麥海湛

（廣東金美達(dá)實(shí)業(yè)有限公司，廣東 佛山 528000）

在我國(guó)，燃?xì)鉄崴髟谑褂眠^(guò)程中產(chǎn)生的噪聲一直是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。然而，鑒于燃?xì)鉄崴鞯墓ぷ髟砗筒考Y(jié)構(gòu)，其運(yùn)行時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生噪聲。為了降低燃?xì)鉄崴鞯脑肼曀?，采取了一系列有效的控制措施。安裝降噪網(wǎng)、吸音材料、穩(wěn)流片和穩(wěn)焰網(wǎng)等是常見的降噪措施，它們可以在不同的環(huán)節(jié)和部位發(fā)揮作用，以減少噪聲的傳播和反射。降噪網(wǎng)可以設(shè)置在燃?xì)鉄崴鞯倪M(jìn)氣口和出氣口，可有效減少氣流噪聲的傳播。吸音材料則可以覆蓋在燃?xì)鉄崴鞯膬?nèi)部殼體上，以吸收和減少內(nèi)部噪聲的反射。穩(wěn)流片和穩(wěn)焰網(wǎng)的安裝可以調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁亢腿紵隣顟B(tài)，從而減少與燃?xì)馊紵嚓P(guān)的噪聲。這些控制措施的應(yīng)用可以有效降低燃?xì)鉄崴鞯脑肼曀?。研究表明，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果。此外，史密斯公司還提出了一種新的降噪技術(shù)，具體細(xì)節(jié)尚待進(jìn)一步研究和驗(yàn)證。這些措施在燃?xì)鉄崴髟O(shè)計(jì)和生產(chǎn)中具有重要意義，有助于提升用戶體驗(yàn)和居住環(huán)境的舒適性。今后可以進(jìn)一步研究和改進(jìn)降噪技術(shù)，以滿足人們對(duì)低噪聲環(huán)境的需求。

1 測(cè)試方法

為了確保熱水器能夠正常工作，正確布置進(jìn)水、進(jìn)氣和排煙管道至關(guān)重要，這是保證熱水器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。進(jìn)水管道負(fù)責(zé)供應(yīng)冷水，進(jìn)氣管道提供所需的燃?xì)?，而排煙管道?fù)責(zé)排出燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣。只有這些管道布置合理并符合規(guī)范要求，熱水器才能高效、安全地運(yùn)行。

同時(shí)，熱水器的立式固定方式也與管道、燃燒室的布置密切相關(guān)。不同的立式固定方式可能會(huì)對(duì)管道的布置產(chǎn)生影響，因此需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇和安裝。此外，為了模擬熱水器安裝在墻壁上的實(shí)際情況，試驗(yàn)中需要在距離熱水器背板約20mm 的位置安裝塑料擋板，這樣可以更準(zhǔn)確地模擬真實(shí)安裝環(huán)境，并測(cè)試熱水器在不同條件下的噪聲性能。

在該文試驗(yàn)中，參考如圖1 所示的測(cè)點(diǎn)位置和說(shuō)明進(jìn)行操作，確保熱水器的管道布置和安裝符合要求。圖1 和說(shuō)明提供了必要的指導(dǎo)，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。通過(guò)該試驗(yàn)可以更好地了解熱水器在不同條件下的噪聲特性，并為熱水器的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供有價(jià)值的參考。

圖1 測(cè)點(diǎn)位置示意圖

熱水器的管道布置和立式固定方式對(duì)其正常運(yùn)行和噪聲性能具有重要影響。正確安裝進(jìn)水管道、進(jìn)氣管道和排煙管道，選擇合適的立式固定方式，并模擬真實(shí)安裝環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)，都是確保熱水器高效、安全且低噪聲運(yùn)行的關(guān)鍵步驟。

2 原型機(jī)測(cè)試結(jié)果

2.1 總聲壓級(jí)與聲功率

通過(guò)觀察數(shù)據(jù)分析熱水器的聲音特性，可以了解其在不同負(fù)荷條件下的噪聲水平。測(cè)量結(jié)果顯示，在最大負(fù)荷下，熱水器的噪聲比在正常負(fù)荷下更大。為了準(zhǔn)確評(píng)估噪聲水平，需要測(cè)量面的特性，根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定噪聲來(lái)源，并采取相應(yīng)的降噪措施，如使用吸音材料、隔音設(shè)備或優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1]。這些措施可有效降低噪聲水平，提升居住環(huán)境的舒適性。同時(shí)，測(cè)量結(jié)果可為熱水器設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供有價(jià)值的信息，通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)和采取材料應(yīng)用減振措施，從源頭減少噪聲產(chǎn)生。持續(xù)研究和改進(jìn)將帶來(lái)更靜音、更高效的熱水器，提升用戶體驗(yàn)，創(chuàng)造更宜居的生活環(huán)境。通過(guò)觀察數(shù)據(jù)和分析測(cè)量結(jié)果，了解熱水器的聲音特性，并采取措施和進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以減少噪聲對(duì)人體和環(huán)境的影響，創(chuàng)造安靜舒適的生活環(huán)境。

2.2 測(cè)點(diǎn)頻譜

最大和正常負(fù)荷下測(cè)點(diǎn)10 的聲壓級(jí)頻譜如圖2 所示。通過(guò)觀察圖2 中的聲壓級(jí)頻譜可以發(fā)現(xiàn)，在測(cè)點(diǎn)10 處，無(wú)論是在正常負(fù)荷還是最大負(fù)荷下，都存在多個(gè)峰值頻率。這些峰值頻率的帶寬相對(duì)較大，只有少數(shù)頻率點(diǎn)之間存在較小的間隔[2]。

圖2 最大和正常負(fù)荷下測(cè)點(diǎn)10 的聲壓級(jí)頻譜

該研究觀察了熱水器在不同負(fù)荷條件下的聲音特性，發(fā)現(xiàn)聲壓級(jí)和頻率位置在最大負(fù)荷和正常負(fù)荷下均存在差異。進(jìn)一步分析表明，這些變化可能與熱水器的工作狀態(tài)、聲音輸出量和內(nèi)部部件的振動(dòng)頻率有關(guān)。為了降低噪聲水平，該文提出了幾項(xiàng)降噪方法，包括改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu)、優(yōu)化風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)、使用吸音材料處理空腔共振噪聲以及采用電路和算法進(jìn)行主動(dòng)降噪。這些方法可以幫助改進(jìn)熱水器的設(shè)計(jì)和制造工藝，構(gòu)建高效、低噪聲的熱水供應(yīng)系統(tǒng)[3]。但需要進(jìn)一步研究和創(chuàng)新以提高降噪效果和技術(shù)可行性，可以從如下方面入手：1）改進(jìn)燃燒室的結(jié)構(gòu)，減少燃燒噪聲。2）優(yōu)化風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)，改善風(fēng)機(jī)噪聲。3）采用吸音材料對(duì)空腔共振噪聲進(jìn)行處理。

此外，對(duì)于電磁噪聲，可以在電路中采用降噪電容器和電感器來(lái)減少電磁輻射。還可以考慮采用主動(dòng)降噪技術(shù)，即在熱水器內(nèi)部放置一個(gè)麥克風(fēng)，實(shí)時(shí)采集噪聲信號(hào)，并通過(guò)相應(yīng)的電路和算法進(jìn)行處理，產(chǎn)生與噪聲相反的聲波，從而達(dá)到降噪的效果。

2.2.1 風(fēng)機(jī)噪聲

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)在頻率為400～4500Hz 時(shí)存在峰值噪聲和寬頻帶噪聲。這些噪聲來(lái)源于多個(gè)因素，其中包括風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片與蝸殼之間的摩擦、流體噪聲等。在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)機(jī)噪聲往往是最明顯的[4]。

在最大負(fù)荷下，該頻率可通過(guò)公式（1）計(jì)算出一階基頻，結(jié)果為4209Hz。

式中：z為風(fēng)扇葉片數(shù)；R為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速（r/min）；n取1，2，...。

渦脫落噪聲和渦殼共振輻射噪聲對(duì)應(yīng)的頻率可分別通過(guò)公式（2）和公式（3）進(jìn)行計(jì)算。同樣可以計(jì)算出它們?cè)谧畲筘?fù)荷下的頻率分別為390Hz 和858Hz。

式中：f2和f3分別為渦脫落噪聲頻率和渦殼共振輻射噪聲頻率（Hz）；v為葉片線速度（m/s）；d為葉片彎曲直徑（m）；c為聲速（m/s）；s2為出風(fēng)口面積（m2），l2為出風(fēng)口管等效長(zhǎng)度（m）；V為風(fēng)機(jī)殼內(nèi)體積（m3）。

為了減少這些影響，需要采取有效的噪聲控制措施。可以通過(guò)優(yōu)化風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)、改進(jìn)蝸殼結(jié)構(gòu)、降低摩擦噪聲等手段來(lái)減少風(fēng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生。此外，也可以采用安裝吸音材料、隔音罩、噪聲屏障等措施來(lái)減少噪聲傳播和入侵空間。通過(guò)綜合運(yùn)用這些控制措施，可以顯著降低風(fēng)機(jī)噪聲對(duì)人們生活和工作的影響，提供一個(gè)更安靜、更舒適的環(huán)境。

2.2.2 燃燒系統(tǒng)噪聲

在燃燒系統(tǒng)中，燃?xì)饣蛘呷加腿紵龝r(shí)，鑒于燃燒不完全、火焰不穩(wěn)定等原因，噴嘴區(qū)會(huì)產(chǎn)生噴流噪聲和燃燒噪聲。其中噴流噪聲主要是由噴流與周圍空氣的相互作用引起的，噪聲頻率主要集中在低頻范圍內(nèi)，其噪聲水平與噴油壓力、噴油量、噴嘴孔徑、噴嘴與喉管之間的距離等參數(shù)有關(guān)。而燃燒噪聲則是由火焰的不穩(wěn)定和壓力振蕩引起的，噪聲頻率主要集中在中、高頻范圍內(nèi)。

此外，燃燒室和油氣混合室內(nèi)的聲共振也會(huì)產(chǎn)生噪聲。當(dāng)聲波在燃燒室和油氣混合室內(nèi)傳播時(shí)，會(huì)遇到反射、干涉等現(xiàn)象，當(dāng)聲波的頻率與燃燒室、油氣混合室的共振頻率相等時(shí)，就會(huì)引起共振，產(chǎn)生較大的噪聲[5]。

為了控制燃燒系統(tǒng)的噪聲，一般采用如下措施：優(yōu)化燃油或燃?xì)獾膰娮旖Y(jié)構(gòu)，使噴油或噴氣的過(guò)程更穩(wěn)定、更均勻；采用優(yōu)質(zhì)的燃料，減少燃燒不完全和火焰不穩(wěn)定現(xiàn)象；優(yōu)化燃燒室和油氣混合室的結(jié)構(gòu)，使其不易產(chǎn)生共振；在燃燒系統(tǒng)內(nèi)加裝吸聲材料，降低噪聲水平。

3 降噪方案測(cè)試結(jié)果

3.1 降噪方案來(lái)源

當(dāng)熱水器使用離心風(fēng)機(jī)作為空氣循環(huán)的動(dòng)力源時(shí)，往往會(huì)隨著噪聲問(wèn)題。通過(guò)對(duì)熱水器在正常負(fù)荷和最大負(fù)荷下的噪聲特性進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)噪聲主要來(lái)源于風(fēng)機(jī)噪聲、燃燒系統(tǒng)噪聲和空腔共振噪聲。通過(guò)分析原型機(jī)在正常負(fù)荷和最大負(fù)荷下的噪聲特性，該文了解到風(fēng)機(jī)噪聲、燃燒系統(tǒng)噪聲和空腔共振噪聲是主要噪聲源。熱水器常用離心風(fēng)機(jī)的A 計(jì)權(quán)聲功率級(jí)可通過(guò)公式（4）獲得。從公式（4）中可見，風(fēng)機(jī)效率越低，噪聲越大。

式中：K=86（后彎葉片）、94（前彎葉片）；PF為機(jī)械功率（kW）；u為葉尖速度（m/s）；η為風(fēng)機(jī)效率；D為風(fēng)機(jī)直徑（m）；c為聲速（m/s）。

離心風(fēng)機(jī)的噪聲與其效率密切相關(guān)。當(dāng)風(fēng)機(jī)效率較低時(shí)，噪聲通常會(huì)更大。這是因?yàn)樾实拖聲?huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生更多的振動(dòng)和湍流，進(jìn)而引發(fā)噪聲問(wèn)題。然而在熱水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，部件的阻擋、進(jìn)氣受阻嚴(yán)重以及流道阻力偏大等因素會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)效率下降，從而加劇噪聲的產(chǎn)生。

此外，燃燒系統(tǒng)也是熱水器噪聲的一個(gè)重要來(lái)源。在燃燒過(guò)程中，由燃料燃燒產(chǎn)生的氣流和火焰引發(fā)的振動(dòng)和共振現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生燃燒系統(tǒng)噪聲。這些噪聲可能會(huì)通過(guò)空腔共振進(jìn)一步放大，使熱水器的噪聲問(wèn)題更顯著。

為了降低熱水器的噪聲水平，可以采取一系列措施。首先，需要優(yōu)化離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)，提高其效率，以減少振動(dòng)和湍流產(chǎn)生的噪聲。其次，對(duì)熱水器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，減少部件的阻擋和流道阻力，提升風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，從源頭上減少噪聲的產(chǎn)生。再次，對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，控制燃燒過(guò)程中的氣流和火焰震動(dòng)，以減少燃燒系統(tǒng)噪聲的產(chǎn)生。最后，通過(guò)阻尼措施和材料的選擇抑制空腔共振效應(yīng)，減少噪聲的傳播和放大。

3.2 降噪方案

3.2.1 改變熱水器進(jìn)氣方式

為了降低風(fēng)機(jī)噪聲，可以采用安裝頂部進(jìn)風(fēng)裝置的方法。該方法通過(guò)將進(jìn)氣和排氣結(jié)合在一起，并利用內(nèi)圈進(jìn)行排氣、外圈進(jìn)行進(jìn)氣的方式來(lái)取得降噪效果。

該方案中，進(jìn)氣面積與背板進(jìn)氣面積相同，從而保證了熱水器正常工作所需的進(jìn)氣量。通過(guò)將進(jìn)氣和排氣合理結(jié)合在頂部進(jìn)風(fēng)裝置中，可以有效減少風(fēng)機(jī)噪聲的傳播。

該頂部進(jìn)風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)使熱水器在正常工作過(guò)程中能夠獲得足夠的進(jìn)氣量，同時(shí)也降低了噪聲水平。通過(guò)優(yōu)化進(jìn)氣和排氣的結(jié)構(gòu)，可以有效控制熱水器在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲。

因此，采用安裝頂部進(jìn)風(fēng)裝置的方法是一種有效的降低風(fēng)機(jī)噪聲的解決方案。在確保進(jìn)氣量的同時(shí)可減少噪聲傳播，使熱水器在使用過(guò)程中更安靜、更舒適，可以在滿足正常工作需求的同時(shí)，達(dá)到良好的降噪效果，為用戶帶來(lái)更好的使用體驗(yàn)。

3.2.2 在傳遞路徑上加裝消聲器

為了降低熱水器的噪聲，可以利用材料來(lái)吸收風(fēng)機(jī)通過(guò)進(jìn)風(fēng)口輻射的噪聲，以達(dá)到降噪的目的。在設(shè)計(jì)消聲導(dǎo)流罩時(shí)，需要綜合考慮風(fēng)道阻力，因?yàn)楹侠碓O(shè)置消聲導(dǎo)流罩對(duì)降低噪聲具有至關(guān)重要的作用。

合理設(shè)計(jì)熱水器的進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)并加裝適當(dāng)?shù)南暺鳎梢杂行Ы档驮肼曀?。在?shí)際應(yīng)用中，可以需要根據(jù)具體情況選擇合適的降噪方案，并對(duì)其降噪效果進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。通過(guò)不斷優(yōu)化方案，使其更符合實(shí)際應(yīng)用的需求。

因此，在熱水器噪聲控制方面，可以通過(guò)材料吸聲和合理的設(shè)計(jì)來(lái)降低風(fēng)機(jī)輻射的噪聲。同時(shí)，在設(shè)計(jì)消聲導(dǎo)流罩時(shí)要考慮風(fēng)道阻力，確保其正常運(yùn)行。通過(guò)優(yōu)化進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)和加裝消聲器，可以進(jìn)一步降低熱水器的噪聲水平。在實(shí)踐中，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的降噪方案，并進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估，以確保其降噪效果的有效性。最終使熱水器在實(shí)際應(yīng)用中更安靜、更舒適。

4 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)對(duì)原型機(jī)進(jìn)行噪聲測(cè)試，測(cè)得在最大負(fù)荷和正常負(fù)荷下，半球面平均聲功率級(jí)分別為61.5dB（A）和58.3dB（A）。在測(cè)試過(guò)程中，還發(fā)現(xiàn)原型機(jī)存在特定頻率下的峰值噪聲。這些測(cè)試結(jié)果明確指出原型機(jī)存在噪聲問(wèn)題，需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行降噪處理。為了降低原型機(jī)的噪聲水平，該文提出了頂部進(jìn)風(fēng)和增加消聲導(dǎo)流罩的降噪方案。將進(jìn)風(fēng)方式由背面進(jìn)風(fēng)改為頂部進(jìn)風(fēng)后，進(jìn)行了再次測(cè)試，并觀察到明顯的降噪效果。測(cè)試結(jié)果顯示，在頂部進(jìn)風(fēng)方式下，原型機(jī)的噪聲水平顯著降低，特別是中、低頻噪聲的降低效果更顯著。為了更進(jìn)一步降低噪聲，還考慮了增加消聲導(dǎo)流罩的方案。然而通過(guò)測(cè)試，該文發(fā)現(xiàn)增加消聲導(dǎo)流罩并不能進(jìn)一步有效地降低噪聲水平。這表明在已采用頂部進(jìn)風(fēng)方式的情況下，增加消聲導(dǎo)流罩對(duì)噪聲的降低效果有限。選擇具體降噪方案時(shí)，需要綜合考慮原型機(jī)的工作特點(diǎn)、成本效益以及降噪效果，以達(dá)到合理控制噪聲和優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。