1 引言

科技產(chǎn)品一直以來都受到人類的青睞，它在提升人們生活水平的同時，也時刻改變著我們的生活和思維方式[1]。隨著人們對物質生活的不斷追求，空調逐漸進入千家萬戶，然而空調室外機噪音大的問題嚴重影響了人們的使用體驗感。因此，如何有效降低空調室外機的運行噪音成為了諸多研發(fā)者的熱點課題[2]。

空調室外機與眾多軸流風機風道相比，其內(nèi)部結構相對緊湊復雜[3]。室外機的運行噪音主要由氣動噪聲、高頻噪聲和振動噪聲3個方面組成[4]。合理高效解決空調室外機NVH（Noise Vibration Harshness）問題的關鍵在于對噪聲源和空氣或結構傳遞路徑的識別[5]。Sawai[6]研究了渦旋式壓縮機的噪音與壓力的關系，結果表明噪聲隨壓力增大而變大，隨壓力減小而變小，即表現(xiàn)出正相關關系。Julier[7]將雙頻旋轉技術應用于高效檢驗壓縮機管路的破損等缺陷程度。Shunya Hisashima和Kazoniro Tomimasu等[8]研究了噪音音質問題，表明噪音的頻譜頻率分布狀況和聲壓級及聲功率級的大小均對人耳的感受舒適性產(chǎn)生重大影響。Tatsumi Kanno等[9]深入研究了兩相流的定性原理和定量噪聲的評估。風輪的偏心程度及風輪與導風圈的距離會顯著影響電機支架的振動噪音[10]。

本文通過實驗研究了空調室外機前面板的導風圈結構、風輪位置及網(wǎng)罩疏密對風量噪音的影響，以期為室外機的開發(fā)設計提供實驗依據(jù)?？照{室外機的前面板導風圈、風輪位置及網(wǎng)罩如圖1所示。

2 實驗

以3匹定速室外機為實驗箱體，采用交流電機調節(jié)電壓改變風輪轉速方案，研究了不同電壓（187V～242V）下的送風風量及送風噪音。實驗基本條件包括：75交流電機，配3uF電容，2排φ9冷凝器，1.4mm片距的翅片。實驗基本條件如表1所示。（出于技術保護需求，具體的機型和有關設備型號未示出，核心實驗數(shù)據(jù)用字母代替。）

3 結果與討論

3.1 網(wǎng)罩疏密性對空調室外機風量噪音的影響

通過制造不同疏密性的出風網(wǎng)罩，考察了網(wǎng)罩的疏密性對空調室外機風量噪音的影響，結果如表2、圖2和圖3所示。

由表2數(shù)據(jù)和圖2可知，同一疏密性出風網(wǎng)罩隨電壓提高，風輪轉速和室外機風量增加。相同電壓下，不同疏密性的出風網(wǎng)罩外機風量不同，疏網(wǎng)罩比密網(wǎng)罩風量大。同電壓下，疏網(wǎng)罩風量增加約10方，表明疏網(wǎng)罩有利于提升室外機的送風風量。由表2數(shù)據(jù)和圖3可知，同一疏密性出風網(wǎng)罩隨著風量增加，噪音增大。不同疏密性的出風網(wǎng)罩，同風量下噪音不同，同風量下疏網(wǎng)罩較密網(wǎng)罩噪音下降約0.5dB。表明增加室外機出風網(wǎng)罩的稀疏性有利于室外機提風量降噪音。

3.2 風輪位置對空調室外機風量噪音的影響

通過在風輪與電機軸之間增加墊片的方案，考察了風輪位置對空調室外機風量噪音的影響，結果如表3、圖4和圖5所示。

由表3數(shù)據(jù)和圖4可知，同一風輪位置隨電壓提高，電機功率和室外機風量增加。相同電壓下，風輪位置不同時的外機風量不同，風輪前移X后風量增大。同電壓下，風輪前移風量增加20～30方，表明風輪前移有利于提升室外機的送風風量。由表3數(shù)據(jù)和圖5可知，同一風輪位置隨著風量增加，噪音增大。不同風輪位置，同風量下噪音不同，同風量下風輪前移室外機的噪音下降約0.5dB。表明前移風輪有利于室外機提風量降噪音。

3.3 導風圈長度對空調室外機風量噪音的影響

通過制作不同長度導風圈的前面板，裝配替換初始長度導風圈的面板，測試了不同長度的導風圈送風風量及噪音，結果如表4、圖6和圖7所示。

由表4數(shù)據(jù)和圖6可知，同一導風圈結構隨電壓提高，電機功率和室外機風量增加。相同電壓下，導風圈結構不同時的外機風量不同，導風圈長度加長到Y后風量增大。同電壓下，導風圈加長風量增加85～100方，表明導風圈加長有利于提升室外機的送風風量。由表4數(shù)據(jù)和圖7可知，同一導風圈結構隨著風量增加，噪音增大；不同導風圈結構，同風量下噪音不同，同風量下，導風圈加長，室外機的噪音下降約1dB。表明加長導風圈有利于室外機提風量降噪音。

圖1 空調室外機前面板導風圈、風輪位置和網(wǎng)罩

圖2 網(wǎng)罩疏密性對室外機風量的影響

圖3 網(wǎng)罩疏密性對室外機噪音的影響

圖4風輪位置對室外機風量的影響

圖5 風輪位置對室外機噪音的影響

表1 實驗基本條件

表2 網(wǎng)罩疏密對外機風量噪音的影響

表3 風輪位置對外機風量噪音的影響

表4 導風圈結構對外機風量噪音的影響

3.4 設計規(guī)范對網(wǎng)罩疏密性/風輪位置/導風圈長度的影響

通過前文分析討論可知，增加網(wǎng)罩的稀疏性和風輪前移均對室外機有提風量降噪音的效果。然而增加網(wǎng)罩的稀疏性和風輪前移不是無限制的，需要滿足外機設計的安全規(guī)范（安規(guī)要求），即實驗指從網(wǎng)罩插入不能觸碰到內(nèi)部風輪運動件（模擬手指插入網(wǎng)罩對人身安全的傷害），且一般指定風輪前端到網(wǎng)罩的最小設計間隙不低于20mm。

同樣的，加長導風圈也是有限制的，導風圈的長度受到所選擇的鈑金材質和加工工藝的影響。導風圈過長，在模具沖壓拉伸卷曲加工時會出現(xiàn)開裂的情況，且需要選用更高Cr含量的板材，成本上升、經(jīng)濟性下降。鈑材中加入Cr有利于鈑金內(nèi)部的矛盾運動向有利于抵抗破壞的方向發(fā)展，即提升拉伸卷曲等性能。綜合考慮經(jīng)濟性和加工工藝，3匹定速室外機的前面板選擇DX54D鈑材（低匹數(shù)小外機前面板對拉伸性能要求低，可優(yōu)選經(jīng)濟性更好的DX53D鈑材）。

4 結論

（1）隨著出風網(wǎng)罩稀疏性增加，室外機風量增加，同風量下噪音降低0.5dB，增加出風網(wǎng)罩的稀疏性有利于室外機提風量降噪音。

（2）隨著風輪前移，室外機風量增加20～30方，同風量下噪音下降0.5dB，風輪前移有利于室外機提風量降噪音。

（3）隨著導風圈長度增加，室外機風量增加85～100方，同風量下噪音下降1dB，加長導風圈有利于室外機提風量降噪音。

（4）增加網(wǎng)罩稀疏性、風輪前移和加長導風圈均有利于室外機提風量降噪音，然而增加網(wǎng)罩稀疏性和風輪前移受到設計規(guī)范的限制，加長導風圈受到鈑金材質和加工工藝的限制。

參考文獻

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[2] 陳佩雯. 家電銷售渠道及未來發(fā)展[J]. 家電科技, 2010,(7):24-25.

[3] 周撥. 空調風扇系統(tǒng)結構設計與離散聲輻射關聯(lián)機制的研究[D]. 湖北:華中科技大學, 2009.

[4] 丁國良, 胡俊偉. 導流罩對空調器室外機噪聲的影響[J]. 機械工程學報, 2006,42(3):136-141.

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[7] Juliar, Kazuhiro S. Measurement of vibration Energy-Flow in piping system of Air-Conditioner, Technical Review-Mitsubishi Heavy Industries,2008:25(3).

[8] Shunya Hisashima. Study on the vibration and stress of copper tubes in refrigerators and air conditioners, Nippon Kikai Gakkai Ronbunshu, C Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part C,2007, 63(611),2201-2205.

[9] Tatsumi Kanno. Development of Noise Reduction Technique in Room Air Conditioner, Technical Review-Mitsubishi Heavy Industries,2008,35(2),92-95.

[10] 招偉. 空調室外機噪聲源的系統(tǒng)分析與確定. 制冷與空調,2007,7(2):24-28.

圖6 導風圈結構對室外機風量的影響

圖7 導風圈結構對室外機噪音的影響