黄 磊，夏博雯，谭亮红，陈 颜

（株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412007）

商用空调压缩机的噪声特性测试与控制

黄 磊，夏博雯，谭亮红，陈 颜

（株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412007）

对某型号商用空调压缩机在不同频率下工作的噪声进行测试，并分析压缩机的噪声频谱特性。结合实际安装时的限制条件，制定相应的压缩机隔声罩噪声控制方案，利用声学仿真技术预测采用压缩机隔声罩降噪的可行性。经实际声学测试对比，优选两种材料作为隔声罩的主体。实际实验表明，在空调机组左、右、后方三个测点平均降噪约6 dB，在机组正前方降噪量为1 dB到4 dB不等。由此，可确认PVC/PET纤维吸隔声复合材料的隔声罩能有效降低压缩机噪声和空调机组的噪声。

声学；空调压缩机；隔声罩；频谱特性

近年来，由于人们生活水平的提高，噪声问题受到更多重视，人们对与生活息息相关的家电产品的声音品质要求也越来越高。家用空调的内在品质指标有很多，但最关键的除了能效比外，就是噪声[1]。空调市场上出现的静音空调就是响应消费者对空调声音质量关注的产品。

随着空调的发展和人们家居生活概念的提升，家用中央空调（也称商用空调）将以其技术优势取代传统空调地位，成为主流。相比于室内空调在30 dB (A)以内的噪声，室外机大多大于50 dB(A)，因此商用空调室外机的噪声水平有很大的提升需求。

在空调室外机系统的4个主要组成部分：压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置。压缩机是空调器的一个主要噪声源[2]。空调压缩机的振动和噪声对空调的总体振动噪声贡献显著，因此也成为了目前空调噪声控制的重点项目[3]。

本文选取某型商用空调外机作为研究对象，通过测试和仿真分析研究和制定商用空调压缩机的噪声控制方法。

1 噪声特性测试

本文选取的商用空调为直流变频多联机组，主要应用于家居环境、别墅以及小型商业办公场所。测试环境为半消声室，测试传感器为GRAS一级精度声传感器，测试精度为±1 dB。在商用空调外机前后左右距机组各表面中心位置1 m处布置4个，分别为测点S 1，S 2，S 3和S 4，测点高度为1.2 m。其中测点S 2是靠近压缩机的测点，因此后面将针对该点的噪声测试结果进行详细分析。测试过程中，空调前面板为封闭状态，且压缩机未进行任何噪声控制处理。

为获取压缩机的噪声特性，实验工况设置如下：外机风扇工作频率为35 Hz，压缩机运行频率从45 Hz到100 Hz以每1 Hz为步进递增。

针对测点S 2即靠近压缩机侧的测点进行了分析，通过数据处理得到不同工作频率下的压缩机噪声瀑布图，如下图1所示，其中纵坐标为压缩机工作频率，横坐标为噪声频率，右侧柱状表示噪声声压大小，由深至浅代表声压从小到大。

图1 压缩机侧测点噪声频谱图（20 Hz～1 000 Hz）

图1中数据显示，压缩机噪声声压级随着压缩机工作频率的升高而增大，当压缩机运行在80 Hz以上工况时，压缩机的低频噪声更为突出，低频峰值高于60 dB（A）；同时图中的白色斜状线条均与压缩机的转速呈现一定的线性关系，表明压缩机在不同工况下的存在明显的阶次噪声，高能量的噪声频率范围分布广泛。

2 噪声控制仿真分析

噪音控制措施有三种：声源控制、传播途径控制和保护接受者[4]。本文噪声控制方案选取从噪声传递路径方面开展研究。前面分析到压缩机噪声的频率范围广，且存在低频噪声，综合考虑以吸隔声复合材料为主为压缩机设计整体的隔声罩以开展噪声控制。

为验证该方案的可行性，本文结合声学仿真手段，对在压缩机外面包裹隔声罩的控制方案进行仿真分析，并分析此种方案对各频率段噪声的控制效果，以预测隔声罩的降噪效果。

2.1 模型建立

（1）声学模型

隔声罩为对称体，将隔声罩在对称面处建立对称模型，用六面体网格划分。在Virtual Lab Acoustics分析软件中进行声学分析。在隔声罩内壁面施加动态激励载荷，外场空间为空气流体，声速为340 m/s，密度为1.225 kg/m3。场点为半球形场点，场点定义见表1，用于分析场点所在位置处的声学量。

隔声罩的吸声层采用Virtual lab中的G.D模型。孔隙率设置为0.8，流阻率设定为15 000，结构因子设定为1.3，厚度为20 mm。隔声罩的隔声层材料参数设定为E=0.3×1011，密度为1 380 kg/m3，厚度为1 mm，泊松比为0.3。

（2）方位定义

为便于描述压缩机隔声罩的方位，对隔声罩方案进行方位定义，详见表1。

表1 隔声罩方位定义

（3）分析对比

为考察隔声罩对总体的降噪效果，建立两个模型，一个为未加隔声罩的，一个为加隔声罩的，分析频率范围为1 Hz到1 800 Hz。主要分析各场点的A计权声压级。通过对比两个模型在场点的声压级值获取对隔声罩降噪效果的评估。

2.2 结果分析

通过各频率点的噪声分布云图，可以分析出在特定的动态激励下，外场空间的噪声分布特征。图2给出了1 200 Hz时的外场空间的噪声分布情况。由于实际安装中压缩机以及隔声罩的下端是固定的，从下面的噪声云图可以发现，隔声罩的下部（即Z轴负向区域）的噪声量较小。

为了分析特定空间位置处噪声在各频率下的噪声情况，分别在外场空间上方、前方、侧中和后方各取一个场点，对加隔声罩和未加隔声罩进行以20 Hz～1.6 kHz的1/3倍频的噪声对比，如图3所示。通过图3可以看出，加装隔声罩后，各部位噪声普遍有明显降低。

图2 隔声罩在典型频率下的噪声云图

图3 各工况下全频段的噪声量

进一步观察，还可以发现除个别1/3倍频带外，各频带的噪声降低量在3 dB以上，特别在200 Hz以上频率段降噪效果更加明显，最大噪声降低量超过7 dB。

通过以上声学仿真分析可知，隔声罩的实施可以有效的降低空调压缩机向外辐射噪声的能力，噪声控制方案的实施具有可行性。

3 噪声控制方案实施

3.1 隔声罩材料选型

由于压缩机是依靠内部的冷媒进行散热，因此对压缩机隔声罩的设计没有散热要求，隔声罩材料的选型主要从其声学结构的声学特性考虑。

传统的吸声材料主要分为共振吸声结构和多孔吸声材料两大类。共振吸声结构一般指穿孔板共振吸声结构,它在中低频有较好的吸声表现。多孔材料的吸声机理是由于声波进入吸声材料孔隙后，引起空隙中空气和材料的细小纤维振动，并进而产生摩擦，将声能转化为热能消耗[5]。多孔吸声材料对高频具有较好的吸声效果，常见的有聚酯纤维类、毛毡和发泡类材料等。本文选取同样规格的毛毡、PET纤维和发泡PU为吸声层材料，参照标准GB/T 18696.2采用阻抗管对声学样品进行吸声性能测试，吸声系数的测试结果如下图4所示。

通过图4可发现，同样规格的吸声材料其声学性能却有着较大的差异，这主要是由三种吸声材料的结构决定的。PET材料在实际使用时更加蓬松，这使得更多的声音透射到材料内部，从而吸收的声能相对多。因此，在各个频率PET的吸声性能均优于其他两种材料。

图4 不同吸声材料吸声系数对比

对于隔声材料，考虑到压缩机表面需要进行包裹处理，因此尽量选择柔软的隔声材料，常用的柔性隔声材有EVA、PVC和EDPM等。对于材质均匀的材料，平均隔声性能与面密度的对数呈良好的线性相关性，与质量法则趋势相同[6]。综合降噪的需求设定了材料面密度的最低限值为900 g/m2，结合施工要求，选择三种面密度相当的隔声材料进行测试，其隔声量的测试结果如下图5所示，从图5可以看到在选取的三种隔声材料中PVC的隔声量最佳，在500 Hz以内隔声量较理想，均大于6 dB。

图5 三种柔性隔声材料隔声量对比

3.2 隔声罩实施效果评估

根据声学性能的对比，结合具体的施工要求，本文最终选取以柔性PVC为隔声层、以PET纤维为吸声层，组合成吸隔声复合材料。根据压缩机的实际尺寸设计隔声罩，安装时先将吸隔声复合材料直接覆盖于压缩机表面，最终通过两端粘合的方式在压缩机外壳上形成一个封闭的隔声罩，完成隔声罩的安装后，进行评价试验。试验工况设置如下：外机风扇工作频率为35 Hz，压缩机运行频率为65 Hz、70 Hz、75 Hz、80 Hz、85 Hz、90 Hz、95 Hz，测点布置与前期声源特性测试时的测点布置一致。最终得到隔声罩安装前后的空调机组4个测点处的总体声压级对比，如表2所示。

通过表2的对比可以看出，压缩机在实验工况下，隔声罩均能有效降低压缩机对外辐射噪声，在测点2、3、4的降噪效果最明显，平均约为6 dB，在测点2、3、4加入隔声罩的最大降噪量分别为8 dB、7 dB和7 dB。对测点1处的降噪效果在1到4 dB不等。总体噪声控制方案效果理想。

表2 隔声罩加入前后降噪量对比/dB（A）

4 结语

本文通过对某型商用空调外机压缩机开展噪声特性测试，结合仿真分析手段及实际效果验证，得到以下结论：

（1）压缩机噪声声压级随着压缩机工作频率的升高而增大，且呈现低频噪声突出的趋势，压缩机噪声中存在明显的阶次噪声，高能量噪声频率分布广泛；

（2）声学仿真分析显示加装隔声罩后噪声能够得到有效的控制，在200 Hz以上的频率段，噪声降低量超过3 dB；

（3）实际装机实验表明，由PVC/PET纤维组成的吸隔声复合隔声罩能有效降低压缩机对外辐射噪声，从而降低空调机组的噪声，在空调机组左、右、后方三个测点平均降噪约6 dB，最大降噪量分别为8 dB、7 dB和7 dB，在机组正前方降噪量为1到4 dB不等。

[1]李保泽，范颖涛.空调室外机减振垫对振动和噪声影响的研究[J].噪声与振动控制，2010，02：45-49.

[2]刘红石，王雪川，黄其柏.窗式空调器压缩机噪声控制的研究[J].噪声与振动控制，1999，03：36-39.

[3]韩睿.全封闭往复式压缩机整机降噪的研究[D].天津：天津大学,2004.

[4]盛美萍，王敏庆，孙进才.噪声与振动控制技术基础[M].北京：科学出版社，2010.67-68.

[5]周新祥.噪声控制及应用实例[M].北京：海洋出版社，1999.129.

[6]马大猷.噪声与振动控制工程手册[M].北京：机械工业出版社，2002.256.

Noise Test and Control for CommercialAir Conditioner’s Compressors

HUANG Lei,XIA Bo-wen,TAN Liang-hong,CHEN Yan
(Zhuzhou Times New Material Technology Co.Ltd.,Zhuzhou 412007,Hunan China)

The noise of a commercial air-conditioner’s compressor was tested under different operation conditions.The noise spectral characteristic was analyzed.Considering the actual installation restrictions,a noise control method using acoustic enclosure for the compressor was made.Feasibility of the compressor’s acoustic enclosure was forecasted by acoustic simulation.Two materials,PVC and PET,were chosen for the enclosure through acoustic comparative test.Results of the test show that after the installation of the enclosure,the noise of the measurement points at the left,the right and the rear of the air-conditioner is reduced by 6 dB in average.In front of the air-conditioner,the noise is reduced by 1-4 dB.Thus,it can be concluded that the acoustic enclosure made up of PVC/PET fibrous composite material can effectively reduce the noise of air-conditioners.

acoustics;air-conditione’s compressor;acoustic enclosure;spectral characteristic

TB132

：A

：10.3969/j.issn.1006-1335.2015.01.039

1006-1355(2015)01-0191-04

2014－07－04

黄磊（1985－），男，湖南益阳人，目前从事噪声与振动控制。E-mail:hl3033@126.com