空调配管对其振动噪音影响的研究与应用

韦华明 杜浩

摘要：在国民生活水平快速提升的时代背景下，对于生活质量的要求也越来越高，就空调的应用而言，空调的制冷、制热功能仅仅成为了人们对空调的基本要求，随着科学技术的快速发展，人们对于空调提出了更高的要求，对空调系统的评价增加了能耗、性能、振动噪音以及舒适性等方面的指标，其中，振动噪音成为了评价空调质量的关键性指标。

关键词：空调配管;模态分析;振动噪音;优化设计

1、探究空调配管振动噪音的意义

如今，对于空调振动噪音的研究主要侧重于压缩机的阻尼减震、结构隔震等方面，从设计高质量的空调系统减震器以及减震结构入手，诊断噪声源、振动元，研究薄板结构阻尼减震等。但是，仅仅通过优化压缩机胶垫以及优化压缩机是无法从跟班上解决真懂噪音问题的，甚至还会增加试验工作量，带来较大的试错问题，甚至是严重影响到空调系统的换热性能。所以，在空调系统振动研究方面，相关工程师已经将思路转变到振动传播路径层面，以此来解决振动噪音问题。换言之，通过优化配管系统来达到减小振动，降低噪音的目的。配管组我诶空调系统中振动噪音的主要传播路径，其直接决定着外机噪音值和内外机的音质。所以，最大限度保障配管的质量以及使用状态，能够在很大程度上阻碍压缩机振动的传播，进而减小空调的振动噪音，反之，就会使压缩机的振动噪音增加，致使室外噪音值变大，甚至是出现断管现象。由此可见，探究空调配管对振动噪音带来的影响意义重大。

2、空调振动噪音

分体空调的噪音主要来源于室外机噪音和室内机噪音这两个部分，从噪音的属性进行划分，可将其分为音品质（异音）噪音值（d BA）。贯流风道作为影响室内噪音值大小的关键因素，风噪的大小直接决定着室内机噪音的大小。面对压缩机运行不稳定、配管消声器的选择不合理的现象，就会造成室内机异音，也就是经常听到的高频啸叫声或者低频压缩机共振声的现象。除去正常的高低频异常声响以及正常风噪之外，空调在处于正常运行的状态下，经常会出现冷媒流动声，也就是冷媒音。这种现象的出现主要来自于系统压力，在不同的频率下，即便同一台变频空调，如果在运行过程中遇到分配器分流不合理的现象，就会在该频率下出现冷媒流路不均匀的问题，进而加剧湍流程度，导致冷媒音加大。通常情况下，对于室内机噪音问题的解决主要有根据噪音值优化贯流风道以及根据音品质优化消声器这两种。室外机噪音值在很大程度上会受到配管、压缩机、外机钣金以及隔音棉的影响。在实施压缩机设计制造工作的过程中，如果动平衡无法满足要求或者消声腔设计不当，就会使压缩机本体振动噪音加剧，也就是增加空调外机的振动源，进而增加外机噪音值，导致音质变差。在整个空调系统中，配管作为振动噪音的核心模块，一旦配管设计不当，就会影响对室外机噪音值的控制，进而产生异常声响，甚至是和室内机出现共振的现象。隔音棉具有很好地隔绝压缩机本机噪音的功能，性能优良的隔音棉能够将压缩机腔体中的大部分空气噪音进行吸收，从而起到隔绝噪音的作用。但是，影响隔音棉效用的一项关键因素是隔音棉的包裹状态，如果隔音棉的包裹不当，或者在运输过程中出现错位，就会在钣金以及压缩机中产生一定的异响，同时还会增加室外的噪音值。室外机钣金作为隔绝噪音的主要措施，钣金的良好密封性也具有降低噪音值的作用，但是，如果钣金太薄就有可能出现壳体共振现象。

综上所述，压缩机、风道以及配管是影响空调振动噪音的关键模块，其中，压缩机和风道都与系统的换热性能息息相关，一旦某一处出现问题，就会对整体产生严重的影响，所以，要想彻底解决空调振动噪音问题，就需要从优化配管入手。

3、配管结构的模态分析

通过分析空调外机振动噪音产生的路径，如图1所示，得出了压缩机是导致振动噪音产生的源头。一旦压缩机出现振动不平衡现象，就会发生本体摆动以及扭转等问题，这样一来，这种现象就会通过底盘或者配管传递到壳体上，然后再由壳体辐射噪音，另一种方法是经过空气振动直接传递本体噪音。不管噪音是以哪种辐射方式得到的，都与配管有关。如果配管的固有频率能够避开压缩机的运行频率，这样一来就能够在一定程度上缩小压缩机传递到壳体的振动，最终减小噪音辐射值。这种方法不仅能够优化外机噪音品质，同时还能够保障噪音值。管路状态会影响到空调配管模态，常见的影响因素有管路的形态、长度以及空间角等。通过进行分析得知，随着管路长度的不断增加，管路固有频率将会越来越小。同时，在配管可控的长度范围内，管路长度的平方和管路的固有频率呈反比例分布的关系。在具体开展配管设计工作的过程中，从成本以及配管效果方面进行分析，仅仅使用加长管路的方法并不是最好的解决措施，在管路长度满足一定要求的前提下，还需要结合管路的空调形态调整最优的空间角。管路的空间角越多，则结构越立体，固有頻率也越低，管路的柔性越大，结合以往的经验来讲，这种状态下的振动噪音处理效果也越好。此外，空间较的分布以及大小也会影响到配管模态。面对两条形态和长度都相同，但是空间角不同的管路，其中，大空间角管路的两个U之间有一定夹角，而没有空间角管路的所有路径都在同一个平面内。结果表明，空间较合理或者存在一定空间较的管路，固有频率相对更低、柔性也更大。由此可见，对于形态、长度以及空间较都比较合理的管路，其固有频率以及配管柔性也会在很大程度上得到优化，进而取得良好的振动噪音控制效果。

4、优化分析

通过对某一定频单冷机出现断管问题的现象进行分析，发现在同批号的机器其外机噪音都不太理想，断管主要出现在排气下U处。经过实地对空调机的运行情况进行考察得知，外机噪音不理想的原因主要来源于外机噪音过大，再加上频繁启停定频机从而引发了断管问题。低阶固有频率越低，其能量就越大，一阶固有频率和压缩机的频率非常接近，这也是产生共振现象的主要原因，进而导致噪音值异常，甚至出现了断管问题。通过采取优化排气管的方法，在一定程度上降低了固有频率，共振现象也被消除，断管问题得到了彻底根治。采取相应的优化措施之后，排气管的耗散能量明显降低，传递的振动也随之减小。通过测试半消音室样机的噪音可知，在原型机的基础之上，测得的噪音值有所下降。也就是说，使用优化配管的方法能够降低外机噪音值，除去断管隐患，从而大大提升系统的运行可靠性。

结束语：

总而言之，采取调整管路空间形态、管路长度以及管路空间较的方法，对于合理优化配管具有很好的作用，能够尽可能减小振动带来的噪音，提高空调系统的应用效果。为了能够进一步提升配管使用效率，就必须正确指导配管的设计开发，尽可能调整配管周期，缩短配管的设计时间，减少不必要的资源消耗。对于空调振动噪音的仿真，仍然需要继续深入研究。

参考文献：

[1]秦静静. 空调室外机噪声振动与换热器参数化研究[D].青岛大学，2014.

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[3]王鑫，王飞，刘伟彤，周宝娟. 空调常见噪声及解决措施的探讨[J]. 电器，2013，（S1）：274-276.