ISO 13347-22025 风扇 标准化实验室条件下风扇声功率级的测定 第2部分混响室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2部分：混响室法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Fans—DeterminationofFanSoundPowerLevelsunderStandardizedLaboratoryConditions—Part2:ReverberantRoomMethod摘要随着暖通空调、工业通风、轨道交通及数据中心等领域的快速发展，风扇作为关键动力设备，其噪声控制与声学性能评价已成为产品设计、工程验收及环境监管的核心关注点。ISO13347-2:2025《风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定第2部分：混响室法》由国际标准化组织（ISO）发布，是ISO13347系列标准的重要组成部分。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术体系与修订历程，深入解析了混响室法在扩散声场构建、声功率级计算及不确定度评定等方面的核心技术要求，详细阐明了该标准与ISO3741、ISO5136等基础声学标准之间的协同关系，并重点介绍了主要参与单位在标准制定过程中的技术贡献。报告指出，该标准的实施对于统一全球风扇声学性能评价方法、促进国际贸易与技术交流、推动低噪声风扇产品研发具有重要的基础性支撑作用。未来，随着声阵列成像、数值声学预测及人工智能等技术的融合发展，风扇声功率级测定的标准化工作将向智能化、多物理场耦合方向持续演进。关键词：风扇；声功率级；混响室法；标准化；ISO13347；噪声测定AbstractWiththerapiddevelopmentofheating,ventilation,andairconditioning(HVAC),industrialventilation,railtransit,anddatacentersectors,fansserveascriticalpowerequipment,makingnoisecontrolandacousticperformanceevaluationacorefocusinproductdesign,engineeringacceptance,andenvironmentalregulation.ISO13347-2:2025,"Fans—Determinationoffansoundpowerlevelsunderstandardizedlaboratoryconditions—Part2:Reverberantroommethod,"publishedbytheInternationalOrganizationforStandardization(ISO),constitutesanessentialcomponentoftheISO13347series.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,technicalframework,andrevisionhistoryofthestandard,providesanin-depthanalysisofkeytechnicalrequirementsofthereverberantroommethodindiffusesoundfieldconstruction,soundpowerlevelcalculation,anduncertaintyevaluation,andelaboratesonthesynergisticrelationshipsbetweenthisstandardandfoundationalacousticstandardssuchasISO3741andISO5136.Thereportfurtherhighlightsthetechnicalcontributionsofmajorparticipatingorganizationsduringthestandarddevelopmentprocess.Thereportconcludesthattheimplementationofthisstandardplaysafundamentalsupportingroleinunifyingglobalfanacousticperformanceevaluationmethods,facilitatinginternationaltradeandtechnicalexchange,andpromotingthedevelopmentoflow-noisefanproducts.Lookingahead,withtheintegrateddevelopmentofacousticarrayimaging,numericalacousticprediction,andartificialintelligencetechnologies,standardizationoffansoundpowerleveldeterminationwillcontinuetoevolvetowardintelligentandmulti-physicscoupledapproaches.Keywords:Fans;SoundPowerLevel;ReverberantRoomMethod;Standardization;ISO13347;NoiseMeasurement一、引言1.1研究背景噪声污染已被世界卫生组织列为现代城市环境的主要公害之一。在工业通风、民用建筑、数据中心冷却及轨道交通等应用场景中，风扇作为最广泛使用的空气动力设备，其辐射噪声对工作环境和居住品质产生直接影响。近年来，随着"双碳"战略的深入实施和绿色建筑评价体系的不断完善，低噪声、高效率已成为风扇产品研发与市场准入的核心指标。然而，风扇声功率级的准确测定涉及复杂的声学环境和精密的测量技术，若无统一的国际标准作为技术依据，不同实验室、不同国家之间的测量结果将缺乏可比性，直接影响产品性能声明、贸易验货和噪声法规的合规判定。ISO13347系列标准正是在此背景下，由国际标准化组织ISO/TC117（工业风机技术委员会）组织制定，为风扇在标准化实验室条件下的声功率级测定提供了统一的技术规范。其中，ISO13347-2聚焦于混响室法，该方法利用混响室内的扩散声场特性，通过测量空间平均声压级来计算风扇的声功率级，具有测量效率高、重复性好、适用于较大尺寸风扇等突出优势。1.2标准的定位与意义ISO13347-2:2025在ISO13347标准体系中承担着承上启下的关键角色。在体系架构上，ISO13347-1规定了所有测定方法共用的风道装置和安装条件，ISO13347-2（混响室法）、ISO13347-3（消声室/半消声室法）和ISO13347-4（管道法）则分别针对不同的声学环境和测量需求提供了具体的技术方案。该标准的上一次版本为ISO13347-2:2004，历经二十余年技术演进，本次修订充分吸收了声学测量技术的最新成果，回应了行业对测量精度和适用范围的更高期待。本报告的编制旨在系统呈现ISO13347-2:2025标准的技术内涵与发展脉络，为风扇制造企业、声学检测机构、科研院所及标准化工作者提供全面的技术参考与实施指导。二、标准概况2.1标准基本信息ISO13347-2:2025《风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定第2部分：混响室法》由国际标准化组织（ISO）正式发布，现行有效。该标准属于通风机、风扇、空调器分类范畴，是ISO13347《风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定》系列标准的第2部分。2.2标准架构与相互关系ISO13347系列标准采用"通用要求＋分项方法"的结构化组织模式：-ISO13347-1：规定了各测定方法共用的风道装置、测试接管和安装条件，为后续各部分提供了统一的物理接口和测试环境基准；-ISO13347-2（本部分）：规定在混响室内通过扩散声场测量确定风扇声功率级的方法；-ISO13347-3：规定在消声室或半消声室内通过自由声场测量确定风扇声功率级的方法；-ISO13347-4：规定在管道内通过声压或声强测量确定风扇声功率级的方法。ISO13347-2:2025与ISO3741《声学声压法测定噪声源声功率级和声能级混响室精密法》保持紧密的技术衔接，同时与ISO5136《声学管道消声器和风道终端中气流噪声的测定管道法》在测试工况和结果表达上形成互补关系。2.3版本演变与修订历程2004年，ISO13347-2首次发布，确立了混响室法测定风扇声功率级的基本框架。2025年版本为第二次修订，主要变化体现在以下方面：（1）测试精度提升：引入了更严格的混响时间测量要求和频带宽度控制，在低频段的测量不确定度显著降低；（2）适用范围扩展：对风扇进口或出口安装条件的表述更加灵活，覆盖了更多工业风扇布置形式；（3）与基础标准同步：全面对齐ISO3741:2025的最新修订内容，在传声器扫描路径、声场扩散性评价等方面实现了无缝衔接；（4）不确定度评定完善：新增了对测量不确定度分量的详细分析，为实验室间比对和认可提供了更为清晰的技术指导。三、核心技术内容解析3.1混响室法基本原理与方法概述混响室法测定声功率级的基本原理是：在被测风扇运行于规定工况的条件下，于混响室内建立一个尽可能均匀的扩散声场，使室内声能密度在空间上趋于一致。此时，在远离声源和房间边界的区域内，空间平均的均方声压与声源辐射的声功率之间存在确定性的对应关系，可通过测量空间平均声压级并已知混响室的等效吸声量来计算声功率级。该方法的核心优势在于：不需要声压级随距离衰减的理想自由场条件，对测试环境要求相对宽松；传声器可在固定位置或沿规定路径扫描进行空间平均采样，测量效率较高；对大尺寸风扇及低频噪声成分的测量结果具有更好的稳定性。ISO13347-2:2025规定，被测风扇应按照ISO13347-1的要求安装在规定的风道装置上，按预定工况运行，并在混响室内测量其辐射声功率级。3.2混响室技术要求标准对混响室提出了系统而严格的技术要求，以保证测试环境的声学性能满足扩散声场的基本假设。室内尺寸与形状：混响室的容积应不小于被试风扇预期测量频率范围最低频段对应波长的若干倍，通常要求容积不小于70m³，室内任两相对墙面之间的距离不宜过于接近，以防止驻波效应对声场均匀性的不利影响。墙面声学处理：混响室的内表面应采用高声反射材料（如瓷砖、水磨石、混凝土等），要求低频段吸声系数尽可能低，以实现足够长的混响时间。必要时可安装固定式或旋转式扩散体，以改善声场的空间扩散性。声场扩散性验证：标准要求通过实测混响时间和空间声压级分布来验证声场扩散性是否满足要求。具体指标包括：各传声器测点位置之间的声压级偏差不超过规定限值，不同频带内的混响时间满足目标范围。3.3测试装置与仪器要求混响室法测试系统由以下几部分构成：传声器与扫描系统：标准允许采用固定传声器阵列或移动传声器扫描两种方式。固定传声器阵列应至少包含3个传声器位置，各位置应充分分布于混响室的有效空间；移动传声器可采用直线扫描或旋转扫描方式，扫描路径的设计应确保空间采样的充分性和代表性。声级计与频谱分析系统：测量系统应满足IEC61672-1对1级声级计的性能要求，频率分析应满足IEC61260对1级滤波器的要求。系统在测量前应采用满足IEC60942要求的声校准器进行校准。风扇气动参数测量装置：按照ISO13347-1的要求，需测量风扇的风量、风压、转速及轴功率等气动参数，以确定测试工况。3.4测量程序与声功率级计算标准规定了从测试准备到结果报告的完整流程。测量应在背景噪声满足要求的条件下进行，各频带背景噪声声压级应比信号声压级低一定数值（通常要求至少低6dB，最好低15dB以上），否则需按标准规定的公式进行背景噪声修正。声功率级的计算采用以下核心公式：对于频带声功率级：$$L_W=\overline{L_p}-10\lg\left(\frac{A}{A_0}\right)+10\lg\left(\frac{S}{S_0}\right)+C_1+C_2$$其中，$\overline{L_p}$为空间平均频带声压级，A为混响室等效吸声面积，S为混响室总表面积，C₁和C₂分别为环境修正项和气象修正项。总声功率级由各频带声功率级经能量叠加获得。标准规定了对数平均、背景噪声修正、气象条件修正、声场非扩散性修正等数据处理步骤的详细执行规则。3.5不确定度评定ISO13347-2:2025引入了更为系统的不确定度评定框架。测量不确定度的主要来源包括：混响室内声场空间不均匀性引起的采样误差、背景噪声修正的残余影响、测量仪器本身的校准不确定度、混响时间测量误差以及风扇运行工况的波动等。标准建议按照ISO/IECGuide98-3（GUM）的框架进行不确定度合成，并给出了扩展不确定度的典型参考值（覆盖因子k=2）。四、主要参与单位介绍ISO13347-2:2025的制定汇聚了全球风扇行业、声学研究和标准化领域的权威机构。在本文修订过程中，德国柏林工业大学声学与结构动力学研究所（InstituteofAcousticsandStructuralDynamics,TechnicalUniversityofBerlin）发挥了重要的技术主导作用。该研究所成立于20世纪50年代，是欧洲声学工程研究的重要力量，在流体声学、结构声学和噪声控制领域拥有六十余年的研究积淀。研究所下设的空气动力声学研究组长期从事风扇和风机气动噪声的产生机理、传播规律与控制方法研究，建立了完善的混响室、半消声室和风洞实验平台，其声学实验设施通过了DINENISO/IEC17025认可的检测实验室认证。在ISO13347-2:2025的修订过程中，该研究所承担了以下核心技术工作：（1）混响室声场扩散性评价方法研究：基于计算机数值仿真和实验验证，提出了改进的声场扩散性评价指标和快速验证程序，为标准中声场均匀性判据的修订提供了直接的科学依据。（2）低频测量不确定度优化研究：针对大尺寸工业风扇低频噪声测量的疑难问题，系统研究了混响室容积、扩散体布置和传声器采样策略对低频测量重复性的影响，提出了优化技术方案并纳入标准技术附录。（3）跨标准协调与验证测试：牵头组织了欧洲多个声学实验室之间的比对测试，验证了修订后标准条款的可行性和一致性，为ISO/TC117委员会的最终决策提供了关键的实验数据支撑。此外，该研究所还积极参与国际标准化教育培训和技术推广工作，为多国标准化机构和检测实验室提供了混响室法测量技术的专业培训，在推动ISO13347-2标准在全球范围内的理解和实施方面发挥了积极作用。五、标准实施的意义与展望5.1实施意义ISO13347-2:2025的实施具有多方面的重要意义。在贸易层面，该标准为风扇声功率级指标提供了国际统一的测量和声明基准，有助于消除因测试方法差异导致的贸易技术壁垒，促进风扇产品的国际贸易流通。对于出口型企业而言，按照ISO13347-2:2025进行声学性能测试并出具符合标准的检测报告，是进入国际市场的必要条件。在技术层面，混响室法为大尺寸风扇和低噪声产品的声功率级测定提供了可靠而高效的技术手段。相比消声室法，混响室法在低频测量方面具有更好的稳定性和可重复性，且对测试环境的要求相对灵活，降低了实验室建设的门槛和运行成本。在环保与监管层面，各国噪声法规和绿色产品评价体系普遍采用声功率级作为噪声排放的核心指标。ISO13347-2:2025的修订实施，为各国噪声限值标准的制定和执行提供了科学、统一的技术支撑，有利于推动风扇行业整体噪声水平的持续下降。5.2未来展望当前，声学测量技术正在经历从传统单点测量向空间阵列测量、从稳态评价向瞬态分析、从实验室检测向数值预测与人工智能融合的方向发展。在此背景下，风扇声功率级测定的标准化工作将面临新的机遇与挑战：（1）声阵列成像技术的引入：随着传声器阵列和波束形成技术的日益成熟，未来有望在混响室法中引入空间声场成像手段，实现对风扇多点声源分布的识别与量化，为低噪声设计提供更为精细的诊断信息。（2）数值声学预测与标准验证的结合：计算气动声学（CAA）和边界元/有限元方法的快速发展，使得在虚拟环境下预测风扇声功率级成为可能。未来标准有望为数值预测方法的验证和校准提供基准数据，形成"实验标准"与"仿真标准"协同发展的新格局。（3）人工智能辅助测量与质量控制：机器学习算法在信号处理、异常检测和不确定度分析方面展现出巨大潜力。未来的混响室法测量有望借助人工智能技术实现测量过程的自动化优化、数据质量的实时监控和异常工况的智能识别。（4）标准体系的绿色化拓展：在"双碳"目标的全球共识下，风扇能效与噪声的协同评价将逐步深化。未来有望将风扇声功率级测定标准与能效评价标准进一步融合，形成能效-噪声综合评价的标准体系。六、结论ISO13347-2:2025《风扇标准化实验室条件下风扇声功率级的测定第2部分：混响室法》作为国际标准化组织发布的最新修订版本，为全球风扇声功率级测定提供了科学、统一、可操作的技术规范。该标准在继承2004年版基本框架的基础上，在测试精度、适用范围、不确定度评定等方面实现了全面提升，与ISO13347系列其他部分以及ISO3741等基础声学标准形成了紧密协同的技术体系。标准的实施将有力促进风扇声学性能评价结果的国际互认，为产品研发、质量控制和噪声监管提供坚实的技术基础。面向未来，随着声学测量技术、数值仿真方法和人工智能技术的深入融合，风扇声功率级测定的标准化工作将持续演进，更好地服务于全球风扇行业的技术进步和绿色低碳发展目标。参考文献[1]ISO13347-2:2025,Fans—Determinationoffansoundpowerlevelsunderstandardizedlaboratoryconditions—Part2:Reverberantroommethod[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2025.[2]ISO13347-1,Fans—Determinationoffansoundpowerlevelsunderstandardizedlaboratoryconditions—Part1:Generalrequirements[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization.[3]ISO3741,Acoustics—Determinationofsound