エアハンドラー

建物内の居住者に清潔で埃のない空気を提供するため、空気ろ過システムはほぼ必ず設置されています。ろ過方式としては、低MERVプリーツフィルター、HEPAフィルター、静電フィルター、またはこれらの組み合わせなどが用いられます。気相式や紫外線式の空気処理も併用される場合があります。

下流のすべてのコンポーネントを清潔に保つため、通常は AHU の最初にろ過装置が設置されます。必要なろ過レベルに応じて、通常はフィルターが 2 つ (またはそれ以上) の連続したバンクに配置され、粗いろ過レベルのパネルフィルターが細かいろ過レベルのバッグフィルター、またはその他の「最終」ろ過媒体の前に設置されます。パネルフィルターは交換とメンテナンスが安価であるため、より高価なバッグフィルターを保護します。^{[ 1 ]}

フィルターの寿命は、設計風量におけるフィルター媒体の圧力降下を監視することで評価できます。これは、圧力計を用いた視覚表示、または建物制御システムのアラームポイントに接続された圧力スイッチによって行うことができます。フィルターを交換しないと、ファンによって加えられる力がフィルター本来の強度を超え、最終的にフィルターが破損し、エアハンドラーや下流のダクトが汚染される可能性があります。

空調機は、場所や用途に応じて、供給空気の温度や湿度レベルを変更するために、温風、冷風、またはその両方を提供する必要がある場合があります。このような調整は、空調機の空気流内の熱交換器コイルによって行われ、これらのコイルは、加熱または冷却効果を提供する媒体に対して直接的または間接的である場合があります。 ^{[ 1 ] [ 2 ]}

直接熱交換器には、ガス式または重油式ヒーター用のものや、空気流中に直接設置される冷凍機の蒸発器などがあります。電気抵抗ヒーターやヒートポンプも使用できます。蒸発冷却は、特に相対湿度が50%を大きく下回る乾燥した気候でより実用的です。

間接コイルは、加熱に温水または蒸気を、冷却に冷水またはグリコールを使用します（暖房および空調の主エネルギーは、建物内の別の場所にある中央プラントから供給されます）。コイルは通常、チューブに銅を使用し、熱伝達を促進するために銅またはアルミニウムのフィンが取り付けられています。冷却コイルには、凝縮水を除去および排出するためのエリミネータープレートも使用されます。温水または蒸気は中央ボイラーから供給され、冷水は中央チラーから供給されます。下流側の温度センサーは通常、コイルの手前にある適切な電動制御弁と連携して、「コイル外」の温度を監視および制御するために使用されます。

除湿が必要な場合は、冷却コイルを用いて過冷却を行い、露点に達して結露を発生させます。冷却コイルの後段に配置された加熱コイル（再加熱コイルとも呼ばれる）が空気を所望の供給温度まで再加熱します。このプロセスにより、供給空気の相対湿度が低下します。

冬の気温が定期的に氷点下を下回る寒冷地では、下流のフィルターや冷水コイルを凍結から保護するために、空気処理の第一段階として霜取りコイルまたは予熱コイルがよく用いられます。霜取りコイルの制御は、コイル外の空気温度が一定の値に達しない場合、保護のためにエアハンドラー全体が停止するようになっています。

寒冷地では、継続的な暖房によって空気が乾燥し、不快な空気質や静電気の増加につながるため、加湿が必要となる場合が多い。加湿には様々な種類がある。

• 蒸発式：貯水槽に乾燥した空気を吹き付けると、水の一部が蒸発します。蒸発速度は、空気の流れの中に設置された仕切り板に水を噴霧することで高めることができます。
• 気化器：ボイラーからの蒸気または水蒸気を空気の流れに直接吹き込む。
• 噴霧ミスト：水がノズルまたはその他の機械的な手段によって微細な液滴に拡散され、空気によって運ばれる。
• 超音波：気流中の真水を入れたトレイに超音波装置を当てると、霧や水しぶきが発生する。
• 湿潤媒体：気流中の微細な繊維状媒体は、一連の小さな出口を備えたヘッダーパイプから供給される新鮮な水によって湿潤状態に保たれます。空気が媒体を通過する際に、水が微細な水滴となって巻き込まれます。このタイプの加湿器は、一次空気ろ過が適切に維持されていない場合、すぐに目詰まりを起こす可能性があります。

室内空気の質を維持するため、空調機には通常、外気を建物内に導入し、建物外へ排出するための機構が備えられています。温帯地域では、冷たい外気と暖かい還気を適切な割合で混合することで、所望の給気温度に近づけることができます。そのため、還気、外気、排気の比率を制御するダンパーを備えた混合室が使用されます。

エアハンドラーは通常、 AC誘導電動機で駆動される大型のかご形ブロワーを使用して空気を移動します。ブロワーは、単一速度で動作する場合もあれば、さまざまな設定速度を提供する場合、または可変周波数ドライブで駆動して幅広い風量範囲を可能にする場合もあります。風量は、ファンの吸気羽根または排気ダンパーによって制御される場合もあります。米国の一部の住宅用エアハンドラー（中央「炉」または「エアコン」）は、可変速度機能を備えたブラシレスDC電動機を使用しています。 ^{[ 1 ]} ヨーロッパ、オーストラリア、ニュージーランドのエアハンドラーは現在、スクロールや「プラグファン」のない後方曲線ファンを一般的に使用しています。これらは、速度制御が内蔵された高効率EC（電子整流）モーターを使用して駆動されます。RTU温度が高いほど、空気の流れは遅くなります。RTU温度が低いほど、空気の流れは速くなります。

大型業務用空調機には複数の送風機が設置されている場合があり、通常は空調機の終端部と給気ダクトの始端に配置されます（そのため「給気ファン」とも呼ばれます）。多くの場合、還気ダクト内のファン（「還気ファン」）によって送風能力が増強され、空気を空調機内に送り込みます。

バランスの悪いファンはぐらつき、振動します。家庭用エアコンのファンにとって、これは大きな問題です。ぐらつきによってエネルギーが失われるため、通気口での空気循環が大幅に低下し、効率が損なわれ、騒音も増加します。バランスの悪いファンにおけるもう一つの大きな問題は、ファンとシャフトに取り付けられているベアリングの寿命が短くなることです。これにより、ベアリングの寿命よりもはるかに早く故障が発生する可能性があります。

重りを戦略的に配置することで、スムーズな回転を調整できます（天井扇風機の場合は、試行錯誤で配置を調整すれば通常は解決します）。家庭用/セントラルエアコン用扇風機やその他の大型扇風機は、通常、専門のバランサーを備えた修理店に持ち込んで調整します（試行錯誤では、正しい位置を見つける前に損傷を与える可能性があります）。扇風機のモーター自体は、通常は振動しません。

エネルギー節約と処理能力向上を目的として、給気流と排気流の間に熱回収装置（熱交換器）をエアハンドラーに取り付けることができます。これらの装置には、一般的に以下のような用途があります。

• 熱交換器（プレート式熱交換器）：プラスチックまたは金属製のプレートをサンドイッチ状に重ね、その間に空気通路を挟んだ構造。プレートの片側からもう片側へ空気の流れを介して熱が伝達される。プレートの間隔は通常4～6mm。熱回収効率は最大70%。
• サーマルホイール（回転式熱交換器）：微細な波形加工を施した金属製のマトリックスがゆっくりと回転し、対向する2つの気流で動作します。空調機が暖房モードの場合、排気気流中の空気がマトリックスを通過する際に、半回転の間に熱が吸収され、残りの半回転の間に供給気流に熱が放出されるという連続的なプロセスが行われます。空調機が冷房モードの場合、排気気流中の空気がマトリックスを通過する際に、半回転の間に熱が放出され、残りの半回転の間に供給気流に熱が吸収されます。熱回収効率は最大85%です。吸湿性コーティングを施したホイールもあり、潜熱伝達や気流の乾燥・加湿を行うことができます。
• ランアラウンドコイル：対向する気流中に配置された2つの空気対液体熱交換コイルを、循環ポンプで配管接続し、熱媒体として水または塩水を使用する装置。この装置は効率はそれほど高くないものの、離れた場所にある、場合によっては複数の給気流と排気流の間で熱回収を可能にする。熱回収効率は最大50%。
• ヒートパイプ：密閉された冷媒を熱伝達媒体として、対向する2つの空気経路で動作します。ヒートパイプは、熱伝達効率を高めるためにフィンを備えたコイル状に配置された複数の密閉パイプで構成されています。熱はパイプの一方の側で冷媒の蒸発によって吸収され、もう一方の側で冷媒の凝縮によって放出されます。凝縮した冷媒は重力によってパイプの一方の側に流れ込み、このプロセスが繰り返されます。熱回収効率は最大65%です。

空調機のあらゆる側面を制御するには、空気流量、供給空気温度、混合空気温度、湿度、空気質など、様々な要素を調整するための制御システムが必要です。制御システムは、オン/オフ式のサーモスタットのようなシンプルなものから、 BACnetやLonWorksなどのビルオートメーションシステムのような複雑なものまで多岐にわたります。

一般的な制御コンポーネントには、温度センサー、湿度センサー、セイルスイッチ、アクチュエーター、モーター、コントローラーなどがあります。

空調機の送風機はかなりの振動を発生させ、ダクトシステムの広い面積を通して、この騒音と振動が建物の居住者に伝わってしまう可能性があります。これを防ぐため、通常、空調機の直前と直後、そして多くの場合、ファン室と空調機本体の間にも、防振材（フレキシブルな部材）がダクト内に挿入されます。これらの部材はゴム引きキャンバスのような素材でできており、空調機の部品が振動しても、その動きが接続されたダクトに伝わらないようになっています。

ファン室は、スプリングサスペンション、ネオプレンパッドの上に設置したり、スプリングハンガーに吊り下げたりすることで、さらに振動を遮断することができ、構造物を通して伝わる振動を軽減できます。

空調機の送風機も騒音を発生させるため、ダクトが騒音に敏感な部屋に入る前にその騒音を減衰させる必要があります。比較的短い長さで効果的な騒音低減を実現するには、消音器を使用します。^{[ 1 ]}消音器は、通常、吸音断熱材を備えた内側の穴あきバッフルで構成される特殊なダクトアクセサリです。消音器はダクトの代わりになります。逆に、インライン消音器は送風機の近くに設置され、システムへの影響を最小限に抑えるためにベルマウス形状になっています。