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(lái)，隨著生活水平的不斷提高，空調(diào)器成為了新的消費(fèi)熱點(diǎn)，同時(shí)，人們對(duì)噪聲指標(biāo)的要求也越來(lái)越高，產(chǎn)品除了有好的性能、可靠性、安全指標(biāo)外，低噪聲也成為了提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素之一，為了給人們提供一個(gè)安靜、舒適的工作和生活環(huán)境，對(duì)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(jìn)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(duì)家用空調(diào)的噪音源進(jìn)行了分析以及控制措施作了基礎(chǔ)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(jī)室內(nèi)部分噪聲源

(1)貫流風(fēng)扇噪聲源；

(2)出風(fēng)口導(dǎo)流片引起的噪聲增大，進(jìn)風(fēng)格柵、風(fēng)道、翅片等引起的噪聲增大；

(3)氟里昂冷媒流動(dòng)引起的噪聲源；

(4)電器部件引起的噪聲源。

2.2 分體機(jī)室外部分噪聲源

(1)壓縮機(jī)噪聲源；

(2)出風(fēng)口導(dǎo)流片引起的噪聲增大,冷凝器翅片、風(fēng)道等引起的噪聲增大；

(3)軸流風(fēng)扇引起的氣流噪聲；

(4)管路振動(dòng)引起的噪聲問(wèn)題；

(5)氟里昂冷媒流動(dòng)引起的噪聲源。

2.3 窗機(jī)室內(nèi)部分噪聲源

(1)離心風(fēng)扇噪聲源；

(2)出風(fēng)口導(dǎo)流片引起的噪聲增大，進(jìn)風(fēng)格柵、風(fēng)道、翅片等引起的噪聲增大；

(3)氟里昂冷媒流動(dòng)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(jī)室外部分噪聲源

(1)壓縮機(jī)噪聲源；

(2)風(fēng)扇打水引起的噪聲增大；

(3)軸流風(fēng)扇引起的氣流噪聲；

(4)管路振動(dòng)引起的噪聲問(wèn)題；

(5)氟里昂冷媒流動(dòng)引起的噪聲源；

(6)軸流風(fēng)扇強(qiáng)制氣流通過(guò)冷凝器導(dǎo)致噪聲比通常情況下噪聲增大；

(7)不同的百葉窗型式、風(fēng)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(jī)噪聲源

壓縮機(jī)噪聲源為空調(diào)室外噪聲的主要來(lái)源，它的大小對(duì)空調(diào)噪聲的影響很大，另外，壓縮機(jī)也是導(dǎo)致管道振動(dòng)的重要原因，因此，應(yīng)重點(diǎn)開展壓縮機(jī)降噪研究。

針對(duì)壓縮機(jī)的降噪，可考慮以下幾種方案：

（1）要求壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家提供低噪聲壓縮機(jī)；

（2）采取包隔音材料的被動(dòng)降噪方案來(lái)降低壓縮機(jī)噪聲。

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

3.2 管路振動(dòng)

在變頻空調(diào)成為廠家生產(chǎn)的重點(diǎn)、用戶消費(fèi)的主流以后，管路振動(dòng)問(wèn)題必須加以特別的重視，因?yàn)樽冾l空調(diào)的壓縮機(jī)在很寬的頻率范圍內(nèi)工作，管路發(fā)生共振、斷裂的機(jī)會(huì)大大增加。

關(guān)于管路振動(dòng)，其解決方案可考慮：

1）采用傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合實(shí)際測(cè)試來(lái)解決管路振動(dòng)問(wèn)題；

2）采用有限元分析方法解決管路振動(dòng)問(wèn)題。

對(duì)變頻空調(diào)的管路振動(dòng)問(wèn)題，采用傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合實(shí)際測(cè)試來(lái)解決管路振動(dòng)問(wèn)題的方法，不僅工作量大、效率低，而且對(duì)于變頻空調(diào)，由于壓縮機(jī)正常的工作范圍在30～130Hz之間，啟動(dòng)時(shí)，從低頻逐步升高到高頻運(yùn)轉(zhuǎn)，停止時(shí)又從高頻降低到0Hz，這樣的運(yùn)行方式，無(wú)論啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停止時(shí)，管路共振都無(wú)法避免，甚至很難找到對(duì)每個(gè)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(dòng)問(wèn)題。對(duì)于變頻空調(diào)的管路振動(dòng)問(wèn)題，只能采用有限元分析方法來(lái)解決。

3.3 打水噪聲問(wèn)題

對(duì)于打水噪聲問(wèn)題，有以下問(wèn)題點(diǎn)：

1）打水時(shí)噪聲明顯增加；

2）打水時(shí)噪聲隨積水量、轉(zhuǎn)速的增加而增加；

3）打水時(shí)，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(huì)出現(xiàn)通過(guò)排水管排水的現(xiàn)象，對(duì)創(chuàng)造良好的居住環(huán)境有利；

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

因此：

1）對(duì)該噪聲問(wèn)題，由于上述原因，建議不做降噪處理，僅在說(shuō)明書中加以說(shuō)明，告訴用戶打水時(shí)的好處與弊端，請(qǐng)用戶了解實(shí)際情形；

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

3.4 冷媒流動(dòng)噪聲

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

（1）氟里昂在系統(tǒng)中的流速及流場(chǎng)紊流度的大小；

（2）氟里昂進(jìn)出毛細(xì)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(chǎng)狀態(tài)均發(fā)生變化）；

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

（1）對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行合理的匹配，從根本上消除冷媒流動(dòng)噪聲；

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

因此對(duì)于冷媒流動(dòng)噪聲，應(yīng)在制冷系統(tǒng)匹配過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整管路布局、冷媒在管路中的流速等來(lái)加以解決。

3.5 :聲

總的來(lái)說(shuō)， 電器部分的噪聲相對(duì)于其他噪聲來(lái)說(shuō)，量值很小，不是主噪聲源，對(duì)整機(jī)噪聲影響不大；實(shí)際降噪研究工作過(guò)程中，可不予考慮。

3.6 關(guān)于整機(jī)噪聲不穩(wěn)定的原因

導(dǎo)致噪聲升高的肯定原因：

1）轉(zhuǎn)速升高→風(fēng)量增大→噪聲增大

2）壓縮機(jī)噪聲大→噪聲增大

外協(xié)件質(zhì)量不足原因：

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

2）壓機(jī)噪聲，單體噪音大。

因此，整機(jī)噪聲偏移與外協(xié)件的質(zhì)量及所能達(dá)到的精度要求有關(guān)，可通過(guò)嚴(yán)把質(zhì)量檢驗(yàn)關(guān)及提高精度要求，來(lái)減少或解決整機(jī)噪聲不穩(wěn)定的質(zhì)量問(wèn)題。

3.7 氣動(dòng)噪聲

氣體流過(guò)物體表面時(shí)，由于氣流與物體表面的相互作用，使得流場(chǎng)發(fā)生變化，產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致氣動(dòng)噪聲的增大，對(duì)空調(diào)而言：

（1）進(jìn)風(fēng)格柵、翅片形狀及間距（如過(guò)密等）、風(fēng)道→導(dǎo)致風(fēng)扇來(lái)流紊流度增大→噪聲增大、風(fēng)量減少；

（2）出風(fēng)口導(dǎo)流片→導(dǎo)致氣流紊流度增大→噪聲增大、風(fēng)量減少；

（3）風(fēng)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(jī)室外部分，風(fēng)扇強(qiáng)制氣流通過(guò)冷凝器→導(dǎo)致氣流紊流度增大→噪聲增大。

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

對(duì)氣動(dòng)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(fēng)扇轉(zhuǎn)速，從而降低氣動(dòng)噪聲；

（2）遵循聲學(xué)發(fā)生的規(guī)律，合理匹配進(jìn)風(fēng)格柵、風(fēng)道、風(fēng)扇、出風(fēng)口等，從根源上消除或減少氣動(dòng)噪聲的發(fā)生；

為了滿足系統(tǒng)的制冷量要求，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速并不是在任何時(shí)候都可以降低的，上述降噪方案1并不是在任何時(shí)候都可以實(shí)施的，對(duì)氣動(dòng)噪聲的降低應(yīng)重點(diǎn)考慮降噪方案2。

4 降噪新技術(shù)

隨著國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家的增多，高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求、質(zhì)量要求成為各空調(diào)公司競(jìng)爭(zhēng)的手段，低噪音成為了各消費(fèi)者追求目標(biāo)，因此，各大廠家竟相開展降噪的設(shè)計(jì)活動(dòng)，通過(guò)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(guó)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(shù)，取得了好的降噪效果：

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

2）改進(jìn)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)和性能，以減少其低頻振動(dòng)及噪聲。

3）窗機(jī)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(fēng)葉風(fēng)扇的直徑，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速；

6）貫流風(fēng)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(duì)家用分體機(jī)、窗機(jī)等空調(diào)噪聲的原因作了分析，并針對(duì)這些主要原因給出了一些降噪方案，使設(shè)計(jì)開發(fā)人員在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)可能引起噪聲的各種原因給予注意和重視，在生產(chǎn)過(guò)程中盡可能選用高質(zhì)量的配件，采用先進(jìn)科學(xué)的裝配工藝，同時(shí)也有利于壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家改進(jìn)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。

[1]Performance analysls on a multi-type inwerter air conditioner.Youn Cheol Park;Young chulKim,Man-Ki Min.Energy Corrversion&Management,2001,42:1607-1621.

[2]包振球，楊澤軸.空調(diào)器音質(zhì)的故障診斷以及減振降噪研究.流體機(jī)械2001,29（9）：41-43

[3]曾韜，王勇，李杰等.家用空調(diào)器振動(dòng)和噪聲控制措施.噪聲與振動(dòng)控制.2003,2:35-37