CN110565985B - 高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法 - Google Patents

高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高海拔地区增压补氧居住空间及其使用方法，过渡室通过外门和内门分别与室外和居住室连通，增压补氧系统包括空压机或鼓风机、储气稳压罐、温湿度调节设备和空气过滤器以及送风管、进气阀和排气阀；增压补氧系统兼做新风系统；温度控制系统采用电热辐射或水暖散热采暖系统；控制系统包括主控模块和传感器，传感器用于采集环境参数和监控人员进出情况；主控模块根据人员进出情况和环境参数控制对应执行设备工作使室内的环境参数处于预设范围内、使人员进去处于可控状态下并保障居住空间内人员安全。能为高海拔地区的增压补氧居住空间提供适宜居住和安全环境，节约了能源，并避免了人员在不同环境下的快速切换。

Description

高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法
技术领域
本发明属于高海拔地区特殊用途居住空间设计、建造领域，具体涉及一种高海拔地区增压补氧居住空间及其使用方法。
背景技术
高海拔地区气压低、含氧量浓度低，人员，尤其是低海拔地区人员，在高海拔地区短期或长期居住以及进行一定程度的运动时，一般都会存在高原缺氧和低压带来的症状人员易出现各种高原病，严重危害人员的身心健康和工作效率，为了解决此问题，需要进行局部增压补氧。目前，局部增压补氧一般为弥散式供氧或集中吸氧，仅能在一定程度上缓解高原反应，低压环境持续存在，为了彻底解决上述问题，需要设置适宜人居、满足工作和生活功能布局合理的增压补氧居住空间，为人员提供适宜居住、工作环境，并在能源上通过太阳能、风能及蓄电池的应用，实现能源自给，满足长期居住的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高海拔地区增压补氧居住空间及其使用方法，能为高海拔地区的居住室提供适宜居住环境，保证了室内气压、含氧浓度、温湿度等指标，以及空气的洁净度、流动和持续新鲜。
本发明所采用的技术方案是：
一种高海拔地区增压补氧居住空间，包括能承压保温密闭的居住室和过渡室、用于向居住室和过渡室输送新风的增压补氧系统、独立的室内温度控制系统、用于控制室内环境和保证安全稳定运行的控制系统，过渡室通过能密闭的外门和内门分别与室外和居住室连通；增压补氧系统包括分别对室外空气进行压缩、稳压、温湿度调节和过滤处理的空压机或鼓风机、储气稳压罐、温湿度调节设备和空气过滤器以及将处理得到的新风引入室内的送风管、设在送风管上的进气阀、设在居住室和过渡室上的排气阀；室内温度控制系统采用电热辐射或水暖散热采暖系统；控制系统包括事先设定正常运行和异常状况控制逻辑的主控模块以及用于采集环境参数和监控人员进出情况的传感器，环境参数包括室外气压、过渡室气压以及居住室的气压、温湿度和氧气浓度，人员进出情况为居住室和过渡室内是否有人和进出动作；主控模块能根据环境参数和人员进出情况控制增压补氧系统、室内温度控制系统以及外门和内门的门禁，使居住室内环境维持设定的适宜范围并使人员进去处于可控状态下保障居住空间内人员安全。
进一步地，居住室采用模块化装配式结构，包括承压保温模块、用于支撑承压保温模块的高度可调的支撑系统和用于稳固承压保温模块的张紧系统；承压保温模块从外到内依次为用于承力及辅助保温的外层、用于承压密封的气膜层和用于保温隔热的保温层及装饰层，外层的端面部分为端封板，端封板上预留有门的安装位置和用于外接的管线接口。
进一步地，居住室的装配步骤为，1）布置完支撑系统后，将支撑系统与地面连接，调整支撑系统的高度；2）在支撑系统上安装外层的龙骨，在龙骨上顺装其余的外层结构；3）外层结构安装过程中安装张紧系统，外层结构安装完成后进行预拉紧和拉紧操作；4）依次安装气膜层和保温及装饰层。
进一步地，居住室顶部、侧部或端部设有采光窗，用于采光及保温需求，具备承压、密闭、采光、采暖能力。
进一步地，居住室的空间尺寸能根据需求调整，居住室的功能根据需求调整，能作为休息用途、进餐用途、办公用途、休闲娱乐用途或体育锻炼用途，并配备卫生间、厨房。
进一步地，居住空间的能源供给为市电接入，能根据需要配备风力、太阳能发电蓄能设备和人力发电设备，保证能源的供给和系统的安全稳定运行。
进一步地，一个过渡室能同时连接多个居住室，过渡室间能相互连接进行扩展。
进一步地，空压机或鼓风机输出压力等于或略大于居住室内的设定气压，或者高压输出再进行减压、热回收后向室内输送新风。
进一步地，居住室内部的工作气压为0.5-1.0个标准大气压。
上述高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法：
S1.人员在居住室内工作和日常生活时，通过居住室和过渡室、增压补氧系统、室内温度控制系统和控制系统共同作用，使室内环境参数等同于海拔3000米及以下的水平。
S2. 人员进入时，主控模块判断过渡室和外部压力是否一致、内门门禁是否关闭，如符合要求，打开外门门禁进入过渡室，关闭外门；监控到人员进入过渡室并确认外门关闭后，主控模块控制空压机或鼓风机和温湿度调节设备进入工作状态，并控制空压机或鼓风机为过渡室加压，过渡室压力与居住室一致时，确认外门关闭状态并打开内门门禁，人员进入居住室，关闭内门；
S3.主控模块控制增压补氧系统持续工作，使居住室的气压、温湿度和氧气浓度维持设定的适宜范围；
S4. 人员外出时，主控模块判断过渡室压力与居住室是否一致，一致则打开内门门禁，不一致则控制空压机或鼓风机为过渡室加压直至一致；监控到人员进入过渡室后，关闭内门；主控模块打开过渡室用于泄压的阀门，主控模块判断采集的过渡室压力与室外一致后，打开外门门禁，人员进入室外；监控到过渡室无人后，关闭外门；
S5.监控到人员全部外出以后，增压补氧系统进入低功耗工作模式。
本发明的有益效果是：
根据局部增压理论，增加局部环境气压，就相当于降低海拔高度，空气中的氧气浓度也随之增加，在控制系统的控制下，增压补氧系统能为高海拔（包括但不限于3000以上）地区的居住室（居住室可以应用在多种场合，如，景区休息室、远离人烟的哨所等）提供适宜居住环境（室内压力和氧气浓度等同于海拔3000米及以下的水平），彻底改善高拔地区低压、低氧的生存状态，缓解高原缺氧低压引起的相关疾病。
新鲜空气从进气阀进入室内、从排气阀排出室外，保证了室内空气的流动和持续新鲜，有利于维持适宜的氧气浓度。
在增压补氧系统中，室外空气经空压机或鼓风机压缩后温度较高且水分较多，因此，再通过储气稳压罐增压稳压，再通过温湿度调节设备调节温湿度，保证进气温度在15℃到30℃之间，湿度控制在新风送风状态点，保证人体舒适性，最后通过空气过滤器过滤，去除空气中的污染物，进一步提高呼吸气体的洁净度。
过渡室能实现高海拔地区（包括但不限于3000米以上）室外与居住室之间的双向平缓过渡，避免了人员在不同环境下的快速切换：需要进入居住室时，先进入过渡室并为过渡室加压，直到过渡室气压与居住室气压一致时，再进入居住室，需要外出时，先保证过渡室气压与居住室气压一致，再进入过渡室并为过渡室减压，直到过渡室气压与居住室气压一致时，进入室外。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中居住室的剖面图。
图3是本发明中居住室的立体图一。
图4是本发明中居住室的立体图二。
图5是本发明中过渡室主体的实施例一。
图6是本发明中过渡室主体的实施例一同时连接多个居住室的示意图。
图7是本发明中过渡室主体的实施例一间相互连接进行扩展的示意图。
图8是本发明中过渡室主体的实施例二。
图9是本发明中过渡室主体的实施例三。
图10是本发明中过渡室主体的实施例四间相互连接进行扩展的示意图。
图中：1-外层；2-气膜层；3-保温层；4-环向支撑；5-底板；6-龙骨；7-木板条；8-端封板；9-拉紧件；10-钢带；11-门的安装位置；12-采光窗（只显示窗口，还未安装窗口玻璃）；13-支撑系统；14-管线接口；15-支腿；16-弧形架；17-纵杆；18-耳座；19-空气过滤器；20-温湿度调节设备；21-空压机或鼓风机；22-储气稳压罐；23-居住室；24-内门；25-过渡室；26-外门；27-对接口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种高海拔地区增压补氧居住空间，包括能承压保温密闭的居住室23（居住室23上可以设置烟雾报警设备、蜂鸣器、除雪设备、厕所储排水设备等实用设备，便于长期居住）和过渡室25（居住室23和过渡室25都能承受0.05Mpa以上的气压）、用于向居住室23和过渡室25输送新风的增压补氧系统（居住室23和过渡室25共用一套增压补氧系统切换使用，或各自采用一套增压补氧系统）独立的室内温度控制系统、用于控制室内环境和保证安全稳定运行的控制系统，过渡室25通过能密闭的外门26和内门24分别与室外和居住室23连通（外门26和内门24既能由主控模块控制开闭，又能手动开闭，外门太高时，可以设置楼梯，见图1）；增压补氧系统包括位于室外且分别对室外空气进行压缩、稳压、温湿度调节和过滤处理的空压机或鼓风机21、储气稳压罐22、温湿度调节设备20和空气过滤器19以及将处理得到的新风引入室内的送风管、设在送风管上的用于控制进风量的进气阀、设在居住室23和过渡室25上的用于室内新风流通和减压的排气阀；室内温度控制系统采用电热辐射或水暖散热采暖系统；控制系统包括事先设定正常运行和异常状况控制逻辑的主控模块以及用于采集环境参数和监控人员进出情况的传感器，环境参数包括室外气压、过渡室25气压以及居住室23的气压、温湿度和氧气浓度，人员进出情况为居住室23和过渡室25内是否有人和进出动作，主控模块能根据环境参数和人员进出情况控制增压补氧系统、室内温度控制系统以及外门26和内门24的门禁，使居住室23内环境维持设定的适宜范围并使人员进去处于可控状态下保障居住空间内人员安全（主控模块可以控制烟雾报警设备、蜂鸣器，起到安全作用）。
根据局部增压理论，增加局部环境气压，就相当于降低海拔高度，空气中的氧气浓度也随之增加，在控制系统的控制下，增压补氧系统能为高海拔（包括但不限于3000以上）地区的居住室23（居住室23可以应用在多种场合，如，景区休息室、远离人烟的哨所等）提供适宜居住环境（室内压力和氧气浓度等同于海拔3000米及以下的水平），彻底改善高拔地区低压、低氧的生存状态，缓解高原缺氧低压引起的相关疾病。在增压补氧系统中，新鲜空气从进气阀进入室内、从排气阀排出室外，保证了室内空气的流动和持续新鲜，有利于维持适宜的氧气浓度；室外空气经空压机或鼓风机21压缩后温度较高且水分较多，因此，再通过储气稳压罐22稳压，再通过温湿度调节设备20调节温湿度，保证进气温度在15℃到30℃之间，湿度控制在40%以上，保证人体舒适性，最后通过空气过滤器19过滤，去除空气中的污染物，进一步提高呼吸气体的洁净度。过渡室25能实现高海拔地区（包括但不限于5000米以上）室外与居住室23之间的双向平缓过渡，避免了人员在不同环境下的快速切换：需要进入居住室23时，先进入过渡室25并为过渡室25加压，直到过渡室25气压与居住室23气压一致时，再进入居住室23，需要外出时，先保证过渡室25气压与居住室23气压一致，再进入过渡室25并为过渡室25减压，直到过渡室25气压与居住室23气压一致时，进入室外。
在本实施例中，空压机或鼓风机21输出压力等于或略大于居住室23内的设定气压，或者高压输出再进行减压、热回收后向室内输送新风。
在本实施例中，居住室23内部的工作气压为0.5-1.0个标准大气压。
在本发明中，居住室的空间尺寸能根据需求调整，居住室的功能根据需求调整，能作为休息用途、进餐用途、办公用途、休闲娱乐用途或体育锻炼用途，并配备卫生间、厨房。
在本发明中，居住空间的能源供给为市电接入，能根据需要配备风力、太阳能发电蓄能设备和人力发电设备，保证能源的供给和系统的安全稳定运行。
上述高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法为：
S1.人员在居住室内工作和日常生活时，通过居住室23和过渡室25、增压补氧系统、室内温度控制系统和控制系统共同作用，使室内环境参数等同于海拔3000米及以下的水平。
S2. 人员进入时，主控模块判断过渡室和外部压力是否一致、内门24门禁是否关闭，如符合要求，打开外门26门禁进入过渡室，关闭外门26；监控到人员进入过渡室25并确认外门26关闭后，主控模块控制空压机或鼓风机21和温湿度调节设备20进入工作状态，并控制空压机或鼓风机21为过渡室25加压，过渡室25压力与居住室一致时，确认外门26关闭状态并打开内门24门禁，人员进入居住室23，关闭内门24；
S3.主控模块控制增压补氧系统持续工作，使居住室23的气压、温湿度和氧气浓度维持设定的适宜范围；
S4. 人员外出时，主控模块判断过渡室25压力与居住室23是否一致，一致则打开内门24门禁，不一致则控制空压机或鼓风机21为过渡室25加压直至一致；监控到人员进入过渡室25后，关闭内门24；主控模块打开过渡室25用于泄压的阀门，主控模块判断采集的过渡室25压力与室外一致后，打开外门26门禁，人员进入室外；监控到过渡室无人后，关闭外门26；
S5.监控到人员全部外出以后，增压补氧系统进入低功耗工作模式。
在本发明中，居住室23和过渡室25可以是整体结构，也可以是装配结构，而且，过渡室25可以相对居住室独立（如图5至图10），也可以由居住室23分隔形成（如图1）。
在本实施例中，居住室包括承压保温模块、用于支撑承压保温模块的高度可调的支撑系统和用于稳固承压保温模块的张紧系统；承压保温模块从外到内依次为用于承力及辅助保温的外层、用于承压密封的气膜层和用于保温隔热的保温层及装饰层，外层的端面部分为端封板，端封板上预留有门的安装位置和用于外接的管线接口。
具体的：如图2至图4所示，居住室23包括整体为横卧中空圆筒状的承压保温模块、用于支撑承压保温模块的支撑系统13和用于稳固承压保温模块的张紧系统；承压保温模块从外到内依次为用于承压及辅助保温的外层1、用于密封的气膜层2和用于保温隔热的保温层3，外层1的端面部分为端封板8，端封板8上预留有门的安装位置和用于外接的管线接口14（外接的管线为给水管、排水管、新风管道、强电管线、弱电管线等），外层1的外圆部分包括木板条7和环状的龙骨6，木板条7环向通过企口拼接并填满相邻龙骨6以及龙骨6和端封板8之间且两端连接固定（木板条7端部插放在龙骨6\端封板8内或压紧固定或由螺丝连接、螺栓连接、楔形销接、榫卯连接等）；支撑系统13包括能升降的支腿15和能与承压保温模块底部贴合的弧形架16，承压保温模块通过弧形架16支撑在支腿15上；张紧系统包括将相邻龙骨6以及龙骨6和端封板8间拉紧的拉紧件9、外层1成型前将木板条7环向包紧的柔性张紧带、带有张紧器的且外层成型后一一替换柔性张紧带的钢带10。
在上述实施例中，承压保温模块采用外层1、气膜层2和保温层3，既能承压又能密封，作为居住室23使用时能满足补氧增压的需求，可将高海拔地区（包括但不限于3000米以上）的室内主要环境指标调节至人体感觉较舒适的环境条件（海拔3000米及以下）；支撑系统13和张紧系统均属于小型部件，可以采用人力或配合小型吊运设备进行搬运和装配，承压保温模块中的气膜层2和保温层3属于轻型部件，可以人力搬运和和装配，承压保温模块中的外层1采用端封板8、木板条7和龙骨6拼接成型，单个部件为小型部件，通常可以采用人力搬运和装配，因此整体可以人工装配，不必调用大型设备，各部件还可以模块化生产，便于装配和维修；支撑系统13中，支腿15能升降，在遇到地面不平时，可以保证承压保温模块的水平，而且起到了抬升的效果，适合野外抗风、防水、防虫，弧形架16既能保证承压保温模块的放置稳定不晃动，又能在木板条7环向拼接时起到底部支撑的作用；张紧系统中，拉紧件9起到了纵向张紧的效果，保证了木板条7两端固定，柔性张紧带在木板条7环向拼接时避免木板条7向外张脱、有助于木板条7成环，钢带10在张紧器的作用下将木板条7环向固定，增强了承压保温模块的抗压强度。
上述实施例中，居住室的装配方法，1）布置完支腿15后，将支腿15底部通过地脚螺栓与地面连接，调整支腿15的高度保证所有支腿15齐平；2）在支腿15上安装弧形架16和龙骨6，在龙骨6上从下往上环向拼接木板条7且拼接时柔性张紧带将木板条7环向包紧；3）外层1的外圆部分完成后，安装端封板8；4）外层1成型后，钢带10一一替换柔性张紧带，然后安装拉紧件9；5）依次铺设气膜层2和保温层3。
如图2和图3所示，龙骨6和弧形架16均在底部两侧设有耳座18，支腿15在顶部两侧设有耳座18，两根纵杆17同时穿过龙骨6、弧形架16和支腿15两侧的耳座18，承压保温模块底部的木板条7支撑在弧形架16上，弧形架16和龙骨6通过纵杆17支撑在支腿15上。弧形架16不是与支腿15一个整体，而是通过纵杆17间接支撑在支腿15上，既减轻了各自的重量，又能方便调整投入的个数和位置。
当然，在上述实施例中，还可以在保温层3内侧设置装饰层，美化居住空间；还可以在承压保温模块内底部、顶部以及两侧均贴合的设有环向支撑4，环向支撑4位于气膜层2和保温层3之间且两端与龙骨6固定，环向支撑4属于根据需要增设的结构，进一步起到了稳固的作用；还可以在承压保温模块内底部铺设水平的底板5，底板5可以作为人的地面活动区，不设置的话也可以居住，只是影响居住效果。
居住室23和过渡室25上可以设置用于观察外部环境和采光的采光窗12，当然不设置的话，并不会影响基本的居住效果。具体到上述实施例中，采光窗12位于承压保温模块侧部（还可与在顶部或端部），窗口为所在位置的木板条7预先开设的缺口，窗口玻璃密封安装在窗口上（窗口玻璃为单层或多层钢化玻璃、有机玻璃等，具备承压、密闭、采光、采暖能力）。
过渡室25主体的形状可以多种多样，如图5至图10所示，在实施例一至实施例四中，包括但不限于球体形、多边柱体形或横置的圆柱形。
当使用需求不大时，可以采用单个过渡室25配合单个居住室23，而且过渡室25由居住室23分隔形成（如图1），当使用需求大时，如图6、图7和图10所示，在实施例一和实施例四中，过渡室25相对居住室23独立且能同时连接多个居住室23，当使用需求更大时，如图7和图10所示，在实施例一和实施例四中，过渡室25间能相互连接进行扩展。

Claims (6)

1.一种高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法，其特征在于：
所述高海拔地区增压补氧居住空间包括能承压保温密闭的居住室和过渡室、用于向居住室和过渡室输送新风的增压补氧系统、独立的室内温度控制系统、用于控制室内环境和保证安全稳定运行的控制系统，过渡室通过能密闭的外门和内门分别与室外和居住室连通；增压补氧系统包括分别对室外空气进行压缩、稳压、温湿度调节和过滤处理的空压机或鼓风机、储气稳压罐、温湿度调节设备和空气过滤器以及将处理得到的新风引入室内的送风管、设在送风管上的进气阀、设在居住室和过渡室上的排气阀；室内温度控制系统采用电热辐射或水暖散热采暖系统；控制系统包括事先设定正常运行和异常状况控制逻辑的主控模块以及用于采集环境参数和监控人员进出情况的传感器，环境参数包括室外气压、过渡室气压以及居住室的气压、温湿度和氧气浓度，人员进出情况为居住室和过渡室内是否有人和进出动作；主控模块能根据环境参数和人员进出情况控制增压补氧系统、室内温度控制系统以及外门和内门的门禁，使居住室内环境维持设定的适宜范围并使人员进去处于可控状态下保障居住空间内人员安全；
居住室采用模块化装配式结构，包括承压保温模块、用于支撑承压保温模块的高度可调的支撑系统和用于稳固承压保温模块的张紧系统；承压保温模块从外到内依次为用于承力及辅助保温的外层、用于承压密封的气膜层和用于保温隔热的保温层及装饰层，外层的端面部分为端封板，端封板上预留有门的安装位置和用于外接的管线接口；
居住室的装配步骤为，1）布置完支撑系统后，将支撑系统与地面连接，调整支撑系统的高度；2）在支撑系统上安装外层的龙骨，在龙骨上顺装其余的外层结构； 3）外层结构安装过程中安装张紧系统，外层结构安装完成后进行预拉紧和拉紧操作；4）依次安装气膜层和保温及装饰层；
空压机或鼓风机输出压力等于或大于居住室内的设定气压，或者高压输出再进行减压、热回收后向室内输送新风；
使用方法包括如下步骤，
S1.人员在居住室内工作和日常生活时，通过居住室和过渡室、增压补氧系统、室内温度控制系统和控制系统共同作用，使室内环境参数等同于海拔3000米及以下的水平；
S2. 人员进入时，主控模块判断过渡室和外部压力是否一致、内门门禁是否关闭，如符合要求，打开外门门禁进入过渡室，关闭外门；监控到人员进入过渡室并确认外门关闭后，主控模块控制空压机或鼓风机和温湿度调节设备进入工作状态，并控制空压机或鼓风机为过渡室加压，过渡室压力与居住室一致时，确认外门关闭状态并打开内门门禁，人员进入居住室，关闭内门；
S3.主控模块控制增压补氧系统持续工作，使居住室的气压、温湿度和氧气浓度维持设定的适宜范围；
S4. 人员外出时，主控模块判断过渡室压力与居住室是否一致，一致则打开内门门禁，不一致则控制空压机或鼓风机为过渡室加压直至一致；监控到人员进入过渡室后，关闭内门；主控模块打开过渡室用于泄压的阀门，主控模块判断采集的过渡室压力与室外一致后，打开外门门禁，人员进入室外；监控到过渡室无人后，关闭外门；
S5.监控到人员全部外出以后，增压补氧系统进入低功耗工作模式。
2.如权利要求1所述的高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法，其特征在于：居住室顶部、侧部或端部设有采光窗，用于采光及保温需求，具备承压、密闭、采光、采暖能力。
3.如权利要求1所述的高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法，其特征在于：居住室的空间尺寸能根据需求调整，居住室的功能根据需求调整，能作为休息用途、进餐用途、办公用途、休闲娱乐用途或体育锻炼用途，并配备卫生间、厨房。
4.如权利要求1所述的高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法，其特征在于：居住空间的能源供给为市电接入，能根据需要配备风力、太阳能发电蓄能设备和人力发电设备，保证能源的供给和系统的安全稳定运行。
5.如权利要求1所述的高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法，其特征在于：一个过渡室能同时连接多个居住室，过渡室间能相互连接进行扩展。
6.如权利要求1所述的高海拔地区增压补氧居住空间的使用方法，其特征在于：居住室内部的工作气压为0.5-1.0个标准大气压。
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