空調機組整體消聲的設計思路

空調機組的噪聲主要集中在低頻、中頻兩個范圍之內，而空調機組中加裝消聲段在許多噪聲要求比較高的場合下已經得到了公認。但是否可以去尋找其它的降噪措施，到目前為止很少有人去探討。

筆者認為在空調機組消聲設計時，除考慮用消聲器進行降噪外，同時也要考慮通過機組壁板圍護結構的消聲進行部分頻率噪聲的消除。該消聲設計的思路來源于對低頻、中頻消聲效果較好的抗性消聲器，即膨脹性消聲器。

消聲的原理是利用空調機組進風口、送風口、風機出口等氣流通道截面的突變，使沿通道傳播方向的聲波反射回聲源方向，從而起到消聲作用。因此空調箱的設計并不單單是滿足冷量、熱量以及風量風壓的要求，同時要從系統的角度考慮，真正作到機組出口噪聲達到最低水平。

圖?1?給出了常規凈化空調機組的段體布置圖，圖2?則給出這種段體布置的消聲設計等效圖，圖中1?表示新風引入口膨脹節，2?表示回風引入口膨脹節，3?表示風機吸入口和出口膨脹節，4?表示送風口膨脹節。整個空調機組膨脹消聲設計過程中，為了保證一定的消聲效果，膨脹比的合理設計至關重要。對于手術室空調機組而言，由于新風一般已經經過三級過濾，因此新風可以與回風混合后再進入空調機組，此時其消聲設計簡圖則更為簡單，如圖3?所示，即可以把機組的消聲設計等效與兩節抗性消聲器串聯。依此可以指導我們進行空調機組的設計，包括主要功能段段體長度、段體截面積的確定等。

消聲設計基礎內容

對于單節抗性消聲而言，其消聲量可以由以下的公式進行計算

為了不影響抗性消聲器的消聲效果，例如防止中高頻噪聲以平面波的形式傳播呈束狀通過以及對于低頻的消聲效果等，在對膨脹性消聲設計時，有上限失效頻率fu和下限失效頻率

fd的限制，其計算公式分別如下：

式中：D?為膨脹室當量直徑，m；S?為氣流通道截面積，m2；V?為膨脹室的體積，m3；其它參數同前所述。

以消聲設計為基礎的機組功能段長度的確定由式（4）可以知道，消聲量?ㄓ?L?是?kl?的周期函數，即隨著頻率的變化，消聲量在零與極大值之間變化，因此針對某一頻率噪聲進行消聲處理時，適當調整兩膨脹節之間的長度就可保證對消減某一頻率的噪聲達到最大，這也就是以消聲設計為基礎確定機組主要功能段長度的關鍵所在。

例如對于風機出口到機組出口處，主要消除的是250Hz的噪聲，則風機出口與機組出口功能段之間的最佳長度應滿足如下的關系式：

l = 680 n+340 n = 0,1,2,……?（6）

而最不利長度：

l = 680 n n = 0,1,2,?（7）

這樣在機組段體長度設計時就有了定量的限制，而并非盲目地隨意選擇或確定。

以消聲設計為基礎確定機組的斷面尺寸

以消聲設計來指導空調機組斷面尺寸的確定，可以從兩個方面來考慮問題：（1）在機組斷面尺寸確定的情況下，其上限頻率也隨之確定；如果所要消除的噪聲頻率在上限頻率范圍之外，則需要調整機組的斷面尺寸；（2）在機組回風口、送風口以及風機出口的通道面積一定的情況下，膨脹室對于降噪的下限頻率同樣也存在類似的情況。

例如對于機組斷面為1300×1500?的空調機組，其消聲的上限頻率為425 Hz；而對于1600×1500的空調機組，其消聲的上限頻率則上升為535 Hz。如果空調機組的主要消聲頻率集中在500 Hz，則后者的斷面尺寸有利，而前者無法滿足降噪要求。另一方面，由于膨脹消聲存在下限頻率，因此在確定各風口面積時，同樣需要滿足如下的兩個條件：

1）膨脹比?m?保持在?4 ~1 5?之間；

2?）各風口的斷面積滿足如下的公式：

關于這些方面的研究工作，包括大量的實驗驗證，還需在以后的進一步科研中得到證實。

空調機組吸聲減噪

在前面的內容中，重點介紹了利用機組圍護結構進行消聲設計的思路，準確一點講膨脹消聲是把聲能反射回聲源，而反射的聲能則需通過吸聲來解決。吸聲減振主要是依靠吸聲材料的疏散性和多孔性。當聲能入射到吸聲材料上，一部分聲能被反射，其余部分則進入孔隙，引起孔隙中空氣和材料細微振動，由于摩擦力和粘滯力使一部分聲能轉化為熱能而被吸收。

目前吸聲材料有超細玻璃棉、開孔型聚氨脂泡沫塑料、微孔吸聲磚以及木絲板等。但這些材料應用到潔凈行業中由于其產塵、滋生細菌、報廢后對環境造成二次污染等原因已經逐漸被淘汰。筆者認為泡沫鋁消聲板相對而言是一種比較好的吸聲材料。該消聲板具有如下的性能特點：

1?）加工、報廢和回收利用的全過程中，不產生任何污染物質。

2）性能穩定，強度高（抗拉強度?3.41 MPa，抗彎強度?8.06 MPa，抗壓強度?8.61MPa）。

3?）防水性能好，質量吸濕率?0 . 1 %?。

4）抗紫外線老化性能好，在?250?小時照射下無變化。

5）耐腐蝕，9 6?小時耐鹽霧實驗后，表面無開裂及脫落情況

6?）防火，為不燃材料。

7）綠色環保型消聲材料，不危害人體健康。

對于其吸聲性能，與吸聲板的材料、主孔徑、孔隙率等都有非常重要的關系，圖?4?給出了厚度為?10 mm，主孔徑?0.9 mm，孔隙率為65.5%在背留空腔?D?情況下板材的吸聲系數。圖4?吸聲系數測試圖從圖中可以看出，調整不同的空腔厚度，可以對不同頻率的噪聲進行最佳的吸聲設計。當然，改變材料的主孔徑和孔隙率也可對不同頻率的噪聲的吸聲進行優化，關于這些內容此處就不再贅述。把泡沫鋁消聲板應用到凈化空調機組風機段中，正如許多科研人員所關心的就是該多孔材料的集塵、集菌等問題，筆者是這樣考慮的：一方面空氣在進入凈化機組風機段前已經進行了過濾，壁板集塵的機會大大減少；另一方面，泡沫鋁少量的集塵減少了整個空調系統后級過濾器的負擔；再者，泡沫鋁集塵后易于清洗，而清洗后可反復利用卻不改變的特性優于其它材料。

空調機組的噪聲處理相對來講是非常復雜的，而利用機組圍護結構本身的長度因次進行消聲目前還很少有人探討。本文筆者從空調機組設計的角度出發，對空調機組的降噪處理提出了一些淺顯的思路，由于僅僅是思路，有許多工作需要進一步的研究和探討，在此也真誠地希望各位同仁提出寶貴的建議