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        窗式空調(diào)器靜音設(shè)計探討

        2018-09-10 06:40:49鐘玉金武滔
        家用電器 2018年2期
        關(guān)鍵詞:靜音蒸發(fā)器

        鐘玉金 武滔

        摘要:本文對常規(guī)窗式空調(diào)器的噪音影響因素進行了理論分析,針對噪音貢獻最大的風場結(jié)構(gòu)做優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化方案的試驗表明:靜音窗機的噪音值同比常規(guī)窗機下降11dB,優(yōu)化效果非??捎^,并且整機性能也略有提升。

        關(guān)鍵詞:窗式空調(diào)器;靜音;高效氣動布局;蒸發(fā)器

        Research on application of ultra-quiet Window-Type air conditioner

        Zhong Yujin, Wu Tao

        (GD Midea Refrigeration Equipment Co., Ltd. Guangdong Foshan 528311)

        Abstract:This paper makes a theoretical analysis of the noise influence factors of conventional Window-Type air conditioner. Optimized design for wind field structure with the maximum noise contribution. The performance of optimization scheme shows: the mute Window-Type air con- ditioner is 11 dB lower than the conventional WindowType air conditioner. The optimization effect is very considerable and performance improved slightly.

        Keywords:Window-Type air conditioner; Mute; Efficient aerodynamic layout ; Evaporator

        1、前言

        窗式空調(diào)器一般由制冷系統(tǒng)、風道系統(tǒng)、電控系統(tǒng)三大部分組成。相對于分體式空調(diào)器而言,窗式空調(diào)器的體積小,耗材少,成本低,安裝方便快捷,維修少,能廣泛的被市場接受,可適用于臥室、辦公室、家庭、小型計算機房等場所。

        窗式空調(diào)器在全球銷售廣泛,年需求量在1000萬臺左右,其中北美市場就占約60%。因分體式空調(diào)器受安裝限制、安裝人工費高等因素影響,美國約70%家庭采用窗式空調(diào)器降溫,主要銷售區(qū)域集中在美國東西海岸線城市。

        窗式空調(diào)器嵌入安裝在窗戶或墻體內(nèi),工作時不可避免地將整機噪音傳遞到室內(nèi),其結(jié)構(gòu)一體化導(dǎo)致了壓縮機、風機等噪聲源與室內(nèi)側(cè)環(huán)境之間不能有效隔離,造成室內(nèi)噪聲污染較為明顯,用戶聽感體驗較差。從表1中可以看出,現(xiàn)有窗式空調(diào)器的室內(nèi)側(cè)噪音值很高,高風制冷甚至達到53.5~58.4dB(A),接近分體式空調(diào)器的室外機噪音水平,低風制冷也達到48.4~53.6dB(A)。

        高噪音已嚴重影響到客戶的使用體驗,圖1展示的是在美國市場消費者對窗式空調(diào)器的不滿意度調(diào)查,其中顯示噪音是客戶最不滿意的痛點問題。

        隨著人們生活水平的提高和環(huán)境保護意識的增強,用戶在關(guān)注窗式空調(diào)器使用性能的同時對其噪聲提出了更高的要求,噪音逐漸成為人們在選取空調(diào)時參考的一項重要指標??紤]以上需求,降低窗式空調(diào)器噪音水平極為必要。

        2、傳統(tǒng)窗式空調(diào)器噪音瓶頸分析

        窗式空調(diào)器的整機噪音是由壓縮機、風輪風葉、配管振動等各運動部件產(chǎn)生的噪音疊加而成的,即如下噪音聲壓級疊加公式:

        通過表2中數(shù)據(jù)可知,常規(guī)窗式空調(diào)器的各噪音來源中,風噪的貢獻最大。

        如圖2所示,常規(guī)窗式空調(diào)器的內(nèi)側(cè)風道大多采用離心風道,送風過程中氣流會產(chǎn)生90°轉(zhuǎn)折,導(dǎo)致送風效率低、噪聲高、舒適性差;內(nèi)側(cè)蒸發(fā)器普遍采用均阻力蒸發(fā)器,并未根據(jù)風道本身的特性進行系統(tǒng)設(shè)計;且內(nèi)外側(cè)風道普遍采用單電機方案,如圖3所示,內(nèi)外側(cè)風道效率受限,很難達到最佳。

        3、靜音設(shè)計與分析

        本文研究的超靜音窗式空調(diào)器打破傳統(tǒng)風道形式,窗機內(nèi)側(cè)采用貫流風道設(shè)計方案,進出風更加順暢,同風量噪音更低;充分利用內(nèi)側(cè)貫流風道的進風特性,采用分段式、非均布阻力蒸發(fā)器:離風輪較近的蒸發(fā)器采用三排,確保整個進風流場風速分布更加均勻,同時可更好的防止進出風形成短路;離風輪較遠的蒸發(fā)器采用兩排,在確保順利排水的前提下,盡可能減小風輪上游的進風攻角,提升風道效率,降低噪聲。

        3.1 高效氣動布局貫流風道設(shè)計

        提出采用貫流風道設(shè)計的高效氣動布局,如圖4,直接在原結(jié)構(gòu)上換上貫流風輪。

        但實驗證明存在以下弊端:首先,會導(dǎo)致不同位置的進風風速差異明顯,靠近風輪的蒸發(fā)器上半段風速較大,而靠近底盤的蒸發(fā)器下半段風速較小,造成蒸發(fā)器的換熱不均,換熱效率低下;同時,流經(jīng)蒸發(fā)器下半段進風折轉(zhuǎn)角度較大,導(dǎo)致流體噪聲偏高。其次,如前一點所述,由于蒸發(fā)器與貫流風輪距離較大,導(dǎo)致流經(jīng)蒸發(fā)器的風速差異明顯,使得進風格柵上半段負壓較大,下半段負壓較小,由于貫流風道出風口靜壓較低,尤其當導(dǎo)流板偏向出風口蝸舌條時,可能導(dǎo)致進出風短路——即由進風口流經(jīng)進風格柵、蒸發(fā)器、貫流風輪、導(dǎo)流板的氣流再次被吸入進風口,使整個制冷系統(tǒng)惡化,能力、能效及舒適性大打折扣。

        3.2 非均布阻力蒸發(fā)器

        針對以上換熱送風不均勻的問題,再將蒸發(fā)器設(shè)計采用兩折方案,如圖5所示,離出風口最近的蒸發(fā)器7-1采用3排D7管,另一折蒸發(fā)器7-2采用2排D7管。一方面,離出風口最近的蒸發(fā)器7-1的阻力較大,相應(yīng)于進風格柵處的負壓也較小,出風口下端與進風格柵上端的壓差也將減小,將大大降低進出風短路的可能性。另一方面,按照離貫流風輪越近(遠)阻力越大(?。┑牟季衷瓌t,這樣流經(jīng)蒸發(fā)器的風速分布更加均勻,制冷系統(tǒng)的流路設(shè)計也更為簡單,不同流路之間的溫度差異也越小——即與主流風速垂直方向上的溫度梯度將減小,整個流場的協(xié)同性更好,換熱效率更高。

        綜合考慮結(jié)構(gòu)空間和換熱效率,調(diào)整蒸發(fā)器的布局,使氣流進入蒸發(fā)器和貫流風輪的攻角盡量小,整個系統(tǒng)的風阻降低,主流風速和溫度梯度的夾角減小,整個流場的協(xié)同性得到改善,換熱效率得到提升。同時,由于進風氣流更加順暢,同風量下的流致噪聲也將得到進一步改善,針對貫流風輪敏感的風聲不穩(wěn)、風嘯等問題優(yōu)化了出風口結(jié)構(gòu)。

        3.3 雙電機均衡布局設(shè)計

        打破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局,靜音窗機采用雙電機獨立設(shè)計內(nèi)外風道系統(tǒng),提升整個系統(tǒng)的送風效率。這樣室內(nèi)側(cè)貫流風輪轉(zhuǎn)速調(diào)整不受外側(cè)影響,從而對風量以及噪音的調(diào)整更加靈活。

        采用高效氣動布局貫流風道設(shè)計,靜音窗式空調(diào)器的整機送風噪聲降低15dB(A),制冷噪聲降低11dB(A)。效果明顯,詳見表3。

        3.4整機性能驗證

        經(jīng)過以上結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,靜音窗機的噪音遠遠低于常規(guī)窗機,同時在性能方面也得到了優(yōu)化,如表4所示,同樣條件下,靜音窗機的能力和能效值都高于常規(guī)窗機。

        4、結(jié)論

        靜音窗式空調(diào)器顛覆了傳統(tǒng)窗機的風場設(shè)計,在技術(shù)上解決了傳統(tǒng)窗機噪音大的痛點問題,營造健康和諧的生活環(huán)境,可以促使行業(yè)技術(shù)水平的良性競爭發(fā)展。用戶可以通過付出較少的代價(低安裝費)體驗噪音品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品,具有非常大的社會效益。

        參考文獻

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        [3]劉曉良,祁大同,馬健峰,等.改變蝸殼寬度對離心風機氣動噪聲影響的數(shù)值計算與試驗研究.西安交通大學學報,2008,42(11):1429-1434

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