风扇 标准化实验室条件下风扇声功率级的测定 第4部分声强法标准立项发展报告

风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定第4部分：声强法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Fans—Determinationoffansoundpowerlevelsunderstandardizedlaboratoryconditions—Part4:Soundintensitymethod摘要本报告围绕国际标准ISO13347-4:2025《风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定第4部分：声强法》的立项与发展进行深入分析。随着全球城市化进程的加速和绿色建筑理念的普及，暖通空调(HVAC)系统的噪声控制成为影响人居环境与工业环境舒适度、健康度及设备合规性的关键因素。风扇作为核心通风设备，其声功率级的精确测定是产品研发、质量认证和市场准入的基础。ISO13347系列标准为风扇噪声测试提供了统一的框架，其中第4部分聚焦于声强法的应用，旨在解决传统声压法在测试环境限制、近场与远场噪声识别等方面的不足。本标准由国际标准化组织(ISO)制定，于2025年7月15日正式发布，标志着风扇噪声测试技术从基于声压的宏观测量向基于声强的精细化、矢量化解构迈出了重要一步。报告详细阐述了标准的立项背景、核心修订内容、技术演进及其对全球暖通空调行业的深远影响，旨在为相关企事业单位的技术研发、质检部门及标准化工作者提供权威参考。关键词：风扇；声功率级；声强法；标准化实验室；噪声测定；ISO13347-4；空气动力噪声；HVAC系统Keywords:Fans;Soundpowerlevel;Soundintensitymethod;Standardizedlaboratory;Noisedetermination;ISO13347-4;Aerodynamicnoise;HVACsystems一、引言与立项背景在当代工业与民用建筑中，通风与空气调节系统（HVAC）扮演着至关重要的角色。然而，风扇作为系统的核心动力源，其运行时产生的空气动力噪声和机械噪声直接影响着室内声环境质量。随着全球对绿色建筑、健康住宅及职业健康与安全（OH&S）要求的不断提高，噪声控制已成为产品设计、验收和认证的关键指标。精确测定风扇的声功率级不仅是评价其声学性能的基础，也是进行噪声源定位、降噪设计优化及满足国际法规（如欧盟生态设计指令、美国ASHRAE标准）的前提。传统的风扇声功率级测定主要依赖声压法（如ISO13347-1和ISO13347-2），该方法要求在特定的混响室或消声室中进行，测试环境成本高昂，且难以有效区分风扇本身的空气动力噪声与背景噪声、旁路噪声等干扰。此外，声压法在面对低噪声风扇或具有复杂流道的产品时，由于无法提供声场的方向性信息，测试精度和可重复性受到挑战。声强法（SoundIntensityMethod）作为一种先进的声学测量技术，通过测量声压与质点速度的瞬时乘积来确定声能流的大小和方向。相比声压法，它具有两个关键优势：一是具有“导向性”，能够有效识别和排除测试环境中的背景噪声干扰，使得在半消声室甚至普通房间内进行精确测试成为可能；二是能够进行近场扫描，从而在不依赖于大型实验室空间的情况下，实现对被测设备（DUT）的声功率级测定和局部声源定位。鉴于上述技术优势，国际标准化组织ISO/TC117“工业风机”技术委员会决定对ISO13347标准体系进行修订和扩充，正式立项并发布ISO13347-4:2025，以声强法作为测定风扇声功率级的官方标准化方法。二、标准核心内容与技术演进ISO13347-4:2025是ISO13347系列标准的第四部分，其核心在于规定了一种在标准化实验室条件下，利用声强法测定风扇声功率级的具体程序、仪器要求、计算方法及报告格式。该标准并非简单替代声压法，而是提供了一种互补的、更适用于特定场景的技术路径。1.技术原理与适用范围本标准严格遵循声强法的基本物理原理，即声强（I=p·u）是声压（p）与质点速度（u）的乘积在单位面积上的时间平均。标准要求使用双传声器声强探头（p-p探头）进行测量。适用范围涵盖了各类轴流式、离心式、混流式风扇以及吊扇、工业用大型风机等。尤其适用于以下场景：-被测风扇的噪声级较低，背景噪声干扰显著；-测试环境不能满足声压法所需的理想混响或自由场条件；-需要在安装工况（如进风口或出风口连接管道）下进行测量；-需要对风扇表面或进、出风口进行局部声源识别。2.测试系统与仪器要求标准对测试仪器提出了严格的计量特性要求。核心仪器包括：-声强探头：必须使用符合IEC61043Class1或Class2要求的双传声器探头。探头两端的传声器间距需根据待测频率范围选择，典型间距为12mm、25mm或50mm。-测量前置放大器与分析系统：包括双通道FFT分析仪或实时频率分析仪，具备声强计算功能。-校准器：需使用符合IEC60942的声强校准器进行系统相位匹配度校验。-测量表面与扫描路径：标准定义了两种主要测量方式：准消声室条件下的“包围声源法”和管道条件下的“横截面平均声强法”。对于自由空间，测量表面应为一个包围风扇的假想包络面（如长方体或圆柱体），测量点或扫描路径应均匀覆盖该表面。标准详细规定了网格划分、扫描速度及测量时间，以确保测量的空间平均精度。3.计算方法与数据处理标准明确规定了声功率级（Lw）的计算公式：Lw=Li_avg+10·log(S/S0)，其中Li_avg为测量表面的平均声强级，S为测量表面面积，S0为基准面积（1m²）。数据处理环节强调了对“强指向性”声源的识别与修正。若在某一个方向或多个方向上检测到的声强明显高于平均水平，需增加局部加密测量，并对总声功率级进行加权计算。此外，标准引入了“负向声强”的概念，用于识别测量表面内的非声源点或背景噪声侵入点，并要求在最终报告中注明负向声强出现的频段及修正措施。4.与现行标准体系的关联ISO13347-4:2025与系列其他部分（如第1部分：总则、第2部分：声压法、第3部分：风管法）构成一个有机的整体。用户应首先根据被测风扇的类型、安装状态及测试目的，选择最合适的测试方法。对于大多数常规测试，声压法仍为首选；当遇到背景噪声高、低频成分复杂或需要精细诊断时，声强法作为补充或替代方案，其结果是等效且具有参考依据的。标准强调了声强法结果的溯源性和不确定度评定，要求严格按照ISO/IECGuide98-3（测量不确定度表示指南）进行评定。三、标准的实践应用与行业发展1.提升产品研发与质量控制能力对于风扇制造商而言，声强法的应用显著降低了噪声测试的门槛和成本。无需建造昂贵的消声室，企业可在自身研发实验室或普通车间内，通过搭建适当的测量表面，快速评估新开发样机的声学性能。这对于缩短产品开发周期、降低研发成本具有直接的经济效益。同时，通过扫描测量，工程师可以准确定位噪声源（如叶轮湍流、叶片通过频率或电机轴承啸叫），从而实施针对性的降噪设计优化。2.推动国际贸易与市场准入的标准化ISO13347-4:2025作为国际标准，为全球风扇贸易提供了统一的声学性能评价基准。在出口认证方面，无论是申请欧盟CE标志、美国UL认证还是中国的CCC认证，采用本标准测得的声功率级数据将更具国际认可度，减少因测试方法差异导致的贸易壁垒。标准的统一也有利于消费者对不同品牌、不同型号产品的噪声水平进行横向对比，促进市场竞争的公平性与透明度。3.促进绿色建筑与健康环境的发展随着人们对居住和工作环境声品质要求的提升，低噪声风扇已成为绿色建筑和健康住宅的标配。本标准提供的精确测定方法，使得政府监管部门、建筑设计院和第三方检测机构能够准确评估HVAC系统对室内声环境的影响。在LEED（能源与环境设计先锋）、BREEAM（建筑研究院环境评估法）等绿色建筑评价体系中，准确的噪声数据是实现声环境优化设计的基础输入。因此，ISO13347-4的推行将间接促进建筑全生命周期的绿色化与人性化。四、主要参与单位介绍：国际标准化组织ISO/TC117“工业风机”技术委员会及其主导作用本标准的制定工作由国际标准化组织（ISO）下属的ISO/TC117——“工业风机”技术委员会负责。该委员会是国际风机技术标准化领域的最高权威机构，其秘书处现由德国标准化协会（DIN）承担。ISO/TC117的使命是制定和协调工业风机领域（包括轴流、离心、混流及特殊用途风机）的术语、性能试验方法（包括气动性能、声学性能及机械振动）、安全要求及能效评价等国际标准。在ISO13347-4:2025的立项与修订过程中，ISO/TC117发挥了不可替代的领导作用：1.技术引领与需求响应：面对全球降噪法规趋严和测试技术进步的背景下，ISO/TC117敏锐地捕捉到行业对声强法的迫切需求。委员会召集来自中国、德国、美国、日本、意大利等风机主要生产国及消费国的专家，成立了专门的工作组（如WG3或WG5），负责对声强法在风扇测量中的适用性进行数年的深入研究与验证实验。2.标准框架设计：专家组结合已有的ISO13347系列标准（基于声压法和风管法），精心设计了第4部分的框架结构。既要确保与前三部分的兼容性，避免重复和冲突，又要突出声强法独有的技术特点（如负向声强处理、近场扫描）。最终形成的文件结构涵盖了范围、规范性引用文件、术语和定义、测量原理、仪器要求、安装与运行条件、测量程序、计算方法、不确定度评定及报告要求，逻辑严谨，内容完整。3.关键问题的共识凝聚：在标准制定过程中，争议焦点主要集中在声强探头相位匹配度的验收准则、测量表面网格划分的合理性以及管道内声强测量的旁路效应修正上。ISO/TC117通过组织多轮全球范围内的实验室间比对（RoundRobinTest），收集了大量的实验数据。基于数据驱动的决策，专家们最终达成共识：规定了比通用声强测量标准更严格的本标准专用相位匹配度要求，并给出了针对不同风扇尺寸和流道结构的推荐测量表面及其计算方法，从而确保了标准的可操作性和结果的可重复性。4.语言与发布：ISO/TC117的专家团队完成了标准文本的英文版撰写和内部评审，确保了技术术语的准确性和法律措辞的严谨性。2025年7月15日，标准文本在ISO官网上以电子版加密PDF格式正式发布，面向全球销售。其定价反映了该标准的技术价值与版权保护的需要，同时也服务于全球专业用户的技术需求。五、结论与展望ISO13347-4:2025《风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定第4部分：声强法》的正式发布，是世界风机标准化领域的一项里程碑事件。它不仅填补了国际标准体系中利用声强法进行风扇噪声精确定量的空白，更标志着现代声学测量技术向更精细、更智能、更经济的维度迈出了关键一步。该标准的实施，将有力推动全球暖通空调行业噪声测试标准的统一，促进产品技术创新和绿色可持续发展。展望未来，随着物联网（IoT）与数字孪生技术在工业领域的广泛应用，本标准所定义的声强法将有望与风扇运行时产生的振动、温度、转速等数据相融合，构建出更为完整的设备“数字声学孪生体”。这将使风扇的声学性能不仅局限于出厂测试，更能实现在线监测与预测性维护。此外，随着人工智能（AI）技术的