好的隔音性，主要取決于材料和結構，隔音棉常用材料為復合阻尼片，工作人員應以隔聲質量定律為參考，對阻尼片密度及厚度加以確定；吸聲材料可細分為毛氈、非織物和玻璃纖維，非織物的作用以表面處理為主，利用其處理壓縮機殼體，通常可使噪聲輻射頻率得到顯著降低。

結論：要想使移動空調普遍存在的噪音問題得到解決，關鍵是以打水方式為切入點，結合噪音類型與形成原因，分別制定解決策略。事實證明，只有這樣才能使噪聲得到消除，消費者聽感自然能夠得到一定程度的提升。