移动空调风道选型设计

移动空调风道选型设计

发表时间：2018-08-13T14:52:44.667Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：张博翔[导读] 摘要：本文提出静音风道技术应用于移动空调产品的风道设计，通过对风道曲线和相应风轮的优化设计，针对蜗舌导流部分优化设计，以及改进风道进风口的位置，改善气流场分布等，在转速不变的情况下提升整机风量，提高整机的性能及能效，同时为整机降噪提供可行性方案。

TCL德龙家用电器（中山）有限公司广东中山 528427 摘要：本文提出静音风道技术应用于移动空调产品的风道设计，通过对风道曲线和相应风轮的优化设计，针对蜗舌导流部分优化设计，以及改进风道进风口的位置，改善气流场分布等，在转速不变的情况下提升整机风量，提高整机的性能及能效，同时为整机降噪提供可行性方案。

关键词：移动空调；水轮；噪声；水泵 1 前言

移动空调是一种集室内与室外侧于一体的整体式空调器，因其使用的便利性而广泛应用与欧美、东南亚等家庭，主要用作局部制冷的家用电器。伴随人们生活水平的提升，对整机的噪音问题也日益突出，现阶段移动空调运行时的整机噪音一般在53～56分贝，整体高于现有环境噪声基本标准（城市1类环境标准：白天为55分贝，夜间为45分贝）的要求。

为此提出低噪音移动空调的需求，结合移动空调产品的风道特点，一般采用离心风道设计，而针对离心风道的风道曲线和相辅配的离心风轮结构设计方面，已有相当成熟的技术沉淀和经验，本文仅就分析方法和技巧做简要分析，而重点介绍静音风道技术中蜗舌的结构形式及进风口位置对离心风道系统的影响，以及在移动空调产品风道设计中的应用与测试情况。

2 实验结果与讨论

2.1 风道曲线和风轮优化设计

针对风道曲线和风轮的优化设计，我司已有专职的风道研究人员，已有相当成熟技术沉淀和经验，本文不做赘述，仅将优化方案做简单介绍。基于现有移动空调内外侧风道系统进行摸底测试，由于室内外侧风道一般以离心风道为主，以其中一个离心风道的风道曲线做研究对象，进行对比分析，一般分为两步走，逐步来分析。

第一步，以现有同一个离心风轮，在不同风道曲线中的比较。通过对比测试，同一风轮在不用风道曲线中测试结果。从结果不难看出，在风量一定的情况下，新设计的M曲线在前、后测试声压级噪音，功率及转速方面均优于现有P曲线和新设计的N曲线，故而优选新设计的M曲线作为下一步进行优化研究的对象。

第二步，以同一风道曲线，对不同叶形相同直径风轮做对比分析。

通过对比测试，同直径不同叶型风轮在同一风道曲线中的测试结果。

从测试结果不难看出，两个不同的风轮，在同一风道曲线中测试，前侧噪音均降低为1.0dB左右，但采用现有K风轮时的功率较低，优选现有K风轮。

2.2 蜗舌结构形式的优化设计

风道蜗舌，可以说是一个风道系统的咽喉，对系统的风量和噪音有直接的关联和影响，由于叶轮出口气流对蜗舌的冲击非常剧烈，使得蜗舌区域成为主要的噪声源。蜗舌部位对叶轮机械气动性能及噪声特性影响非常明显，蜗舌形状和安装间距的微小变动就会引起风机性能及噪声的很大变化，据国内外相关文献，采用斜蜗舌对离心风道噪音改善有较为显著的影响，为此特在移动空调产品离心风道上应用倾斜蜗舌结构形式进行实验研究。

结合上述风道曲线和风轮的优化设计，优选新设计的M曲线和现有的K风轮，在此基础上将M曲线的风道蜗壳设计成斜蜗舌，与常规蜗舌做对比测试。

采用斜蜗舌后，进行对比测试。

经频谱分析发现，斜蜗舌使噪音频率错开，避免相互干涉，起到降噪和改善音质的作用，同时斜蜗舌设计关键在于风轮与蜗舌等间隙设计（区别于常规斜蜗舌设计），增加蜗舌倾角，有利于错开噪音频率降低噪音，增加蜗舌间距，有利于减小了气流对蜗舌的冲击，从而降低了噪音。为此应用斜蜗舌后，同比噪音降低了约1dB。

2.3 偏心进气口结构设计

进气口的大小及分布对风道的出风量和噪音有较大影响，有文献5]分析，针对离心风道的进风口偏心设计对改善风道内气流分布具有一定的影响，为此结合移动空调风道特点，特选进气口30°偏心和180°偏心各10mm进行对比测试。

经过对比测试结果，两种偏心设计的进气孔形式均对降噪有利，可能与结构布局和风道流场特征有关，为此接下来将结合斜蜗舌与进气口偏心设计综合考虑。

2.4 斜蜗舌+偏心进气口结构设计

为进一步探究离心风道斜蜗舌和偏心进气口对整机风量和噪音的影响，在上述研究基础上增加斜蜗舌设计，同样选取进气口30°偏心和180°偏心各10mm进行对比测试。通过实验结果，显而易见偏心进气孔和斜蜗舌的降噪效果叠加，其中偏心180°进气口与斜蜗舌结构的结构效果更佳，优先偏心180°进气口与斜蜗舌结构的结构，对比优化前声压级噪音，同比优化后前后侧声压级噪音降低约4.5～5.0dB。

2.5 仿真分析

通过离心风道的模拟仿真分析。离心风道蜗壳的主要噪声位置集中在一、四象限的渐扩段，如果风道蜗壳结构空间允许的情况下，建议蜗壳在轴向做渐变的倒圆角处理，从出风口蜗舌处逐渐加大圆角，有利风道内气流排出，从而达到消音降噪的效果 3 结束语：通过对风道曲线和相应风轮的优化设计，并对蜗舌导流及风道进风口偏心的研究测试，静音风道技术应用与研究结论如下：（1）风道曲线和相应风轮的优化设计，是离心风道降噪的常用技术与应用手段；（2）斜蜗舌和偏心进气口对离心风道的降噪具有显著效果，两者叠加效果更明显，此技术应用不仅对风道风量有所提高，而且成本保持不变；（3）如果风量足够的情况下，从降噪的角度考虑，进风口偏心应向噪声源反方向偏心；（4）如果风道蜗壳结构空间允许的情况下，建议蜗壳在轴向做渐变的倒圆角处理，从出风口蜗舌处逐渐加大圆角，有利于消音降噪。

参考文献：

[1]刘发申.平台模块化设计在移动空调产品中的分析与应用[J].家用电器，2018（01）：64-66.

[2]周祥.移动空调打水方式与噪声控制技术的研究[A].中国家用电器协会.2017年中国家用电器技术大会论文集[C].中国家用电器协会：，2017：3.

[3]周祥，魏子栋，王智超，邓海钊.移动空调冷凝水排除技术的研究与优化[J].家电科技，2017（09）：76-77.

[4]刘士军.离心雾化技术在移动空调冷凝水排除上的应用[J].家电科技，2016（12）：50-51.

[5]刘发申.基于移动空调冷凝水二次循环利用的研究[A].中国制冷学会小型制冷机低温生物医学专业委员会.第十三届全国电冰箱（柜）、空调器及压缩机学术交流大会论文集[C].中国制冷学会小型制冷机低温生物医学专业委员会：2016：3.