공기 핸들러

Air handler
공기 처리 장치. 이 경우 공기 흐름은 오른쪽에서 왼쪽으로입니다. 표시된 일부 AHU 구성 요소는
1 – 공급 덕트
2 – 팬실
3 – 진동 아이솔레이터('플렉스 조인트')
4 – 가열 및/또는 냉각 코일
5 – 필터 컴파트먼트
6 – 혼합(재순환 + 외부) 에어 덕트
루프탑 포장 유닛 또는 RTU

공기 핸들러 또는 공기 처리 장치(흔히 AHU로 약칭)는 난방, 환기 및 냉방(HVAC) 시스템의 일부로 공기를 조절하고 순환하는 데 사용되는 장치다.[1] 공기 처리기는 일반적으로 송풍기, 난방 또는 냉각 요소, 필터 랙 또는 챔버, 소음 감쇠기 및 댐퍼를 포함하는 대형 금속 상자다.[2] 공기 처리기는 보통 건물을 통해 조건화된 공기를 분배하는 덕트공조 환기시스템에 접속하여 이를 AHU에 반환한다.[3] 때로는 AHU가 덕트공조[4] 없이 제공되는 공간에 직접 공기를 방출(공급)하고 수용(반환)하는 경우도 있다.

국소용 소형 공기 핸들러를 단자 장치라고 하며, 공기 필터, 코일 및 블로워만 포함할 수 있다. 이러한 단순한 단자 장치는 블로워 코일 또는 팬 코일 장치라고 한다. 100% 외부 공기를 조절하고 재순환된 공기가 없는 더 큰 공기 핸들러를 MAU(메이크업 에어 유닛) 또는 외부 공기 핸들링 유닛(FAU)이라고 한다. 일반적으로 지붕에 있는 옥외 사용을 위해 설계된 공기 핸들러는 포장 장치(PU), 냉난방 장치(HCU), 또는 옥상 장치(RTU)로 알려져 있다.

건설

공기 핸들러는 일반적으로 구성 요소의 구성에 적합하도록 필요한 금속 인필 패널이 있는 프레임 시스템 주위로 구성된다. 가장 간단한 형태에서 프레임은 금속 채널 또는 섹션으로 제작될 수 있으며, 단일 피부 금속 인필 패널로 제작될 수 있다. 그 금속공장은 일반적으로 장기보호를 위해 아연도금된다. 실외 장치의 경우 일부 형태의 내후성 뚜껑과 조인트 주변의 추가 씰링이 제공된다.[2]

대형 공기 핸들러는 이중 피부와 절연 인필 패널이 있는 사각 단면 강철 프레임 시스템으로 제조된다. 그러한 구조는 음향 감쇠를 제공할 뿐만 아니라 공기 핸들러로부터의 열 손실 또는 열 이득을 감소시킨다.[2] 대형 공기 핸들러는 수 미터 길이일 수 있으며 단면 방식으로 제조될 수 있으므로 강도와 강성을 위해 강철 섹션 베이스 레일이 장치 아래에 제공된다.[2]

균형 잡힌 환기 시스템을 위해 동일한 비율로 공기를 공급하고 추출해야 하는 경우, 공급 및 추출 공기 처리기는 나란히 또는 겹겹이 쌓이는 구성으로 함께 결합하는 것이 일반적이다.

공기 처리 장치 유형

공기 처리기 분류에는 다음과 같은 6가지 요인이 있으며 그 유형을 결정한다.

  1. 응용 프로그램(공기 취급 장치 사용)
  2. 공기 흐름 제어(CAV 또는 VAV 공기 핸들러)
  3. 구역 제어(싱글 존 또는 멀티 존 에어 핸들러)
  4. 팬 위치(드로 스루 또는 블로 스루)
  5. 출구 공기 흐름 방향(전방, 위 또는 아래)
  6. 패키지 모델(수평 또는 수직)

그러나 첫 번째 방법은 HVAC 시장에서 매우 일반적이다. 사실, 대부분의 회사들은 그들의 제품을 공기 조절 장치 어플리케이션으로 광고한다.

  1. 정상
  2. 위생적인
  3. 천장 장착

구성 요소들

주요 구성 요소 유형은 리턴 덕트(AHU에 입력)에서 장치를 거쳐 공급 덕트(AHU 출력)에 이르는 대략적인 순서로 여기에 설명되어 있다.[1][2]

필터

공급 디퓨저 및 리턴 벤트로 내부에서 바라본 RTU(오른쪽 가운데)

공기 여과 기능은 건물 거주자에게 깨끗한 먼지 없는 공기를 제공하기 위해 거의 항상 존재한다. 그것은 단순한 저 MERV 주형 매체, HEPA, 정전기 또는 기법의 조합을 통해서일 수 있다. 가스 위상 및 자외선 치료도 사용할 수 있다.

여과 장치는 일반적으로 모든 다운스트림 구성 요소를 청결하게 유지하기 위해 AHU에 먼저 배치된다. 필요한 여과 등급에 따라 필터는 보통 2개 이상의 연속 뱅크로 배열되며, 거친 등급의 패널 필터 또는 기타 "최종" 여과 매체 앞에 제공된다. 패널 필터는 교체 및 유지보수가 저렴해 더 비싼 가방 필터를 보호한다.[1]

필터 수명은 설계 공기량 유량에서 필터 매체를 통한 압력 강하를 모니터링하여 평가할 수 있다. 이 작업은 압력계를 사용하는 시각적 표시 또는 건물 제어 시스템의 경보 지점에 연결된 압력 스위치를 사용하여 수행할 수 있다. 팬에 의해 필터에 가해지는 힘이 고유의 강도를 극복하여 에어 핸들러와 다운스트림 덕트 구조물의 오염을 초래하므로 필터 교체 실패는 결국 필터 붕괴로 이어질 수 있다.

난방 및/또는 냉방 요소

공기 취급자는 위치 및 용도에 따라 급기 온도 및 습도 수준을 변경하기 위해 난방, 냉방 또는 둘 모두를 제공해야 할 수 있다. 이러한 조건은 공기 처리 장치 공기 흐름 내의 열 교환기 코일에 의해 제공되며, 이러한 코일은 난방 또는 냉각 효과를 제공하는 매질과 관련하여 직간접적일 수 있다.[1][2]

직접 열 교환기는 기체 연소식 가열기 또는 공기 흐름에 직접 설치되는 냉동 증발기용 열 교환기를 포함한다. 전기 저항 히터와 열 펌프도 사용할 수 있다. 증발 냉각은 건조한 기후에서 가능하다.

간접 코일은 난방용으로 온수나 증기를 사용하고 냉방용으로 냉수나 글리콜을 사용한다(냉난방용 프라임 에너지는 건물 내 다른 곳에 있는 중앙공장에 의해 제공된다). 코일은 일반적으로 열 전달을 돕기 위해 구리 또는 알루미늄 핀을 사용하여 튜브용 구리로 제조된다. 냉각 코일은 응축수를 제거하고 배출하기 위해 제거기 플레이트를 사용할 것이다. 온수나 증기는 중앙보일러가, 냉수는 중앙보일러가 제공한다. 다운스트림 온도 센서는 일반적으로 코일 이전의 적절한 모터 구동식 제어 밸브와 함께 "오프 코일" 온도를 모니터링하고 제어하는 데 사용된다.

제습이 필요한 경우 냉각 코일을 사용하여 과냉각하여 이슬점에 도달하고 응결이 발생하도록 한다. 냉각 코일 뒤에 위치한 히터 코일은 공기를 원하는 공급 온도로 가열한다(따라서 재열 코일이라고 한다). 이 과정은 공급 공기의 상대 습도를 낮추는 효과가 있다.

겨울 기온이 정기적으로 영하로 떨어지는 추운 기후에서는 다운스트림 필터나 냉각수 코일이 결빙으로부터 보호되도록 하기 위해 서리 코일이나 예열 코일을 공기 처리의 첫 단계로 사용하는 경우가 많다. 서리 코일의 제어는 특정 오프 코일 공기 온도에 도달하지 못하면 보호를 위해 전체 공기 핸들러를 차단하는 것이다.

가습기

가습은 지속적인 난방이 공기를 건조하게 하여 대기질을 불편하게 하고 정전기를 증가시키는 추운 기후에서 종종 필요하다. 다양한 유형의 가습기를 사용할 수 있다.

  • 증발: 저장고 위로 부는 건조한 공기가 물의 일부를 증발시킬 것이다. 기류의 배플에 물을 뿌려 증발 속도를 높일 수 있다.
  • 기화기: 보일러에서 나오는 증기나 증기는 공기 흐름으로 직접 날아간다.
  • 스프레이 미스트: 물은 노즐이나 다른 기계적인 방법으로 미세한 물방울로 확산되어 공기에 의해 운반된다.
  • 초음파: 기류의 신선한 물이 담긴 쟁반이 안개나 물안개를 형성하는 초음파 장치에 의해 흥분된다.
  • 습식 매체: 공기중의 미세 섬유질 매체는 일련의 작은 배출구가 있는 헤더 파이프의 신선한 물로 촉촉하게 유지된다. 공기가 매질을 통과할 때 그것은 미세한 물방울로 물을 잠근다. 이러한 유형의 가습기는 1차 공기 여과가 양호한 상태로 유지되지 않으면 빠르게 막힐 수 있다.

믹싱 챔버

실내 공기질을 유지하기 위해, 공기 처리기는 일반적으로 외부 공기를 안으로 유입시키고 건물의 공기를 소진할 수 있는 규정을 가지고 있다. 온대 기후에서는 적정량의 차가운 외부 공기와 따뜻한 리턴 공기를 혼합하여 원하는 공급 공기 온도에 접근할 수 있다. 따라서 리턴, 외부 및 배기 사이의 비율을 제어하는 댐퍼가 있는 혼합 챔버를 사용한다.

블로워/팬

공기 처리기는 일반적으로 공기를 이동시키기 위해 AC 유도 전기 모터에 의해 구동되는 큰 다람쥐 케이지 송풍기를 사용한다. 블로워는 단일 속도로 작동하거나, 다양한 설정 속도를 제공하거나, 다양한 범위의 공기 유량을 허용하는 가변 주파수 구동에 의해 구동될 수 있다. 유량은 또한 팬의 입구 베인이나 출구 댐퍼에 의해 제어될 수 있다. 미국의 일부 거주용 공기 핸들러(중앙 "버너 스페이스" 또는 "에어컨")는 가변 속도 기능을 가진 브러시리스 DC 전기 모터를 사용한다.[1] 유럽, 호주, 뉴질랜드의 공기 핸들러는 이제 스크롤이나 "플러그 팬"이 없는 후진 곡선 팬을 주로 사용한다. 이러한 모터는 속도 제어 기능이 내장된 고효율 EC(전자적으로 정류된) 모터를 사용하여 구동된다.

일반적으로 AHU의 끝과 공급 덕트 구조의 시작 부분에 위치한 대형 상업용 공기 처리 장치(따라서 "공급 팬"이라고도 함)에 여러 개의 블로어가 있을 수 있다. 그것들은 종종 AHU로 공기를 밀어넣는 리턴 에어 덕트("리턴 팬")에서 팬에 의해 증강된다.

밸런싱

균형이 맞지 않은 팬이 흔들리며 진동한다. 가정용 AC 팬의 경우, 환기구의 공기 순환이 크게 감소하고(흔들거리는 에너지가 손실됨), 효율이 저하되며 소음이 증가한다는 것이 큰 문제가 될 수 있다. 밸런스가 맞지 않는 팬의 또 다른 주요 문제점은 베어링(팬과 샤프트에 부착된)의 수명이 단축된다는 점이다. 이는 베어링 수명보다 훨씬 전에 고장을 일으킬 수 있다.

원활한 스핀을 위해 가중치를 전략적으로 배치할 수 있다(천장 팬의 경우, 시행착오를 배치하면 일반적으로 문제가 해결된다). 홈/중앙 AC 팬 또는 기타 대형 팬은 일반적으로 보다 복잡한 밸런싱(정확한 포인트가 발견되기 전에 시행착오를 일으킬 수 있음)을 위해 특별한 밸런서가 있는 상점으로 옮겨진다. 팬 모터 자체는 일반적으로 진동하지 않는다.

열 회수 장치

회수 장치 열 교환기는 에너지 절약 및 용량 증가를 위해 급기 및 추출 공기 스트림 사이에 공기 처리기에 장착할 수 있다. 이러한 유형에는 일반적으로 다음이 포함된다.

  • 환열기 또는 플레이트 열 교환기: 혼합 공기 경로가 있는 플라스틱 또는 금속 플레이트의 샌드위치. 열은 플레이트의 한 쪽에서 다른 쪽으로 공기 흐름 사이에 전달된다. 판은 일반적으로 4~6mm 간격으로 배치된다. 최대 70% 열 회수 효율성
  • 열 바퀴 또는 회전식 열 교환기: 미세 골판지 금속의 천천히 회전하는 행렬로, 양쪽 반대편 에어스트림에서 작동한다. 공기 조절 장치가 가열 모드에 있을 때, 공기가 배기 기류의 매트릭스를 통과할 때, 반 바퀴 도는 동안 열이 흡수되고, 연속적인 프로세스에서 후반 회전 중에 공급 기류로 방출된다. 공기 조절 장치가 냉각 모드에 있을 때, 공기가 배기 기류의 매트릭스를 통과할 때, 반 회전 동안에 열이 방출되고, 후반 회전 동안에 공급 기류로 흡수된다. 최대 85%의 열 회수 효율성 또한 바퀴는 잠열 전달 및 공기 스트림의 건조 또는 가습 기능을 제공하기 위해 수경 코팅으로 사용할 수 있다.
  • 코일 주위로 주행: 2개의 공기-액체 열교환기 코일은 반대편 기압에서 순환 펌프와 함께 파이프로 연결되어 물 또는 브라인을 열전달 매질로 사용한다. 이 장치는 비록 효율이 높지는 않지만 원격과 때로는 다수의 공급과 배기가스 에어스트림 사이에서 열 회수가 가능하다. 최대 50%의 열 회수 효율성
  • 히트 파이프: 밀폐된 냉매를 열전달 매체로 사용하여 양쪽 반대편 공기 경로에서 작동. 히트 파이프는 열 전달을 증가시키기 위해 핀이 있는 코일 구성으로 장착된 여러 개의 밀봉된 파이프를 사용한다. 열은 파이프의 한쪽에서 냉매를 증발시켜 흡수되고 반대쪽에서는 냉매의 응축에 의해 방출된다. 응축된 냉매는 중력에 의해 파이프 1면으로 흘러들어와 과정을 반복한다. 열 회수 효율 최대 65%

컨트롤

제어공기 유량, 공급 공기 온도, 혼합 공기 온도, 습도, 공기 품질과 같은 공기 핸들러의 모든 측면을 규제하기 위해 필요하다. 예를 들어, 그것들은 오프/온 서모스탯처럼 단순하거나 BACnet 또는 LonWorks를 사용하는 빌딩 자동화 시스템처럼 복잡할 수 있다.

공통 컨트롤 구성 요소로는 온도 센서, 습도 센서, 돛 스위치, 액추에이터, 모터 및 컨트롤러가 있다.

진동 아이솔레이터

공기 처리기의 송풍기는 상당한 진동을 일으킬 수 있으며 덕트 시스템의 넓은 영역은 이 소음과 진동을 건물의 거주자에게 전달할 수 있다. 이를 방지하기 위해 일반적으로 진동 아이솔레이터(유연성 섹션)는 공기 핸들러 바로 전후에 덕트에 삽입되며, 팬실과 AHU의 나머지 부분 사이에 삽입되기도 한다. 이 섹션의 고무 캔버스 같은 재료는 이 움직임을 부착된 덕트로 전달하지 않고도 공기 핸들러 구성품이 진동할 수 있도록 한다.

팬실은 스프링 서스펜션이나 네오프렌 패드에 올려놓거나 스프링 행거에 걸면 더 격리될 수 있어 구조물을 통한 진동 전달이 완화된다.

사운드 감쇠기

또한 공기 핸들러의 블로워는 소음을 발생시키며, 이는 덕트 설비가 소음 민감 룸으로 들어가기 전에 감쇠되어야 한다. 비교적 짧은 길이로 의미 있는 노이즈 감소를 달성하기 위해 소음 감쇠기를 사용한다.[1] 감쇠기는 일반적으로 흡음성 절연이 있는 내부 천공 배플로 구성되는 특수 덕트 부속품이다. 음향 감쇠기는 덕트 설비를 대신할 수 있다. 반대로 인라인 감쇠기는 송풍기 근처에 위치하며 시스템 효과를 최소화하기 위해 벨무스 프로필을 가지고 있다.

주요 제조업체

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e f 2008 ASHRAE handbook : heating, ventilating, and air-conditioning systems and equipment (Inch-Pound ed.). Atlanta, Ga.: ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. 2008. ISBN 9781933742335.
  2. ^ a b c d e f Carrier Design Manual part 2: Air Distribution (1974 tenth ed.). Carrier Corporation. 1960.
  3. ^ "Air Handling Units Explained". The Engineering Mindset.
  4. ^ HVAC, experts. "how air handling unit work?".