家用空調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境，對噪聲的研究和控制已受到了空調界的廣泛重視。噪聲源的產生是多方面的，首先必須進行分析研究，掌握其內在規律，才能不斷提高產品的質量。在此背景下，本文對家用空調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 空調器產生噪音的主要原因

2.1 分體機室內部分噪聲源

(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室外噪聲的主要來源，它的大小對空調噪聲的影響很大，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。

現階段，壓縮機生產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

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

關于管路振動，其解決方案可考慮：

1）采用傳統的依靠經驗并結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。

對變頻空調的管路振動問題，采用傳統的依靠經驗并結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，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，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，傳統的方法不能用于解決變頻空調的管路振動問題。對于變頻空調的管路振動問題，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、轉速的增加而增加；

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

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速.

3.4 冷媒流動噪聲

氟里昂在系統中的流動是產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（因氟里昂流經截面突變處，流速與流場狀態均發生變化）；

綜上所述，冷媒流動噪聲的產生與系統狀態密切相關，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中的流動狀態的不確定性，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，應在制冷系統匹配過程中，通過調整管路布局、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 關于整機噪聲不穩定的原因

導致噪聲升高的肯定原因：

1）轉速升高→風量增大→噪聲增大

2）壓縮機噪聲大→噪聲增大

外協件質量不足原因：

1）電機普遍規定：額定轉速±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件的質量及所能達到的精度要求有關，可通過嚴把質量檢驗關及提高精度要求，來減少或解決整機噪聲不穩定的質量問題。

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，使得流場發生變化，產生渦流，導致氣動噪聲的增大，對空調而言：

（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）風扇的不同結構形狀→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。

對分體空調而言，其室內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降噪具有特別重要的意義，可以說，降低了空調的氣動噪聲，則肯定降低了空調的整機噪聲，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）在系統允許的情況下，盡可能降低風扇轉速，從而降低氣動噪聲；

（2）遵循聲學發生的規律，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生；

為了滿足系統的制冷量要求，風扇的轉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

隨著國內外生產廠家的增多，高標準設計要求、質量要求成為各空調公司競爭的手段，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。目前國內外生產廠家在空調器降噪方面已經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）改進壓縮機結構和性能，以減少其低頻振動及噪聲。

3）窗機室內外中間軟性連接，室內外采用密封材料，減少室外噪音向室內側傳播；

4）采用傾斜蝸舌或蝸舌共鳴腔抑制旋轉共振躁聲；

5）加大室外側軸流風葉風扇的直徑，降低電機轉速；

6）貫流風扇的選擇、片數和片距非常重要，要盡量避開容易產生噪聲的頻率。

5 小結

本文對家用分體機、窗機等空調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，在生產過程中盡可能選用高質量的配件，采用先進科學的裝配工藝，同時也有利于壓縮機生產廠家改進其產品，以便最終生產滿足用戶需要的更低噪聲的空調器。

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