В данной статье приводится анализ конструктивных причин возникновения шума в чиллерах с воздушным охлаждением конденсатора, а также факторов, влияющих на его уменьшение. Как известно, восприятие звука является результатом воздействия акустической волны на стенки ушной раковины человека. Звук, формируемый вследствие механической вибрации поверхности источника, передается и распространяется в окружающей атмосфере. Существуют приятные для восприятия звуки, к которым относится звучание музыкальных инструментов, и неприятные, к которым относится шум. Частота и амплитуда звуковой волны, формируемой при работе компрессора, постоянна или циклично повторяется. Поэтому такой звук называется шумом. Шумовые характеристики любого оборудования определяются двумя основными параметрами: уровнем звуковой мощности и уровнем звукового давления. Уровень звуковой мощности— это количество энергии, формируемой источником в единицу времени. Эта величина не может быть измерена. Как правило, уровень звуковой мощности может быть только рассчитан. Уровень звукового давления может быть измерен, например фонометром, на каком-либо расстоянии от источника. Чем меньше расстояние, тем меньше уровень звукового давления. При определении уровня звукового воздействия на органы слуха человека необходимо учитывать следующий факт: чувствительность уха человека отличается от чувствительности измерительного прибора. Органы слуха наиболее чувствительны к звуковой волне в диапазоне 1000–4000 кГц. Поэтому к величине децибел был принят поправочный коэффициент (А), корректирующий линейную зависимость. Еще одной важной характеристикой звука является направленность. Звуковая волна, формируемая источником сложной формы и конфигурации, распространяется с различной интенсивностью в зависимости от направления. Поэтому данные, полученные при измерении уровня звукового давления лишь в одном месте, дают искаженную картину о шумовых характеристиках оборудования. Европейской сертификационной организацией «Евровент» был принят стандарт ISO 3744, определяющий методику вычисления уровня звукового давления различного климатического оборудования. Согласно этому стандарту, измерение уровня звукового давления чиллера с воздушным охлаждением конденсатора должно производиться в открытом пространстве, чтобы избежать влияния отраженной от какого-либо объекта звуковой волны. Измерения должны проводиться в нескольких местах, установленных правилами. Доказано, что наиболее корректные данные могут быть получены в результате измерения звукового давления на расстоянии 1 м от источника. При этом данные об уровне звукового воздействия на другом расстоянии вычисляются на основании данных, полученных на расстоянии 1 м. Шум, формируемый чиллером с воздушным охлаждением конденсатора, определяется наличием трех источников: вентиляторов конденсатора, компрессора и так называемого конструктивного шума. Основным источником шума являются осевые вентиляторы. Шумовые характеристики вентиляторов зависят от геометрии лопаток, скорости вращения, а также типа и конструктивных особенностей электродвигателей. Эффективным способом снижения звукового воздействия вентиляторов является уменьшение их скорости вращения. Такое решение приводит к уменьшению производительности чиллера. Поэтому наряду с уменьшением скорости вращения вентиляторов должна быть увеличена рабочая поверхность теплообменника конденсатора. Компрессор также является повышенным источником шума и вибрации. Звуковое воздействие, формируемое компрессором, можно разделить на две составляющие: шум, передаваемый корпусом компрессора непосредственно окружающему пространству, и так называемый косвенный шум, передаваемый компрессором через фреоновый контур или другие компоненты. Снижение звукового воздействия первой составляющей уменьшается путем дополнительной звукоизоляции компрессорного отсека. Снижение воздействия второй составляющей уменьшается при использовании антивибрационных опор и звукопоглощающих вставок на фреоновых магистралях линии всасывания и нагнетания компрессора. Третьим источником шума является конструктивный шум. Основной особенностью компрессора, использующего объемный цикл сжатия, является отсутствие непрерывности потока фреона на выходе из компрессора. При этом в холодильном контуре возникает пульсация хладагента. Формируемые колебания могут входить в резонанс и являться причиной конструктивного шума. Снижение воздействия конструктивного шума является очень сложной, комплексной технической задачей. В табл. 1 представлены соотношения звукового воздействия главных источников шума чиллера. Если снизить звуковое воздействие конструктивного шума на 20 дБ(А), то можно добиться существенного снижения общего уровня звукового давления чиллера. Таким образом, главной задачей при достижении значительного уменьшения уровня шумового воздействия является устранение конструктивного шума. Данные, приведенные в табл. 1 и 2, соответствуют вероятным характеристикам чиллеров, представленных в среднем ценовом диапазоне. Большое преимущество по устранению конструктивного шума представляет моновинтовой компрессор, используемый в чиллерах McQuay средней и большой производительности. Основными элементами компрессора являются: главный ротор, в центре которого нарезаны канавки в форме спирали, и два затворных ротора, выполненных в форме звезды. При вращении канавки главного ротора входят в последовательное зацепление с зубьями затворного ротора. Объем между корпусом компрессора, зубом затворного ротора и канавкой главного ротора уменьшается. Таким образом, формируется цикл сжатия компрессора. Давление фреона в начале цикла сжатия минимально и соответствует давлению всасывания. В конце цикла сжатия давление фреона имеет максимальное значение. При дальнейшем вращении зуб затворного ротора освобождается от зацепления. В это время происходит подача хладагента в полость нагнетания компрессора. Таким образом, фреон поступает в магистраль нагнетания парциально. Отсутствие непрерывности потока фреона является характерной особенностью как винтовых, так и спиральных компрессоров. Этот эффект является причиной пульсации хладагента и появления конструктивного шума. Конструкция моновинтового компрессора предполагает наличие двух одновременных циклов сжатия с одной и другой стороны главного ротора. Колебание, формируемое хладагентом в правой части полости, диссонирует колебание, формируемое в левой части. Таким образом, результирующая характеристика получается сглаженной. При этом пульсация фреона устраняется. Уровень шумового воздействия чиллера на окружающее пространство зависит от условий его установки. Особенностью некоторых вариантов установки является расположение чиллера в непосредственной близости от других объектов или ограждений. При этом возникает эффект усиления шума, что связано с наложением отраженной звуковой волны и волны, формируемой чиллером. При анализе шумового воздействия чиллеров на окружающее пространство можно наблюдать неутешительную картину (рис. 1). Уровень звукового давления на уровне последнего этажа здания достигает 70 дБ(А). Для многих объектов такой уровень шума является недопустимым. В европейских странах шумовые характеристики являются основным критерием при выборе и оценке климатического оборудования. Компанией McQuay в 1982 г. создан Научно-исследовательский центр перспективных разработок, одним из направлений деятельности которого являются исследования в области шума. Постоянное совершенствование шумовых характеристик чиллеров привело к разработке и внедрению в производство бесшумного чиллера. Чиллеры McEnergy в исполнении McQuiet производительностью до 600 кВт имеют уровень звукового давления всего лишь 62 дБ(А) на расстоянии 1 м. Такие показатели по шуму являются наилучшими на рынке чиллеров в среднем диапазоне производительности.