Воздухообрабатывающий агрегат или установка для обработки воздуха ( часто сокращенно AHU ) — это устройство, используемое для регулирования и циркуляции воздуха как часть системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха ( HVAC ). [1] Воздухоочиститель обычно представляет собой большой металлический ящик, содержащий воздуходувку , печь или элементы кондиционера, фильтрующие стойки или камеры, шумоглушители и демпферы . [2] Кондиционеры обычно подключаются к системе воздуховодов , которая распределяет кондиционированный воздух по зданию и возвращает его в вентиляционную установку, иногда выбрасывая воздух в атмосферу и подавая свежий воздух. [3] Иногда агрегаты выпускают ( приточный ) и пропускают ( возвратный ) воздух непосредственно в и из обслуживаемого помещения без использования воздуховодов [4]
Небольшие кондиционеры для местного использования называются терминальными устройствами и могут включать в себя только воздушный фильтр, змеевик и вентилятор; эти простые терминальные блоки называются воздуходувными теплообменниками или фанкойлами . Более крупный кондиционер, который кондиционирует 100% наружного воздуха и не требует рециркуляции воздуха, известен как блок подпитки воздуха ( MAU ) или блок обработки свежего воздуха ( FAHU ). Кондиционер, предназначенный для использования на открытом воздухе, обычно на крышах, известен как модульный блок ( PU ), блок отопления и кондиционирования воздуха ( HCU ) или крышный блок ( RTU ).
Воздухоочиститель обычно строится вокруг каркасной системы с металлическими панелями-заполнителями, что соответствует конфигурации компонентов. В своей простейшей форме каркас может быть изготовлен из металлических профилей или секций с однослойными металлическими панелями-заполнителями. Металлоконструкции обычно оцинковываются для долгосрочной защиты. Для наружных блоков предусмотрена крышка, защищающая от атмосферных воздействий, и дополнительная герметизация соединений. [2]
Более крупные кондиционеры будут изготавливаться на основе стального каркаса квадратного сечения с двойными стенками и изолированными панелями-заполнителями. Такие конструкции уменьшают потери тепла или приток тепла от воздухообрабатывающего устройства, а также обеспечивают звукоизоляцию . [2] Воздухообрабатывающие агрегаты большего размера могут иметь длину несколько метров и изготавливаются секционными , поэтому для обеспечения прочности и жесткости под агрегатом предусмотрены опорные балки из стального профиля. [2]
Там, где для сбалансированной системы вентиляции требуется приточный и вытяжной воздух в равных пропорциях, обычно устройства для обработки приточного и вытяжного воздуха соединяются вместе либо в ряд, либо в сложенную конфигурацию.
Существует шесть факторов классификации кондиционеров и определение их типов на основе:
Но первый метод очень распространен на рынке систем отопления, вентиляции и кондиционирования . Фактически, большинство компаний рекламируют свою продукцию с помощью вентиляционных установок:
Основные типы компонентов описаны здесь в приблизительном порядке: от обратного канала (вход в AHU) через установку до приточного канала (выход AHU). [1] [2]
Фильтрация воздуха почти всегда присутствует, чтобы обеспечить жильцам здания чистый, свободный от пыли воздух. Это может быть простая гофрированная среда с низким содержанием MERV , HEPA , электростатика или комбинация методов. Также могут применяться газофазная и ультрафиолетовая обработка воздуха.
Фильтрация обычно устанавливается в первую очередь в вентиляционной установке, чтобы поддерживать чистоту всех последующих компонентов. В зависимости от требуемой степени фильтрации обычно фильтры располагаются в двух (или более) последовательных рядах, при этом панельный фильтр грубой очистки устанавливается перед рукавным фильтром тонкой очистки или другой «конечной» фильтрующей средой. Панельный фильтр дешевле заменять и обслуживать, поэтому он защищает более дорогие рукавные фильтры. [1]
Срок службы фильтра можно оценить, отслеживая падение давления на фильтрующем материале при расчетном объемном расходе воздуха. Это можно сделать с помощью визуального дисплея с использованием манометра или с помощью реле давления, связанного с точкой сигнализации в системе управления зданием. Невыполнение замены фильтра может в конечном итоге привести к его разрушению, поскольку силы, действующие на него со стороны вентилятора, превышают его внутреннюю прочность, что приводит к разрушению и, следовательно, к загрязнению воздухообрабатывающего устройства и выходных воздуховодов.
В зависимости от местоположения и применения устройствам обработки воздуха может потребоваться подача горячего или холодного воздуха или того и другого для изменения температуры приточного воздуха и уровня влажности. Такое кондиционирование обеспечивается змеевиками теплообменника внутри воздушного потока приточно-вытяжной установки, причем такие змеевики могут быть прямыми или косвенными по отношению к среде, обеспечивающей нагревающий или охлаждающий эффект. [1] [2]
К прямым теплообменникам относятся теплообменники для газовых топливных обогревателей или холодильного испарителя , размещенные непосредственно в воздушном потоке. Также можно использовать электрические нагреватели сопротивления и тепловые насосы . Испарительное охлаждение возможно в сухом климате.
В теплообменниках косвенного нагрева для отопления используется горячая вода или пар , а для охлаждения — охлажденная вода или гликоль (основная энергия для отопления и кондиционирования воздуха обеспечивается центральной установкой в другом месте здания). Змеевики для трубок обычно изготавливаются из меди с медными или алюминиевыми ребрами для облегчения теплопередачи. В охлаждающих змеевиках также будут использоваться сепараторы для удаления и слива конденсата. Горячую воду или пар обеспечивает центральный котел , а охлажденную воду обеспечивает центральный охладитель . Датчики температуры на выходе обычно используются для мониторинга и контроля температуры «вне змеевика» в сочетании с соответствующим регулирующим клапаном с электроприводом перед змеевиком.
Если требуется осушение , то охлаждающий змеевик используется для переохлаждения, так что достигается точка росы и происходит конденсация. Змеевик нагревателя, расположенный после охлаждающего змеевика, повторно нагревает воздух (поэтому известный как змеевик повторного нагрева ) до желаемой температуры приточного воздуха. Этот процесс приводит к снижению уровня относительной влажности приточного воздуха.
В более холодном климате, где зимние температуры регулярно опускаются ниже нуля, змеевики морозного типа или змеевики предварительного нагрева часто используются в качестве первой ступени обработки воздуха, чтобы гарантировать защиту последующих фильтров или змеевиков охлажденной воды от замерзания. Управление морозильным змеевиком таково, что если определенная температура воздуха на выходе из змеевика не достигается, то для защиты отключается весь кондиционер.
Увлажнение часто необходимо в холодном климате, где постоянное отопление делает воздух более сухим, что приводит к ухудшению качества воздуха и увеличению статического электричества . Могут использоваться различные типы увлажнения:
Чтобы поддерживать качество воздуха в помещении, кондиционеры обычно имеют средства, позволяющие подавать наружный воздух в здание и выводить его из здания. В умеренном климате для достижения желаемой температуры приточного воздуха можно использовать смешивание необходимого количества более прохладного наружного воздуха с более теплым возвратным воздухом. Поэтому используется смесительная камера с заслонками , регулирующими соотношение между возвратным, наружным и вытяжным воздухом.
В кондиционерах обычно используется большой вентилятор с короткозамкнутым ротором , приводимый в движение асинхронным электродвигателем переменного тока для перемещения воздуха. Вентилятор может работать на одной скорости, иметь различные заданные скорости или приводиться в движение приводом с регулируемой частотой , что обеспечивает широкий диапазон скоростей воздушного потока . Скорость потока также можно контролировать с помощью впускных лопаток или выпускных заслонок вентилятора. Некоторые бытовые кондиционеры в США (центральные «печи» или «кондиционеры») используют бесщеточный электродвигатель постоянного тока с возможностью регулирования скорости. [1] Воздухоочистители в Европе, Австралии и Новой Зеландии теперь обычно используют вентиляторы с обратным загибом без прокрутки или «подключаемые вентиляторы». Они приводятся в движение высокоэффективными двигателями EC (с электронной коммутацией) со встроенным контролем скорости. Чем выше температура RTU, тем медленнее будет течь воздух. И чем ниже температура RTU, тем быстрее будет течь воздух.
В крупных коммерческих установках кондиционирования воздуха могут присутствовать несколько воздуходувок, которые обычно размещаются в конце вентиляционной установки и в начале приточного воздуховода (поэтому их также называют «приточными вентиляторами»). Они часто дополняются вентиляторами в обратном воздуховоде («возвратные вентиляторы»), нагнетающими воздух в вентиляционную установку.
Несбалансированные вентиляторы раскачиваются и вибрируют. Для домашних вентиляторов переменного тока это может стать серьезной проблемой: циркуляция воздуха через вентиляционные отверстия значительно снижается (поскольку при колебании теряется энергия), снижается эффективность и увеличивается шум. Еще одна серьезная проблема несбалансированных вентиляторов — это снижение срока службы подшипников (прикрепленных к вентилятору и валу). Это может привести к выходу из строя задолго до истечения срока службы подшипников.
Грузы можно расположить стратегически, чтобы обеспечить плавное вращение (для потолочного вентилятора проблема обычно решается методом проб и ошибок). Домашние/центральные вентиляторы переменного тока или другие большие вентиляторы обычно отдают в магазины, где есть специальные балансиры для более сложной балансировки (метод проб и ошибок может привести к повреждению, прежде чем будут найдены правильные точки). Сам двигатель вентилятора обычно не вибрирует.
Теплообменник с устройством рекуперации тепла может быть установлен на воздухообрабатывающем устройстве между потоками приточного и вытяжного воздуха для экономии энергии и увеличения производительности. К этим типам чаще относятся:
Средства управления необходимы для регулирования каждого аспекта работы кондиционера, например: расхода воздуха , температуры приточного воздуха, температуры смешанного воздуха, влажности, качества воздуха. Они могут быть такими простыми, как термостат включения/выключения, или такими сложными, как, например, система автоматизации здания , использующая BACnet или LonWorks .
Общие компоненты управления включают датчики температуры, датчики влажности, парусные переключатели, приводы , двигатели и контроллеры.
Вентиляторы в кондиционере могут создавать значительную вибрацию, а большая площадь системы воздуховодов будет передавать этот шум и вибрацию жильцам здания. Чтобы избежать этого, виброизоляторы (гибкие секции) обычно вставляются в воздуховод непосредственно до и после кондиционера, а часто также между вентиляторным отсеком и остальной частью агрегата. Прорезиненный холщовый материал этих секций позволяет компонентам кондиционера вибрировать, не передавая это движение на присоединенные воздуховоды.
Вентиляторный отсек можно дополнительно изолировать, разместив его на пружинной подвеске, неопреновых подушках или подвесив на пружинных подвесках, что позволит смягчить передачу вибрации через конструкцию.
Вентилятор в кондиционере также создает шум, который следует уменьшить, прежде чем воздуховоды попадут в чувствительное к шуму помещение. Чтобы добиться значительного снижения шума при относительно небольшой длине, используется шумоглушитель . [1] Аттенюатор — это специальный аксессуар для воздуховода, который обычно состоит из внутренней перфорированной перегородки со звукопоглощающей изоляцией. Шумоглушители могут заменить воздуховоды; и наоборот, линейные аттенюаторы расположены рядом с нагнетателем и имеют раструбный профиль, чтобы минимизировать влияние на систему.