移動(dòng)空調(diào)打水方式與噪聲控制技術(shù)研究

TCL德龍家用電器（中山）有限公司 鐘 堅(jiān)

若以結(jié)構(gòu)形式為依據(jù)，可將整體空調(diào)機(jī)分為兩類，即窗機(jī)和移動(dòng)空調(diào)器。消費(fèi)者對移動(dòng)空調(diào)器的需求，通常遠(yuǎn)高于窗機(jī)，受安裝費(fèi)用等因素制約，大多數(shù)家庭均將移動(dòng)空調(diào)器作為首選。隨著投入使用數(shù)量的增加和時(shí)間的延長，移動(dòng)空調(diào)器的潛在問題逐漸浮出水面，其中，最具代表性的便是噪聲，本文對此加以研究。

1 研究背景

移動(dòng)空調(diào)器的特點(diǎn)是室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)結(jié)合在一起，而過于緊湊的結(jié)構(gòu)，便是室內(nèi)環(huán)境難以徹底隔離噪聲源的主要原因。在低風(fēng)制冷時(shí)，室內(nèi)側(cè)噪音可達(dá)到50dB，高風(fēng)制冷所形成噪音的分貝，通常高達(dá)55dB。對移動(dòng)空調(diào)器而言，噪聲往往決定了空調(diào)整體的質(zhì)量和舒適度。

2 移動(dòng)空調(diào)噪聲分析

2.1 濺水聲

移動(dòng)空調(diào)往往將水輪打水技術(shù)作為首選，這樣做可以有效排除冷凝水，通過優(yōu)化冷凝器所表現(xiàn)出換熱效率的方式，在降低功耗的基礎(chǔ)上，使能效顯著提高。打水系統(tǒng)可被分為較多部件，例如，打水電機(jī)、對冷凝水進(jìn)行匯集的底盤、直徑相同的兩個(gè)大打水輪（通常位于電機(jī)軸上）。打水輪的位置應(yīng)當(dāng)尤為注意，除特殊情況外，工作人員均將冷凝器安裝在底盤上方，而打水輪位于冷凝器縫隙處，二者始終處于同步轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。當(dāng)打水系統(tǒng)運(yùn)行后，先由打水電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力，確保打水輪可經(jīng)由霧化方式將冷凝水轉(zhuǎn)化為細(xì)小顆粒，再向冷凝器進(jìn)行噴灑，而冷凝器的作用，主要是盡快蒸發(fā)霧化狀態(tài)的冷凝水，并提高冷凝器的冷卻效率，從而提高整機(jī)能效比。

對某移動(dòng)空調(diào)進(jìn)行測試時(shí)，工作人員發(fā)現(xiàn)空調(diào)濺水聲十分明顯，而拆機(jī)分析結(jié)果表明，有濺水聲的主要原因是打水輪吃水高度存在差異，在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，打水輪連續(xù)撞擊冷凝水液面，水花被濺起，濺水聲隨之出現(xiàn)。由聲壓級適用疊加公式可知，以降低特定噪聲源為前提，若疊加其他噪聲源所得數(shù)值大于特定噪聲源，整機(jī)噪聲往往只能下降約3dB。

2.2 箱體噪聲

外界激勵(lì)是箱體諧振噪聲出現(xiàn)的主要原因，而諧振噪聲的特點(diǎn)是頻段離散，這是因?yàn)椴煌考ǔ?yīng)不同的阻尼、頻率和振型。由于慣性力存在，處于運(yùn)行狀態(tài)的壓縮機(jī)，必然會出現(xiàn)壓縮機(jī)振動(dòng)的情況，經(jīng)由配管、底腳螺栓向箱體進(jìn)行傳遞，這便是箱體振動(dòng)的原因。此外，高頻噪聲也具備了形成的條件。

2.3 管路噪聲

由壓縮機(jī)振動(dòng)所形成激振力，通常會經(jīng)由配管向支撐部分進(jìn)行傳遞，二次振動(dòng)隨之出現(xiàn)。正弦振型所產(chǎn)生激振力滿足疊加條件，因此，其振幅往往能夠得到極為直觀的表現(xiàn)。此外，處于流動(dòng)狀態(tài)的制冷劑，同樣會使管路受到?jīng)_擊，其他部件受管路振動(dòng)影響，出現(xiàn)流致噪聲、窄帶噪聲的幾率均有所增加。

2.4 壓縮機(jī)噪聲

壓縮機(jī)噪聲主要分為電機(jī)所傳出電磁噪聲、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)形成的機(jī)械噪聲兩部分，前者為高頻噪聲，后者往往是低頻噪聲。在評價(jià)壓縮機(jī)噪聲時(shí)，工作人員需要著重考慮以下因素：其一，聲能量總水平；其二，噪聲級變化趨勢；其三，噪聲頻譜與瞬時(shí)聲壓級；其四，噪聲級分布情況。

3 噪聲控制及打水技術(shù)探究

3.1 改進(jìn)打水方法

濺水聲出現(xiàn)的原因主要是打水輪撞擊液面，而打水輪撞擊液面的原因，則是吃水高度存在差異，要想使該問題得到解決，對打水技術(shù)進(jìn)行升級很有必要。具體來說，就是將水泵、罩極電機(jī)、水輪視為動(dòng)力源，在充分利用雙擊動(dòng)力特有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，加大水位控制力度，確保其始終處于精細(xì)控制狀態(tài)下。

如圖1所示，先通過液面?zhèn)鞲衅靼l(fā)出指令，由水泵進(jìn)行泵水，再經(jīng)由管路布水管，準(zhǔn)確到達(dá)打水輪的設(shè)定位置，即布水管出口位置。隨后，利用水泵吸收底盤冷凝水，經(jīng)由布水管出口，到達(dá)旋轉(zhuǎn)速度極快的水輪上，為水輪打水提供向布水轉(zhuǎn)變的條件，噪聲自然可以得到控制。與此同時(shí)，上文提到的冷凝水，還可以驅(qū)動(dòng)水輪，通過打水霧化的方式，確保冷凝器擁有更為理想的換熱效果。

圖1 雙級動(dòng)力示意圖

如圖2所示，將水位傳感器加設(shè)在底盤處。其中，一個(gè)水位傳感器對最高水位進(jìn)行感測，另一個(gè)傳感器負(fù)責(zé)對最低水位進(jìn)行感測，這樣做可使底盤水位得到嚴(yán)格限制，為水位非穩(wěn)態(tài)向水位穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)變助力。事實(shí)證明，若噪聲出現(xiàn)原因是吃水高度異，對上述技術(shù)加以運(yùn)用，通?？墒乖肼暤玫接行Ы档汀?/p>

圖2 現(xiàn)有技術(shù)示意圖

3.2 控制箱體噪聲

箱體噪聲的出現(xiàn)原因主要是薄板振動(dòng)輻射，阻尼降噪便可取得理想的控制效果。具體來說，就是以阻尼耗能規(guī)律為依托，通過對輻射結(jié)構(gòu)形狀加以改善的方式，使結(jié)構(gòu)阻尼、擁有較大內(nèi)損耗的阻尼材料得到增強(qiáng)，真正做到對阻尼的減振潛力進(jìn)行全面發(fā)揮。隨著設(shè)計(jì)、材料和工藝走向完善，箱體結(jié)構(gòu)往往能夠表現(xiàn)出更為理想的抗振性能，在增強(qiáng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的前提下，大幅延長脈沖噪聲所能持續(xù)的時(shí)長。事實(shí)證明，只有對峰值噪聲強(qiáng)度進(jìn)行降低，才能使機(jī)械振動(dòng)帶來的噪聲得到控制。這里要明確一點(diǎn)，現(xiàn)階段對阻尼特性加以衡量的參數(shù)為損耗因子，該參數(shù)的特點(diǎn)是極易被外界環(huán)境影響。例如：頻率與溫度，也就是說，不同溫度下，損耗因子所形成性能曲線往往存在顯著差異，只有綜合考慮多方因素，對其進(jìn)行選用，才能避免不必要問題的出現(xiàn)。

3.3 控制管路噪聲

可使管路噪聲得到有效控制的方法，均強(qiáng)調(diào)對配管設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，確保激振力帶來的振動(dòng)始終處于可控范圍內(nèi)。要想達(dá)成上述目標(biāo)，工作人員要重視振動(dòng)衰減分析，保證所確定優(yōu)化方向，可取得理想效果。

流固耦合是流致噪聲出現(xiàn)的主要原因，要想使該問題得到解決，在前期設(shè)計(jì)階段，工作人員應(yīng)將大彎曲半徑作為首選；確保壓縮器回氣口和排氣口配管，均有直線段相對應(yīng)；通過增加U型管數(shù)量的方式，對配管振動(dòng)進(jìn)行減小，最大限度縮小U型管和壓縮機(jī)的距離，延長其兩臂長度；精簡排氣管彎位，先靠攏壓縮機(jī)中心再向外走管，通常能夠取得理想效果。

配管的本質(zhì)是振動(dòng)系統(tǒng)，無論是配重質(zhì)量還是其重量，均會給減振效果帶來影響，因此，除特殊情況外，工作人員均可利用阻尼膠或配重塊，增加U型管重量。待配管設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)告一段落，在測定配管固有頻率的基礎(chǔ)上，結(jié)合頻譜圖展開研究，盡量避免出現(xiàn)峰值過近或重疊的情況，這是因?yàn)榉逯颠^近及重疊，被視為共振和斷管問題形成的主要原因。

另外，如果條件允許，還可以選擇加設(shè)消聲器的方式，盡量阻斷噪聲傳播渠道，具體來說，就是以消聲原理為指導(dǎo)，充分利用聲波能夠干涉、吸收和反射能量的功能，通過對比CPB頻譜的方式，確定能夠取得理想效果的消聲器。目前，可供選擇的消聲器類型較多，例如：復(fù)合消聲器、阻性消聲器或抗性消聲器。

3.4 控制壓縮機(jī)噪聲

移動(dòng)空調(diào)噪聲源包括壓縮機(jī)，低頻噪聲經(jīng)由壓縮機(jī)減振膠、管路系統(tǒng)向外傳遞，高頻噪聲向外傳遞的介質(zhì)為空氣。在對多方因素加以考慮后，工作人員提出如下方案，以期能夠使壓縮機(jī)噪聲得到控制。

方案一：先確定系統(tǒng)擁有理想的真空度，再對制冷劑進(jìn)行充注，可使壓縮機(jī)噪聲得到降低。現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)表明，只要確保真空度達(dá)到預(yù)期，噪聲就可以降低3dB左右。

方案二：利用隔音棉對壓縮機(jī)進(jìn)行覆蓋，可使本體噪聲源得到隔絕。這里提到的隔音棉，通常由隔聲材料、吸聲材料復(fù)合所得；其中，隔聲材料能否表現(xiàn)出良好的隔音性，主要取決于材料和結(jié)構(gòu)，隔音棉常用材料為復(fù)合阻尼片，工作人員應(yīng)以隔聲質(zhì)量定律為參考，對阻尼片密度及厚度加以確定；吸聲材料可細(xì)分為毛氈、非織物和玻璃纖維，非織物的作用以表面處理為主，利用其處理壓縮機(jī)殼體，通常可使噪聲輻射頻率得到顯著降低。

結(jié)論：要想使移動(dòng)空調(diào)普遍存在的噪音問題得到解決，關(guān)鍵是以打水方式為切入點(diǎn)，結(jié)合噪音類型與形成原因，分別制定解決策略。事實(shí)證明，只有這樣才能使噪聲得到消除，消費(fèi)者聽感自然能夠得到一定程度的提升。