1、引言

随着人们生活质量的不断提高，用户对空调舒适性的要求和关注度也日益加强，其噪声越来越受到人们的重视。如何降低空调噪声已经成为各大空调企业及研究机构的研究热点。笔者汇总了空调中容易出现的几种异常噪音，对这几种异常噪音产生的机理进行研究，提出解决措施。

2、分流器发出啸叫声

2018年5月，实验室反馈送测的某热泵热水器，噪音测试过程中发现开机时有啸叫声，发生啸叫声的部位在热水器的分流器位置。

在开机制热时，系统循环建立前有短暂的抽空现象，此时压缩机排出的冷媒未达到分流器的进口处，制冷系统高低压未正常建立，分流器进出存在较大压差，因分流器内部为带喇叭状结构，在喇叭口处产生轻微的啸叫声，稍后分流器进出的压差减小，声音就会消失。发生啸叫声的分流器结构如图1，在图1中红框处冷媒流速突然增加，当冷媒到达分流器空腔中时，冷媒流速降低，变径部位因涡流、涡阻、紊流现象严重，引发剧烈振动而引发异常噪声。

图1 发生啸叫声的分流器结构剖视图

将原有的分流器更换为空腔的分流器（图2）后，实验验证开机噪音未出现原分流器存在的啸叫声，异常噪音消失。

图2 空腔的分流器结构剖视图

总结：热水器在制热水时，压缩机的低压腔与分流器的空腔距离较近，压缩机一旦启动后分流器的空腔被抽空，喷嘴处的压力差突然增加。而普通空调开制热时先开制冷，延时后再通过四通阀换向，实现制热，不存在喷嘴处的压力差突然增加现象。所以在空气能热水器上不能使用带喷嘴的分流器。

3、电子膨胀阀异常噪音

2017年11月，某空调厂生产抽测多联内机(用不二工机电子膨胀阀)发现名义制热模式存在轻微啸叫噪音，后噪音抽测实验再次发现两台多联内机制热啸叫声明显问题。经现场分析和验证确认为电子膨胀阀本体异响。

通过对电子膨胀阀中的流动特征进行模拟仿真分析研究，发现形成大涡结构比较明显。阀腔内强烈的自由剪切和流动漩涡与壁面的剪切碰撞等流动过程与流体动力偶极子噪声类型中的流体自激振荡模型流动机理是较为吻合的。由于流体的自激振荡行为振动能量主要集中于1～10kHz范围内，由此引起的振动频率存在多个模态，模态数一般随平均流速的增加而增加，频谱范围和多模态的属性与实验测试情况吻合。该涡会导致阀针振动从而产生噪音。

当冷媒流向为下进横出时，若进出阀体的冷媒为存液状态，会在阀腔处产生涡，该涡会激励阀针振动，如果阀杆与孔配合间隙稍大(＞0.065mm)就会因阀针振动产生噪音。该阀体在加工精度无法保证的情况下制热模式冷媒下进横出方式装配即有产生噪音的风险，若反向安装则可以规避该风险。

通过分析噪音为涡旋结构造成，而且阀体间隙较大容易造成共振，拟从两方面入手解决这个问题：

（1）通过改变阀针头形状为平头，改变流体入射角度，把之前的大涡流结构分解成两个较小的涡流结构。

（2）通过减小阀杆和阀杆轨道之间的间隙，减小阀针振幅空间，减小振动消除噪音。

通过当前的间隙分析，要想控制噪音，必须把最大间隙控制在0.065mm以内，加上厂家生产波动上下公差，则间隙的下偏差可能在0.045mm或者更小，这样的间隙容易造成卡死（杂质和同轴度控制都是大问题）。最终通过制热模式冷媒横进下出方式装配安装可解决此问题。

4、旁插管过深产生异常噪音

设计员在某5匹空调样机噪声测试时，发现压缩机在某些频率运行时，空调室外机会出现一种特别刺耳的啸叫噪声，而且随着压缩机运转频率的不同其声音大小也有所不同。

借助工具对每一段管路进行倾听，最终将声源锁定在压缩机排气口到油分离器入口处。发现该段管路共有四处焊接处，分别在压缩机排气口、分流器入口、工艺口和压力传感器插入口。借鉴箫笛发声原理及破风成音原理，推测在该段管路上可能形成了如图3所示旁插管过深或焊瘤过大的现象。为了验证前面的推论，在空调停机后，将问题段管路焊下，经仔细检查管道，发现管道焊接处并无焊瘤，继续检查发现工艺管插入过深，与图3推测吻合。因此，初步认定工艺管插入过深是导致空调运转时产生刺耳的啸叫声原因。将工艺管插入深度减小后啸叫声消失。

图3 旁插管过深和焊瘤过大

啸叫声发声机理: 从流体的角度而言，当流体流经结构表面开口时，导边脱出自由剪切层撞击腔口随边产生压力反馈形成剪切层自持振荡现象，这是流体力学中的经典问题。孔穴自持振荡可以分为三种类型：流体—动力振荡；流体—共振振荡；流体—弹性振荡。自持振荡不但在腔内产生很强的振荡压力，还能发出很强的单频音。在某些情况下，流体动力振荡可能与腔体的某阶声驻波共振的固有频率相吻合，从而导致声驻波的耦合共振，进而引发强烈的声辐射。

总结：控制工艺管等旁插管插入大管的插入深度，保证旁插管插入大管的深度不要过深，管路设计上要设置必要的限位来保证插入的深度。另外要避免空调管路系统焊接时在管接头内部形成焊瘤。

5、板式换热器异常噪音

2018年1月某多联机组噪音测试，发现机组在名义制冷模式下存在轻微气流啸叫噪音，产生噪音的条件为：压缩机运行频率范围为49～65Hz，过冷阀开度范围为40～110Pls，外界环境温度条件30℃以上。经过查找噪音声源，发现发出噪音的零件是板式换热器。

根据噪声理论中噪声源机械特点，在冷媒经过板式换热器的过程中存在三种噪声：固体振动噪声、气体扰动噪声和液体撞击噪声。固体振动引起的结构噪声频率相对较低，一般在1000Hz以内，达不到噪声源的频率范围，可以排除。液体撞击均属于流激励噪声是能够达到此频率范围的，根据液压系统中流激励声源按其发声机理可划分为空化噪声、流体脉动声源和自由湍流噪声，其中能够形成峰状频谱分布特征的为空化噪声和流体脉动噪声，而空化噪声一般考虑为随机的空泡溃灭事件，不考虑其谐频特性（只会产生单峰值频谱），故通过板式换热器啸叫噪声频率分布范围和谐频特征，判断应为流体脉动声源。

当流体高速流入相对缓慢的流场环境中，形成流动速度上较大的差异，进而形成具有较大速度梯度的自由剪切层，剪切层一般是不稳定的，剪切分离处的微小扰动在剪切层内传播过程中受剪切层不稳定性影响，形成放大，剪切层对扰动的放大作用是具有频率选择性的，此种行为往往因反馈的作用而得到加强形成大涡结构。涡旋周期性的产生和消失，不断变化的过程中形成振荡，作用于换热壁面产生的激励引发啸叫噪音。啸叫噪音产生跟板式换热器内部蒸发侧的冷媒状态和冷媒流速有关，即：只有当板式换热器内部蒸发侧冷媒为纯气态，形成对称涡流情况且涡流能量达到一定条件下时才会激励换热壁面振动产生啸叫噪声。跟过冷阀步数、压缩机频率、外侧环境温度等外部条件都有关系。

将机组原使用的4片板式换热器更改为6片的板式换热器，实验测试后没有出现异常啸叫声。

总结：板式换热器的结构设计必须能满足不同冷媒状态下的噪音要求，完善内部匹配测试标准，噪音测试不能只在名义制冷、名义制热工况下进行，在匹配时应对涉及的工况、不同冷媒流速状态的情况进行充分验证。

6、多联机组停机后电子膨胀阀发出异常噪音

2018年5月，生产线首次批量生产某多联机组，制热停机出现高频噪音异响。初步排查，室外机制热停机后，电子膨胀阀（主阀）发出异常噪音。

此机组收到停机指令后，同时下达电子膨胀阀关闭与压缩机停止运行指令，由于该压缩机是变频压缩机，压缩机从运行频率(60Hz以上)降低到零频率需要一定时间（每秒下降8Hz），节流电子膨胀阀从当前开度关闭到零步（1步/30毫秒），压缩机的运行最高频率是90Hz，电子膨胀阀的最大开度是480步，往往在电子膨胀阀关闭后压缩机还未完全停止运行，此时空调系统内的冷媒仍然在流动，而此时电子膨胀阀已经关闭，高压流动液体冷媒会在电子膨胀阀阀针处产生强烈的冲击，引起阀针的震动并发出异常金属声音。

更改停机控制逻辑，机组收到停机指令后，压缩机降低频率，当压缩机运行频率实际到零，延时30秒再开始关电子膨胀阀。按照这种控制方式，压缩机停止运行后，再经过30秒，空调系统内高、低压力基本平衡，冷媒流动基本停止，此时再关闭电子膨胀阀就不会存在流动冷媒冲击阀针的情况发生。控制逻辑更改后异常噪音消失。

总结：关机时，先给压缩机发关机命令，并持续检测压缩机实际运行频率，当压缩机停机后再延时关闭电子膨胀阀。另外要增加测试机组开、关机时的噪音异响判定。

7、总结

空调在运行时产生噪声、异音的情况很多, 原因各异。本文只是粗略列举了几个常见的噪声, 提供了一般性的解决措施, 希望能对空调新品的开发设计有所帮助。

参考文献

[1] 兰江华. 空调异常啸叫声声源识别与分析[J]. 家电科技, 2010(05).

[2] 兰江华. 某空调异常啸叫声的声源定位与消除及其频谱特征研究[J]. 应用声学, 2010(07).

[3] 王鑫, 王飞, 刘伟彤, 周宝娟. 空调常见噪声及解决措施的探讨[J]. 电器, 2013年S1期.

[4] 刘威, 吴金水, 张龙权. 空调系统冷媒吸气脉动噪声分析[J]. 汽车电器, 2018(02).