空調機組,或稱空氣處理單元(通常縮寫為 AHU),是一種用於在供暖、通風與空調(HVAC)系統中調節並循環空氣的設備。空調機組通常是一個大型金屬箱體,內部包含多種組件,例如:風機、加熱段或製冷段、過濾器框架或過濾段、消聲裝置以及風門。空調機組通常會連接到一套風管系統,用來將處理過的空氣分配到整個建築內,並將空氣再回送至 AHU;同時,有些系統還會將部分空氣排放到室外,並引入新鮮空氣。在某些情況下,AHU 也可以不通過風管,直接向所服務的空間送風(supply)和回風(return)。
用於局部使用的小型空調機組被稱為末端裝置,通常只包含空氣過濾器、盤管(coil)和風機;這類簡單的末端裝置也稱為風機盤管機組(fan coil units)。一種較大型的空調機組,如果處理的是100% 室外空氣、且沒有回風再循環,則稱為補風機組或新風機組。裝在屋頂的空調機組,被稱爲屋頂機組(rooftop unit, RTU)。
建造
空調機組通常是以一個框架結構為基礎建造,並根據內部各組件的配置需求,填充金屬面板。在最簡單的形式中,框架可以由金屬槽鋼或型材製成,並配以單層金屬面板。這些金屬部件通常會進行鍍鋅處理,以提供長期的防腐蝕保護。對於安裝在戶外的機組,通常還會設置防風雨的頂蓋,並在接縫處增加額外的密封措施,以防止雨水和外界環境的影響。
混合箱
為了維持室內空氣品質,空調機組通常設有裝置,以允許將室外空氣引入系統,並將室內空氣排出建築物。在溫帶氣候中,將適量較冷的室外空氣與較暖的回風混合,可以用來接近所需的送風溫度。因此,系統中會設置一個混合箱,並配有風門來控制回風、新風與排風之間的比例。
鼓風機/風扇
空調機組通常採用一個大型的鼠籠式風機,由交流感應電動機驅動來輸送空氣。風機可以以單一轉速運行,或提供多種固定轉速,亦可由變頻器控制,以實現寬範圍的風量調節。風量也可以通過風機入口導葉或出口風門來控制。在美國,一些住宅用空調機組(中央“暖爐”或“空調機”)會使用無刷直流電機,具備可變轉速能力。
板式換熱器: 由塑料或金屬板組成的夾層結構,氣流在板間交錯流動。熱量通過板的一側傳遞到另一側。板間距通常為 4 至 6 mm。熱回收效率可達 70%。
轉輪式換熱器:由細波紋金屬構成的旋轉轉子,在相對流動的兩股氣流中以每分鐘約10-17轉的速度旋轉。在供熱模式下:排風側空氣通過時,轉輪吸收熱量;旋轉後在送風側釋放熱量,持續進行。 在冷卻模式下:過程相反,排風側釋放熱量,送風側吸收熱量。熱回收效率可達 85%。此外,轉輪還可以塗覆吸濕材料,以實現潛熱交換,並對氣流進行除濕或加濕。
循環盤管:由兩個氣-液換熱盤管組成,分別位於相對的氣流中,並通過循環泵連接,使用水或鹽水作為傳熱介質。該裝置效率不高,但可以在遠距離或多組送排風系統之間實現熱回收。熱回收效率可達 50%。
熱管:在相對的兩股氣流中工作,使用封閉的製冷劑作為傳熱介質。熱管由多根密封管組成,並配有翅片以增強換熱。一側為製冷劑蒸發吸熱,另一側為製冷劑冷凝放熱,冷凝後的製冷劑在重力作用下流回初始位置,循環進行。熱回收效率可達 65%。
控制
控制系統對於調節空調機組的各個方面是必不可少的,例如:空氣流量、送風溫度、混合空氣溫度、濕度以及空氣品質。控制方式可以非常簡單,例如開/關式恆溫器,也可以非常複雜,例如採用 BACnet 或 LonWorks 的建築自動化系統。常見的控制元件包括:溫度傳感器、濕度傳感器、氣流開關、執行器、電動機以及控制器。
減振器
空調機組中的風機會產生相當大的振動,而面積較大的風管系統會將這些噪音與振動傳遞給建築內的使用者。為了避免這種情況,通常會在空調機組前後的風管中安裝減振器(柔性接頭),並且常常也會設置在風機段與 AHU 其他部分之間。這些部件通常由類似橡膠塗層帆布的材料製成,使空調機組內部的振動不會傳遞到連接的風管系統。
此外,風機段還可以透過以下方式進一步隔振:安裝在彈簧懸架裝置上、使用氯丁橡膠墊或懸掛於彈簧吊架上,這些方法都可以減少振動經由建築結構傳遞。
消聲器
空調機組中的風機也會產生噪音,因此在風管進入對噪音敏感的空間之前,需要對其進行衰減。為了在較短的距離內實現有效的降噪,通常會使用消聲器。消聲器是一種專用的風管附件,通常由內部帶孔的隔板以及吸音保溫材料組成。消聲器可以直接取代一段風管;或者作為管道式消聲器,安裝在靠近風機的位置,並採用喇叭口形狀,以減少對系統氣流性能的影響。
參考
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