移动空调打水方式与噪声控制技术研究

TCL德龙家用电器（中山）有限公司 钟 坚

若以结构形式为依据，可将整体空调机分为两类，即窗机和移动空调器。消费者对移动空调器的需求，通常远高于窗机，受安装费用等因素制约，大多数家庭均将移动空调器作为首选。随着投入使用数量的增加和时间的延长，移动空调器的潜在问题逐渐浮出水面，其中，最具代表性的便是噪声，本文对此加以研究。

1 研究背景

移动空调器的特点是室内机与室外机结合在一起，而过于紧凑的结构，便是室内环境难以彻底隔离噪声源的主要原因。在低风制冷时，室内侧噪音可达到50dB，高风制冷所形成噪音的分贝，通常高达55dB。对移动空调器而言，噪声往往决定了空调整体的质量和舒适度。

2 移动空调噪声分析

2.1 溅水声

移动空调往往将水轮打水技术作为首选，这样做可以有效排除冷凝水，通过优化冷凝器所表现出换热效率的方式，在降低功耗的基础上，使能效显著提高。打水系统可被分为较多部件，例如，打水电机、对冷凝水进行汇集的底盘、直径相同的两个大打水轮（通常位于电机轴上）。打水轮的位置应当尤为注意，除特殊情况外，工作人员均将冷凝器安装在底盘上方，而打水轮位于冷凝器缝隙处，二者始终处于同步转动的状态。当打水系统运行后，先由打水电机提供驱动力，确保打水轮可经由雾化方式将冷凝水转化为细小颗粒，再向冷凝器进行喷洒，而冷凝器的作用，主要是尽快蒸发雾化状态的冷凝水，并提高冷凝器的冷却效率，从而提高整机能效比。

对某移动空调进行测试时，工作人员发现空调溅水声十分明显，而拆机分析结果表明，有溅水声的主要原因是打水轮吃水高度存在差异，在高速旋转状态下，打水轮连续撞击冷凝水液面，水花被溅起，溅水声随之出现。由声压级适用叠加公式可知，以降低特定噪声源为前提，若叠加其他噪声源所得数值大于特定噪声源，整机噪声往往只能下降约3dB。

2.2 箱体噪声

外界激励是箱体谐振噪声出现的主要原因，而谐振噪声的特点是频段离散，这是因为不同部件，通常对应不同的阻尼、频率和振型。由于惯性力存在，处于运行状态的压缩机，必然会出现压缩机振动的情况，经由配管、底脚螺栓向箱体进行传递，这便是箱体振动的原因。此外，高频噪声也具备了形成的条件。

2.3 管路噪声

由压缩机振动所形成激振力，通常会经由配管向支撑部分进行传递，二次振动随之出现。正弦振型所产生激振力满足叠加条件，因此，其振幅往往能够得到极为直观的表现。此外，处于流动状态的制冷剂，同样会使管路受到冲击，其他部件受管路振动影响，出现流致噪声、窄带噪声的几率均有所增加。

2.4 压缩机噪声

压缩机噪声主要分为电机所传出电磁噪声、转子转动形成的机械噪声两部分，前者为高频噪声，后者往往是低频噪声。在评价压缩机噪声时，工作人员需要着重考虑以下因素：其一，声能量总水平；其二，噪声级变化趋势；其三，噪声频谱与瞬时声压级；其四，噪声级分布情况。

3 噪声控制及打水技术探究

3.1 改进打水方法

溅水声出现的原因主要是打水轮撞击液面，而打水轮撞击液面的原因，则是吃水高度存在差异，要想使该问题得到解决，对打水技术进行升级很有必要。具体来说，就是将水泵、罩极电机、水轮视为动力源，在充分利用双击动力特有优势的基础上，加大水位控制力度，确保其始终处于精细控制状态下。

如图1所示，先通过液面传感器发出指令，由水泵进行泵水，再经由管路布水管，准确到达打水轮的设定位置，即布水管出口位置。随后，利用水泵吸收底盘冷凝水，经由布水管出口，到达旋转速度极快的水轮上，为水轮打水提供向布水转变的条件，噪声自然可以得到控制。与此同时，上文提到的冷凝水，还可以驱动水轮，通过打水雾化的方式，确保冷凝器拥有更为理想的换热效果。

图1 双级动力示意图

如图2所示，将水位传感器加设在底盘处。其中，一个水位传感器对最高水位进行感测，另一个传感器负责对最低水位进行感测，这样做可使底盘水位得到严格限制，为水位非稳态向水位稳态的转变助力。事实证明，若噪声出现原因是吃水高度异，对上述技术加以运用，通常可使噪声得到有效降低。

图2 现有技术示意图

3.2 控制箱体噪声

箱体噪声的出现原因主要是薄板振动辐射，阻尼降噪便可取得理想的控制效果。具体来说，就是以阻尼耗能规律为依托，通过对辐射结构形状加以改善的方式，使结构阻尼、拥有较大内损耗的阻尼材料得到增强，真正做到对阻尼的减振潜力进行全面发挥。随着设计、材料和工艺走向完善，箱体结构往往能够表现出更为理想的抗振性能，在增强动态稳定性的前提下，大幅延长脉冲噪声所能持续的时长。事实证明，只有对峰值噪声强度进行降低，才能使机械振动带来的噪声得到控制。这里要明确一点，现阶段对阻尼特性加以衡量的参数为损耗因子，该参数的特点是极易被外界环境影响。例如：频率与温度，也就是说，不同温度下，损耗因子所形成性能曲线往往存在显著差异，只有综合考虑多方因素，对其进行选用，才能避免不必要问题的出现。

3.3 控制管路噪声

可使管路噪声得到有效控制的方法，均强调对配管设计进行优化，确保激振力带来的振动始终处于可控范围内。要想达成上述目标，工作人员要重视振动衰减分析，保证所确定优化方向，可取得理想效果。

流固耦合是流致噪声出现的主要原因，要想使该问题得到解决，在前期设计阶段，工作人员应将大弯曲半径作为首选；确保压缩器回气口和排气口配管，均有直线段相对应；通过增加U型管数量的方式，对配管振动进行减小，最大限度缩小U型管和压缩机的距离，延长其两臂长度；精简排气管弯位，先靠拢压缩机中心再向外走管，通常能够取得理想效果。

配管的本质是振动系统，无论是配重质量还是其重量，均会给减振效果带来影响，因此，除特殊情况外，工作人员均可利用阻尼胶或配重块，增加U型管重量。待配管设计环节告一段落，在测定配管固有频率的基础上，结合频谱图展开研究，尽量避免出现峰值过近或重叠的情况，这是因为峰值过近及重叠，被视为共振和断管问题形成的主要原因。

另外，如果条件允许，还可以选择加设消声器的方式，尽量阻断噪声传播渠道，具体来说，就是以消声原理为指导，充分利用声波能够干涉、吸收和反射能量的功能，通过对比CPB频谱的方式，确定能够取得理想效果的消声器。目前，可供选择的消声器类型较多，例如：复合消声器、阻性消声器或抗性消声器。

3.4 控制压缩机噪声

移动空调噪声源包括压缩机，低频噪声经由压缩机减振胶、管路系统向外传递，高频噪声向外传递的介质为空气。在对多方因素加以考虑后，工作人员提出如下方案，以期能够使压缩机噪声得到控制。

方案一：先确定系统拥有理想的真空度，再对制冷剂进行充注，可使压缩机噪声得到降低。现有经验表明，只要确保真空度达到预期，噪声就可以降低3dB左右。

方案二：利用隔音棉对压缩机进行覆盖，可使本体噪声源得到隔绝。这里提到的隔音棉，通常由隔声材料、吸声材料复合所得；其中，隔声材料能否表现出良好的隔音性，主要取决于材料和结构，隔音棉常用材料为复合阻尼片，工作人员应以隔声质量定律为参考，对阻尼片密度及厚度加以确定；吸声材料可细分为毛毡、非织物和玻璃纤维，非织物的作用以表面处理为主，利用其处理压缩机壳体，通常可使噪声辐射频率得到显著降低。

结论：要想使移动空调普遍存在的噪音问题得到解决，关键是以打水方式为切入点，结合噪音类型与形成原因，分别制定解决策略。事实证明，只有这样才能使噪声得到消除，消费者听感自然能够得到一定程度的提升。