空調(diào)機(jī)組整體消聲的設(shè)計(jì)思路
空調(diào)機(jī)組的噪聲主要集中在低頻、中頻兩個(gè)范圍之內(nèi)，而空調(diào)機(jī)組中加裝消聲段在許多噪聲要求比較高的場(chǎng)合下已經(jīng)得到了公認(rèn)。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(rèn)為在空調(diào)機(jī)組消聲設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮用消聲器進(jìn)行降噪外，同時(shí)也要考慮通過(guò)機(jī)組壁板圍護(hù)結(jié)構(gòu)的消聲進(jìn)行部分頻率噪聲的消除。該消聲設(shè)計(jì)的思路來(lái)源于對(duì)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(diào)機(jī)組進(jìn)風(fēng)口、送風(fēng)口、風(fēng)機(jī)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(diào)箱的設(shè)計(jì)并不單單是滿足冷量、熱量以及風(fēng)量風(fēng)壓的要求，同時(shí)要從系統(tǒng)的角度考慮，真正作到機(jī)組出口噪聲達(dá)到最低水平。
圖?1?給出了常規(guī)凈化空調(diào)機(jī)組的段體布置圖，圖2?則給出這種段體布置的消聲設(shè)計(jì)等效圖，圖中1?表示新風(fēng)引入口膨脹節(jié)，2?表示回風(fēng)引入口膨脹節(jié)，3?表示風(fēng)機(jī)吸入口和出口膨脹節(jié)，4?表示送風(fēng)口膨脹節(jié)。整個(gè)空調(diào)機(jī)組膨脹消聲設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了保證一定的消聲效果，膨脹比的合理設(shè)計(jì)至關(guān)重要。對(duì)于手術(shù)室空調(diào)機(jī)組而言，由于新風(fēng)一般已經(jīng)經(jīng)過(guò)三級(jí)過(guò)濾，因此新風(fēng)可以與回風(fēng)混合后再進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，此時(shí)其消聲設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖則更為簡(jiǎn)單，如圖3?所示，即可以把機(jī)組的消聲設(shè)計(jì)等效與兩節(jié)抗性消聲器串聯(lián)。依此可以指導(dǎo)我們進(jìn)行空調(diào)機(jī)組的設(shè)計(jì)，包括主要功能段段體長(zhǎng)度、段體截面積的確定等。
消聲設(shè)計(jì)基礎(chǔ)內(nèi)容
對(duì)于單節(jié)抗性消聲而言，其消聲量可以由以下的公式進(jìn)行計(jì)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(guò)以及對(duì)于低頻的消聲效果等，在對(duì)膨脹性消聲設(shè)計(jì)時(shí)，有上限失效頻率fu和下限失效頻率
fd的限制，其計(jì)算公式分別如下：
式中：D?為膨脹室當(dāng)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(shù)同前所述。
以消聲設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的機(jī)組功能段長(zhǎng)度的確定由式（4）可以知道，消聲量?ㄓ?L?是?kl?的周期函數(shù)，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(duì)某一頻率噪聲進(jìn)行消聲處理時(shí)，適當(dāng)調(diào)整兩膨脹節(jié)之間的長(zhǎng)度就可保證對(duì)消減某一頻率的噪聲達(dá)到最大，這也就是以消聲設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)確定機(jī)組主要功能段長(zhǎng)度的關(guān)鍵所在。
例如對(duì)于風(fēng)機(jī)出口到機(jī)組出口處，主要消除的是250Hz的噪聲，則風(fēng)機(jī)出口與機(jī)組出口功能段之間的最佳長(zhǎng)度應(yīng)滿足如下的關(guān)系式：
l = 680 n+340 n = 0,1,2,……?（6）
而最不利長(zhǎng)度：
l = 680 n n = 0,1,2,?（7）
這樣在機(jī)組段體長(zhǎng)度設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)為基礎(chǔ)確定機(jī)組的斷面尺寸
以消聲設(shè)計(jì)來(lái)指導(dǎo)空調(diào)機(jī)組斷面尺寸的確定，可以從兩個(gè)方面來(lái)考慮問(wèn)題：（1）在機(jī)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(diào)整機(jī)組的斷面尺寸；（2）在機(jī)組回風(fēng)口、送風(fēng)口以及風(fēng)機(jī)出口的通道面積一定的情況下，膨脹室對(duì)于降噪的下限頻率同樣也存在類(lèi)似的情況。
例如對(duì)于機(jī)組斷面為1300×1500?的空調(diào)機(jī)組，其消聲的上限頻率為425 Hz；而對(duì)于1600×1500的空調(diào)機(jī)組，其消聲的上限頻率則上升為535 Hz。如果空調(diào)機(jī)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(wú)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(fēng)口面積時(shí)，同樣需要滿足如下的兩個(gè)條件：
1）膨脹比?m?保持在?4 ~1 5?之間；
2?）各風(fēng)口的斷面積滿足如下的公式：
關(guān)于這些方面的研究工作，包括大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，還需在以后的進(jìn)一步科研中得到證實(shí)。
空調(diào)機(jī)組吸聲減噪
在前面的內(nèi)容中，重點(diǎn)介紹了利用機(jī)組圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行消聲設(shè)計(jì)的思路，準(zhǔn)確一點(diǎn)講膨脹消聲是把聲能反射回聲源，而反射的聲能則需通過(guò)吸聲來(lái)解決。吸聲減振主要是依靠吸聲材料的疏散性和多孔性。當(dāng)聲能入射到吸聲材料上，一部分聲能被反射，其余部分則進(jìn)入孔隙，引起孔隙中空氣和材料細(xì)微振動(dòng)，由于摩擦力和粘滯力使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收。
目前吸聲材料有超細(xì)玻璃棉、開(kāi)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(yīng)用到潔凈行業(yè)中由于其產(chǎn)塵、滋生細(xì)菌、報(bào)廢后對(duì)環(huán)境造成二次污染等原因已經(jīng)逐漸被淘汰。筆者認(rèn)為泡沫鋁消聲板相對(duì)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(diǎn)：
1?）加工、報(bào)廢和回收利用的全過(guò)程中，不產(chǎn)生任何污染物質(zhì)。
2）性能穩(wěn)定，強(qiáng)度高（抗拉強(qiáng)度?3.41 MPa，抗彎強(qiáng)度?8.06 MPa，抗壓強(qiáng)度?8.61MPa）。
3?）防水性能好，質(zhì)量吸濕率?0 . 1 %?。
4）抗紫外線老化性能好，在?250?小時(shí)照射下無(wú)變化。
5）耐腐蝕，9 6?小時(shí)耐鹽霧實(shí)驗(yàn)后，表面無(wú)開(kāi)裂及脫落情況
6?）防火，為不燃材料。
7）綠色環(huán)保型消聲材料，不危害人體健康。
對(duì)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(guān)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(shù)。圖4?吸聲系數(shù)測(cè)試圖從圖中可以看出，調(diào)整不同的空腔厚度，可以對(duì)不同頻率的噪聲進(jìn)行最佳的吸聲設(shè)計(jì)。當(dāng)然，改變材料的主孔徑和孔隙率也可對(duì)不同頻率的噪聲的吸聲進(jìn)行優(yōu)化，關(guān)于這些內(nèi)容此處就不再贅述。把泡沫鋁消聲板應(yīng)用到凈化空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)段中，正如許多科研人員所關(guān)心的就是該多孔材料的集塵、集菌等問(wèn)題，筆者是這樣考慮的：一方面空氣在進(jìn)入凈化機(jī)組風(fēng)機(jī)段前已經(jīng)進(jìn)行了過(guò)濾，壁板集塵的機(jī)會(huì)大大減少；另一方面，泡沫鋁少量的集塵減少了整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)后級(jí)過(guò)濾器的負(fù)擔(dān)；再者，泡沫鋁集塵后易于清洗，而清洗后可反復(fù)利用卻不改變的特性?xún)?yōu)于其它材料。
空調(diào)機(jī)組的噪聲處理相對(duì)來(lái)講是非常復(fù)雜的，而利用機(jī)組圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身的長(zhǎng)度因次進(jìn)行消聲目前還很少有人探討。本文筆者從空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，對(duì)空調(diào)機(jī)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(jìn)一步的研究和探討，在此也真誠(chéng)地希望各位同仁提出寶貴的建議
