多联空调室外机噪声的实验测试研究*

方 挺 漆石球 毛义军

（1.广东志高暖通设备股份有限公司；2.华中科技大学航空航天学院）

0 引言

多联空调俗称“一拖多”，指的是一台室外机通过配管连接两台或两台以上室内机，室外侧采用风冷换热形式、室内侧采用直接蒸发换热形式。多联机系统的中央空调解决了传统中央空调的一开俱开的局面，可以更智能化的控制室内机开启，在便利人们生活的同时,也大大的节约了能耗[1-2]。因此，在各种建筑楼宇中可以见到多联机被大量的应用。在空调行业中，对室内机和分体机室外机的噪声已经开展了大量的研究[3-5]，但是对多联机室外机的噪声研究相对较少。随着越来越多的楼宇中多联机的室外机部分被整齐的布置在楼顶或室外平台，这逐渐成为建筑噪声的重要来源之一。

1 实验装置和测试仪器

在广东志高暖通设备股份有限公司的半消声室内对某多联空调室外机的噪声进行实验测试，现场布置如图1所示。如图2所示，多联机室外机的主要部件包括：压缩机、换热器、风机、油分离器、过滤器、冷媒管道以及各种阀门等。

图1 多联机噪声实验现场图Fig.1 Noise measurements of multi-split air-conditioning

图2 多联机系统示意图Fig.2 Diagram of multi-splits air-conditioning system

表1 列出了制冷和制热工况下压缩机和轴流风扇的工作频率。该室外机顶出口采用的双轴流风机的叶型相同，但是叶片数分别为3和4，因此在制冷工况下其对应的叶片通过频率分别为fBPF=1050×3/60=52.5Hz和fBPF=1 050×4/60=70Hz。

表2列出了噪声测试实验过程中声压和声强传感器及测试系统的相关规格参数。其中在声压实验过程中，布置四个测点分别位于室外机前、后、左、右四个方向，测点离地高度1m，距离室外机最近壁面的距离为1m。在声强实验过程中，分别将声强探头近距离布置在室外机正面和左面，采用近场扫描法详细测量多联机周围的声强分布特征，测点与各侧面的距离分别为0.1m。

表1 多联机压缩机和轴流风机的工作转速Tab.1 Rotate speed of multi-split compressor and axial fan

表2 振动与噪声信号采集系统的主要硬、软件Tab.2 Main hardware and software of sound and vibration signal acquisition system

2 制冷和制热工况下声压和声强的实验结果

2.1 声压测试结果分析

图3 显示了制冷和制热两个工况下的声压级频谱。实验结果表现出如下的基本特征：

图3 四个测点位置的声压级频谱Fig.3 SPL spectrum of four test points

1）噪声频谱中存在大量的离散峰值，是影响室外机总体噪声声压级的主要因素，因此，有必要分析其噪声的主要产生原因，为后续开展降噪方案的设计提供支撑[6]。

2）在200～1000Hz的频率范围内，噪声的峰值远远高于其他频段的噪声。因此，控制该频率段的噪声是目前需要解决的最主要矛盾。

在图3的基础上，分别采用不同的特征频率对噪声声压级频谱进行无量纲化处理，得到的结果如图4 所示。结果表明所有的峰值频率都与53Hz、71Hz 和114Hz 的整数倍频密切相关，因此，可以判定噪声峰值都与轴流风机及压缩机密切相关。其中53Hz 和71Hz与轴流风机理论计算得到的叶片通过频率略有偏差,可能是由于风机在实际运行过程中的转速波动。

基于图4所示的实验结果，可以发现如下特征：

1）在1000Hz以下的频率区间内，三叶、四叶轴流风机以及压缩机都对噪声频谱峰值存在明显的贡献。

2）在1000Hz以上的频率区间内，噪声的主要来源于压缩机的贡献。轴流风机对高频噪声的贡献几乎可以忽略不计。

3）在1000Hz以上的频率区间内，压缩机工作频率的整数倍频临近区间存在多个频率均布噪声峰值，峰值间的频率间距为7Hz。产生这种现象的原因目前尚不清楚，有待后续的进一步研究。

2.2 声强测试结果分析

图4 从声压级频谱的角度揭示了室外机噪声主要源于轴流风机和压缩机的贡献。本节进一步的利用声强扫描功能定位多联机的主要噪声源位置。图5和图6列举了在1/3倍频程计量方式下63Hz和1250Hz两种频率下的声强分布云图。结果显示：

图4 制冷工况下声压级频谱Fig.4 SPL spectrum of cooling condition

1）在63Hz 位置处，主要的噪声源(红色区域)位于多联机顶部区域和左侧靠底部的区域，其中顶部区域仍正是轴流风机安装的区域。左侧靠底部的区域仍待确认噪声的主要来源。

2）在1 250Hz 位置处，主要的噪声源(红色区域)噪声源主要来源于中部区域，该区域是压缩机顶部及管道连接位置。

图5 制冷工况下63Hz频率分量下的声强云图Fig.5 Contours of sound intensity at 63Hz for cooling condition

3 结论

通过本次对多联空调室外机的噪声测试研究，可以得到以下结论：

1）室外机噪声主要源于三、四叶轴流风机和涡旋压缩机的噪声。之前认为的其他噪声来源，如冷媒管道噪声、换热器噪声等，均不是主要需要重点关注的对象。

2）噪声频谱主要集中在200～1000Hz 的区间范围内。此时，轴流风机和压缩机噪声均会形成主要贡献，但是轴流风机的噪声声压级高于压缩机噪声。在1000Hz 以上的区间范围，压缩机噪声占优，此时，轴流风机的噪声贡献可以忽略。

图6 制冷工况下1 250Hz频率分量下的声强云图Fig.6 Contours of sound intensity at 1 250Hz for cooling condition