简析变频空调性能以及运行噪音改善

2015-08-15林森荣

科技视界 2015年7期

关键词：变频空调室外机风轮

林森荣

（TCL空调器〈中山〉有限公司，广东中山 528427）

近些年来，很多地方都接收到客户对变频空调室外机在运行时产生的噪音的投诉。这种“嗡嗡声”严重影响了人们的日常生活，必须采取相应措施来改善此情况。

1 变频空调性能与各声音品质参数

1.1 变频空调性能

变频空调是定频空调器基础上更改压缩机为可变速压缩机同时搭配上控制压缩机转速的变频器。变频器通过主芯片改变并控制对压缩机输出电源,进而实现空调器改变频率。首先，变频空调具有恒温节能的特点，在空调器刚开始运行过程其输出频率为25Hz左右，经过一段时间后，再以高频率进行运行，以高制冷量快速输出，快速降低、提升房间至设定温度;当温度值达到要求之后，压缩机变为降低运转速度，使得房间失去、得到的热量与房间得到/损失的热量达到平衡，提升房间内用户使用舒适性以及达到节能效果。

其次，变频空调对电网电压的适应性有所提高。由于夏季温度较高，空调连续使用时间较长，会造成电压不稳的状况。变频空调的电压适应范围比较广泛，可达到187V至242V之间，因此，变频空调能够更好的适应电压波动。第三，APF值的提高。随着国家经济发展的不断加快，人们生活水平也不断提高。很多公共场所和私人居住房屋都普及了空调。空调的制冷作用在夏天的应用比较频繁。近些年来，国家对APF的要求标准有所提高。对于转速可控型房间空气调节器能效限定值要求在规定工况条件下，空调制冷和制热运行时全年能源消耗效率（APF）最小允许值。变频空调节能效果较好，可以更好的满足此要求。

1.2 声音品质参数

声音品质参数主要有以下几种：响度、尖锐度、粗糙度、语言可懂度、有调度等。响度能够定量反映人耳对声音强弱主观感受程度[1]。在声音品质评价中，它具有决定性作用。尖锐度即声音中的高频组分所占比例的值。粗糙度即是声音调制形式的描述参数。对于人耳来讲，高频调制的粗糙度更能引起人的注意。当噪音出现的时候，语言能够被理解的程度也随之降低。语言可懂度即噪音对其影响程度。有调度是目前国际上研究中常用来对于一个噪声频谱中的有调成分机型量化表示的量[3]。

2 周期性噪音产生原因

2.1 拍振现象

虽然变频空调产生的噪音不会像工厂冲床等大机器发出高噪音，但是在幽静环境中，稍有噪音也会引起人们烦恼，研究实验表明40-45dB(A)的噪音，睡着的人虽不会被吵醒，但是人的脑电波已有反应，影响了人的睡眠质量。近几年，各空调厂家在室内机噪音的降噪都下足了功夫，也取得了较低的室内机噪音。虽然采用新技术后噪音降低一些，但是空调外机有的还存在一种低频周期性的低频“嗡嗡”等异常声音，虽然该异音的声压值也比较小，但是比起连续的噪声高的声音更令人心烦，这是客户投诉较多的问题之一。下面将对一种由拍振引起的“嗡嗡”声进行分析与实验研究。合成运动是这样一种振动：其振动频率是ω1t，但振幅本身又随着时间变化。变化的频率是Δω（ω1-ω2）。我们把这种振动现象叫做拍。因Δω比ω1小得多，故振幅变化速度是缓慢的，当Δωt=0时，合成信号最大振幅为Amax=a+b；当Δωt=π时，合成信号最小振幅为Amin=｜a-b｜。在单位时间内腰或腹出现的次数叫拍的频率f拍，振幅大小改变一次的时间叫拍的周期T拍，以某品牌A/B变频室外机进行噪音测试为例，测试位置为室外机正前方45对角。测试结果表明主要是压缩机还有其他成分的噪音、且其他成分噪声幅值较大。两个信号频率分别为82.5Hz、84.5Hz，82.5Hz噪声是来自轴流风轮发出的，该噪声即旋转噪声，它是叶片旋转时与空气相互作用而连续产生压力脉动，从而辐射噪声的。用闪频仪测得3叶轴流风轮转速为825rpm，即82.5Hz噪声信号来自旋转噪声的2倍谐频。而84.5Hz则为变频压缩机运行频率。试验结果显示在1s里约有2个拍声，即在1秒时间内可有听到两次低频的“嗡嗡”声。

2.2 相关实验及分析

对噪音的诊断方法有很多，比如逐步排除法、噪音测试系统FFT分析法和CPB恒百分比带宽分析法。笔者在判断某商场某品牌1.5P变频空调噪音时候采用了CPB分析法。此空调的室内高速风噪音为44.5分贝，室外的噪音达到了55分贝。进行CPB分析法操作的场所必须为噪声实验室，并将室内调为25℃温度，20dB的本底噪音。假设空调制冷工作温度为16℃，制热工作温度为30℃，此时空调风扇在运转过程中，产生的噪音主要在100Hz左右、1.3kHz左右，压缩机运转产生的噪音在2kHz左右，低频噪音大概在60Hz的范围内[2]。利用CPB分析法可知，其室外噪音的产生来源为压缩机和管路。其低频音主要来自则是压缩机和钣金共振。由于不同噪音源具备其特定振频，所以比较容易很快的诊断出噪音的来源，便可以采取相应的改善措施。

3 空调性能及噪音改善措施

3.1 优化风轮与风机

普遍来讲，空调机的风轮大多数是直片型。在进行空调噪音改善工作的时候，可以将其改为斜扭型来改善噪音。有的空调为了将风量提升，风轮的直径一般都很大。但是风量提升的同时，噪音的影响也提高了很多。因此，在进行空调设计的时候，最好限制风轮直径的长度，使空调在不失去其原来的性能的同时还可以改善噪音影响。对于空调室外机，利用物理建模得出其最合适的配管参数，然后利用试验进行验证，从而达到减少拍振、降低噪音的目的。

3.2 制冷系统的改善

空调机的制冷系统是噪声来源处之一，对其进行改善有助于降低噪音。因为压缩机的运作有固定周期，所以在运转的时候往往会出现脉冲现象。这种制冷剂产生的脉冲在管路里会发生复杂的振动[2]。对于此情况，笔者认为可以沿着其振动方向对管路进行改善，从而降低此现象的发生频率。与此同时，还可以在管路的适当位置增加防震胶、配重块等来减小振动[3]。在进行制冷剂改善的时候，还需要注意防止出现压缩机的管路和其它元件的共振现象。在最大程度上降低脉动传递。当今社会的科技发展越来越快，很多模拟实验已经应用到各个行业中。所以，利用模拟压缩机的振动试验来对空调系统管路进行设计，就能更好减少噪音影响。

3.3 变频空调频率选择

在对压缩机从低频升至高频、高频降至低频时A声压级的变化规律进行测试的时候，笔者发现，室外机风机的转速未变化，当压缩机运行频率从低频到高频时，噪声是在升频开始后50～60s之间噪声最大[3]。所以选择合适的频率十分重要。与此同时，在改善噪音影响的时候，应该提升对噪音传播的控制，应用一些吸声部件进行声波吸收。另外，控制空调系统在工作中产生的隔振现象也十分重要。