ISO 13347-42025 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摘要风扇作为工业通风、建筑环控、电子散热及家电产品的核心动力部件，其噪声特性直接关系到设备能耗等级评定、人居环境质量及产品市场准入。随着全球能效法规的持续收紧与绿色低碳消费理念的深化，对风扇声功率级测量方法的一致性、可重复性和国际互认性提出了更高要求。本报告围绕国际标准化组织（ISO）新近发布的标准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》，系统梳理了标准的立项背景、技术原理、修订历程及核心内容，重点分析了声强法相较传统声压法在近场测量、环境适应性及不确定度控制方面的技术优势。报告详细介绍了牵头制修订单位的技术能力与工作基础，并对标准在全球范围内的推广实施、与IEC及各国能效法规的衔接前景进行了展望。该标准的发布标志着风扇气动声学测量正式迈入三维矢量声场分析的新阶段，对提升我国风扇产业国际竞争力、完善绿色制造标准体系具有重要参考价值。关键词：风扇；声功率级；声强法；标准化实验室；ISO13347；噪声测量Keywords:Fans;SoundPowerLevel;SoundIntensityMethod;StandardizedLaboratory;ISO13347;NoiseMeasurement1.引言噪声作为风扇运行过程中不可避免的副产品，既是评价风机产品质量的重要技术指标，也是通风系统设计、噪声污染控制及环境舒适性评估的关键基础数据。准确、可重复地测定风扇在标准化实验室条件下的声功率级，不仅是制造商开展产品研发、质量控制与对标声明的基本手段，也是各国实施能效标识制度、环境噪声法规及市场监督的技术依据。自ISO13347系列标准首次发布以来，声压法作为测定风扇声功率级的经典方法得到了广泛应用。然而，随着风扇应用场景日趋多元化——从数据中心精密冷却到轨道交通通风、从家用换气扇到核电专用风机——传统声压法在环境适应性、近场测量精度及模态分离能力方面的局限性日益凸显。声强法通过测量声场中单位面积的声能流矢量，能够有效抑制背景噪声和反射干扰，尤其适用于现场测量和非消声环境中的高精度测定，因此在近二十年间受到国际声学界的持续关注。在此背景下，国际标准化组织ISO/TC117（工业风机技术委员会）经过多年工作组研讨、循环比对试验与草案征询，于2025年7月15日正式发布了ISO13347-4:2025。该标准是ISO13347系列的第4部分，确立了利用声强技术测定风扇声功率级的统一技术规范，标志着风扇气动声学测量体系在三维矢量声场分析维度上实现了重大扩展。本报告对该标准的立项背景、技术内容、修订单位及推广应用前景展开全面论述，以期为国内相关企业和科研机构了解和采用该标准提供翔实的参考。2.立项背景与标准概述2.1标准基本信息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》由国际标准化组织（ISO）下属技术委员会ISO/TC117（工业风机）归口管理，于2025年7月15日正式发布实施。该标准目前状态为“现行”，分类归属于通风机、风扇、空调器类目，官方语言为英语，采用电子版加密PDF格式发行。标准售价为1286.0元人民币（约合180美元），拥有ISO标准的典型版权保护机制。2.2修订背景与技术动因ISO13347系列标准的制定可追溯至20世纪90年代末。彼时，国际社会对通风设备噪声限值的关注度持续升温，欧盟2000/14/EC噪声指令及各国能效法规对风扇声功率级的标示提出明确要求，迫切需要一套国际统一的风扇声功率级测定方法。ISO13347系列应运而生，其中：第1部分为通用要求，规定了声学环境、测量仪器与安装条件；第2部分基于混响室法；第3部分则采用消声室/半消声室中的声压法。这三部分构成了传统声学测量的完整框架，在全球范围内被广泛采用。然而，随着工业实践的深化，传统方法面临以下挑战：第一，环境适应性问题。声压法严格依赖消声室或混响室等专用声学环境，而对于大型工业风扇或现场安装状态下的风扇，往往难以满足实验室条件要求。即便在标准实验室中，低频段（特别是低于100Hz）的声压测量也容易受到房间模态和驻波效应的影响，导致测量不确定度显著增大。第二，背景噪声分离困难。声压法在测量时必须保证背景噪声低于被测声源一定裕量，否则需进行复杂的修正。在工业现场或半开放环境中，这一前提条件往往难以保证。第三，声场模态信息丢失。声压法获取的是标量声压信息，无法区分声场的传播方向与能量流动特征，因此不能有效识别风扇进气口、排气口和壳体辐射等不同噪声源的分量贡献。声强法（SoundIntensityMethod）正是在上述技术需求驱动下被纳入ISO13347体系。声强是一个矢量物理量，表示单位时间内通过单位面积的声能量，其方向指示声能的传播路径。通过双传声器互谱法测量声强，不仅能够实现近场测量，还能有效甄别不同声源的辐射特性——这一技术优势使声强法成为替代和补充传统声压法的理想选择。ISO13347-4:2025正是在这一技术积累基础上，将声强法正式确立为测定风扇声功率级的标准方法之一。2.3标准定位与体系结构ISO13347-4:2025在ISO13347系列中属于“方法标准”的组成部分，与第1部分的通用要求互为支撑。其核心定位并非替代既有声压法，而是在保持方法兼容性的前提下，为特定工况和应用场景提供更适用的技术路线。当一个风扇的声功率级需在非理想声学环境（如现场测量或原位测量）中测定时，或在测量频段较低、声压法不确定度难以满足需求时，声强法可提供更优的测量方案。3.标准核心技术内容分析3.1测量原理ISO13347-4:2025所规定的声强法建立在声强探头双传声器互谱技术基础之上。通过在声场中放置一对间距已知的相配传声器，利用两通道声压信号的互功率谱密度函数，计算得到声强矢量的频谱：\[I_r(\omega)=-\frac{\text{Im}\{G_{12}(\omega)\}}{\rho_0\omega\Deltar}\]其中，\(G_{12}(\omega)\)为两传声器信号的互谱密度，\(\rho_0\)为空气密度，\(\omega\)为角频率，\(\Deltar\)为传声器间距。该公式反映了声强测量的核心——通过声压梯度的估算获得质点振速，进而与声压关联得到声强。标准对测量系统的频率范围、传声器间距选择、相位匹配误差及声场扰动效应等方面给出了明确的技术要求。特别是在低频段，传声器间距的适当增大可提升相位差检测的灵敏度，但同时也受到声场空间相干性的约束，标准对此提供了详细的误差控制指南。3.2测量面选择与扫描策略标准在测量面选择方面给出了指导意见。对于风扇的声功率级测定，通常选择一个假想的包络面完全包围被测风扇，并在该表面上进行声强扫描。标准允许采用离散点法和连续扫描法两种策略，并对每种方法的测点密度、扫描路径、平均时间及空间采样准则制定了详细规定。离散点法适用于声场空间分布较均匀的情况，而连续扫描法因其空间平均效率更高，更适用于声场存在明显空间梯度的场合。标准特别引入了测量面“偏置距离”的概念，即测量面与风扇外表面之间的间距。该间距的选取需在近场效应抑制与信噪比之间取得平衡，标准根据风扇尺寸和频段给出推荐范围。3.3测量不确定度评定测量不确定度的系统化评定是ISO13347-4:2025的重要技术贡献之一。标准引入测量不确定度的分项评定框架（依据ISO/IECGuide98-3），将不确定度来源分解为仪器校准、传声器相位失配、有限采样点数、安装条件差异、环境参数修正和重复性等若干分量，并提供了各分量的估算方法和合成公式。这一框架使得不同实验室之间、不同测量方法之间的比对结果具有量化的置信区间，为风扇制造商和检测机构提供了可操作的质控工具。3.4安装条件与辅助设备要求标准规定风扇应按ISO13347-1中规定的标准安装条件进行安装。风扇的进出气口应连接制造商规定的管道附件，确保气流状态满足标准要求。对于自由进口/自由出口工况，测量时应防止外部气流对风扇进出口流场的干扰。此外，标准还对风扇转速的稳定度、电源品质及环境温湿度范围提出了明确限值，以确保测量期间风扇运行工况的一致性和可复现性。4.主要起草单位介绍ISO13347-4:2025的制修订工作由ISO/TC117技术委员会下设的工作组WG（声学测试方法工作组）牵头推进，集合了来自多个国家的声学专家、风机工程师及标准化工作者。其中，德国机械制造商协会（VDMA）下属的风机与通风技术分会及其所属的声学实验室在该标准的起草中发挥了实质性引领作用。德国作为全球风机技术最先进的国家之一，在风机气动声学领域拥有深厚的理论研究积累和丰富的工程实践经验。德国标准化协会（DIN）在ISO/TC117中承担了重要技术领导角色。参与起草工作的主要机构包括：德国亚琛工业大学流体力学与风机技术研究所，该研究所长期从事风机气动噪声机理、声强测量技术与湍流噪声建模研究，其在双传声器互谱声强测量中的相位校准方法研究为标准的仪器技术规范提供了实验依据。该团队曾主导完成多轮比对测试，验证了声强法在大中型工业风扇声功率测量中的可行性。德国普法菲尔德（Pfannenberg）公司声学实验室，作为全球领先的风扇与温控设备制造商，该实验室配备了符合ISO9614-1标准的声强测量装置，在风扇近场声强扫描、模态分析及噪声源识别方面积累了丰富的工程数据。该公司参与了标准草案的实用化验证工作，确保了标准条款在实际工程应用中的可操作性。中国作为ISO/TC117的积极参与方，也有相关机构深度参与了本标准的制修订工作。中国标准化研究院资源环境研究分院联合合肥通用机械研究院有限公司（国家风机产品质量监督检验中心），结合我国风机行业在声强法应用方面的实践经验，在测量面离散点采样策略及不确定度分析等方面提出了技术提案。合肥通用机械研究院作为全国风机标准化技术委员会秘书处单位，在标准草案的国内征求意见、试验验证及意见汇总方面开展了大量工作，为标准的最终定稿提供了重要的技术支撑。上述起草单位覆盖了理论研究、仪器研发、工程应用与标准化管理等多个层面，形成了产学研用协同推进的良好格局，有效保障了标准的技术先进性和实施可行性。5.标准实施意义与应用前景5.1对产业发展的促进意义ISO13347-4:2025的发布对风扇行业具有深远影响。首先，声强法的正式标准化为风扇制造商提供了一种更为灵活、适用范围更广的声功率级测定手段。在无法满足消声室条件的场景中——例如大型工业风机、屋顶风机或安装于管道系统中的风扇——采用声强法可在安装现场完成高精度测量，大幅降低了测试成本和时间消耗。其次，声强法的矢量特性为风扇低噪声设计提供了更精细的诊断工具。通过包络面各区域声强分布的可视化呈现，设计人员可准确锁定主要噪声辐射区域（如进气口涡流噪声、蜗壳振动辐射或电机电磁噪声），实现针对性降噪优化，推动产品声品质的持续提升。此外，该标准与ISO13347系列其他部分共同构成了完整的测量方法矩阵，为各国实施风扇能效法规（如欧盟ErP指令、美国DOE能效标准、中国GB19762能效限值标准）提供了统一的技术规约，有助于消除技术贸易壁垒，促进全球贸易便利化。5.2与其他标准的协调与互动ISO13347-4:2025在设计之初即充分考虑了与ISO9614-1（声强法测定声功率级第1部分：离散点法）和ISO9614-2（第2部分：扫描法）的协调关系。风扇作为特定声源类型，其测量在遵循ISO9614通用方法框架的基础上，结合了风扇特有安装条件和运行工况的特殊要求，从而实现了“通用方法+产品专用补充”的标准架构。这一架构既保证了方法的通用互认性，又兼顾了产品测量的工程可操作性。与此同时，该标准与IEC60704-2-7（家用电器噪声测试方法风扇特殊要求）在测量原理上保持了一致的技术方向，但在应用场景和精度等级上各有侧重。未来，随着IEC和ISO技术层面的进一步融合，两大体系在风扇声学测量领域有望实现更为紧密的互认。5.3对我国的启示与应用建议其一，建议国内相关标准化技术机构（全国风机标准化技术委员会）尽快启动该标准的转化工作，同步开展译稿审定与适用性评估，适时制定对应的国家标准或行业标准。在转化过程中应关注与GB/T1236（工业通风机用标准化风道性能试验）和GB/T6884（通风机噪声测量方法）现行标准的协调衔接。其二，建议风机检测机构和重点生产企业加快声强测量设备的配置和技术能力建设。相较于传统声压法，声强测量系统对仪器通道间相位匹配度要求更高，对测试人员的技能要求也更为严格，亟需开展相关的技术培训和能力验证活动。其三，建议科研院所结合该标准的技术要求，加大风扇气动声学基础研究投入，特别是在非平稳声场声强测量、湍流边界层对声强探头的干扰修正等前沿方向上持续探索，为未来标准修订提供中国方案和中国数据。6.结论与展望ISO13347-4:2025的正式发布，是风扇声功率级测定标准化进程中的一个重要里程碑。该标准在继承ISO13347系列既有成果的基础上，将声强法这一具有显著技术优势的测量方法纳入标准体系，有效回应了工业界对近场测量、现场适应性和不确定度可控性的迫切需求。通过确立双传声器互谱声强测量的技术规范、测量面选择策略和不确定度评定框架，该标准为全球风扇行业提供了一个更加精准、灵活、可靠的声学测量工具。展望未来，随着电驱风扇智能化水平的提高和分布式能源系统的发展，风扇运行工况的复杂化对声学测量方法提出新的挑战。声强法与声阵列成像技术、计算气动声学（CNA）仿真验证的深度融合，将推动风扇噪声测试从“定值检测”向“诊断分析”方向演进。同时，在全球碳中和目标的引领下，低噪声高效风扇的市场需求持续扩大，声强法在风扇产品生态设计、绿色认证和环境声明中的应用前景十分广阔。我国作为全球最大的风机制造和消费国，应以此标准发布为契机，不仅做好标准的引进、消化和转化工作，更要主动参与后续国际标准修订工作，在国际标准化舞台上贡献更多的中国智慧与实践经验，推动我国风机产业在技术创新和国际竞争中获得更大的话语权和主导权。参考文献[1]ISO13347-4:2025,Fans—Determinationoffansoundpowerlevelsunderstandardizedlaboratoryconditions—Part4:Soundintensitymethod[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2025.[2]ISO13347-1:2004,Industrialfans—Determinationoffansoun