一噪聲源分析
從空調器的結構、工作原理以及對它的測試分析可以看出,其主要噪聲是由氣動噪聲、機械噪聲及電磁噪聲三大部分組成。
1、氣動噪聲:
1)風機噪聲:包括風扇產生的較大的氣體混流聲,以空氣動力性噪聲為主,該噪聲主要包括旋轉噪聲和湍流噪聲,旋轉噪聲是由于風機的葉輪在旋轉時與空氣質點相互作用引起的空氣脈動而產生的,旋轉噪聲的強度與風機片數,葉片的形狀、尺寸、風機葉輪的轉速、風機內風速及流量、靜壓等諸因素有關,其噪聲呈寬頻帶的低、中頻性。據研究表明,旋轉噪聲與葉輪的圓周速度的10次方成比例。渦流噪聲的頻率取決于葉片的形狀及葉片與氣體的相對速度,渦流噪聲與葉輪圓周速度的6次方(或5次方)成比例。在風機葉輪直徑一定的情況下,轉速是影響軸流風扇噪聲的重要因素,轉速越高,噪聲越大。渦流噪聲與風扇電機的轉速和排風量有關。
2)管道噪聲:高速氣流在流動中沖刷管道,激發管壁并使之發生震動,形成“發生器”后經管壁向四面發射,管道的彎頭、變徑閥們以及風口等部位因渦流、渦阻現象嚴重,從而引發這些部位劇烈震動產生噪音。渦流噪聲的頻率峰值一般在2000-4000Hz,屬中高頻噪聲。
2、 機械噪聲:機械噪聲是空調器出現異常噪聲的主要原因,空調內機的動力運動部件主要是電機和風扇,外機的動力運動部件主要是壓縮機、電機及風扇。一方面它們本身工作產生振動和噪聲,另一方面會激發與之相連的其他零部件(如電機支架、配管、底盤和箱體等)產生機械振動,并向外輻射噪聲,包括了空調器內部各組件工作時自身發出的噪聲和組件之間相互影響發出的噪聲,它與結構設計方案以及制造、裝配精度有關。機械噪聲對分體空調器外機整機噪聲的貢獻達到50%。
3、電磁噪聲:風扇電機多采用交流電機,交流噪聲也是一主要的噪聲源。
二中央空調機組噪聲控制方法
一)選擇性能良好的動力部件,對其采用合理的減振降噪控制。
1、 選擇噪聲低、振動小、整體性能好的空調壓縮機,壓縮機減振墊選擇高阻尼的減振墊圈,以減小壓縮機底腳產生振動,從而減小噪聲;選擇翼形符合空氣動力學理論的風扇,這可以很大程度地降低空調器的整機噪聲;
2、 選擇葉片數多的軸流風葉,改變軸流風機的葉數,軸流風機產生的噪聲既有離散噪聲又有渦流噪聲,所要做的就是盡量降低其產生的噪聲峰值。用6葉的軸流風扇代替4葉軸流風扇,6個扇葉比4個扇葉對穩定氣流有更加突出的作用,由于其扇葉靠得更加緊密,所以吸力邊與壓力邊的附面層相對變薄,不易形成大的脈動,使其峰值下降。從以下公式中可以看出,旋轉基頻( )發生了變化,這是因為葉片數目 增多的緣故,但不影響聲能的下降,基頻的增加有利于提高聲波頻率,高頻聲波在傳遞過程中衰減更快。
3、所選風扇應嚴格控制離心風輪和軸流風葉的靜、動平衡精度。
1、風扇電機的選擇,在成本允許的情況下,盡量使用多風扇電機代替單一電機,多動力部件系統輻射的聲能要遠遠低于同功率情況下的單一動力部件系統;電機應選擇高極數低速電機,該類型電機具有轉速低,運轉平穩,輸入功率相對低,壽命長等優點;如果制冷量等性能能夠得到保證,則可適當降低風扇電機的轉速;
2、采用新型蝸殼,譬如吸聲蝸殼,即在蝸殼進風口加濾波棉,蝸殼內用有機玻璃打孔,有機玻璃下面填充吸聲材料;采用傾斜蝸舌或者蝸舌共鳴腔抑制旋轉共振噪聲;
6、在結構允許時室外機采用大直徑軸流風扇,降低轉速,但增加了室外機的體積和成本;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;
二)機組合理的結構設計,隔音減振設計,管道設計
1、利用金屬網罩抑制室內離心風機的寬帶噪聲:離心風機的寬帶噪聲是由離心葉輪進氣紊流噪聲和渦流噪聲組成,由于離心葉輪前部蒸發器的存在,導致離心風機進氣紊流的加劇,從而輻射較大的紊流寬帶噪聲。為了控制該噪聲,在離心風機葉輪進出氣口加裝了金屬網罩。曾有人選用網絲直徑為0.28mm、網孔尺寸為2.0mm×2.0mm的金屬網罩加裝在kc-20離心風機上,測得改裝前后的離心風機噪聲功率譜,改裝后,由于葉道內氣流紊流強度及尾緣渦流脫落大小均得到了有效的控制,風機的噪聲平均可以降低3-5db,因而其室內評價點的噪聲能量在寬頻范圍內得到了較大幅度的降低。該方法對大風量風機噪聲降低是有益的,但同時應考慮壓力損失會導致風量的變化。
2、找出合理的壓縮機吸、排氣管道的彎度和長度尺寸,在彎管處加高阻尼減振膠,可起到減振降噪的作用。同時,在設計管道長度時,一定要避開共振管的長度;滾動轉子式壓縮機與蝸旋式壓縮機是目前空調行業應用比較廣泛的兩種壓縮機,根據其內部機構運動特性(見圖1),壓縮機在水平面內沿壓縮機輪廓的切向振動較垂直方向的振動要大得多,因此,在管路設計時應保證管路在水平面有一定的跨度,這樣不僅保證了運輸中的可靠性,同時一定跨度的管路起到吸振降噪的作用,壓縮機在水平面的振動沿管路傳遞到機體的能量會大大減少。
3、提高安裝工藝的水平,合理設計電機支架截面形狀,保證支架具有良好的剛度,以此保證風扇電機軸的水平度,減少因電機晃動而產生的噪聲。
4、空調器室內側風道應平整光滑,風道應有必要的導風設計,控制由模具造成的接縫凸出部位,減少風阻,從而降低噪聲;
5、在壓縮機吸、排氣處增設消聲器或者將壓縮機用吸聲材料包扎,但必須采用阻燃材料;
1、導風圈的設計,再保證安裝順利的前提下,盡量減少動葉外徑與外殼的相對間隙,在結構允許時,應保證軸流風扇2/3以上位于導風圈內。
2、電機噪聲控制,電機的噪聲主要是轉子偏心引起,廠家可通過加工制造保證精度,軸承徑向游隙的調整,徑向游隙保證在0.013-0.028 mm之間,軸承噪聲就會顯著降低;另外在一些特殊場合,可采用消聲罩,同時在消聲罩內粘貼消聲材料,選擇像泡沫塑料或海綿等內部多孔且互相連通的材料,采用消聲罩應考慮電機散熱。
3、機組動力部件采用機械隔振,要求干振頻率 與減振器豎向自振頻率 的比值 大于2.5,則隔振率大于80%,能保證良好的隔振效果。
參考依據
城市區域環境噪聲標準GB 3096-93
1 城市環境噪聲標準值列于下表:
等效聲級LAeq dB
類別 |
晝間 |
夜間 |
0 |
50 |
40 |
1 |
55 |
45 |
2 |
60 |
50 |
3 |
65 |
55 |
4 |
70 |
55 |
各類標準的適用區域
0 類標準適用于療養區、高級別墅區、高級賓館區等特別需要安靜的區域。位于城郊和鄉村的這一類區域分別按嚴于0類標準5dB
1 類標準適用于以居住、文教機關為主的區域。鄉村居住環境可參照執行該類標準。
2 類標準適用于居住、商業、工業混雜區。
3 類標準適用于工業區。
4 類標準適用于城市中的道路交通干線道路兩側區域,穿越城區的內河航道兩側區域。穿越城區的鐵路主、次干線兩側區域的背景噪聲(指不通過列車時的噪聲水平)限值也執行該類標準。