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시설 관리자와 엔지니어는 병원, 실험실, 호텔, 고급 사무실 공간과 같이 소음에 민감한 환경을 위해 초저소음 압축기를 지정하는 경우가 많지만 설치 후 파괴적인 소음과 진동을 경험하게 됩니다. 고유한 디자인을 갖고 있으면서도 움직이는 부품 수가 적고 지속적인 압축 기능을 갖춘 스크롤 압축기는 왕복식 압축기보다 훨씬 낮은 기본 데시벨 수준과 부드러운 작동을 제공하며, 실제 음향 성능은 주변 시스템 아키텍처에 따라 크게 좌우됩니다. 이러한 불일치는 압축기 결함인 경우가 거의 없습니다. 이는 일반적으로 기계적 진동과 가스 맥동을 건물 구조로 전달하는 견고한 배관의 결과로 음향 규정 준수 실패, 거주자 불만 및 기계적 마모 가속화로 이어집니다.
광고된 속삭이듯 조용한 소음 수준을 달성하려면 압축기, 보조 구성 요소 및 배관을 통합 음향 시스템으로 처리해야 합니다. 이 가이드에서는 공진을 제거하고 조용한 작동을 보장하는 데 필요한 배관 설계 원리, 격리 전략 및 응용 분야별 구성을 자세히 설명합니다.
시스템 수준 소음: 스크롤 압축기의 기본 정숙성과 무진동 가능성은 부적절한 파이프 라우팅, 소형 라인 또는 파이프를 진동 증폭기로 바꾸는 견고한 장착으로 인해 완전히 무효화될 수 있습니다.
방전 라인 관리: 대부분의 음향 에너지는 방전 가스 맥동을 통해 전달됩니다. 배출 머플러와 유연한 커넥터의 전략적 배치는 엄격한 소음 기준에 따라 협상할 수 없습니다.
속도, 크기 및 보조 장치: 고속 휘파람이나 난기류를 생성하지 않고 적절한 오일 회수를 유지하기 위해 파이프 직경의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 여기에는 국부적인 음향 중단을 방지하기 위한 인라인 필터와 건조기의 세심한 통합이 포함됩니다.
응용 분야 세부 사항: 배관 전략은 작동 범위에 따라 조정되어야 합니다. MBP 스크롤 압축기, LBP 스크롤 압축기 및 오일 프리 시스템은 모두 음향 저하를 방지하기 위해 질량 흐름 및 유체 관리에 대한 뚜렷한 접근 방식이 필요합니다.
현대 스크롤 기술은 음향 성능에 대한 높은 표준을 설정합니다. 피스톤의 격렬한 상향 및 하향 스트로크에 의존하는 왕복 설계와 달리 스크롤 기술은 하나의 고정 스크롤과 하나의 선회 스크롤을 활용하여 냉매 가스를 지속적으로 압축합니다. 이러한 연속적인 움직임은 피스톤 밸브와 관련된 거친 기계적 노킹을 제거합니다. 환자 치료 시설이나 정밀 실험실과 같은 무관용 환경에서는 허용 가능한 소음 임계값이 50dBA 미만인 경우가 많습니다. 이러한 목표를 달성하려면 공기를 통해 이동하는 음파로 구성된 공기 전파 소음과 콘크리트 바닥 및 강철 빔과 같은 고체 물질을 통과하는 진동과 관련된 구조 기인 소음을 모두 격리해야 합니다.
지속적인 회전 운동을 특징으로 하는 시스템은 배관이 음향 브리지 역할을 할 때 시설 전체에 소음 문제를 일으킬 수 있습니다. 압축기 쉘 자체는 조용하게 작동할 수 있지만 압축 과정에서는 여전히 고주파 가스 맥동이 발생합니다. 견고한 구리 또는 강철 파이프가 압축기 토출 포트에 직접 연결되면 이러한 맥동을 흡수합니다. 적절한 감쇠가 없으면 배관 네트워크는 거대한 소리굽쇠로 변합니다. 기계실을 넘어 벽, 바닥, 천장을 통해 음향 에너지를 전달합니다. 단단한 파이프가 구조 기둥에 직접 볼트로 고정되어 있기 때문에 압축기가 3층 떨어진 곳에서 작동하는 소리를 자주 들을 수 있습니다.
소음을 이해하려면 기계적 진동과 유체로 인한 소음을 분리해야 합니다. 기계적 진동은 압축기 모터와 선회 스크롤의 물리적 움직임에서 발생합니다. 내부 스프링 마운트 또는 고무 그로밋은 내부 어셈블리를 외부 쉘에서 분리하지만 잔여 흔들림은 여전히 바닥판으로 전달됩니다. 유체로 인한 소음은 파이프 내부로 이동합니다. 압축 가스가 배출 포트를 빠져나오면서 빠른 고압의 파동으로 이동합니다. 이러한 가스 맥동은 배관 내벽, 특히 엘보우와 접합부에서 충격을 가해 운동 에너지를 가청 소리로 변환합니다.
현장에서 이러한 문제를 효과적으로 해결하고 완화하려면 기술자가 정확한 전송 경로를 식별해야 합니다. 일반적인 전송 경로는 다음과 같습니다.
압축기 바닥판과 장착 스키드 사이의 직접적인 금속 대 금속 접촉.
가스 맥동을 첫 번째 파이프 행거로 직접 전달하는 견고한 배출 라인.
단열되지 않은 벽 관통부에 대해 진동하는 흡입 라인.
지지되지 않는 파이프 스팬에서 공진 중량 역할을 하는 필터 건조기와 같은 보조 구성 요소입니다.
비틀림 응력을 배관 네트워크에 전달하는 부적절한 유연한 커넥터 설치.
모든 배관에는 고유 진동수가 있습니다. 음향 공명은 가스 맥동의 주파수가 파이프의 고유 주파수와 일치할 때 발생합니다. 이러한 주파수가 일치하면 파이프가 격렬하게 진동하여 소리가 기하급수적으로 증폭됩니다. 견고한 연결은 압축기의 내부 진동 절연 장치를 완전히 우회합니다. 견고한 파이프를 진동원에 직접 볼트로 고정하고 콘크리트 벽에 단단히 고정함으로써 설치자는 기계 에너지의 직접적인 전달 경로를 실수로 생성합니다. 적절한 배관 설계는 이 경로를 방해하여 에너지가 건물 구조에 도달하기 전에 에너지를 흡수합니다. 파이프 스팬의 질량이나 강성을 변경하면 고유 주파수가 변경되어 공진 위험 영역 밖으로 이동합니다.
배출 라인은 시스템에서 가장 높은 압력, 가장 높은 온도 및 가장 난류 가스를 운반합니다. 결과적으로 이는 유체로 인한 소음의 주요 원인입니다. 고주파 가스 맥동을 완화하기 위해서는 배출 머플러 설치가 필수입니다. 머플러는 음향 확장 챔버 역할을 하여 압력파가 라인을 따라 계속 진행되기 전에 에너지를 소멸시킬 수 있도록 합니다. 머플러 내부의 내부 배플은 음파를 분산시켜 가스 흐름의 데시벨 수준을 크게 줄입니다.
배치에 따라 머플러의 효율성이 결정됩니다. 머플러는 물리적으로 가능한 한 압축기에 가깝게 설치하십시오. 이상적으로는 배출 라인의 첫 번째 수평 방향 내에 설치하십시오. 여러 개의 엘보우 뒤에 머플러를 하류에 배치하면 가스 맥동으로 인해 이전 파이프 섹션이 흔들리게 되어 장치의 목적이 무산됩니다. 내부 방해로 인해 추가적인 난류가 발생하는 것을 방지하려면 제조업체의 흐름 방향 표시기에 따라 머플러의 방향이 올바른지 확인하십시오. 머플러를 라인에 납땜할 때 토치 열로 인해 내부 음향 완충재가 손상되는 것을 방지하기 위해 본체를 젖은 천으로 감싸십시오.
흡입 라인은 다른 음향 문제를 제시합니다. 목표는 고속 가스 소음을 방지하면서 과도한 압력 강하를 방지하기 위해 흡입 라인의 크기를 조정하는 것입니다. 파이프 크기가 작으면 냉매 가스가 휘파람 소리와 난류 소음을 발생시키는 속도로 가속됩니다. 파이프 크기가 너무 크면 가스 속도가 윤활유를 압축기로 다시 운반하는 데 필요한 임계값 아래로 떨어지므로 기계적 고장이 발생합니다.
라우팅 형상은 난류에 직접적인 영향을 미칩니다. 압축기 흡입구 바로 옆에 날카로운 90도 엘보우가 생기지 않도록 하십시오. 단단한 각도는 가스의 방향을 격렬하게 변경시켜 국부적인 압력 강하와 흐름 분리를 생성하여 돌진하는 소리로 나타납니다. 가능한 한 긴 반경의 엘보우를 활용하여 흡입 포트로의 원활한 층류 흐름을 촉진합니다. 스크롤 세트 전체에 균일한 가스 분포를 보장하려면 압축기에 들어가는 배관을 가능한 한 직선으로 유지하십시오.
음향 제어를 위한 권장 냉매 가스 속도
선 종류 |
최소 속도(FPM) |
최대 속도(FPM) |
초과 시 음향 위험 |
|---|---|---|---|
흡입 라인(수평) |
500 |
2,000 |
높은 휘파람소리, 격동적인 돌진 |
흡입 라인(수직 라이저) |
1,000 |
2,000 |
오일 드롭아웃으로 인한 유압 슬러깅 소음 |
배출 라인 |
1,000 |
3,000 |
심한 파이프 덜거덕거림, 저주파 붐 |
액체 라인 |
100 |
300 |
액체 해머, 팽창 밸브 쉿소리 |
인라인 필터, 필터 건조기, 투시창 및 체크 밸브는 유체 역학을 변경합니다. 부적절하게 연결된 보조 장치는 국부적인 압력 강하와 격렬한 휘파람 소리를 발생시킵니다. 이러한 구성 요소를 통합할 때 장치의 업스트림 및 다운스트림에 즉시 직선 파이프 연결을 유지하십시오. 날카로운 굴곡 바로 뒤에 필터 건조기를 배치하면 난류 가스가 건조제 코어를 통과하여 소음이 발생합니다. 모든 밸브와 필터의 크기를 시스템의 질량 유량에 맞게 조정하여 의도하지 않은 유량 제한 장치로 작동하지 않도록 하십시오. 무거운 구성요소를 독립적으로 지원합니다. 대형 필터 쉘의 무게를 지탱하기 위해 구리 튜브에 의존하지 마십시오. 이렇게 하면 진동을 증폭시키는 진자 효과가 생성됩니다.
일반적으로 편조 금속 메쉬로 덮인 주름진 스테인레스 스틸 튜브로 구성된 진동 제거기는 단단한 배관 네트워크에서 압축기의 기계적 움직임을 분리합니다. 효율성을 극대화하려면 진동 제거기를 압축기 크랭크샤프트와 평행하게 설치하십시오. 이러한 방향을 통해 유연한 호스는 시동 및 정지 중에 압축기의 측면 요동 동작을 흡수할 수 있습니다.
부적절한 설치로 인해 심각한 구현 위험이 발생합니다. 비틀림 또는 비틀림 방향으로 제진기를 설치하지 마십시오. 유연한 금속 호스는 측면으로 휘어지지만 비틀릴 수는 없습니다. 비틀림 응력은 주름진 내부 튜브의 품질을 빠르게 저하시켜 조기 금속 피로, 치명적인 냉매 누출 및 음향 절연의 완전한 손실을 초래합니다. 항상 진동 제거기 바로 아래에 견고한 파이프를 고정하여 유연한 부분이 움직임을 흡수하도록 하십시오. 하류 파이프가 느슨할 경우 진동 제거기는 에너지를 흡수하지 않고 파이프 전체를 이동시킵니다.
워크인 쿨러, 디스플레이 케이스 등 중간 온도 범위에서 작동하는 시스템에는 특정한 배관 전략이 필요합니다. 안 MBP 스크롤 압축기는 적당한 질량 유량과 가스 밀도를 처리합니다. 가스는 상대적으로 밀도가 높기 때문에 음파를 효율적으로 전달합니다. MBP 용도의 배관은 벽이 두꺼운 구리 튜브와 견고한 클램핑을 우선시해야 합니다. 적당한 가스 맥동은 수평 연결에 적절한 지지력이 부족한 경우 파이프의 덜거덕거림을 쉽게 유발할 수 있습니다. 수평 흡입 라인이 10피트당 1/4인치의 최소 피치로 압축기를 향해 아래쪽으로 기울어져 유압 장치에서 콸콸 소리가 나지 않고 안정적인 오일 회수가 가능하도록 하십시오.
냉동고와 초저온 보관 시스템은 매우 다른 열역학적 조건에서 작동합니다. 안 LBP 스크롤 압축기는 매우 낮은 흡입 압력과 낮은 가스 밀도를 처리합니다. 밀도가 낮은 가스는 음향 에너지를 덜 전달하지만 속도가 느리면 오일 관리에 심각한 문제가 발생합니다. 차갑고 점성이 있는 오일은 수직 흡입 라이저 위로 이동하기가 어렵습니다. 라이저 바닥에 오일이 고이게 되면 압축기는 결국 오일을 거대한 슬러그로 끌어올립니다. 이 슬러깅은 격렬한 유압 충격을 발생시켜 큰 소리와 심각한 기계적 응력을 초래합니다.
이를 방지하기 위해 LBP 배관은 3~4피트를 초과하는 모든 수직 라이저의 바닥에 적절한 크기의 P 트랩을 통합해야 합니다. P-트랩은 국지적인 가스 속도를 증가시킬 수 있을 만큼 단면적이 줄어들 때까지 오일을 수집한 다음 미세한 안개 형태로 라이저 위로 오일을 불어넣습니다. 저부하 작동 중에 적절한 속도를 유지하려면 고용량 변조 시스템에서 이중 라이저가 필요할 수 있습니다. 오프사이클 중에 오일이 다시 배출되는 것을 방지하기 위해 라이저 상단에 역형 트랩을 설치하십시오.
음향 성능은 윤활과 불가분의 관계가 있습니다. 평가할 때 냉동 스크롤 압축기는 배관 경사가 좋지 않아 오일 로깅이 발생한다는 것을 인식합니다. 유압 슬러깅의 즉각적인 위험 외에도 오일 부족으로 인해 선회 스크롤이 고정 스크롤에 대해 건조하게 됩니다. 이는 기계적 마찰을 증가시켜 부드러운 회전 운동을 거칠고 갈리는 소음으로 변환합니다. 일관되고 조용한 작동은 지속적으로 적은 양의 오일 회수를 보장하는 배관 구조에 전적으로 달려 있습니다. 모든 작동 조건에서 최소 속도를 유지하는 데 필요한 정확한 파이프 직경을 계산해야 합니다.
의료, 실험실 또는 특수 HVAC 응용 분야에 자주 배포되는 오일 프리 스크롤 압축기에는 뚜렷한 음향 관리가 필요합니다. 표준 윤활 시스템에서 오일은 천연 완충제 역할을 하여 스크롤 사이의 틈을 밀봉하고 고주파 음파를 흡수합니다. 오일이 없으면 이러한 감쇠 효과가 제거되어 가스 맥동이 더 거칠어지고 음향 프로필이 더 높아집니다. 배관 공차는 매우 엄격해야 합니다. 배출 라인을 감싸는 특수 방음재를 활용하고 환기 라우팅으로 인해 실수로 소음이 점유 공간으로 전달되지 않도록 합니다. 오일이 부족하기 때문에 P 트랩과 경사진 흡입 라인이 필요하지 않으므로 형상이 단순화되지만 진동 차단의 중요성이 높아집니다.
파이프와 건물 구조 사이의 인터페이스는 기계적 엔벨로프를 벗어나는 소음의 양을 결정합니다. 견고한 금속 대 금속 행어는 직접적인 음향 도관 역할을 합니다. 표준 클레비스 행거를 네오프렌 라이닝 또는 쿠션 클램프와 같은 절연 클램프로 교체하십시오. 이러한 엔지니어링 지지대는 고주파 진동을 흡수하면서 파이프를 단단히 고정하는 탄성 삽입물을 갖추고 있습니다. 파이프를 스트럿 채널에 장착할 때 항상 금속 스트랩 대신 해당 쿠션 인서트를 사용하십시오.
지지 간격에는 세심한 엔지니어링이 필요합니다. 균일하고 등거리 간격으로 클램프를 배치하면 실수로 압축기의 작동 주파수 고조파와 정렬되어 진동을 증폭시키는 정재파가 생성될 수 있습니다. 파이프 지지대 사이의 거리를 약간 변경하여 고조파 공명을 끊습니다. 파이프 직경을 기준으로 한 최대 경간 거리에 대해서는 표준 배관 핸드북을 참조하십시오. 단, 균일한 공진 그리드가 생성되지 않도록 해당 경간을 조정하십시오.
무관용 소음 구역에서는 민감한 건물 구역에서 배관을 분리하는 것이 필수입니다. 압축기 토출 또는 흡입 라인을 사용 공간, 병실 또는 녹음 스튜디오의 벽이나 천장에 직접 고정하지 마십시오. 전용 기계식 체이스를 통해 배관을 라우팅하고 파이프가 벽을 통과하는 곳에 탄력 있는 관통부를 활용합니다. 단단한 모르타르가 아닌 흡음 방화재로 파이프 주변의 환형 공간을 채웁니다.
옥상이나 높은 기계실 설치의 경우 관성 베이스와 스프링 아이솔레이터를 활용하십시오. 적절한 구조적 분리를 위해 다음 단계를 따르십시오.
무게 중심을 낮추고 질량을 추가하려면 콘크리트 관성 베이스에 압축기를 장착하십시오.
압축기 어셈블리의 특정 작동 중량 및 빈도에 맞는 스프링 아이솔레이터를 선택하십시오.
압축기 토출 및 흡입 밸브 바로 뒤에 유연한 배관 커넥터를 설치하십시오.
유연한 커넥터의 바로 하류에 있는 바닥이나 구조용 강철에 단단한 배관을 고정합니다.
단단한 도관이나 전기 배선이 격리 시스템을 우회하지 않는지 확인하십시오.
최적의 음향을 설계하려면 상충되는 유체 역학 원리의 균형을 맞춰야 합니다. 주된 절충점은 속도 소음을 줄이기 위해 대형 파이프를 사용하는 것과 부적절한 오일 회수 위험을 비교하는 것입니다. 흡입 라인의 직경을 한 단계 늘리면 가스 속도가 크게 낮아지고 난류가 발생하는 휘파람 소리가 사라집니다. 그러나 속도가 수평 주행에서 분당 1,000피트 아래로 떨어지거나 수직 라이저에서 분당 1,500피트 아래로 떨어지면 오일이 냉매에서 분리되어 배관에 고이게 됩니다. 엔지니어는 소음 및 윤활 요구 사항을 모두 충족하는 정확한 파이프 직경을 찾기 위해 최소 부하 조건에서 정확한 질량 흐름을 계산해야 합니다.
배출 머플러, 인라인 필터 및 복잡한 장경 엘보우로 인해 압력 강하가 발생합니다. 1파운드의 압력 강하로 인해 압축기가 더 열심히 작동하게 되어 토출 온도가 증가하고 전체 시스템 효율성이 감소합니다. 소음이 심한 시스템은 조용하게 작동하지만 더 많은 에너지를 소비합니다. 낮은 압력 강하를 위해 특별히 설계된 내부 배플링이 있는 머플러를 선택하고, 흐름 제한을 최소화하기 위해 필터 건조기의 크기를 넉넉하게 선택하십시오.
프리미엄 음향 처리에는 더 높은 초기 자본 지출이 필요합니다. 고급 진동 제거기, 설계된 쿠션 클램프, 관성 베이스 및 두꺼운 벽의 구리 튜브는 표준 강성 배관 재료보다 훨씬 더 비쌉니다. 그러나 이러한 투자는 운영 비용과 수명 주기 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 지속적인 진동을 받는 견고한 배관은 기계적 피로가 가속화됩니다. 구리를 가공 경화하면 미세 균열, 치명적인 냉매 누출, 환경 관련 벌금 및 값비싼 긴급 수리 비용이 발생합니다.
재정적 위험을 완화하려면 설계 단계에서 기본 음향 모델링을 수행하십시오. 설치 전에 공진 위험을 식별하고 절연 구성 요소를 지정하면 비용이 많이 드는 설치 후 개조를 방지할 수 있습니다. 진동 제거기와 머플러를 사용하여 라이브 시스템을 개조하려면 냉매 회수, 파이프 절단, 납땜 및 깊은 진공 흡입이 필요합니다. 이 프로세스에는 광범위한 노동 시간과 시스템 가동 중지 시간이 필요하므로 처음에 올바른 구성 요소를 설치하는 것보다 비용이 훨씬 더 많이 듭니다.
스크롤 압축기는 연결된 배관 네트워크만큼만 조용합니다. 매우 조용한 작동을 달성하려면 진동 격리, 가스 속도, 보조 구성 요소 통합 및 구조적 분리에 대한 엄격한 주의가 필요합니다. 스크롤 기술의 고유한 장점은 견고한 연결, 작은 라인, 열악한 오일 관리로 인해 쉽게 손상됩니다. 시스템 설계 또는 계약자 제안을 평가할 때 배출 머플러 배치, 유연한 커넥터 방향 및 음향 클램핑 사용을 명시적으로 자세히 설명하는 회로도의 우선 순위를 지정하십시오.
음향 규정 준수를 보장하려면 다음 조치를 취하세요.
기존 배관 레이아웃을 감사하여 견고한 금속 간 연결을 식별하고 엔지니어링 쿠션 클램프로 교체합니다.
현재 시스템 질량 유량에 대한 파이프 크기 차트를 확인하려면 OEM 애플리케이션 엔지니어링 게시판을 참조하십시오.
향후 모든 압축기 설치 시 진동 제거 장치의 올바른 평행 방향을 지정하십시오.
맥동 감쇠를 최대화하려면 토출 라인의 첫 번째 수평 연장 내에 토출 머플러를 설치하십시오.
A: 스크롤의 연속적인 회전 운동으로 피스톤 노킹이 제거되지만 압축 과정에서는 여전히 고주파 가스 맥동이 발생합니다. 단단한 배관이 압축기에 직접 연결되면 음향 브리지 역할을 하여 이러한 맥동과 기계적 진동을 건물 구조에 전달하여 소음을 증폭시킵니다.
A: 덜거덕거리는 소리는 일반적으로 음향 공명으로 인해 발생합니다. 이는 가스 맥동의 주파수가 배관의 고유 주파수와 일치할 때 발생합니다. 또한 부적절한 지지 간격, 누락된 쿠션 클램프 또는 날카로운 90도 팔꿈치에 부딪히는 난류 가스 흐름으로 인해 발생할 수도 있습니다.
A: 예, 엄격한 소음 기준을 충족하려면 배출 머플러를 적극 권장합니다. 이는 압축기에서 나오는 고주파 가스 맥동이 견고한 배관 네트워크를 따라 이동하여 구조적 소음을 유발하기 전에 이를 완화하는 확장 챔버 역할을 합니다.
답변: 크기가 작은 파이프는 가스 속도를 증가시켜 난류와 휘파람 소리를 발생시킵니다. 대형 파이프는 소음을 감소시키지만 가스 속도를 너무 낮게 떨어뜨려 윤활유가 압축기로 되돌아가는 것을 방지합니다. 이러한 오일 부족으로 인해 내부 기계적 마찰이 증가하여 갈리는 소음이 발생하고 결국 고장이 발생합니다.
A: 유연한 커넥터 또는 진동 제거기는 올바르게 설치된 경우 기계적 진동 전달을 크게 줄입니다. 측면 움직임을 흡수하려면 압축기 크랭크샤프트와 평행하게 설치해야 합니다. 비틀림 또는 비틀림 방향으로 설치하면 조기에 파손되어 진동이 전달됩니다.
답: 그렇습니다. 잘못된 파이프 경사 또는 수직 라이저의 P-트랩 누락으로 인해 발생하는 오일 회수 불량으로 인해 압축기 윤활이 부족해집니다. 이로 인해 선회 및 고정 스크롤이 건조해지고 심각한 기계적 마찰, 갈리는 소음이 발생하고 갇힌 오일이 갑자기 돌아올 때 최종 유압 슬러깅이 발생합니다.
