空氣處理機

空氣處理機組（Air Handling Unit，常縮寫為 AHU），是一種用於調節和循環空氣的設備，為暖氣、通風與空調（HVAC）系統的一部分。空氣處理機組通常是一個大型金屬箱，內含送風機、加熱器或空調元件、過濾器架或過濾室、消音器及風門。空氣處理機組通常連接到風管通風系統，該系統將調節後的空氣分配到整個建築物，並將其送回 AHU，有時會將空氣排到大氣中並引入新鮮空氣。有時 AHU 也會不經由風管系統，直接對服務空間送風（供應）與回風（引進）。

用於局部的小型空氣處理機組稱為末端裝置，可能僅包含空氣過濾器、盤管和送風機；這些簡單的末端裝置稱為送風機盤管或風機盤管裝置。一種調節 100% 室外空氣且無再循環空氣的大型空氣處理機組，稱為補氣機組（MAU）或新風處理機組（FAHU）。設計用於戶外（通常在屋頂）的空氣處理機組，稱為整體式機組（PU）、暖氣與空調機組（HCU）或屋頂式機組（RTU）。

構造

空氣處理機組通常圍繞一個框架系統建造，並根據元件配置需求安裝金屬填充板。在最簡單的形式中，框架可由金屬槽或型材製成，配以單層金屬填充板。金屬件通常會鍍鋅以提供長期保護。對於戶外機組，會提供某種形式的防風雨上蓋以及在接縫處的額外密封。

較大的空氣處理機組將由方形斷面鋼材框架系統製造，並配有雙層蒙皮及隔熱填充板。這種構造減少了空氣處理機組的熱損失或熱增益，並提供聲學衰減。較大的空氣處理機組可能長達數米，並以分節式製造，因此，為了強度和剛性，機組下方會設置鋼製型材底座軌道。

當平衡通風系統需要等比例的送風與排風時，通常會將送風與排風的空氣處理機組連接在一起，採並排或堆疊配置。

空氣處理機組類型

空氣處理機組的分類有六個因素，並據此決定其類型，基於：

1. 應用（空氣處理機組用途）
2. 氣流控制（定風量 CAV 或變風量 VAV 空氣處理機組）
3. 區域控制（單區或多區空氣處理機組）
4. 風機位置（吸入式或吹出式）
5. 出風方向（前、上或下）
6. 機組型式（水平或垂直）

但是，第一種方法在 HVAC 市場上非常普遍。事實上，大多數公司都根據空氣處理機組的應用來宣傳其產品：

1. 標準型
2. 潔淨型
3. 吊頂式

元件

這裡將依大致順序描述主要元件類型，從回風管（AHU 的輸入端）開始，穿過機組，直到送風管（AHU 的輸出端）。

過濾器

空氣過濾幾乎總是必要的，以便為建築物內的人員提供潔淨無塵的空氣。過濾方式可透過簡單的低 MERV 等級摺疊濾材、HEPA、靜電式或多種技術的組合。氣相和紫外線空氣處理也可能被採用。

過濾器通常放置在 AHU 的最前端，以保持所有下游元件的潔淨。根據所需的過濾等級，過濾器通常會佈置成兩道（或更多）連續的過濾段，在細等級袋式過濾器或其他「最終」過濾介質前，會先設置一道粗等級的板式過濾器。板式過濾器的更換和維護成本較低，因此能保護更昂貴的袋式過濾器。

過濾器的壽命可透過監測在設計風量下，過濾介質兩端的壓降來評估。這可以透過壓力計的視覺顯示，或連接到樓宇控制系統警報點的壓力開關來完成。未能及時更換過濾器最終可能導致其塌陷，因為風機施加在其上的力超過了其固有強度，從而導致塌陷，進而污染空氣處理機組和下游風管。

加熱（又稱暖氣）與冷卻（空調）元件

空氣處理機組可能需要提供熱空氣、冷空氣或兩者兼備，以根據地點和應用來改變送風溫度和濕度。這種調節是透過空氣處理機組氣流中的熱交換器盤管來提供，就提供加熱或冷卻效果的介質而言，這些盤管可分為直接式或間接式。

直接式熱交換器包括直接放置在氣流中的燃氣式燃料加熱器或冷凍蒸發器。電阻加熱器和熱泵也可以使用。在乾燥氣候下，蒸發冷卻是可行的。

間接式盤管使用熱水或蒸汽進行加熱，並使用冰水或乙二醇進行冷卻（加熱與空調的主要能源由建築物其他地方的中央機房提供）。盤管通常由銅管製成，並附有銅或鋁製的鰭片以幫助熱傳遞。冷卻盤管也會採用擋水板以去除和排出冷凝水。熱水或蒸汽由中央鍋爐提供，冰水由中央冰水主機提供。下游的溫度感測器通常用於監測和控制「出盤管溫度」，並與盤管前的適當電動控制閥配合使用。

如果需要除濕，則會利用冷卻盤管進行過度冷卻，使空氣達到露點並產生冷凝。放置在冷卻盤管後方的加熱盤管會將空氣重新加熱（因此稱為再熱盤管）至所需的送風溫度。此過程具有降低送風相對濕度的效果。

在冬季溫度經常降至冰點以下的寒冷氣候中，通常會採用防凍盤管或預熱盤管作為空氣處理的第一階段，以確保下游的過濾器或冰水盤管不會結凍。防凍盤管的控制方式是，如果未達到某個出盤管空氣溫度，整個空氣處理機組將關閉以進行保護。

加濕器

在寒冷氣候中，加濕通常是必要的，因為持續加熱會使空氣變得更乾燥，導致不舒適的空氣品質和增加的靜電。可使用各種類型的加濕方式：

• 蒸發式：乾空氣吹過水箱會蒸發部分水分。可透過將水噴灑到氣流中的擋板上來提高蒸發率。
• 汽化式：來自鍋爐的蒸汽或水蒸氣直接吹入氣流中。
• 噴霧式：水透過噴嘴或其他機械方式霧化成細小液滴，並由空氣攜帶。
• 超音波式：氣流中的一盤淡水由超音波裝置激發，形成霧或水霧。
• 濕潤介質式：氣流中的一種細纖維介質，由帶有一系列小出口的集管持續用淡水保持濕潤。當空氣通過介質時，會將水夾帶成細小液滴。如果初級空氣過濾未妥善維護，此類加濕器會很快堵塞。

混合室

為了維持室內空氣品質，空氣處理機組通常設有允許引入室外空氣並排出建築物內空氣的裝置。在溫帶氣候中，將適量較冷的室外空氣與較暖的回風混合，可用於接近所需的送風溫度。因此，會使用一個混合室，該室配有風門來控制回風、室外空氣和排風之間的比例。

送風機／風機

空氣處理機組通常採用由交流感應馬達驅動的大型鼠籠式送風機來移動空氣。送風機可以單速運行，提供多種設定速度，或由變頻驅動器驅動以實現廣泛的風量範圍。風量也可以透過風機的入口導葉或出口風門來控制。美國的一些住宅空氣處理機組（中央「暖氣爐」或「空調機」）使用具有變速能力的無刷直流馬達。歐洲、澳洲和紐西蘭的空氣處理機組現在普遍使用無渦殼的後傾式風機或「插入式風機」。這些風機由內建速度控制的高效率 EC（電子換向）馬達驅動。RTU 溫度越高，空氣流速越慢。RTU 溫度越低，空氣流速越快。

大型商用空氣處理機組中可能有多個送風機，通常放置在 AHU 的末端和送風管的起點（因此也稱為「送風機」）。它們通常由回風管中的風機（「回風機」）輔助，將空氣推入 AHU。

平衡校正

不平衡的風機會搖晃和振動。對於家用空調風機而言，這可能是一個主要問題：出風口的空氣循環會因搖晃造成的能量損失而大幅減少，效率受損，噪音增加。不平衡風機的另一個主要問題是軸承（連接到風機和軸上）的使用壽命會縮短。這可能導致軸承在遠未達到預期壽命前就發生故障。

可以策略性地放置配重塊來校正以實現平穩旋轉（對於吊扇，通常透過反覆試驗的放置方式解決問題）。家用／中央空調風機或其他大型風機通常會送到店家，店家有專用平衡校正儀來進行更複雜的平衡校正（反覆試驗可能在找到正確點位前造成損壞）。風機馬達本身通常不會振動。

熱回收裝置

熱回收裝置的熱交換器可安裝在空氣處理機組的送風和排風氣流之間，以節省能源並增加容量。這些類型較常見的包括：

• 換熱器或板式熱交換器：由塑膠或金屬板層疊而成，氣流路徑交錯。熱量透過板的一側傳遞到另一側，在氣流之間進行交換。板間距通常為 4 至 6 毫米。熱回收效率高達 70%。
• 熱回收轉輪或旋轉式熱交換器：一個緩慢旋轉的細波紋金屬矩陣，在兩個相反的氣流中運行。當空氣處理機組處於加熱模式時，空氣在一次半旋轉中通過排氣氣流的矩陣時吸收熱量，並在第二次半旋轉中連續釋放到送風氣流中。當空氣處理機組處於冷卻模式時，空氣在一次半旋轉中通過排氣氣流的矩陣時釋放熱量，並在第二次半旋轉中被送風氣流吸收。熱回收效率高達 85%。也有帶有吸濕塗層的轉輪，可提供潛熱轉換以及對氣流進行乾燥或加濕。
• 循環盤管：兩個空對液熱交換器盤管，位於相反的氣流中，透過管路與循環泵連接，使用水或鹽水作為熱傳遞介質。這種裝置雖然效率不高，但允許在遠端甚至多個送風和排風氣流之間進行熱回收。熱回收效率高達 50%。
• 熱管：在兩個相反的氣流路徑中運行，使用封閉的冷媒作為熱傳遞介質。熱管使用多根安裝在盤管配置中的密封管，並帶有鰭片以增加熱傳遞。熱量在管的一側透過冷媒蒸發被吸收，在另一側透過冷媒冷凝被釋放。冷凝的冷媒靠重力流回第一側，重複此過程。熱回收效率高達 65%。

控制器

控制器對於調節空氣處理機組的各個方面都是必要的，例如：風量、送風溫度、混合空氣溫度、濕度、空氣品質。它們可以像一個簡單的開關恆溫器一樣簡單，也可以像使用 BACnet 或 LonWorks 等協議的樓宇自動化系統一樣複雜。

常見的控制元件包括溫度感測器、濕度感測器、風帆開關、致動器、馬達和控制器。

隔振器

空氣處理機組中的送風機會產生相當大的振動，而大面積的風管系統會將這種噪音和振動傳遞給建築物內的人員。為避免這種情況，通常在空氣處理機組前後的風管中插入隔振器（軟接頭），並且通常也在風機室與 AHU 的其餘部分之間插入。這些接頭的橡膠帆布般的材料允許空氣處理機組的元件振動，而不會將這種運動傳遞到連接的風管上。

風機室可以透過將其放置在彈簧懸吊、氯丁橡膠墊或彈簧吊架上來進一步隔離，這將減輕振動透過結構的傳遞。

消音器

空氣處理機組中的送風機也會產生噪音，在風管進入對噪音敏感的房間之前應加以衰減。為了在相對短的長度內實現有意義的降噪，會使用消音器。消音器是一種特殊的風管配件，通常由帶有吸音絕緣材料的內部多孔擋板組成。消音器可以取代風管；相對地，直管式消音器位於靠近送風機處，並具有鐘形口剖面以最小化系統效應。

主要製造商

• AAON
• Carrier Corporation (亦生產 Bryant 和 Payne 品牌)
• CIAT Group
• Daikin Industries (亦生產 McQuay International、Goodman 和 Airfel 品牌)
• Johnson Controls (亦生產 York International 品牌)
• Lennox International
• Rheem (亦生產 Ruud)
• Trane
• Vertiv

參見

• HVAC
• 室內空氣品質
• 熱舒適