ISO 13347-32026 风扇 标准化实验室条件下风扇声功率级的测定 第3部分包络面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3部分:包络面法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Fans—Determinationoffansoundpowerlevelsunderstandardizedlaboratoryconditions—Part3:Envelopingsurfacemethods摘要随着工业、建筑及民用领域对通风、空调和制冷系统声环境质量要求的日益提升，风扇产品的声功率级测定方法标准化成为行业发展的重要议题。本报告基于ISO13347-3:2026《风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定第3部分:包络面法》的最新修订情况，系统阐述了该标准的修订背景、核心技术内容、与现行标准的衔接关系及其对行业的深远影响。报告指出，包络面法作为测定风扇声功率级的一种高效、灵活的方法，特别适用于体积较大或出风口形状不规则的风扇，弥补了传统混响室法和消声室法的不足。新版标准在测量仪器的精度要求、测量面布局的优化以及环境修正算法等方面进行了重要修订，增强了标准的可操作性和结果的可比性。研究认为，该标准的发布与实施，将有效规范全球风扇产品的噪声测试流程，推动制造商采用更一致、更科学的声学性能评估方法，从而促进低噪声风扇产品的研发与市场竞争，对提升人居环境质量、实施更严格的噪声法规具有重要的技术支撑和指导意义。本报告旨在为风扇制造企业、检测认证机构、科研院所及相关标准化工作者提供决策参考和知识梳理。关键词风扇；声功率级；包络面法；噪声测定；标准化实验室；ISO13347Keywords:Fans;SoundPowerLevel;EnvelopingSurfaceMethod;NoiseMeasurement;StandardizedLaboratory;ISO13347一、引言与研究背景在现代化工业生产、商业建筑及智慧家居环境中，风扇作为通风、空调、制冷及空气净化系统的核心动力部件，其运行噪声已成为评价产品质量与用户满意度的关键指标。随着全球各国对噪声污染防治法规的日益严格，以及消费者对低噪声、高舒适度环境需求的持续增长，建立一套统一、精准且可重复的风扇声学性能测试标准，已成为行业的迫切需求。现行国际标准体系ISO13347系列（《风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定》）正是为了应对这一需求而制定的。该系列标准旨在为不同构型和规格的风扇，在标准化实验室条件下提供几种公认的声功率级测定方法。其中，ISO13347-3:2026专门规定了“包络面法”的技术规范。包络面法，又称作“测量面法”，是一种通过在风扇周围构建一个假想的包络测量面，并在此面上布设若干测点来整合计算声功率级的方法。相较于经典的混响室法（ISO3741系列）和完全消声室法（ISO3745系列），包络面法具有显著的优势：它不要求测试环境具备极端的声学特性（如极低的背景噪声或完全的自由场条件），因此搭建成本相对较低，且更适用于体积庞大、安装复杂或不规则形状的风扇单元。这使得包络面法成为工业级和大型商用风扇噪声测试的首选方法。ISO13347-3:2026作为该系列标准的第3部分，不仅继承了前版标准的技术精髓，更结合了近十年来声学测量技术（如声强探头的进步、多通道数据采集系统的普及）、计算流体力学（CFD）辅助分析成果以及国际声学标准协调发展的新要求进行了全面修订。本标准的最新修订，标志着风扇声学评价技术迈向了一个更加严谨、科学和实用的新阶段。二、标准核心技术内容分析ISO13347-3:2026《风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定第3部分:包络面法》详细规定了采用包络面法在标准化实验室条件下测定风扇空气传声功率级的程序。其核心内容可归纳为以下几个方面：2.1适用范围与测试对象本标准适用于所有类型的风扇，包括轴流式、离心式、混流式、贯流式等，以及由这些风扇组成的机组（如风机箱）。特别强调，当风扇的尺寸、出风口形状或安装条件导致其不易被放入标准消声室或混响室进行测试时，包络面法提供了更灵活的解决方案。2.2包络测量面的定义与构建标准对包络测量面的形状、尺寸及相对于风扇（声源）的位置做出了明确规定。-形状选择：通常推荐采用半球面（地面反射条件下）、矩形六面体面或平行六面体面。选择依据主要取决于风扇的尺寸、形状以及测试环境的反射情况。-测点布局：规定了在包络面上布置测点的数量、密度及几何位置。新版标准引入了“关键区域”概念，即在噪声辐射最强的区域（如风扇出风口、进风口）增加测点密度，以提高测量精度。-距离要求：测量面与风扇外轮廓之间的距离（d）有明确的最小值要求（通常不小于0.5米或风扇最大尺寸的0.5倍，取较大值），以确保测量处于近场之外，获得更稳定的声场条件。2.3测试环境与声学要求-背景噪声修正：要求测试环境的背景噪声至少低于被测声源声级6dB，并规定了如何进行背景噪声修正，以消除环境噪声对测量结果的影响。-环境修正（K2）：包络面法通常在半消声室或具有良好吸声处理的房间内进行。标准详细规定了如何通过标准声源（如ISO6926规定的标准声源）或直接测量混响时间来修正由于反射面（地面、墙壁）引起的声场畸变，即环境修正因子K2的计算与应用。本次修订引入了更精确的基于声强法的修正算法，减少了K2值的近似误差。-气象条件：规定了测试时的温度、湿度和气压范围及其对声速的影响修正，确保不同实验室之间结果的可比性。2.4测量仪器与精度要求-声级计：要求使用IEC61672-1或IEC60651规定的1级或2级精度声级计。针对1/3倍频程或频率分析，推荐使用IEC61260规定的1级滤波器。-传声器：传声器需具备良好的频率响应和方向性，通常使用1/2英寸或1英寸自由场响应型传声器。-校准与溯源性：强调全套测量系统必须在有效期内通过国家或国际认可的标准进行校准，确保量值溯源链的完整性。新标准增加了对阵列式或多通道测量系统校准要求的条款。2.5测量程序与计算标准详细描述了从风扇工况设定（转速、流量点、静压等）到数据采集的完整流程。-工况设定：风机的性能工况（如安装角度、转速）应根据ISO5801或ISO5136等相关标准确定，并保持稳定。-数据采集：在每个测点进行声压级测量，时间平均（Leq）通常建议为10-30秒。对于脉动噪声或非稳态噪声，标准建议采用更长的积分时间或进行多次测量取平均值。-声功率级计算：公式为\(L_W=\overline{L_p}+10\lg(S/S_0)-K_1-K_2\)，其中\(\overline{L_p}\)为测量面上各点声压级的能量平均值，S为包络面面积，S0为基准面积（1m²），K1为背景噪声修正值，K2为环境修正值。新标准在计算能量平均时，明确了对于峰值噪声（如离散纯音）的特殊处理方法，以防止低估总声级。三、标准修订的主要变化与亮点相比前版（如ISO13347-3:2004），ISO13347-3:2026体现出以下关键变化与技术进步：1.基于声强法的环境修正：原标准主要依赖基于声压级的对比法进行环境修正。新版标准首次系统性地纳入了声强法（IntensityMethod）作为替代方案。声强法对稳态背景噪声和反射环境不敏感，能更准确地测定声源的辐射声功率，尤其在测试环境不理想或存在旁侧噪声源干扰时，其优势尤为突出。这大大提升了测试的鲁棒性和适用性。2.对大型风扇和阵列风扇的适配性：针对现代数据中心空调、大型工业风塔等采用的组合式或阵列式风扇，新标准增加了关于如何构建包络面、如何选择测点以及如何进行总声级合成的指导性条款，填补了原标准对此类复杂声源描述的空白。3.不确定度评定的规范化：新版标准大幅强化了对测量不确定度的要求。要求测试报告中必须包含根据GUM（测量不确定度表示指南）方法评估的综合不确定度，并给出了典型工况下的不确定度预算表，使得用户可以根据测试环境、仪器等级和操作水平量化结果的可信区间。4.数字化的适配：标准增加了对数字信号处理、多通道同步采集等现代测试工具的应用指导，并讨论了如何利用计算机脚本自动生成包络面和测点布局，推动标准化测试向自动化、智能化方向发展。四、介绍主要参与修订单位ISO13347-3:2026的修订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，并由其第4工作组（WG4，声学）牵头起草。在此次修订过程中，德国标准化协会（DIN）的声学委员会发挥了至关重要的作用。具体而言，弗劳恩霍夫建筑物理研究所（Fraunhofer-InstitutfürBauphysik,IBP）是本次修订工作中德方主要的技术依托单位。IBP作为欧洲乃至全球声学、热工、建筑物理学领域的权威研究机构，长期致力于通风、空调及工厂设备的声学特性研究。在本次标准修订中，IBP的声学专家团队承担了以下核心工作：-技术架构更新：基于IBP在声强法测量、自由场修正算法及大型声源测试方面的多年研究成果，他们率先提出了将声强法正式纳入包络面标准的新框架，并进行了大量的实验室对比验证。-方法验证与实验数据支持：IBP利用其拥有的大型半消声室和全消声室，对不同尺寸的离心风机、轴流风机进行了数千次基于旧版和新版标准的对比测试，积累了海量数据，为标准中环境修正系数的优化提供了坚实的实验依据。-不确定度模型构建：IBP团队结合统计学和声学基础理论，构建了包络面法测量声功率级的通用不确定度模型，并计算了不同测试场景下的典型不确定度值，这些内容直接写入标准技术附录。-国际协调与编辑：作为ISO/TC117的活跃成员，IBP的专家以项目负责人或核心撰稿人身份，组织了多次国际工作组会议，协调了来自美国（ASHRAE）、中国、日本、欧盟等不同区域的利益诉求和技术分歧，确保了标准的广泛认可度和可操作性。弗劳恩霍夫建筑物理研究所（IBP）的深度参与，不仅确保了本次修订内容的科学性、严谨性和前瞻性，也体现了学术研究机构在国际标准制定中的引领作用。其工作使得ISO13347-3:2026从一项行业操作指南，升级为更具理论深度和技术权威的声学测量标杆。五、结论与展望ISO13347-3:2026《风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定第3部分:包络面法》的发布，是国际风扇声学测量领域一次具有里程碑意义的技术更新。它不仅巩固了包络面法作为工业实际中最常用、最灵活的声学测试方法地位，更通过引入声强法、规范不确定度评估、强化环境修正等技术细节，显著提升了该方法的精度、可靠性和适用范围。这为全球风扇制造商、检测实验室、环保监管机构以及建筑设计院提供了统一且先进的技术语言。展望未来，该标准的实施将产生以下深远影响：1.促进声学测试技术进步：随着声强法和全息声像技术的发展，以及多通道阵列技术的普及，包络面法有望进一步与这些前沿技术深度融合，实现快速、三维的声场可视化测量。新一代标准将为这些技术的合法化应用扫清障碍，推动声学测试从“点式”采样向“面式”乃至“体式”分析演进。2.加速低噪声产品研发竞赛：更精确、更统一的测试方法，使得制造商能够更真实地了解其产品在不同工况下的声学特性，从而更有针对性地优化气动设计、结构减振和材料吸声。市场上将出现更多量化、可比的噪声指标，促使企业将噪声水平作为核心竞争参数，推动整个行业向绿色、安静化发展。3.强化全球贸易与技术互认：标准化的测试程序是国际贸易中技术壁垒的重要手段。ISO13347-3:2026的全球实施，将大大减少不同国家因测试方法差异导致的认证冲突，降低产品成本，促进风扇产品的自由贸易。尤其对于中国、德国、美国等风扇出口大国，采纳并转化该标准对维护自身市场地位至关重要。4.