家用空調(diào)器冷媒噪聲問題改善方法初探

陳振興

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們的生活水平也有了顯著的提升，最為顯著的證明便是家用電器的升級(jí)與應(yīng)用。我國空調(diào)市場廣闊，且具有極大的發(fā)展?jié)摿Γ蔷图矣每照{(diào)的應(yīng)用過程中所暴露出的一些問題而言，在實(shí)際的修復(fù)與保養(yǎng)過程中通常面臨心有余而力不足的尷尬。眾所周知，制冷劑在空調(diào)系統(tǒng)中是隨著壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而變化的。當(dāng)冷媒發(fā)生溫度或是壓力的變化時(shí)便會(huì)生產(chǎn)冷媒音。這種聲音在傳播的過程中直接影響到空調(diào)品質(zhì)以及視聽感受。本文以此為基礎(chǔ)，就家用空調(diào)器冷媒噪聲問題的改善進(jìn)行思考，旨在為今后工藝的改善提供積極的參考。

關(guān)鍵詞：家用空調(diào)器；冷媒噪音問題；優(yōu)化方式初探

1.空調(diào)的工作原理

在淺談冷媒噪音之前不得不簡單提下空調(diào)器的工作原理。空調(diào)的工作基礎(chǔ)系統(tǒng)是以壓縮機(jī)為核心，配以冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器等關(guān)鍵部件，這些部件之間用管路進(jìn)行連接，組成的一套密閉循環(huán)的制冷系統(tǒng)。制冷劑作為整套系統(tǒng)運(yùn)行的載體，在系統(tǒng)中經(jīng)過壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)的循環(huán)過程，達(dá)到制冷的效果。

1.1壓縮過程

就是將低溫低壓的制冷劑氣體在壓縮機(jī)內(nèi)進(jìn)行壓縮，形成高溫高壓的氣體，排入冷凝器中的過程。

1.2冷凝過程

進(jìn)入到冷凝器中的高溫高壓汽態(tài)冷媒在冷凝器內(nèi)流動(dòng)的同時(shí)與空氣進(jìn)行熱量交換，汽態(tài)制冷劑在冷凝器中經(jīng)過交換，以液態(tài)的形式流入節(jié)流裝置。

1.3節(jié)流過程

節(jié)流過程就是將從冷凝器中冷凝的高壓液體，經(jīng)節(jié)流裝置節(jié)流減壓處理，變?yōu)榈蛪旱蜏匾后w制冷劑，流入蒸發(fā)器。

1.4蒸發(fā)過程

顧名思義，蒸發(fā)過程是將節(jié)流裝置中流出的低壓制冷劑液體進(jìn)行蒸發(fā)處理，液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器重吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽。

蒸發(fā)后的低溫低壓的氣體又被壓縮機(jī)吸收，再次進(jìn)行壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)的不斷循環(huán)。由此可見冷媒在制冷系統(tǒng)的流動(dòng)不是不變的。而是形成一定彈性和一定質(zhì)量振動(dòng)的系統(tǒng)。

2.噪音的主觀評(píng)價(jià)與測試方法

人腦對(duì)于聲頻的感知范圍在20Hz到200000Hz之間，超出這個(gè)范圍的聲頻均不能被人耳所感受。同時(shí)人耳最為敏感的頻率范圍為20-4000Hz，為了表示聲音的強(qiáng)弱，我們通常采用一個(gè)數(shù)量級(jí)對(duì)聲音進(jìn)行表示，這就是我們常說的Lp，其單位為分貝。另一個(gè)常見的名詞是聲強(qiáng)，我們將其定義為在聲波傳播垂直方向上所通過的單位面積聲能。相比于其他的物理量，對(duì)于噪音的主要評(píng)價(jià)方式主要來自于對(duì)客觀生源所產(chǎn)生的聲波與人耳之間的作用關(guān)系。

如空調(diào)室內(nèi)機(jī)噪聲來源主要有：貫流扇轉(zhuǎn)動(dòng)引起的氣體流動(dòng)的聲音、導(dǎo)風(fēng)板導(dǎo)流時(shí)于風(fēng)摩擦的聲音、壓縮機(jī)傳入室內(nèi)的聲音和冷媒流動(dòng)產(chǎn)生的異常聲音等。本文主要對(duì)冷媒流動(dòng)產(chǎn)生的異常音進(jìn)行初探。

冷媒音產(chǎn)生的原因多種多樣，在頻譜曲線上不會(huì)呈現(xiàn)出較為明顯的尖峰狀態(tài)（一般流體的頻段在500 Hz到2500Hz之間），其頻譜特性很難從空調(diào)器整機(jī)的噪聲頻譜中分離出來，所以對(duì)于其的判定很多程度上取決于人的主觀意識(shí)。這就需要在空調(diào)不同工況運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，在噪聲實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行人工辨聽。

3.室內(nèi)冷媒噪聲產(chǎn)生的原因及對(duì)策

從之前介紹的空調(diào)制冷系統(tǒng)工作原理可以看出冷媒在空調(diào)系統(tǒng)中流動(dòng)的速度和壓力是有一定周期變化的。當(dāng)流體的壓力和流速在系統(tǒng)管路中發(fā)生變化是就會(huì)產(chǎn)生各種噪音。在測試過程中，常能聽到諸如水流噴射的“液流聲”、快速擠壓氣體的“氣流聲”、類似水沸騰的“氣泡聲”和吹口哨的“嘯叫聲”。

3.1液流聲

液流聲是由于冷媒的流速迅速提升到最大值，之后慢慢降低，在提速的瞬間壓力產(chǎn)生劇變產(chǎn)生的。這種聲音在室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低的情況下尤為明顯。液流聲主要集中在分流、合流、擴(kuò)縮、彎曲等具有明顯突變位置的區(qū)域。在優(yōu)化的過程中（1）可就分流、合流、擴(kuò)縮、彎曲等具有明顯突變位置的區(qū)域粘貼阻尼塊進(jìn)行消音處理。利用阻尼塊可以使音源部位的振動(dòng)能量的一部分轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，從而減弱音源部位的振動(dòng)，使冷媒音得到消減。（2）可就蒸發(fā)器的分流方式和分流器的位置進(jìn)行調(diào)整進(jìn)行優(yōu)化。

3.2氣流聲

氣流聲進(jìn)入室內(nèi)的途徑主要有兩種，（1）在整機(jī)起停瞬間系統(tǒng)所發(fā)生的壓力變動(dòng)而引發(fā)的；（2）由于冷媒在室外側(cè)出現(xiàn)相變吸熱，由于壓力損失較大故由連接管進(jìn)入室內(nèi)。改善可以從控制邏輯關(guān)系上進(jìn)行優(yōu)化。如合理設(shè)計(jì)啟東關(guān)閉時(shí)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、電子膨脹閥以及四通閥的啟動(dòng)關(guān)閉順序；合理設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化時(shí)時(shí)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、電子膨脹閥以及四通閥等的動(dòng)作時(shí)序。

3.3沸水聲

沸水聲是在蒸發(fā)過程中液態(tài)冷媒在蒸發(fā)器中大量蒸發(fā)，壓力降低，產(chǎn)生氣泡。當(dāng)冷媒遇到截面突變或障礙時(shí)，冷媒中氣泡受到的平衡力受到影響，便會(huì)隨之產(chǎn)生冷媒流動(dòng)聲以及氣泡破滅聲。若當(dāng)截面突然變大，流體本身的密度便會(huì)降低，氣泡所承受的壓強(qiáng)也會(huì)隨之減少。在此狀態(tài)下氣泡便會(huì)更容易出現(xiàn)破裂，繼而產(chǎn)生水沸的聲音。改善可以從減小壓損、降低冷媒流速的問題進(jìn)行入手。可以通過控制節(jié)流、蒸發(fā)器的分流、增大U型管的管徑等方式均可有效的降低和控制沸水聲。

3.4嘯叫聲

嘯叫聲是在使用電子膨脹閥的空調(diào)系統(tǒng)中，在高壓縮比的狀態(tài)下，閥前的冷媒的流量變化不明顯，在經(jīng)過電子膨脹閥的閥孔后，流速明顯表達(dá)，迅速形成較低的壓差，此時(shí)膨脹閥類似一枚“哨子”。改善可以（1）采用在電子膨脹閥閥前加毛細(xì)管的方式。利用二次節(jié)流達(dá)到降壓；（2）合理設(shè)計(jì)電子膨脹閥的基準(zhǔn)開度和開度調(diào)整步長（3）合理調(diào)整電子膨脹閥的PID參數(shù)等方式來抑制嘯叫聲。

另外，除了有從電子膨脹閥處傳到室內(nèi)的冷媒音外，還有因?yàn)閴嚎s機(jī)的排氣脈動(dòng)音而傳到室內(nèi)的異常音，一般通過在壓縮機(jī)排氣側(cè)加入消音器來消除。消音器在特定情況下也可以和節(jié)流裝置搭配使用。

4.結(jié)語

家用空調(diào)作為現(xiàn)代居家生活中必不可少的家用電器，其對(duì)于人們生活品質(zhì)的提升有著重要的推動(dòng)效果。由于家用空調(diào)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，使得在使用的過程中不可避免的產(chǎn)生冷媒音，這在很大程度上影響了空調(diào)的使用效果與整體性能。本文結(jié)合實(shí)際，就家用空調(diào)機(jī)常見的幾種冷媒音的生產(chǎn)機(jī)理予以分析。同時(shí)就相對(duì)應(yīng)的降噪方式予以探析。旨在通過相關(guān)研究工作的開展，為今后空調(diào)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步與升級(jí)提供積極的參考。

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（作者單位：沈陽中航三洋制冷設(shè)備有限公司）