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[摘 要]我国早期修建的地铁车辆内未安装空调，主要依靠通风系统进行客室内通风换气，随着城市地铁的发展，多数地铁车辆都安装空调系统，为乘客提供更舒适的乘车环境，而空调系统噪声的大小是衡量空调系统设计质量高低的一个重要目标。本文对地铁车辆的空调系统噪声源进行了分析，再进一步查找噪声源产生的原因，从而针对不同的噪声源采取有针对性的措施实施降噪控制方案，使地铁车辆客室内噪声满足乘客舒适度评估要求。
[关键词]空调系统；舒适性；噪声源；降噪；
中图分类号：U231.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0262-02
一、引言
随着人们生活水平的提高，乘客对乘车舒适性的要求越来越高，而地铁车辆空调系统的噪音直接影响着乘坐的舒适性，为进一步提高地铁的乘坐舒适性，对空调系统的结构和性能进行优化设计，减小空调系统产生的噪音，并对噪声源进行有效的控制，以满足乘客对舒适性的要求。
二、空调系统噪声源分析
空调系统的噪声主要有空气动力噪声、机械噪声、电磁噪声等。（如图1-1）轨道车辆空调系统的噪声主要来自空调机组和送风系统中设备的振动、空气的流动等，针对不同的噪声源采取有针对性的措施实施降噪控制方案，从而可以确保整车空调系统噪声满足使用要求[1]。
空调机组内部的噪声主要来源于压缩机、送风机、冷凝风机。
压缩机电机转动及吸排气引起的压力周期性波动产生的振动是其主要的噪声源，同时制冷剂在系统内以脉动的方式循环，从而以一定频率激励系统共振，也会产生一定的噪声。送风机、冷凝风机运行时，产生电机本体的振动噪声和气流运动的气动噪声。送风道、送风格栅、回风口等空气流速的控制也将直接影响空调系统总体噪声水平，而风量分配装置中气流的合理分配及消音方案的有效性实践证明也将对系统噪声产生一定的影响[2]。
三、空调机组降噪方案
（一）、压缩机
压缩机的降噪措施主要是为了减小压缩机运行的噪音，改善压缩机的减震措施，避免共振。采用性能良好的减振器，最大程度减小压缩机工作时由于振动产生的噪声。（见图2）
* 在压缩机腔内壁粘贴性能优良的吸音降噪材料。
* 与压缩机连接管路采用柔性连接。
* 压缩机的安装位置与送回风口隔开。
（二）、送风机
送风机噪声主要包括由于轴承和旋转部件不平衡引起的机械噪声和空气动力噪声。空气动力噪声主要包括叶片在空气中旋转，沿着叶片厚度方向形成压力梯度变化，引起涡流及气流紊流产生的涡流噪声以及由于旋转叶片经过某点时，对空气产生周期性压力，引起空气压力和速度的脉动变化的旋转噪声。空气动力噪声是送风机产生噪声的最主要原因，尤其与叶片型式、片数、风量、风压等参数有关。
风机的声功率估算公式如下：
当风机转数n或风机直径D不同时，其声功率级换算公式如下：
或
由此可知，一臺10kW的离心风机，其声功率级比1kW的风机大10dB；风机声功率级随转数的5次方而增长，当转数增加1倍时，声功率级约增加了15dB；当风机直径增加一倍时，声功率级约增加了6dB。
通过上述分析可以看出，送风机的降噪措施主要有以下几点：
* 通过优化机组内部蒸发器的结构、流场及降低风道阻力等措施，降低风机的压头与功率。
* 风机底部安装时设置橡胶减震垫，降低机械振动产生的噪音。
* 加大风机叶轮直径。
* 合理的风机叶型设计减小风机转动时的紊流，降低噪声[4]。
* 选用低速风机，样机试制过程中，送风机由2极电机（2880rpm）改为4极电机（1440rpm），单机噪声由78dB（A）降至72dB（A）。
（三）、冷凝风机
冷凝风机是空调机组室外噪声的主要噪声源。对于冷凝风机，可以采用的降噪措施主要有：
* 通过冷凝器及冷凝腔的合理设计，改善流场，降低风机的压头和功率。
* 选用大直径、低转速轴流风机。
* 选用先进的空气动力学设计理念的低噪声风机，降低空气动力噪音。
（四）、其他
对空调机组的壳体及安装结构采取适当的措施，也可有效地降低机组噪声：
* 优化空调机组壳体结构，加强刚度，避免与压缩机、风机产生共振。
* 通过减震器与车体机组安装座连接，防止机组运行产生的震动通过车体传至车内。
四、送回风系统降噪方案
空调系统的噪声源除机组内压缩机、风机外，还有由于风道内气流压力变化引起风道体振动而产生的噪声。尤其当气流在风量分配装置、变向导流等障碍物发生流向变化时产生的噪声较大。同时出风口风速过高也会有噪声产生。因此合理设计送回风系统、控制风速是实现空调系统降噪的有效方案。
（一）、送风系统
送风系统的降噪效果主要取决于系统管路设计及流速控制，原则上尽可能使气流均匀流动，并避免急剧转弯产生涡流，引起噪声增高（见图3）。
空调系统设计中注意控制风道的断面流速，同时在风量分配装置、导流装置等位置处通过合理设计减小局部风阻，降低因风向变化等引起的涡流产生的气动噪声。
目前推荐下出风下回风的空调系统，由于在有限的风道断面内风速减半，使送风系统的噪声得到有效控制。风量分配装置合理布置保证气流通畅、阻力小，同时内部加装冲孔板、吸音材等组成的消音器，根据已有经验可以有效降低噪声约2dB（A）。
（二）、回风系统
回风系统在控制回风风速，降低气流噪声的同时开发新型降噪声回风口，通过回风口叶片角度、位置、排列方式及隔音吸音材料的运用等的优化设计，形成回风气流的扰动及对声波的有效反射，从而达到降低室内噪声的效果。
（三）、送风口
出风口的噪声与出口处风速的变化，风口的形状、局部阻力等因素有关，对不同型式的送风口进行对比分析，选用低噪声送风口，降低出口处的气动噪声。
五、结论
综上所述，空调系统的噪声控制是一个系统工程。空调设备安装结构的强度，带有吸音功能的内饰设计以及车辆运行时的外部环境等因素都会对整车噪声产生一定的影响，空调系统的噪声控制与整车噪声控制的协调统一可以使车辆噪声控制更加有效。
参考文献
[1] TB/T 1804-2009.铁道客车空调机组[S].
[2] 周新祥.噪声控制及应用实例[M].北京：海洋出版社，1999：252.
[3] 许肖梅.声学基础[M].北京：科学出版社，2003.
[4] 赵良省.噪声与振动控制技术[M].北京：化学工业出版社，2004.
作者简介
孟繁华、男、硕士研究生、工程师、空调系统；
李宝泉、男、硕士研究生、高级工程师、总体系统；
任小玲、女、硕士研究生、工程师、空调系统；
[关键词]空调系统；舒适性；噪声源；降噪；
中图分类号：U231.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0262-02
一、引言
随着人们生活水平的提高，乘客对乘车舒适性的要求越来越高，而地铁车辆空调系统的噪音直接影响着乘坐的舒适性，为进一步提高地铁的乘坐舒适性，对空调系统的结构和性能进行优化设计，减小空调系统产生的噪音，并对噪声源进行有效的控制，以满足乘客对舒适性的要求。
二、空调系统噪声源分析
空调系统的噪声主要有空气动力噪声、机械噪声、电磁噪声等。（如图1-1）轨道车辆空调系统的噪声主要来自空调机组和送风系统中设备的振动、空气的流动等，针对不同的噪声源采取有针对性的措施实施降噪控制方案，从而可以确保整车空调系统噪声满足使用要求[1]。
空调机组内部的噪声主要来源于压缩机、送风机、冷凝风机。
压缩机电机转动及吸排气引起的压力周期性波动产生的振动是其主要的噪声源，同时制冷剂在系统内以脉动的方式循环，从而以一定频率激励系统共振，也会产生一定的噪声。送风机、冷凝风机运行时，产生电机本体的振动噪声和气流运动的气动噪声。送风道、送风格栅、回风口等空气流速的控制也将直接影响空调系统总体噪声水平，而风量分配装置中气流的合理分配及消音方案的有效性实践证明也将对系统噪声产生一定的影响[2]。
三、空调机组降噪方案
（一）、压缩机
压缩机的降噪措施主要是为了减小压缩机运行的噪音，改善压缩机的减震措施，避免共振。采用性能良好的减振器，最大程度减小压缩机工作时由于振动产生的噪声。（见图2）
* 在压缩机腔内壁粘贴性能优良的吸音降噪材料。
* 与压缩机连接管路采用柔性连接。
* 压缩机的安装位置与送回风口隔开。
（二）、送风机
送风机噪声主要包括由于轴承和旋转部件不平衡引起的机械噪声和空气动力噪声。空气动力噪声主要包括叶片在空气中旋转，沿着叶片厚度方向形成压力梯度变化，引起涡流及气流紊流产生的涡流噪声以及由于旋转叶片经过某点时，对空气产生周期性压力，引起空气压力和速度的脉动变化的旋转噪声。空气动力噪声是送风机产生噪声的最主要原因，尤其与叶片型式、片数、风量、风压等参数有关。
风机的声功率估算公式如下：
当风机转数n或风机直径D不同时，其声功率级换算公式如下：
或
由此可知，一臺10kW的离心风机，其声功率级比1kW的风机大10dB；风机声功率级随转数的5次方而增长，当转数增加1倍时，声功率级约增加了15dB；当风机直径增加一倍时，声功率级约增加了6dB。
通过上述分析可以看出，送风机的降噪措施主要有以下几点：
* 通过优化机组内部蒸发器的结构、流场及降低风道阻力等措施，降低风机的压头与功率。
* 风机底部安装时设置橡胶减震垫，降低机械振动产生的噪音。
* 加大风机叶轮直径。
* 合理的风机叶型设计减小风机转动时的紊流，降低噪声[4]。
* 选用低速风机，样机试制过程中，送风机由2极电机（2880rpm）改为4极电机（1440rpm），单机噪声由78dB（A）降至72dB（A）。
（三）、冷凝风机
冷凝风机是空调机组室外噪声的主要噪声源。对于冷凝风机，可以采用的降噪措施主要有：
* 通过冷凝器及冷凝腔的合理设计，改善流场，降低风机的压头和功率。
* 选用大直径、低转速轴流风机。
* 选用先进的空气动力学设计理念的低噪声风机，降低空气动力噪音。
（四）、其他
对空调机组的壳体及安装结构采取适当的措施，也可有效地降低机组噪声：
* 优化空调机组壳体结构，加强刚度，避免与压缩机、风机产生共振。
* 通过减震器与车体机组安装座连接，防止机组运行产生的震动通过车体传至车内。
四、送回风系统降噪方案
空调系统的噪声源除机组内压缩机、风机外，还有由于风道内气流压力变化引起风道体振动而产生的噪声。尤其当气流在风量分配装置、变向导流等障碍物发生流向变化时产生的噪声较大。同时出风口风速过高也会有噪声产生。因此合理设计送回风系统、控制风速是实现空调系统降噪的有效方案。
（一）、送风系统
送风系统的降噪效果主要取决于系统管路设计及流速控制，原则上尽可能使气流均匀流动，并避免急剧转弯产生涡流，引起噪声增高（见图3）。
空调系统设计中注意控制风道的断面流速，同时在风量分配装置、导流装置等位置处通过合理设计减小局部风阻，降低因风向变化等引起的涡流产生的气动噪声。
目前推荐下出风下回风的空调系统，由于在有限的风道断面内风速减半，使送风系统的噪声得到有效控制。风量分配装置合理布置保证气流通畅、阻力小，同时内部加装冲孔板、吸音材等组成的消音器，根据已有经验可以有效降低噪声约2dB（A）。
（二）、回风系统
回风系统在控制回风风速，降低气流噪声的同时开发新型降噪声回风口，通过回风口叶片角度、位置、排列方式及隔音吸音材料的运用等的优化设计，形成回风气流的扰动及对声波的有效反射，从而达到降低室内噪声的效果。
（三）、送风口
出风口的噪声与出口处风速的变化，风口的形状、局部阻力等因素有关，对不同型式的送风口进行对比分析，选用低噪声送风口，降低出口处的气动噪声。
五、结论
综上所述，空调系统的噪声控制是一个系统工程。空调设备安装结构的强度，带有吸音功能的内饰设计以及车辆运行时的外部环境等因素都会对整车噪声产生一定的影响，空调系统的噪声控制与整车噪声控制的协调统一可以使车辆噪声控制更加有效。
参考文献
[1] TB/T 1804-2009.铁道客车空调机组[S].
[2] 周新祥.噪声控制及应用实例[M].北京：海洋出版社，1999：252.
[3] 许肖梅.声学基础[M].北京：科学出版社，2003.
[4] 赵良省.噪声与振动控制技术[M].北京：化学工业出版社，2004.
作者简介
孟繁华、男、硕士研究生、工程师、空调系统；
李宝泉、男、硕士研究生、高级工程师、总体系统；
任小玲、女、硕士研究生、工程师、空调系统；