Воздухообрабатывающая установка или блок обработки воздуха (часто сокращенно AHU ) — это устройство, используемое для регулирования и циркуляции воздуха в составе системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха ( HVAC ). [1] Воздухообрабатывающая установка обычно представляет собой большой металлический ящик, содержащий вентилятор , печь или элементы A/C, фильтрующие стойки или камеры, шумоглушители и заслонки . [2] Воздухообрабатывающие установки обычно подключаются к системе вентиляции с воздуховодами , которая распределяет кондиционированный воздух по зданию и возвращает его в AHU, иногда выпуская воздух в атмосферу и подавая свежий воздух. [3] Иногда AHU выпускают ( подают ) и впускают ( возвращают ) воздух непосредственно в обслуживаемое помещение и из него без воздуховодов [4]
Небольшие воздухообрабатывающие установки для локального использования называются оконечными установками и могут включать только воздушный фильтр, змеевик и воздуходувку; эти простые оконечные установки называются воздуходувными змеевиками или фанкойлами . Более крупная воздухообрабатывающая установка, которая кондиционирует 100% наружного воздуха и не рециркулирует воздух, называется установкой для подготовки свежего воздуха ( MAU ) или установкой для обработки свежего воздуха ( FAHU ). Воздухообрабатывающая установка, предназначенная для использования на открытом воздухе, как правило, на крышах, называется агрегатом ( PU ) , агрегатом для отопления и кондиционирования воздуха ( HCU ) или крышным агрегатом ( RTU ).
Воздухообрабатывающее устройство обычно строится вокруг каркасной системы с металлическими заполняющими панелями, как требуется для соответствия конфигурации компонентов. В простейшей форме каркас может быть изготовлен из металлических каналов или секций с однослойными металлическими заполняющими панелями. Металлоконструкции обычно оцинкованы для долговременной защиты. Для наружных блоков предусмотрена некоторая форма крышки, защищающей от атмосферных воздействий, и дополнительная герметизация вокруг стыков. [2]
Более крупные воздухообрабатывающие установки будут изготавливаться из стальной каркасной системы квадратного сечения с двухслойными и изолированными заполняющими панелями. Такие конструкции уменьшают потери тепла или приток тепла от воздухообрабатывающей установки, а также обеспечивают акустическое затухание . [2] Более крупные воздухообрабатывающие установки могут иметь длину в несколько метров и изготавливаются секционным способом, поэтому для прочности и жесткости под блоком предусмотрены стальные секционные опорные рельсы. [2]
Если для сбалансированной системы вентиляции требуется равное соотношение приточного и вытяжного воздуха, то обычно приточные и вытяжные воздухообрабатывающие установки объединяют, размещая их либо бок о бок, либо друг над другом .
Существует шесть факторов классификации воздухообрабатывающих установок и определения их типов, на основе:
Но первый метод очень распространен на рынке HVAC . Фактически, большинство компаний рекламируют свою продукцию по приложениям для воздухообрабатывающих установок:
Основные типы компонентов описаны здесь в приблизительном порядке: от обратного воздуховода (вход в AHU), через блок, к подающему воздуховоду (выход AHU). [1] [2]
Фильтрация воздуха почти всегда присутствует, чтобы обеспечить чистый воздух без пыли для жителей здания. Это может быть простая складчатая среда с низким MERV , HEPA , электростатическая или комбинация этих методов. Также могут использоваться газофазная и ультрафиолетовая обработка воздуха.
Фильтрация обычно устанавливается в первую очередь в AHU, чтобы поддерживать чистоту всех компонентов ниже по потоку. В зависимости от требуемой степени фильтрации, фильтры обычно располагаются в два (или более) последовательных ряда с панельным фильтром грубой очистки, установленным перед мешочным фильтром тонкой очистки или другим «окончательным» фильтрующим средством. Панельный фильтр дешевле заменять и обслуживать, и, таким образом, защищает более дорогие мешочные фильтры. [1]
Срок службы фильтра можно оценить, контролируя падение давления через фильтрующую среду при расчетном расходе воздуха. Это можно сделать с помощью визуального отображения с использованием манометра или реле давления, связанного с точкой сигнализации в системе управления зданием. Невыполнение замены фильтра может в конечном итоге привести к его разрушению, поскольку силы, оказываемые на него вентилятором, превысят его собственную прочность, что приведет к разрушению и, таким образом, загрязнению воздухообрабатывающего устройства и воздуховодов ниже по потоку.
Воздухообрабатывающим устройствам может потребоваться подача горячего воздуха, холодного воздуха или и того, и другого для изменения температуры и влажности подаваемого воздуха в зависимости от местоположения и применения. Такое кондиционирование обеспечивается змеевиками теплообменника в воздушном потоке воздухообрабатывающего устройства, такие змеевики могут быть прямыми или косвенными по отношению к среде, обеспечивающей эффект нагрева или охлаждения. [1] [2]
Прямые теплообменники включают в себя теплообменники для газовых нагревателей, работающих на топливе, или испарителя охлаждения , размещенные непосредственно в воздушном потоке. Также могут использоваться электрические нагреватели сопротивления и тепловые насосы . Испарительное охлаждение возможно в сухом климате.
Непрямые змеевики используют горячую воду или пар для нагрева и охлажденную воду или гликоль для охлаждения (основная энергия для отопления и кондиционирования воздуха поступает из центральной установки в другом месте здания). Змеевики обычно изготавливаются из меди для трубок с медными или алюминиевыми ребрами для улучшения теплопередачи. Охлаждающие змеевики также будут использовать пластины-уловители для удаления и слива конденсата. Горячая вода или пар подаются центральным котлом , а охлажденная вода подается центральным охладителем . Датчики температуры ниже по потоку обычно используются для контроля и управления температурами «вне змеевика» в сочетании с соответствующим моторизованным регулирующим клапаном перед змеевиком.
Если требуется осушение , то охлаждающий змеевик используется для переохлаждения , чтобы достичь точки росы и образовалась конденсация. Нагревательный змеевик, размещенный после охлаждающего змеевика, повторно нагревает воздух (поэтому его называют змеевиком повторного нагрева ) до желаемой температуры подачи. Этот процесс имеет эффект снижения относительного уровня влажности подаваемого воздуха.
В более холодном климате, где зимние температуры регулярно опускаются ниже нуля, то змеевики заморозки или змеевики предварительного нагрева часто используются в качестве первой ступени обработки воздуха, чтобы гарантировать, что фильтры ниже по потоку или змеевики охлажденной воды защищены от замерзания. Управление змеевиком заморозки таково, что если определенная температура воздуха вне змеевика не достигается, то весь обработчик воздуха отключается для защиты.
Увлажнение часто необходимо в холодном климате, где постоянное отопление делает воздух более сухим, что приводит к некомфортному качеству воздуха и повышению статического электричества . Могут использоваться различные типы увлажнения:
Для поддержания качества воздуха в помещении , воздухообрабатывающие установки обычно имеют приспособления, позволяющие вводить наружный воздух в здание и выводить его из него. В умеренном климате смешивание нужного количества более прохладного наружного воздуха с более теплым возвратным воздухом может использоваться для достижения желаемой температуры приточного воздуха. Поэтому используется смесительная камера, которая имеет заслонки, регулирующие соотношение между возвратным, наружным и отработанным воздухом.
В воздухообрабатывающих установках обычно используется большой вентилятор с короткозамкнутым ротором, приводимый в движение асинхронным электродвигателем переменного тока для перемещения воздуха. Воздуходувка может работать на одной скорости, предлагать различные установленные скорости или приводиться в действие частотно-регулируемым приводом , чтобы обеспечить широкий диапазон скоростей воздушного потока . Скорость потока также может регулироваться входными лопатками или выходными заслонками вентилятора. Некоторые бытовые воздухообрабатывающие установки в США (центральные «печи» или «кондиционеры») используют бесщеточный электродвигатель постоянного тока с возможностью регулирования скорости. [1] В воздухообрабатывающих установках в Европе, Австралии и Новой Зеландии теперь обычно используются вентиляторы с обратной кривизной без спирали или «вентиляторы-заглушки». Они приводятся в действие с помощью высокоэффективных двигателей EC (с электронной коммутацией) со встроенным регулятором скорости. Чем выше температура RTU, тем медленнее будет течь воздух. И чем ниже температура RTU, тем быстрее будет течь воздух.
В крупных коммерческих вентиляционных установках может быть несколько вентиляторов, обычно размещаемых в конце AHU и в начале воздуховода подачи (поэтому их также называют «вентиляторами подачи»). Они часто дополняются вентиляторами в воздуховоде возвратного воздуха («возвратными вентиляторами»), которые нагнетают воздух в AHU.
Несбалансированные вентиляторы качаются и вибрируют. Для домашних вентиляторов переменного тока это может быть серьезной проблемой: циркуляция воздуха в вентиляционных отверстиях значительно снижается (поскольку качание — это потеря энергии), эффективность снижается, а шум увеличивается. Еще одной серьезной проблемой несбалансированных вентиляторов является снижение долговечности подшипников (прикрепленных к вентилятору и валу). Это может привести к отказу задолго до истечения срока службы подшипников.
Грузы можно стратегически разместить для коррекции плавного вращения (для потолочного вентилятора, пробное размещение и ошибки обычно решают проблему). Домашние/центральные вентиляторы переменного тока или другие большие вентиляторы обычно относят в магазины, где есть специальные балансиры для более сложной балансировки (пробы и ошибки могут привести к поломке, прежде чем будут найдены правильные точки). Сам двигатель вентилятора обычно не вибрирует.
Теплообменник рекуператора тепла может быть установлен на воздухообрабатывающем устройстве между потоками приточного и вытяжного воздуха для экономии энергии и повышения производительности. Эти типы чаще всего включают в себя:
Элементы управления необходимы для регулирования каждого аспекта обработки воздуха, например: расход воздуха , температура подаваемого воздуха, температура смешанного воздуха, влажность, качество воздуха. Они могут быть такими простыми, как термостат включения/выключения , или такими сложными, как система автоматизации здания, использующая , например, BACnet или LonWorks .
К общим компонентам управления относятся датчики температуры, датчики влажности, переключатели парусов, приводы , двигатели и контроллеры.
Воздуходувки в воздухообрабатывающем устройстве могут создавать значительную вибрацию, а большая площадь воздуховодной системы будет передавать этот шум и вибрацию жильцам здания. Чтобы избежать этого, виброизоляторы (гибкие секции) обычно вставляются в воздуховод непосредственно перед и после воздухообрабатывающего устройства, а также часто между отсеком вентилятора и остальной частью AHU. Прорезиненный холстоподобный материал этих секций позволяет компонентам воздухообрабатывающего устройства вибрировать, не передавая это движение присоединенным воздуховодам.
Вентиляторный отсек можно дополнительно изолировать, поместив его на пружинную подвеску, неопреновые прокладки или подвесив на пружинные подвесы, что смягчит передачу вибрации через конструкцию.
Вентилятор в воздухообрабатывающем устройстве также создает шум, который должен быть ослаблен до того, как воздуховод попадет в чувствительное к шуму помещение. Для достижения существенного снижения шума на относительно короткой длине используется шумоглушитель . [1] Шумоглушитель — это специальный аксессуар воздуховода, который обычно состоит из внутренней перфорированной перегородки со звукопоглощающей изоляцией. Шумоглушители могут заменять воздуховод; наоборот, встроенные шумоглушители располагаются близко к воздуходувке и имеют раструбный профиль для минимизации системных эффектов.