【图文】沈阳中央空调系统噪声最有效控制方法_中央空调空气处理系统优化研究
发布时间：2022-11-11
沈阳碧然机电设备有限公司是一家专业的的公司，在上个产品介绍中我们了解了小型中央空调，今天我们就为大家讲解一下
沈阳中央空调系统噪声对环境及使用房间的影响不容忽视，如何对空调系统进行消声、隔声、吸声、减震，在实际工程设计和施工过程中，使得使用房间及建筑周边噪声达到规范要求，满足人们对环境舒适性要求。
1中央空调系统噪声来源
主要的噪声源有以下几个方面：
①制冷机组的噪声与振动、冷却塔噪声与振动，此外还包括其辅助设备水泵、水处理等;
②空气从送风口喷出形成风声;
③空气在风管内流动摩擦振动产生的噪声;
④冷冻动水在冷冻水管内流动产生水流声及水管振动产生的噪声;
⑤空调器及风机盘管等设备运转及设备振动产生的机械噪声;
⑥外界其他噪声源与上述噪声源可能产生的共鸣声等等。
空调系统的噪声主要来源于通风及空调系统。
2中央空调噪声控制方法
空调系统噪声控制涉及消声、隔声、吸声以及隔振等内容。空调噪声的传播方式包括空气传声与固体传声。固体声传播主要包括制冷机组、冷却塔、空调器、风机盘管、管道等设备振动的传播，空气声传播包括风管的噪声传播与末端噪声直接辐射等。
2.1选择合适的低噪声设备从声源上控制噪声①采用合理的空调形式来降低噪声;②为减少风声及水流声，冷冻水流速控制在1.5m/s左右，支管风速应≤3.5m/s，主风管风速应≤4m/s，采用合适的风速及冷冻水流速;③选用质量先进的低噪声设备，对于制冷主机应选择振动相对较小压缩机，对于水泵应尽量选择≤450rpm转速的低转速泵，新风机设备、风机盘管设于公共场区或办公区、休息区内，因此必须选用质量好、噪声低的产品，其噪声可直接传到人群中。
2.2空调系统消声消声器是一种具有吸声内衬或特殊结构形式能有效降低噪声的气流管道，它既可以有效地降低噪声，又可以使气流顺利通过，通常需要在通风管道内安装消声器来降低噪声声压级。主要是为了控制空调机组等空调设备的噪声通过通风管道传到空调服务区及风道内气流噪声，在噪声控制技术中，消声器是应用最多最广泛的降噪设备，空调系统送回风管道的消声，以及冷却塔进出风口的消声等，它被应用于空调机房、锅炉房、冷冻机房等设备机房进出风口的消声。
2.3空调设备隔振措施衰减振动的方法是消除振动源和接收者之间的刚性连接。控制空调系统设备的噪声，必须控制由空调机组、制冷设备振动传播的固体声，同时减低由通风管道传播的风机噪声和透过围护结构的设备噪声。只有这样，才能使空调用房达到预定的允许噪声控制标准。设备隔振可以通过两种途径来控制：一是降低振动传递效率，二是降低振动源的振动，在振源处控制振动是最有效的办法，但这种方法往往在现实工程中无法实现，因为它需要对振源设备进行重新设计或者改造，在振动传播途径上控制振动，常用的办法包括：增加振动传播途径的阻尼，如增加隔振软管等。它的目的主要是吸收振动传播的能量(转化为热量);增加弹簧隔振器或者橡胶垫。目前常用的隔振软管有各种橡胶软连接和不锈钢波纹软管。橡胶软管具有很好的隔振降噪效果，缺点是其使用受到介质温度、压力的限制，同时耐腐蚀性较差。不锈钢波纹管由于能耐高温、高压和腐蚀性介质，经久耐用和具有良好的隔振效果，因此应用较广。但它造价较高，在空调管道隔振控制中，对于低温、低压的水管可以采用各种橡胶软管，而对冷冻机、空压机和高压水泵则需选用不锈钢波纹管。
2.4空调设备隔声制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵等噪声较大的制冷主机、冷却水泵应尽量设置在地下室，从而减小对地面上的使用房间的影响，由机房的墙体、地下楼板对声波进行隔离;如果只能设置在地面上，更应设置设备机房、隔音墙。①组合墙隔声。组合墙可以通过中间留空气层提高隔声量。声波入射到第一层墙板时，使墙板发生振动，空气间层可以看作是连接墙板的“弹簧”，此振动通过空气层传至第二层墙板。②单层匀质实墙隔声。墙的单位面积质量越大，隔声效果越好，在主要声频范围内，单层匀质实墙隔声性能主要受质量控制，单位面积质量每增加1倍，隔声量增加6dB。因此，墙体的选择应尽量选择厚重的，以提高墙体隔声量。
2.5空调噪声控制与建筑防噪设计规划建筑设计、空调设计与噪声控制的协作主要涉及建筑内的防噪规划、建筑空间的分配和建筑构造等内容，从控制噪声的观点出发，空调设备的机房应远离空调用房和对噪声控制要求高的房间，这样可以增大噪声的自然衰减，减少空调噪声对空调房间的影响。为降低风管的气流噪声，建筑设计方应尽可能预留足够多空间给空调系统，包括竖井和吊顶空间，在空调用房的布局上，对噪声控制要求高的房间，应集中布置在建筑内区，用对噪声控制要求低的辅助用房或办公用房作为隔声屏障，以隔绝外界噪声的干扰。在建筑构造上，对于产生噪声的房间和需要安静的房间，它们的围护结构需要具有足够的隔声量，一般要做成厚重密实的结构。如果在建筑设计阶段没有处理好，则在噪声控制时可能需要花费很高的代价才能弥补。
2.6合理的施工方法降低噪声的主要措施
①为使风机盘管的送风噪声得到较好的控制，要增大出风口面积，降低风速。
②冷冻水管主管支架安装：为使噪音及振动得到有效消除，应在刚性支架上加弹簧减振器，对管径较大且有轻微振动的冷冻水主管道常采用这种方法，为的是使噪音在楼板与刚性支架之间的弹簧减振器得到有效控制。
③风管安装：风管制作安装要严格执行国家规范进行施工，空调和新风消声器与静压箱一样，内贴优质吸音材料，外部采用优质保温材料保温，风管弯头部位设置消声弯头，风管适当部位设置消声器，风管制作安装要严格执行国家规范进行施工，新风进口采用消声百叶，在风机进出口安装阻抗消声器。对于截面积较大风管，风管吊架尽可能采用橡胶减振垫，确保风管不产生振动噪声，如果风管安装强度及整体刚度不够，就会产生摩擦及振动噪声。
④水管安装：水管安装要严格执行国家规范，吊架不能固定在楼板上，应尽量固定在梁上，冷冻水主干管及冷却水管吊架要采用弹簧减振吊架，水管穿过楼板或过墙必须采用套管，且要用不燃材料填封。
⑤设备安装：新风、空调机采用阻尼弹簧减振器安装，风机盘管采用弹簧吊钩，风机盘管与水管连接采用软管，风机与风管连接采用软连接，新风机与水管连接采用软接头。在空调机房内进行吸音处理，以防止设备噪声的外传，比如空调机房内采用隔声材料做成围护结构，为了增强吸声效果，也可以采用凹凸形立体吸声板，做机房的墙面或吊顶板，在机房内贴吸声材料，机房也尽量减少门窗，以尽量减少设备噪声的外传中央，沈阳中央空调系统噪声最有效控制方法使用的门窗也应采用吸声窗或吸声百叶窗。
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随着现代人们生活水平的不断提高，中央空调普遍深入人们生活当中，但是中央空调的日常量耗能非常巨大，严重制约着中央空调的进一步推广应用。本文针对中央空调的能耗巨大的情况提出针对性的解决措施，以期为中央空调空气处理系统优化提供参考。
改革开放以来，我国的经济得到了飞速的发展，人们的生活水平也得到了很大的提高。人们日益增长的经济基础促使人们追求更高水平的生活，现在人们希望在室内能够享受到一个舒适、安详的一个工作和住宿环境。中央空调的出现正好能够满足现代人对于室内舒适的追求，但是随之而来的是中央空调能耗过大的问题。下面将重点讲述中央空调的空气处理系统优化问题。
1中央空调系统组成和工作原理
1.1中央空调系统的组成
中央空调根据用途可以分为家用中央空调和商用中央空调。家用中央空调是指一台主机运用氟路管道制冷，来带动多个设备运行;商用中央空调是指一台或者多台主机通过冷热水管或者风道来带动多个设备运行，同时还能够调节空气的质量。
中央空调系统是由智能建筑中对生活环境中的空气进行调节的所有设备所组成的系统[1]。中央空调的系统结构简图如图1所示：
中央空调系统主要组成部分为冷热源设备、风机、水泵、风阀、水阀、末端装置及各种传感器装置。
1.2中央空调的工作原理
中央空调主要有两种工作方式：制冷和制热，下面对这两种工作方式的工作原理进行分析。
1.2.1中央空调的制冷过程
在中央空调的系统内部存在一种制冷剂，它经膨胀阀进行节流，到达室内机的蒸发器后该制冷剂发生气化，然后通过风扇将冷风吹进室内，同时吸收空气中的热能。当制冷剂流经压缩机后，制冷剂的温度升高，流经冷凝器将其转化为液态，在这个过程中，会释放大量的热能，可以通过室外机的风扇将热能排除，这就是制冷的一个过程，这样循环进行，就达到了制冷的效果。
1.2.2中央空调的制热过程
中央空调系统内的制冷剂经过压缩机后形成高温高压的液体，这些液体进入冷凝器，通过风扇将释放出的大量热能排到室内，同时将室内的冷空气吸走。制冷剂流经膨胀阀进行节流，到达室内机的蒸发器后该制冷剂发生气化，将吸收的冷空气经室外机的风扇排出室外，然后制冷剂再流回压缩机进行下一次循环。这样循环进行，就达到了制热的效果。
2中央空调空气处理系统控制特点分析
对于中央空调而言其控制系统主要存在以下一些特点：
首先是多干扰性，湿度、温度的干扰性和多工况运行。多干扰性，即是中央空调在实际运行过程中比较容易受到外界条件的影响。任何的外部条件或者是内部条件的变换比如太阳的辐射、气候条件的变化和室内办公设备的变化都将会对中央空调造成比较大的干扰。
其次，对于中央空调的温度和湿度的相互干扰性而言，这两个参数在实际控制过程中都不是完完全全相互独立的，温度和湿度在实际控制过程中既相互影响又相互制约。室内温度升高时，会导致室内水蒸气饱和分压下降，在室内绝对湿度不变的条件下，室内温度最终会下降。如果将室内的温度调低的话则会导致室内的相对湿度相应提升。
最后，中央空调系统是需要在全年根据外界气候的变化来进行调节的，并且需要根据外界气候的变化改变中央空调系统的运行方式。对于通常情况而言，全年一般分为夏季、过度季和冬季三个阶段。通过这种系统运行方式的改变能够合理的处理空气。
3中央空调空气处理系统优化
根据相关资料可以得知中央空调空气处理系统中主要的能耗部件为冷冻水泵(如图2)和供风风机(如图3)，因此本文接下来将建立一个模型来详细模拟空气处理系统中的能耗问题模型。由于供风机的空气质量的流量和供风机的输出功率之间存在着严格的单调性，并且冷冻水的质量流量和冷冻水中的水泵输出功率之间也存在着严格的单调性，因此可以采取多项式逼近的方式来建立系统模型，并且通过最小二乘法得到系统模型中的主要参数。水泵和风机的功率模型如下所示：
上式中的是水泵的功率，是水泵的额定功率，指的是实时冷冻水的质量流量，是水泵运行时额定冷冻水质量流量，风机的功率，风机的额定功率，为空气质量流量，为额定空气质量流量，水泵负荷运行下的系数，为风机符合运行下的系数。
因此本文接下来可以利用上述建立的模型来对空气处理系统进行优化研究。在实际建筑中，制冷机和冷冻水泵通常都是放在同一个空调房中，因此在研究过程中选取一台冷冻水泵进行研究即可。首先根据中央空调空气处理系统的组成，提出系统的能耗最优问题，之后建立系统的最优解的目标函数和相应的外界约束条件。其中目标函数也即是：中央空调空气处理系统中的关键能耗部件冷冻水泵和多个风机的功率之和。目标函数可适应函数为：
其中的约束条件为：
通过上面公式可以看出影响风机和水泵功耗的主要因素有供风流量，冷冻水流量和冷冻水温度以及进入到风机盘管的混风温度四个因素。假设中央空调的风机和水泵都配备了变频器，并且其频率在实际运行过程中是可以进行调节的。下面对各种情况进行节能最优化工作点的详细计算。
如果需要保持冷冻水在供水过程中的温度不发生改变，需要在系统运行过程中控制压缩机的出口压力，即改变系统中压缩机的运行频率;如果在系统运行过程中需要保证通风管道中的温度不会发生较大的改变，则需要控制中央系统中回风风扇的运转频率。另外，对于供风风扇的运行频率和冷冻水泵的运行频率，需要设置专门的控制器来对它们进行控制。为了在实际运行过程中达到较为满意的效果可以采用PID控制算法运用到里面。
中央空调的能耗较大一直是人们普遍关注的问题，本文首先从中央空调的系统组成出发，详细分析了中央空调系统的工作原理和工作特点，并且针对中央空调系统在运行过程中出现的能耗较大的问题提出相应的优化研究策略，对中央空调系统空气处理的关键设备进行了模型分析，并通过相应的计算找到了中央空调的空气处理系统的******工作点。相信通过对于中央空调系统的优化能在很大程度上减少中央空调系统的能耗，进一步缓解能源危机带来的迫切感和压力感，切实提高老百姓的生活水平和生活质量。
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