Введение
Устройство, используемое для регулирования и циркуляции воздуха в рамках системы HVAC Устройство для обработки воздуха (часто сокращаемое как AHU) - это устройство, используемое для регулирования и циркуляции воздуха в рамках системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Воздухозаборник - это обычно большая металлическая коробка, содержащая вентилятор, печь или элементы кондиционирования, фильтровальные стойки или камеры, звукозаглушители и глушители. Обычно воздуховоды подключаются к системе вентиляции, которая распределяет кондиционированный воздух по зданию и возвращает его в АВП, иногда выпуская воздух в атмосферу и вводя свежий воздух. Иногда АСУ выпускают (поставляют) и допускают (возвращают) воздух непосредственно в пространство, обслуживаемое без канализации. Малые воздухозаборники для местного использования называются терминальными блоками и могут включать только воздушный фильтр, катушку и вентилятор; эти простые терминальные блоки называются катушками вентилятора или блоками вентиляторной катушки. Большой воздухообрабатывающий аппарат, который кондиционирует 100% воздуха извне и не циркулирует воздух, известен как устройство обработки свежего воздуха (MAU) или устройство обработки свежего воздуха (FAHU). Воздухозаборник, предназначенный для наружного использования, как правило, на крышах, известен как упакованный блок (ПУ), блок отопления и кондиционирования воздуха (УКК) или блок на крыше (РТУ).
An air handler, or air handling unit (often abbreviated to AHU), is a device used to regulate and circulate air as part of a heating, ventilating, and air conditioning (HVAC) system. An air handler is usually a large metal box containing a blower, furnace or A/C elements, filter racks or chambers, sound attenuators, and dampers. Air handlers usually connect to a ductwork ventilation system that distributes the conditioned air through the building and returns it to the AHU, sometimes exhausting air to the atmosphere and bringing in fresh air. Sometimes AHUs discharge (supply) and admit (return) air directly to and from the space served without ductwork
Small air handlers, for local use, are called terminal units, and may only include an air filter, coil, and blower; these simple terminal units are called blower coils or fan coil units. A larger air handler that conditions 100% outside air, and no recirculated air, is known as a makeup air unit (MAU) or fresh air handling unit (FAHU). An air handler designed for outdoor use, typically on roofs, is known as a packaged unit (PU), heating and air conditioning unit (HCU), or rooftop unit (RTU).
Строительство
Воздухообрабатывающий прибор обычно построен вокруг системы каркаса с металлическими панелями наполнения, как это требуется для соответствия конфигурации компонентов. В своей простой форме рама может быть изготовлена из металлических каналов или секций с металлическими панелями наполнения. Металлоконструкции обычно оцинковываются для долгосрочной защиты. Для наружных блоков предусмотрена некая форма защищенной от погодных условий крышки и дополнительная уплотнительная система вокруг соединений. Большие воздуховоды будут изготавливаться из системы стальных каркасов квадратного сечения с двойными оболочками и изолированными панелями наполнения. Такие конструкции уменьшают потери тепла или тепловой приток от воздуховода, а также обеспечивают звуковое затухание. Большие воздуховоды могут быть длиной в несколько метров и изготавливаются по сечению, поэтому для прочности и жесткости под устройством предусмотрены стальные рельсы для основания. Если для сбалансированной системы вентиляции требуется равное количество воздуха, подаваемого и вытягиваемого, то обычно воздухозаборники для подачи и вытягивания воздуха соединяются друг с другом, либо в параллельной или в сжатой конфигурации.
Компоненты
Основные типы компонентов описаны здесь примерно в порядке, начиная с обратного канала (вход в АЗУ), через блок, до подающего канала (выход АЗУ).
Фильтры
В помещении почти всегда имеется фильтрация воздуха, обеспечивающая чистое воздух, свободное от пыли. Это может быть простой низко MERV плетированной среды, HEPA, электростатических, или комбинации методов. Также могут применяться газофазная и ультрафиолетовая обработка воздуха. Фильтрация обычно помещается в первую очередь в АВП, чтобы сохранить все компоненты вниз по потоку чистыми. В зависимости от требуемого качества фильтрации фильтры обычно располагаются в двух (или более) последовательных банках с фильтром с грубой пластиной, установленным перед мешочным фильтром тонкой пластины или другой "окончательной" средой фильтрации. Панельный фильтр дешевле заменить и обслуживать, и таким образом защищает более дорогие мешочные фильтры. Срок службы фильтра может быть оценен путем мониторинга падения давления через среду фильтрации при проектной скорости объемного потока воздуха. Это может быть сделано с помощью визуального отображения с помощью датчика давления или переключателя давления, связанного с сигнализационной точкой в системе управления зданием. Необмен фильтра может в конечном итоге привести к его разрушению, поскольку силы, оказываемые на него вентилятором, превосходят его внутреннюю прочность, что приводит к разрушению и, следовательно, загрязнению воздуховода и нижних каналов.
Горячие (тепловые печи) и холодные (кондиционеры) элементы
Для обработки воздуха может потребоваться подача горячего воздуха, холодного воздуха или обоих, чтобы изменить температуру подаваемого воздуха и уровень влажности в зависимости от местоположения и применения. Такой кондиционирование обеспечивается катушками теплообменника в потоке воздуха в блоке обработки воздуха, такие катушки могут быть прямыми или косвенными по отношению к среде, обеспечивающей нагрев или охлаждение. Прямые теплообменники включают те, которые используются для газовых обогревателей или для холодильного испарителя, помещенных непосредственно в воздушный поток. Также можно использовать электрические нагреватели и тепловые насосы. Возможен испарительный охлаждение в сухом климате. Косвенные катушки используют горячую воду или пар для нагрева, а охлажденную воду или гликоль для охлаждения (первичная энергия для нагрева и кондиционирования воздуха обеспечивается центральным оборудованием в другом месте здания). Катушки обычно изготавливаются из меди для труб, с медной или алюминиевой плавкой для облегчения передачи тепла. Для охлаждения катушек также используются пластинки-элиминаторы для удаления и слива конденсата. Горячая вода или пар обеспечиваются центральным котлом, а охлажденная вода - центральным охладителем. Датчики температуры вниз по потоку обычно используются для мониторинга и контроля температуры "вне катушки" в сочетании с соответствующим моторным управляющим клапаном перед катушкой. Если требуется осушение, то охлаждающая катушка используется для охлаждения, так что точка росы достигается и происходит конденсация. Нагревательная катушка, помещенная после охлаждающей катушки, нагревает воздух (так называемая перегревательная катушка) до желаемой температуры подачи. Этот процесс приводит к снижению уровня относительной влажности подаваемого воздуха. В более холодных климатах, где зимние температуры регулярно падают ниже нуля, в качестве первого этапа очистки воздуха часто используются морозовые катушки или предварительные тепловые катушки, чтобы гарантировать защиту от замерзания нижепотоковых фильтров или катушек охлажденной воды. Контроль замерзающей катушки таков, что если определенная температура воздуха не достигнута, то весь воздухообрабатывающий прибор отключается для защиты.
Увлажнитель
Овлажнение часто необходимо в более холодных климатах, где постоянное нагревание делает воздух более сухим, что приводит к неудобству качества воздуха и увеличению статического электричества. Можно использовать различные виды увлажнения: испарение: сухой воздух, дующий над резервуаром, испаряет часть воды. Скорость испарения может быть увеличена путем распыления воды на дефлекторы в воздушном потоке. Испарятель: пар или пары из котла вдуваются непосредственно в воздушный поток. Распылительный туман: вода диффундируется через сопла или другим механическим средством в мелкие капли и переносится воздухом. Ультразвук: Ультразвуковое устройство возбуждает лоток с пресной водой в воздушном потоке, образуя туман или водяной туман. Влажная среда: тонкая волокнистая среда в воздушном потоке поддерживается влажной свежей водой из головного трубопровода с рядом небольших выходов. Воздух, проходя через среду, впитывает воду в мелкие капли. Этот тип увлажнителя может быстро забиться, если первичная фильтрация воздуха не поддерживается в исправном состоянии.
Evaporative: dry air blown over a reservoir will evaporate some of the water. The rate of evaporation can be increased by spraying the water onto baffles in the air stream. Vaporizer: steam or vapor from a boiler is blown directly into the air stream. Spray mist: water is diffused either by a nozzle or other mechanical means into fine droplets and carried by the air. Ultrasonic: A tray of fresh water in the airstream is excited by an ultrasonic device forming a fog or water mist. Wetted medium: A fine fibrous medium in the airstream is kept moist with fresh water from a header pipe with a series of small outlets. As the air passes through the medium it entrains the water in fine droplets. This type of humidifier can quickly clog if the primary air filtration is not maintained in good order.
Комната смешивания
Для поддержания качества воздуха в помещениях у операторов обработки воздуха обычно есть положения, позволяющие вводить внешний воздух в здание и выводить его из него. В умеренном климате смешивание правильного количества более холодного наружного воздуха с более теплым обратным воздухом может быть использовано для приближения к желаемой температуре подаваемого воздуха. Поэтому используется смесительная камера, в которой есть амортизаторы, регулирующие соотношение между возвращаемым, внешним и выхлопным воздухом.
Вентилятор/вентилятор
Для перемещения воздуха в воздуховодах обычно используется большой вентилятор для клетки для белки, управляемый индукционным электродвигателем переменного тока. Вентилятор может работать с одной скоростью, предлагать различные установленные скорости или управляться с помощью привода с переменной частотой, чтобы обеспечить широкий диапазон скоростей потока воздуха. Скорость потока может также регулироваться впускными лопатками или выпускными амортизаторами на вентиляторе. Некоторые бытовые воздуховоды в США (центральные "печи" или "кондиционеры") используют бесшумный электродвигатель постоянного тока с возможностью переменной скорости. В настоящее время в Европе, Австралии и Новой Зеландии используются вентиляторы с обратной кривой без прокрутки или "вентиляторы с подключением". Они приводятся в движение с использованием высокоэффективных двигателей EC (электронно коммутируемых) с встроенным контролем скорости. Чем выше температура RTU, тем медленнее будет течь воздух. И чем ниже температура RTU, тем быстрее воздух будет течь. В больших коммерческих воздухозаборных агрегатах могут присутствовать несколько вентиляторов, обычно размещенных в конце АВУ и в начале подающего трубопровода (поэтому их также называют "вентиляторами подачи"). Они часто дополняются вентиляторами в обратном воздуховоде ("возвратные вентиляторы"), которые толкают воздух в АВП.
Балансирование
Неуравновешенные вентиляторы колеблются и вибрируют. Для домашних вентиляторов это может быть серьезной проблемой: циркуляция воздуха в вентиляционных отверстиях сильно снижается (поскольку колебание теряет энергию), эффективность подвергается риску, а шум увеличивается. Еще одна серьезная проблема вентиляторов, которые не сбалансированы, - это долговечность подшипников (прикрепленных к вентилятору и валу). Это может привести к отказу, который произойдет задолго до ожидаемой продолжительности жизни подшипника. Весы могут быть стратегически размещены для коррекции плавного вращения (для потолочного вентилятора, пробный и ошибочный размещение обычно решает проблему). Вентиляторы домашнего/центрального кондиционера или другие большие вентиляторы обычно доставляются в магазины, которые имеют специальные балансировщики для более сложного балансирования (пробные и ошибочные действия могут привести к повреждению, прежде чем будут найдены правильные точки). Сам двигатель вентилятора обычно не вибрирует.
Устройство для восстановления тепла
Для экономии энергии и увеличения мощности в воздухообработчике между подающей и вытяжной воздушными потоками может быть установлен теплообменник с устройством рекуперации тепла. Эти типы чаще включают для: Рекуператор, или пластинчатый теплообменник: сэндвич из пластиковых или металлических пластин с переплетенными воздушными путями. Тепло передается между воздушными потоками с одной стороны плиты на другую. Плиты обычно располагаются на расстоянии от 4 до 6 мм друг от друга. Эффективность рекуперации тепла до 70%. Термоколесо или роторный теплообменник: медленно вращающаяся матрица из мелковолнового металла, работающая в обоих противоположных воздушных потоках. Когда воздухообрабатывающий агрегат находится в режиме нагрева, тепло поглощается, когда воздух проходит через матрицу в выхлопном воздушном потоке, в течение одного полуразворачивания, и высвобождается во время второго полуразворачивания в подающий воздушный поток в непрерывном процессе. Когда воздухообрабатывающий агрегат находится в режиме охлаждения, тепло выделяется, когда воздух проходит через матрицу в выхлопном воздушном потоке во время одного полуразворачивания, и поглощается во время второго полуразворачивания в подающий воздушный поток. Эффективность рекуперации тепла до 85%. Колеса также имеются с гигроскопическим покрытием для обеспечения скрытой передачи тепла, а также сушки или увлажнения воздушных потоков. Пробег вокруг катушки: две катушки теплообменника воздух-жидкость, в противоположных воздушных потоках, соединенные циркулирующим насосом и использующие воду или солонку в качестве теплопередающей среды. Это устройство, хотя и не очень эффективное, позволяет восстанавливать тепло между удаленными и иногда многочисленными потоками воздуха вентиляции и выхлопных газов. Эффективность рекуперации тепла до 50%. Тепловая труба: работающая в обоих противоположных воздушных путях, использующая замкнутый хладагент в качестве среды передачи тепла. Для повышения теплопередачи в теплопроводе используются несколько герметично закрытых труб, установленных в конфигурации катушек с плавниками. Тепло поглощается с одной стороны трубы, испарением хладагента, и высвобождается с другой стороны, конденсацией хладагента. Конденсированный хладагент попадает под действием силы тяжести на первую сторону трубы, чтобы повторить процесс. Эффективность рекуперации тепла до 65%.
Recuperator, or Plate Heat exchanger: A sandwich of plastic or metal plates with interlaced air paths. Heat is transferred between airstreams from one side of the plate to the other. The plates are typically spaced at 4 to 6mm apart. Heat recovery efficiency up to 70%. Thermal wheel, or Rotary heat exchanger: A slowly rotating matrix of finely corrugated metal, operating in both opposing airstreams. When the air handling unit is in heating mode, heat is absorbed as air passes through the matrix in the exhaust airstream, during one half rotation, and released during the second half rotation into the supply airstream in a continuous process. When the air handling unit is in cooling mode, heat is released as air passes through the matrix in the exhaust airstream, during one half rotation, and absorbed during the second half rotation into the supply airstream. Heat recovery efficiency up to 85%. Wheels are also available with a hygroscopic coating to provide latent heat transfer and also the drying or humidification of airstreams. Run around coil: Two air to liquid heat exchanger coils, in opposing airstreams, piped together with a circulating pump and using water or a brine as the heat transfer medium. This device, although not very efficient, allows heat recovery between remote and sometimes multiple supply and exhaust airstreams. Heat recovery efficiency up to 50%. Heat pipe: Operating in both opposing air paths, using a confined refrigerant as a heat transfer medium. The heat pipe uses multiple sealed pipes mounted in a coil configuration with fins to increase heat transfer. Heat is absorbed on one side of the pipe, by evaporation of the refrigerant, and released at the other side, by condensation of the refrigerant. Condensed refrigerant flows by gravity to the first side of the pipe to repeat the process. Heat recovery efficiency up to 65%.
Контроль
Контроль необходим для регулирования каждого аспекта работы воздухообработчика, например: скорость потока воздуха, температура подаваемого воздуха, температура смешанного воздуха, влажность, качество воздуха. Они могут быть такими же простыми, как термостат "включено/выключено", или такими же сложными, как система автоматизации здания, использующая, например, BACnet или LonWorks. Общие компоненты управления включают датчики температуры, датчики влажности, переключатели парусов, приводы, двигатели и контроллеры.
Вибрационные изоляторы
Вентиляторы в воздухообрабатывающей установке могут создавать значительные вибрации, и большая площадь системы каналов передает этот шум и вибрации жильцам здания. Для предотвращения этого, изоляторы вибрации (гибкие секции) обычно вставляются в канал непосредственно перед и после воздуховода, а также часто между отделением вентилятора и остальной частью АСУ. Резинообразный холст, похожий на материал этих секций, позволяет компонентам воздухообменника вибрировать, не передавая это движение прикрепленным каналам. Комната вентилятора может быть дополнительно изолирована путем размещения ее на пружинной подвеске, неопренных подушках или подвешенных на пружинных вешателях, что уменьшит передачу вибрации через конструкцию.
Глушительные устройства
Вентилятор в воздухообрабатывающей установке также создает шум, который следует ослабить, прежде чем трубопроводы попадают в помещение, чувствительное к шуму. Для достижения значительного снижения шума на относительно коротком расстоянии используется звукоподавляющий прибор. Атенюатор - это специальный прибор для каналов, который обычно состоит из внутреннего перфорированного дефлектора с звукопоглощающей изоляцией. Заглушители звука могут заменить трубопроводы; наоборот, встроенные ослаблители расположены рядом с вентилятором и имеют профиль колокольчика, чтобы минимизировать воздействие системы.