摘要：窗式空调器具有安装简单、节省安装空间、价格便宜的优点受到人们的青睐，但其噪声大的缺点也困扰着消费者和空调厂商。本文通过分析窗式空调器产生噪声的主要来源及降噪的具体方法，并结合具体实例说明降噪的过程。
关键词：窗式空调器；降噪；方法
1、引言
随着人们生活条件的普遍提高，空调得到了普及也真正改善了人们的生活和工作环境。消费者现已不单满足于空调的基本制冷、制热功能，对空调的舒适性、智能等附加功能的需求越高了，而噪音是评价空调舒适性的重要指标，降噪是提高空调的舒适性途径之一。
2、窗式空调器产生噪声的来源
窗式空调与分体式空调不同，窗式空调所有部件都在一壳体里，采用双轴电机，因负载较大电机转速会比同能力段的分体式空调转速高，从而噪音值会比分体式空调要高。室外压缩机产生的声音及振动极易通过孔和固体共振传入室内，给窗式空调降噪带来了极大的难度。
窗式空调器产生的噪声按空间分为来自室内侧和室外侧。一、室内侧噪声主要为:(1)室内送风噪声，除了正常的风声外，还有风道设计不合理而引发的室内出风流动过程中与风道的摩擦产生的共振声；(2)出风口导风条松动产生异响；(3)蒸发器进液管设计不合理产生的氟流声。二、室外的噪音主要来源于：(1)压缩机本体产生的噪声，包括压机正常运行声及低频共振声；(2)压缩机运行时引发管路共振声；(3)室外风叶转动与气体流动的共振声;(4)室外风叶打水圈的打水声; (5)室外电机运行电磁声。
3、降噪方法
随着科技的进步，目前常用的分析方法为空调振动总值分析、噪音总值分析，傅里叶频谱分析等等，根据笔者多年的经验，空调主要噪声源的频率范围分别为：低频共振声20～70Hz；结构件摩擦声90～110Hz；风轮风叶噪音400～900Hz；压机运转噪声1000～2000。
3.1根据噪声来源的分析，在研发设计过程中应注意以下几点：
(1)选用性能优的压缩机，压缩橡胶脚垫与螺栓的设计间隙宜为1mm～2mm之间，如间隙过小易使整机共振产生噪音。(2)优化排回气管的设计，应避开与压缩机的共振频率，在空间允许的情况下，吸气管、排气管出口角度尽量小，回气管出管方向尽量靠近压缩机筒体，避免与压缩机储液罐切向一致，更不能大于切向，且折弯半径尽量大，避免应力集中产生共振。(3)冷媒流动声，主要分为本身扰动、气化声及喷射声，由于毛细管降压气化、截面突变产生，故毛细管设计时尽量避免细而长，宜选500mm～900mm长的毛细管，要减小气液比，加大流通截面，使流速减小，也可以用阻尼胶包裹突变区域，延缓气化时间消除管路振动。(4)优化风道蜗壳曲线，合理的风道能保证出风曲线顺畅减少摩擦降低噪音。(5)选取合适的风轮风叶，一般来讲噪声大小与风轮风叶片数、直径、叶片角度相关。
3.2现以一台上市的侧出风的3500W窗机为例进行降噪探讨。
依据国家标准GB7725-87《房间空气调节器》中规定的窗式空调器在名义制冷工况下，取样距样机室内外侧中心线1M处测得该样机的噪音值。经测试该窗机送风模式下高、低风室内噪音分别为55.8dB,49.5dB;风量分别为441.5m³/h,343.6m³/h；室外噪音分别为62.3dB,55.5dB;风量分别为1003.9m³/h,757.3m³/h；制冷模式下室内噪音分别为56.5dB,51.9dB;室外噪音为62.4dB,57.1dB。现设一个降噪目标，采用降噪方法实现室内送风模式高风、制冷模式高风降3dB，即达到室内送风52.5 dB，制冷53.5 dB的效果。
通过室内、外噪音测试值对比和噪声型谱分析可得出以下两点结论：(1)送风模式下，室内高噪声值主要分布在400 Hz～800Hz频率段，室内由气体与风道产生的摩擦声共振为主导，室外侧的噪声源来自风叶送风噪音。(2)制冷模式下，高噪音值主要分布在400 Hz～1500Hz频率段，最高的噪音值出现在500Hz，室内制冷噪声在送风噪声的基础上叠加0.7 dB，所以制冷模式下的噪声仍以送风为主导。室外侧高噪音值分布在400 Hz～900Hz之间，送风噪音覆盖了压机运行噪音，室外也以送风噪音为主导。
通过以上两点分析我们只要把送风噪音降下来就能实现降噪目标。结合前面总结的降噪方法，我们从风轮、风叶和风道的优化下手实现降噪。我们找来了与原规格相类似的风轮、风叶，图2为旧的风叶、风轮；图3为新的风叶、风轮。新旧风叶的外轮廓尺寸相当，新风叶形状比旧的尖，比较符合气体流动曲线。新旧风轮的外轮廓尺寸相当，新风轮的叶片内圈轮廓尺寸比较小。通过测试采用新的风叶、风轮的送风模式下高、中、低室内噪音分别为54dB,48.1dB;风量分别为465.8m³/h,363.9m³/h；室外噪音分别为61.5dB,54.1dB;风量分别为1014.8m³/h,,767.9m³/h；制冷模式下室内噪音分别为55.6dB,50.9dB;室外噪音为62.1dB,57.3dB。在送风模式下，室内外风量都有所提高，同时室内高风噪音值降低1.8dB，室外侧降低近1dB；制冷模式下，室内高风噪音值降低1dB，室外侧噪音值0.3dB。可见新风轮、风叶优于原风轮、风叶，风量大能提高换热效果且产生的噪声小。合理的风轮、风叶形状设计可以起到很好的换热和降噪效果。这里将不对风轮、风叶的结构进行深一步分析。
该窗机室内风道蜗壳如图4，通过观察发现风道内圈半径较小且存在台阶出风阻力较大，风道出风曲线不够流畅，容易产生出风摩擦噪声。根据经验尝试对室内风道进行加大内圈半径并除掉台阶扩大风腔，风腔曲线进行一些改善并制作手板进行测试，优化后的室内风道蜗壳如图5。使用新风叶、风轮及优化过的室内风道蜗壳测试送风模式下高、低风室内噪音分别为52.8dB,46.9dB;风量分别为1006.8m³/h,761.7m³/h；室外噪音分别为59.9dB,53.4dB;风量分别为1003.9m³/h,757.3m³/h；制冷模式下室内噪音分别为53.6dB,49.1dB;室外噪音为60.1dB,54.9dB。对比原风道测试数值发现使用优化后风道蜗壳室内侧送风模式下风量增加17 m³/h,转速与优化前相比略有增加，室外侧风量比优化前低8 m³/h对系统性能的影响是很小的，送风及制冷模式下室内和室外噪音分别降低1.2dB和2dB。分析型谱，室内送风及制冷模式下噪声相当，因正常的压机运行产生的声音无法消除，可以通过包消音棉、增强室内、外侧的密封性等方法进行阻隔降噪。
经过选取合适的风叶、风轮及优化风道两种方案，室内的噪音值由送风高风最初的55.8dB降至52.8dB，由制冷的56.5dB降至53.6dB，降低了3dB；室外的噪音值由送风高风的62.3dB降至59.9dB，由制冷高风的62.4dB降至60.1dB基本达到了降噪目标。
图2 旧的风叶、风轮 图3 新的风叶、风轮 图4原风道 图5新风道
总结
本文对窗式空调器产生噪音的来源进行了归纳总结，并提出了窗式空调器的降噪方法。用具体的实例通过噪音源分析，降噪方法，实现降噪目标。旨在为厂家在研发、设计及生产窗式空调过程中的降噪提供帮助，摆脱设计人员及消费者对窗式空调噪声的困扰，提高窗式空调的舒适性。
参考文献
[1]吴九汇.噪声分析与控制.西安：西安交通大学出版社,2017.
论文作者:吴岳权
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/21
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