簡(jiǎn)析變頻空調(diào)性能以及運(yùn)行噪音改善

林森榮

（TCL空調(diào)器〈中山〉有限公司，廣東 中山 528427）

近些年來，很多地方都接收到客戶對(duì)變頻空調(diào)室外機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音的投訴。這種“嗡嗡聲”嚴(yán)重影響了人們的日常生活，必須采取相應(yīng)措施來改善此情況。

1 變頻空調(diào)性能與各聲音品質(zhì)參數(shù)

1.1 變頻空調(diào)性能

變頻空調(diào)是定頻空調(diào)器基礎(chǔ)上更改壓縮機(jī)為可變速壓縮機(jī)同時(shí)搭配上控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器。變頻器通過主芯片改變并控制對(duì)壓縮機(jī)輸出電源,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空調(diào)器改變頻率。首先，變頻空調(diào)具有恒溫節(jié)能的特點(diǎn)，在空調(diào)器剛開始運(yùn)行過程其輸出頻率為25Hz左右，經(jīng)過一段時(shí)間后，再以高頻率進(jìn)行運(yùn)行，以高制冷量快速輸出，快速降低、提升房間至設(shè)定溫度;當(dāng)溫度值達(dá)到要求之后，壓縮機(jī)變?yōu)榻档瓦\(yùn)轉(zhuǎn)速度，使得房間失去、得到的熱量與房間得到/損失的熱量達(dá)到平衡，提升房間內(nèi)用戶使用舒適性以及達(dá)到節(jié)能效果。

其次，變頻空調(diào)對(duì)電網(wǎng)電壓的適應(yīng)性有所提高。由于夏季溫度較高，空調(diào)連續(xù)使用時(shí)間較長，會(huì)造成電壓不穩(wěn)的狀況。變頻空調(diào)的電壓適應(yīng)范圍比較廣泛，可達(dá)到187V至242V之間，因此，變頻空調(diào)能夠更好的適應(yīng)電壓波動(dòng)。第三，APF值的提高。隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加快，人們生活水平也不斷提高。很多公共場(chǎng)所和私人居住房屋都普及了空調(diào)。空調(diào)的制冷作用在夏天的應(yīng)用比較頻繁。近些年來，國家對(duì)APF的要求標(biāo)準(zhǔn)有所提高。對(duì)于轉(zhuǎn)速可控型房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值要求在規(guī)定工況條件下，空調(diào)制冷和制熱運(yùn)行時(shí)全年能源消耗效率（APF）最小允許值。變頻空調(diào)節(jié)能效果較好，可以更好的滿足此要求。

1.2 聲音品質(zhì)參數(shù)

聲音品質(zhì)參數(shù)主要有以下幾種：響度、尖銳度、粗糙度、語言可懂度、有調(diào)度等。響度能夠定量反映人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱主觀感受程度[1]。在聲音品質(zhì)評(píng)價(jià)中，它具有決定性作用。尖銳度即聲音中的高頻組分所占比例的值。粗糙度即是聲音調(diào)制形式的描述參數(shù)。對(duì)于人耳來講，高頻調(diào)制的粗糙度更能引起人的注意。當(dāng)噪音出現(xiàn)的時(shí)候，語言能夠被理解的程度也隨之降低。語言可懂度即噪音對(duì)其影響程度。有調(diào)度是目前國際上研究中常用來對(duì)于一個(gè)噪聲頻譜中的有調(diào)成分機(jī)型量化表示的量[3]。

2 周期性噪音產(chǎn)生原因

2.1 拍振現(xiàn)象

雖然變頻空調(diào)產(chǎn)生的噪音不會(huì)像工廠沖床等大機(jī)器發(fā)出高噪音，但是在幽靜環(huán)境中，稍有噪音也會(huì)引起人們煩惱，研究實(shí)驗(yàn)表明40-45dB(A)的噪音，睡著的人雖不會(huì)被吵醒，但是人的腦電波已有反應(yīng)，影響了人的睡眠質(zhì)量。近幾年，各空調(diào)廠家在室內(nèi)機(jī)噪音的降噪都下足了功夫，也取得了較低的室內(nèi)機(jī)噪音。雖然采用新技術(shù)后噪音降低一些，但是空調(diào)外機(jī)有的還存在一種低頻周期性的低頻“嗡嗡”等異常聲音，雖然該異音的聲壓值也比較小，但是比起連續(xù)的噪聲高的聲音更令人心煩，這是客戶投訴較多的問題之一。下面將對(duì)一種由拍振引起的“嗡嗡”聲進(jìn)行分析與實(shí)驗(yàn)研究。合成運(yùn)動(dòng)是這樣一種振動(dòng)：其振動(dòng)頻率是ω1t，但振幅本身又隨著時(shí)間變化。變化的頻率是Δω（ω1-ω2）。我們把這種振動(dòng)現(xiàn)象叫做拍。因Δω比ω1小得多，故振幅變化速度是緩慢的，當(dāng)Δωt=0時(shí)，合成信號(hào)最大振幅為Amax=a+b；當(dāng)Δωt=π時(shí)，合成信號(hào)最小振幅為Amin=｜a-b｜。在單位時(shí)間內(nèi)腰或腹出現(xiàn)的次數(shù)叫拍的頻率f拍，振幅大小改變一次的時(shí)間叫拍的周期T拍，以某品牌A/B變頻室外機(jī)進(jìn)行噪音測(cè)試為例，測(cè)試位置為室外機(jī)正前方45對(duì)角。測(cè)試結(jié)果表明主要是壓縮機(jī)還有其他成分的噪音、且其他成分噪聲幅值較大。兩個(gè)信號(hào)頻率分別為82.5Hz、84.5Hz，82.5Hz噪聲是來自軸流風(fēng)輪發(fā)出的，該噪聲即旋轉(zhuǎn)噪聲，它是葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)與空氣相互作用而連續(xù)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，從而輻射噪聲的。用閃頻儀測(cè)得3葉軸流風(fēng)輪轉(zhuǎn)速為825rpm，即82.5Hz噪聲信號(hào)來自旋轉(zhuǎn)噪聲的2倍諧頻。而84.5Hz則為變頻壓縮機(jī)運(yùn)行頻率。試驗(yàn)結(jié)果顯示在1s里約有2個(gè)拍聲，即在1秒時(shí)間內(nèi)可有聽到兩次低頻的“嗡嗡”聲。

2.2 相關(guān)實(shí)驗(yàn)及分析

對(duì)噪音的診斷方法有很多，比如逐步排除法、噪音測(cè)試系統(tǒng)FFT分析法和CPB恒百分比帶寬分析法。筆者在判斷某商場(chǎng)某品牌1.5P變頻空調(diào)噪音時(shí)候采用了CPB分析法。此空調(diào)的室內(nèi)高速風(fēng)噪音為44.5分貝，室外的噪音達(dá)到了55分貝。進(jìn)行CPB分析法操作的場(chǎng)所必須為噪聲實(shí)驗(yàn)室，并將室內(nèi)調(diào)為25℃溫度，20dB的本底噪音。假設(shè)空調(diào)制冷工作溫度為16℃，制熱工作溫度為30℃，此時(shí)空調(diào)風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，產(chǎn)生的噪音主要在100Hz左右、1.3kHz左右，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音在2kHz左右，低頻噪音大概在60Hz的范圍內(nèi)[2]。利用CPB分析法可知，其室外噪音的產(chǎn)生來源為壓縮機(jī)和管路。其低頻音主要來自則是壓縮機(jī)和鈑金共振。由于不同噪音源具備其特定振頻，所以比較容易很快的診斷出噪音的來源，便可以采取相應(yīng)的改善措施。

3 空調(diào)性能及噪音改善措施

3.1 優(yōu)化風(fēng)輪與風(fēng)機(jī)

普遍來講，空調(diào)機(jī)的風(fēng)輪大多數(shù)是直片型。在進(jìn)行空調(diào)噪音改善工作的時(shí)候，可以將其改為斜扭型來改善噪音。有的空調(diào)為了將風(fēng)量提升，風(fēng)輪的直徑一般都很大。但是風(fēng)量提升的同時(shí)，噪音的影響也提高了很多。因此，在進(jìn)行空調(diào)設(shè)計(jì)的時(shí)候，最好限制風(fēng)輪直徑的長度，使空調(diào)在不失去其原來的性能的同時(shí)還可以改善噪音影響。對(duì)于空調(diào)室外機(jī)，利用物理建模得出其最合適的配管參數(shù)，然后利用試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，從而達(dá)到減少拍振、降低噪音的目的。

3.2 制冷系統(tǒng)的改善

空調(diào)機(jī)的制冷系統(tǒng)是噪聲來源處之一，對(duì)其進(jìn)行改善有助于降低噪音。因?yàn)閴嚎s機(jī)的運(yùn)作有固定周期，所以在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候往往會(huì)出現(xiàn)脈沖現(xiàn)象。這種制冷劑產(chǎn)生的脈沖在管路里會(huì)發(fā)生復(fù)雜的振動(dòng)[2]。對(duì)于此情況，筆者認(rèn)為可以沿著其振動(dòng)方向?qū)苈愤M(jìn)行改善，從而降低此現(xiàn)象的發(fā)生頻率。與此同時(shí)，還可以在管路的適當(dāng)位置增加防震膠、配重塊等來減小振動(dòng)[3]。在進(jìn)行制冷劑改善的時(shí)候，還需要注意防止出現(xiàn)壓縮機(jī)的管路和其它元件的共振現(xiàn)象。在最大程度上降低脈動(dòng)傳遞。當(dāng)今社會(huì)的科技發(fā)展越來越快，很多模擬實(shí)驗(yàn)已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中。所以，利用模擬壓縮機(jī)的振動(dòng)試驗(yàn)來對(duì)空調(diào)系統(tǒng)管路進(jìn)行設(shè)計(jì)，就能更好減少噪音影響。

3.3 變頻空調(diào)頻率選擇

在對(duì)壓縮機(jī)從低頻升至高頻、高頻降至低頻時(shí)A聲壓級(jí)的變化規(guī)律進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，筆者發(fā)現(xiàn)，室外機(jī)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速未變化，當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)行頻率從低頻到高頻時(shí)，噪聲是在升頻開始后50～60s之間噪聲最大[3]。所以選擇合適的頻率十分重要。與此同時(shí)，在改善噪音影響的時(shí)候，應(yīng)該提升對(duì)噪音傳播的控制，應(yīng)用一些吸聲部件進(jìn)行聲波吸收。另外，控制空調(diào)系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的隔振現(xiàn)象也十分重要。

4 結(jié)語

空調(diào)的使用已經(jīng)越來越普遍，它在方便人們生活的同時(shí)也帶來了一些負(fù)面影響，比如噪音。為了減少噪音的產(chǎn)生，提高人們的生活質(zhì)量，有效診斷噪音來源并采取合適的解決措施是十分必要的。

［1］祝琴華.降低空調(diào)噪音新方法研究[J].科技視界，2012，32（11）：50.

［2］周俊華.試論空調(diào)噪音的控制方法[J].科技世界，2012,17（22）：203.

［3］張文鋒.淺談家用空調(diào)機(jī)的噪音控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，19（12）：39.