家用空调器噪声源分析以及控制措施

曹姚松

（珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070）

1 引言

近年来，随着生活水平的不断提高，空调器成为了新的消费热点，同时，人们对噪声指标的要求也越来越高，产品除了有好的性能、可靠性、安全指标外，低噪声也成为了提高产品竞争力的重要因素之一，为了给人们提供一个安静、舒适的工作和生活环境，对噪声的研究和控制已受到了空调界的广泛重视。噪声源的产生是多方面的，首先必须进行分析研究，掌握其内在规律，才能不断提高产品的质量。在此背景下，本文对家用空调的噪音源进行了分析以及控制措施作了基础性的介绍和分析。

2 空调器产生噪音的主要原因

2.1 分体机室内部分噪声源

(1)贯流风扇噪声源；

(2)出风口导流片引起的噪声增大，进风格栅、风道、翅片等引起的噪声增大；

(3)氟里昂冷媒流动引起的噪声源；

(4)电器部件引起的噪声源。

2.2 分体机室外部分噪声源

(1)压缩机噪声源；

(2)出风口导流片引起的噪声增大,冷凝器翅片、风道等引起的噪声增大；

(3)轴流风扇引起的气流噪声；

(4)管路振动引起的噪声问题；

(5)氟里昂冷媒流动引起的噪声源。

2.3 窗机室内部分噪声源

(1)离心风扇噪声源；

(2)出风口导流片引起的噪声增大，进风格栅、风道、翅片等引起的噪声增大；

(3)氟里昂冷媒流动引起的噪声源；

(4)蜗壳的原因引起的噪声；

(5)室外噪声传入室内引起的噪声增大。

2.4 窗机室外部分噪声源

(1)压缩机噪声源；

(2)风扇打水引起的噪声增大；

(3)轴流风扇引起的气流噪声；

(4)管路振动引起的噪声问题；

(5)氟里昂冷媒流动引起的噪声源；

(6)轴流风扇强制气流通过冷凝器导致噪声比通常情况下噪声增大；

(7)不同的百叶窗型式、风道等引起的噪声增大。

3 空调噪声源及可能的降噪方案讨论

3.1 压缩机噪声源

压缩机噪声源为空调室外噪声的主要来源，它的大小对空调噪声的影响很大，另外，压缩机也是导致管道振动的重要原因，因此，应重点开展压缩机降噪研究。

针对压缩机的降噪，可考虑以下几种方案：

（1）要求压缩机生产厂家提供低噪声压缩机；

（2）采取包隔音材料的被动降噪方案来降低压缩机噪声。

现阶段，压缩机生产厂家提供低噪声压缩机的可能性不大，因此，针对压缩机的降噪措施主要采取包隔音材料的被动降噪方案。

3.2 管路振动

在变频空调成为厂家生产的重点、用户消费的主流以后，管路振动问题必须加以特别的重视，因为变频空调的压缩机在很宽的频率范围内工作，管路发生共振、断裂的机会大大增加。

关于管路振动，其解决方案可考虑：

1）采用传统的依靠经验并结合实际测试来解决管路振动问题；

2）采用有限元分析方法解决管路振动问题。

对变频空调的管路振动问题，采用传统的依靠经验并结合实际测试来解决管路振动问题的方法，不仅工作量大、效率低，而且对于变频空调，由于压缩机正常的工作范围在30～130Hz之间，启动时，从低频逐步升高到高频运转，停止时又从高频降低到0Hz，这样的运行方式，无论启动、正常运行、停止时，管路共振都无法避免，甚至很难找到对每个频率都合适的布管方法，因此，传统的方法不能用于解决变频空调的管路振动问题。对于变频空调的管路振动问题，只能采用有限元分析方法来解决。

3.3 打水噪声问题

对于打水噪声问题，有以下问题点：

1）打水时噪声明显增加；

2）打水时噪声随积水量、转速的增加而增加；

3）打水时，因水吸收冷凝器的热量而蒸发掉或被吹走，从而减少甚至不会出现通过排水管排水的现象，对创造良好的居住环境有利；

4）打水时制冷量增加、耗电量减少、性能变好，打水是保证窗机制冷性能的一个重要手段，不能轻易取消；

因此：

1）对该噪声问题，由于上述原因，建议不做降噪处理，仅在说明书中加以说明，告诉用户打水时的好处与弊端，请用户了解实际情形；

2）若一定要做降噪处理，建议打水时，通过控制使风扇处于中档或低档转速.

3.4 冷媒流动噪声

氟里昂在系统中的流动是产生冷媒流动噪声的原因，冷媒流动噪声的大小与下列因素有关：

（1）氟里昂在系统中的流速及流场紊流度的大小；

（2）氟里昂进出毛细管的压力比的大小；

（3）管道截面突变的程度大小（因氟里昂流经截面突变处，流速与流场状态均发生变化）；

综上所述，冷媒流动噪声的产生与系统状态密切相关，对冷媒流动噪声可考虑以下降噪方案：

（1）对制冷系统进行合理的匹配，从根本上消除冷媒流动噪声；

（2）在局部（一般为毛细管出口处）包隔声材料来消除冷媒流动噪声，但由于氟里昂的流动性，声音的传播距离相对较长，以及由于氟里昂在系统中的流动状态的不确定性，利用局部包隔声材料来消除冷媒流动噪声的方案，不一定总能取得降噪效果。

因此对于冷媒流动噪声，应在制冷系统匹配过程中，通过调整管路布局、冷媒在管路中的流速等来加以解决。

3.5 :声

总的来说， 电器部分的噪声相对于其他噪声来说，量值很小，不是主噪声源，对整机噪声影响不大；实际降噪研究工作过程中，可不予考虑。

3.6 关于整机噪声不稳定的原因

导致噪声升高的肯定原因：

1）转速升高→风量增大→噪声增大

2）压缩机噪声大→噪声增大

外协件质量不足原因：

1）电机普遍规定：额定转速±30rpm，实际上可能偏差更大；

2）压机噪声，单体噪音大。

因此，整机噪声偏移与外协件的质量及所能达到的精度要求有关，可通过严把质量检验关及提高精度要求，来减少或解决整机噪声不稳定的质量问题。

3.7 气动噪声

气体流过物体表面时，由于气流与物体表面的相互作用，使得流场发生变化，产生涡流，导致气动噪声的增大，对空调而言：

（1）进风格栅、翅片形状及间距（如过密等）、风道→导致风扇来流紊流度增大→噪声增大、风量减少；

（2）出风口导流片→导致气流紊流度增大→噪声增大、风量减少；

（3）风扇的不同结构形状→不同的气流涡旋脱落→不同的噪声变化；

（4）窗机室外部分，风扇强制气流通过冷凝器→导致气流紊流度增大→噪声增大。

对分体空调而言，其室内机噪声完全来自气动噪声，而室外机噪声源中，气动噪声是主要的噪声源，对室外机噪声具有重要的影响；对窗机而言，其室外部分噪声源中，气动噪声是主要的噪声源，对室外机噪声具有重要的影响，其室内部分噪声，除一部分来源于室外部分噪声外，其余全部来自气动噪声，因此，气动噪声的降低对空调降噪具有特别重要的意义，可以说，降低了空调的气动噪声，则肯定降低了空调的整机噪声，而降低其他噪声源的噪声（如压缩机）未必会取得使整机噪声下降的降噪效果！

对气动噪声，可考虑以下降噪方案：

（1）在系统允许的情况下，尽可能降低风扇转速，从而降低气动噪声；

（2）遵循声学发生的规律，合理匹配进风格栅、风道、风扇、出风口等，从根源上消除或减少气动噪声的发生；

为了满足系统的制冷量要求，风扇的转速并不是在任何时候都可以降低的，上述降噪方案1并不是在任何时候都可以实施的，对气动噪声的降低应重点考虑降噪方案2。

4 降噪新技术

随着国内外生产厂家的增多，高标准设计要求、质量要求成为各空调公司竞争的手段，低噪音成为了各消费者追求目标，因此，各大厂家竟相开展降噪的设计活动，通过引起仿真软件模拟，在不增加的成本的前提下尽可能的降低噪音。目前国内外生产厂家在空调器降噪方面已经取得了很多新的技术，取得了好的降噪效果：

1）在压缩机吸气口处增设消声器或者将压缩机用吸声材料包扎，但必须用阻燃材料；

2）改进压缩机结构和性能，以减少其低频振动及噪声。

3）窗机室内外中间软性连接，室内外采用密封材料，减少室外噪音向室内侧传播；

4）采用倾斜蜗舌或蜗舌共鸣腔抑制旋转共振躁声；

5）加大室外侧轴流风叶风扇的直径，降低电机转速；

6）贯流风扇的选择、片数和片距非常重要，要尽量避开容易产生噪声的频率。

5 小结

本文对家用分体机、窗机等空调噪声的原因作了分析，并针对这些主要原因给出了一些降噪方案，使设计开发人员在设计时对可能引起噪声的各种原因给予注意和重视，在生产过程中尽可能选用高质量的配件，采用先进科学的装配工艺，同时也有利于压缩机生产厂家改进其产品，以便最终生产满足用户需要的更低噪声的空调器。

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