多聯(lián)空調室外機噪聲的實驗測試研究*

方 挺 漆石球 毛義軍

（1.廣東志高暖通設備股份有限公司；2.華中科技大學航空航天學院）

0 引言

多聯(lián)空調俗稱“一拖多”，指的是一臺室外機通過配管連接兩臺或兩臺以上室內機，室外側采用風冷換熱形式、室內側采用直接蒸發(fā)換熱形式。多聯(lián)機系統(tǒng)的中央空調解決了傳統(tǒng)中央空調的一開俱開的局面，可以更智能化的控制室內機開啟，在便利人們生活的同時,也大大的節(jié)約了能耗[1-2]。因此，在各種建筑樓宇中可以見到多聯(lián)機被大量的應用。在空調行業(yè)中，對室內機和分體機室外機的噪聲已經開展了大量的研究[3-5]，但是對多聯(lián)機室外機的噪聲研究相對較少。隨著越來越多的樓宇中多聯(lián)機的室外機部分被整齊的布置在樓頂或室外平臺，這逐漸成為建筑噪聲的重要來源之一。

1 實驗裝置和測試儀器

在廣東志高暖通設備股份有限公司的半消聲室內對某多聯(lián)空調室外機的噪聲進行實驗測試，現場布置如圖1所示。如圖2所示，多聯(lián)機室外機的主要部件包括：壓縮機、換熱器、風機、油分離器、過濾器、冷媒管道以及各種閥門等。

圖1 多聯(lián)機噪聲實驗現場圖Fig.1 Noise measurements of multi-split air-conditioning

圖2 多聯(lián)機系統(tǒng)示意圖Fig.2 Diagram of multi-splits air-conditioning system

表1 列出了制冷和制熱工況下壓縮機和軸流風扇的工作頻率。該室外機頂出口采用的雙軸流風機的葉型相同，但是葉片數分別為3和4，因此在制冷工況下其對應的葉片通過頻率分別為fBPF=1050×3/60=52.5Hz和fBPF=1 050×4/60=70Hz。

表2列出了噪聲測試實驗過程中聲壓和聲強傳感器及測試系統(tǒng)的相關規(guī)格參數。其中在聲壓實驗過程中，布置四個測點分別位于室外機前、后、左、右四個方向，測點離地高度1m，距離室外機最近壁面的距離為1m。在聲強實驗過程中，分別將聲強探頭近距離布置在室外機正面和左面，采用近場掃描法詳細測量多聯(lián)機周圍的聲強分布特征，測點與各側面的距離分別為0.1m。

表1 多聯(lián)機壓縮機和軸流風機的工作轉速Tab.1 Rotate speed of multi-split compressor and axial fan

表2 振動與噪聲信號采集系統(tǒng)的主要硬、軟件Tab.2 Main hardware and software of sound and vibration signal acquisition system

2 制冷和制熱工況下聲壓和聲強的實驗結果

2.1 聲壓測試結果分析

圖3 顯示了制冷和制熱兩個工況下的聲壓級頻譜。實驗結果表現出如下的基本特征：

圖3 四個測點位置的聲壓級頻譜Fig.3 SPL spectrum of four test points

1）噪聲頻譜中存在大量的離散峰值，是影響室外機總體噪聲聲壓級的主要因素，因此，有必要分析其噪聲的主要產生原因，為后續(xù)開展降噪方案的設計提供支撐[6]。

2）在200～1000Hz的頻率范圍內，噪聲的峰值遠遠高于其他頻段的噪聲。因此，控制該頻率段的噪聲是目前需要解決的最主要矛盾。

在圖3的基礎上，分別采用不同的特征頻率對噪聲聲壓級頻譜進行無量綱化處理，得到的結果如圖4 所示。結果表明所有的峰值頻率都與53Hz、71Hz 和114Hz 的整數倍頻密切相關，因此，可以判定噪聲峰值都與軸流風機及壓縮機密切相關。其中53Hz 和71Hz與軸流風機理論計算得到的葉片通過頻率略有偏差,可能是由于風機在實際運行過程中的轉速波動。

基于圖4所示的實驗結果，可以發(fā)現如下特征：

1）在1000Hz以下的頻率區(qū)間內，三葉、四葉軸流風機以及壓縮機都對噪聲頻譜峰值存在明顯的貢獻。

2）在1000Hz以上的頻率區(qū)間內，噪聲的主要來源于壓縮機的貢獻。軸流風機對高頻噪聲的貢獻幾乎可以忽略不計。

3）在1000Hz以上的頻率區(qū)間內，壓縮機工作頻率的整數倍頻臨近區(qū)間存在多個頻率均布噪聲峰值，峰值間的頻率間距為7Hz。產生這種現象的原因目前尚不清楚，有待后續(xù)的進一步研究。

2.2 聲強測試結果分析

圖4 從聲壓級頻譜的角度揭示了室外機噪聲主要源于軸流風機和壓縮機的貢獻。本節(jié)進一步的利用聲強掃描功能定位多聯(lián)機的主要噪聲源位置。圖5和圖6列舉了在1/3倍頻程計量方式下63Hz和1250Hz兩種頻率下的聲強分布云圖。結果顯示：

圖4 制冷工況下聲壓級頻譜Fig.4 SPL spectrum of cooling condition

1）在63Hz 位置處，主要的噪聲源(紅色區(qū)域)位于多聯(lián)機頂部區(qū)域和左側靠底部的區(qū)域，其中頂部區(qū)域仍正是軸流風機安裝的區(qū)域。左側靠底部的區(qū)域仍待確認噪聲的主要來源。

2）在1 250Hz 位置處，主要的噪聲源(紅色區(qū)域)噪聲源主要來源于中部區(qū)域，該區(qū)域是壓縮機頂部及管道連接位置。

圖5 制冷工況下63Hz頻率分量下的聲強云圖Fig.5 Contours of sound intensity at 63Hz for cooling condition

3 結論

通過本次對多聯(lián)空調室外機的噪聲測試研究，可以得到以下結論：

1）室外機噪聲主要源于三、四葉軸流風機和渦旋壓縮機的噪聲。之前認為的其他噪聲來源，如冷媒管道噪聲、換熱器噪聲等，均不是主要需要重點關注的對象。

2）噪聲頻譜主要集中在200～1000Hz 的區(qū)間范圍內。此時，軸流風機和壓縮機噪聲均會形成主要貢獻，但是軸流風機的噪聲聲壓級高于壓縮機噪聲。在1000Hz 以上的區(qū)間范圍，壓縮機噪聲占優(yōu)，此時，軸流風機的噪聲貢獻可以忽略。

圖6 制冷工況下1 250Hz頻率分量下的聲強云圖Fig.6 Contours of sound intensity at 1 250Hz for cooling condition