CN114146533A - 环境内二氧化碳脱除系统及架构方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种环境内二氧化碳脱除系统及架构方法。该方法包括：将可再生吸附脱除装置的进气口和出气口均与至少一个气密空间相连；将吸气阀和抽气机安装在所述可再生吸附脱除装置的进气口的管路上，所述吸气阀用于将所述可再生吸附脱除装置的进气口可切换地连通至气密空间或大气环境；将排气阀安装在所述可再生吸附脱除装置的出气口的管路上，所述排气阀用于将所述可再生吸附脱除装置的出气口可切换地连通至气密空间或大气环境；在至少一个气密空间中设置传感器，主控模块根据接收到的监测结果控制所述吸气阀和所述排气阀的切换状态以及控制所述抽气机的启停。利用本申请能够便捷地在低氧系统中嵌入二氧化碳脱除系统。
Description
技术领域
本申请涉及气密空间处理技术领域，尤其涉及一种环境内二氧化碳脱除系统及架构方法。
背景技术
近年来“低氧健身”行业发展较快，低氧健身是一种新的健身方式，主要是指通过人工方法使健身房内氧含量低于正常状态下的一种健身方式，在低氧环境中，人们为了适应低氧低压的环境，会出现心率加快、心脏排血量增多，血中携氧红细胞等也随之增多，使血液对氧的运输能力增强，则血液扩散到人体组织的功能可得到加强，人体对氧的利用率会相应增加。这种新的健身方法的出现使许多以往多在户外运动的人转到了低氧健身房中，比如喜欢爬山、户外跑的人也会到低氧健身房中进行锻炼，可以获得低氧锻炼的效果。专业的运动员也可以在低氧训练室中进行训练，获得更好的训练效果。
另一方面，环境中二氧化碳浓度过高可影响人的身体健康。以低氧训练室为例，通常建造为密闭性空间，训练者在低氧房间内训练时产生的二氧化碳不会及时排出，低氧房间提供长期的训练使用，二氧化碳也会持续的产生。实际上，当二氧化碳浓度较高(如高于8000ppm，其中ppm表示百万分比浓度，1ppm＝0.0001％)时，训练人员会感到明显的不适，当二氧化碳浓度过高(例如高于10000ppm)时，会影响训练人员的身体健康，严重时会危及生命安全。
因此，需要严格控制低氧房间内的二氧化碳浓度，保障训练者或健身爱好者等人员的人身安全。
发明内容
本申请实施例提供一种环境内二氧化碳脱除系统及架构方法，用于解决以上至少一种技术问题。
本申请实施例提供一种环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，包括：
将可再生吸附脱除装置的进气口和出气口均与至少一个气密空间相连；
将吸气阀和抽气机安装在所述可再生吸附脱除装置的进气口的管路上，所述吸气阀用于将所述可再生吸附脱除装置的进气口可切换地连通至气密空间或大气环境，所述抽气机用于将气密空间或大气环境中的气体抽送至所述可再生吸附脱除装置内；
将排气阀安装在所述可再生吸附脱除装置的出气口的管路上，所述排气阀用于将所述可再生吸附脱除装置的出气口可切换地连通至气密空间或大气环境；
在至少一个气密空间中设置传感器，所述传感器用于监测气密空间中的二氧化碳浓度并将监测结果发送给主控模块；
所述主控模块根据接收到的监测结果控制所述吸气阀和所述排气阀的切换状态以及控制所述抽气机的启停，以对所述至少一个气密空间实施二氧化碳脱除；所述可再生吸附脱除装置用于通过二氧化碳吸附剂吸附气体中的二氧化碳以生成二氧化碳脱除气体以及用于通过空气吹扫得到再生的二氧化碳吸附剂。
可选地，所述吸气阀和所述排气阀均为两位三通阀。
可选地，所述可再生吸附脱除装置用于对一个气密空间进行二氧化碳脱除，所述可再生吸附脱除装置设置于气密空间内部，所述可再生吸附脱除装置的吸气阀和排气阀上均设置有连通至大气环境的管路。
可选地，所述可再生吸附脱除装置用于对多个气密空间进行二氧化碳脱除，所述可再生吸附脱除装置设置于多个气密空间外部，并且，所述可再生吸附脱除装置与所述多个气密空间依次串联形成闭环，其中，相邻的气密空间的进气口与出气口依次相连，所述可再生吸附脱除装置的吸气阀与第一个气密空间的出气口相连，所述可再生吸附脱除装置的排气阀与最后一个气密空间的进气口相连。
可选地，所述可再生吸附脱除装置用于对多个气密空间进行二氧化碳脱除，所述可再生吸附脱除装置设置于多个气密空间外部，并且，所述多个气密空间相互并联地连接在所述可再生吸附脱除装置的吸气阀与排气阀之间，其中，每个气密空间的出气口并联在所述可再生吸附脱除装置的吸气阀的管路上，每个气密空间的进气口并联在所述可再生吸附脱除装置的排气阀的管路上。
可选地，所述可再生吸附脱除装置用于对低氧系统或气调系统中的气密空间进行二氧化碳脱除，所述可再生吸附脱除装置设置于低氧系统或气调系统中的配气回路中，并且，所述可再生吸附脱除装置的吸气阀与低氧系统或气调系统中的气密空间的出气口串联，并与配气室的进气口并联；所述可再生吸附脱除装置的排气阀与低氧系统或气调系统中的气密空间的进气口串联，并与配气室的出气口并联。
可选地，所述可再生吸附脱除装置中的二氧化碳吸附剂采用基于物理吸附的活性炭吸附剂。
可选地，所述主控模块用于根据所述一个或多个传感器的监测结果控制所述吸气阀和所述排气阀的切换状态以及控制所述抽气机的启停，包括：
所述主控模块用于在监测结果表示气密空间内二氧化碳气体浓度大于或等于设定值时，将所述吸气阀以及所述排气阀均切换为与气密空间连通，并启动所述抽气机，直至气密空间内二氧化碳浓度小于所述设定值；以及，
所述主控模块还用于在所述活性炭吸附剂的吸附能力达到饱和时，将所述吸气阀和所述排气阀均切换为与大气环境连通，并启动所述抽气机，以使空气进入所述可再生吸附脱除装置中将活性炭吸附剂中的二氧化碳气体分子吹扫出去，以得到再生的活性炭吸附剂。
可选地，所述气密空间是低氧训练系统或气调保鲜系统中的气密空间，所述主控模块与低氧训练系统或气调保鲜系统中的控制器电连接，以低氧训练系统或气调保鲜系统的控制器为上位机。
本申请实施例还提供一种环境内二氧化碳脱除系统，该系统是基于如上所述的方法而搭建的环境内二氧化碳脱除系统。
利用本申请的实施例可以架构或建立二氧化碳脱除系统，适用于例如低氧训练系统、气调保鲜系统或潜艇舰船系统等使用气密空间的环境中，按照本申请实施例的架构方法，能够实现以较低成本将环境中二氧化碳浓度长时间维持在较低水平，不仅能够实现低氧或气调保鲜需要的气体环境，还能够便捷地去除环境中的二氧化碳，该架构方法设计合理，工程上容易实现，即使对多个气密空间也能够实现有序、精准地二氧化碳脱除处理，满足实际中多种场合的应用需求，具有良好的市场推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的环境内二氧化碳脱除系统的架构方法的流程示意图。
图2是本申请实施例的可再生吸附脱除装置连接至气调保鲜库房的示意图。
图3是本申请实施例的二氧化碳脱除装置内置于调控空间内的示意图。
图4是本申请实施例的二氧化塔脱除装置与不同海拔房间的闭环置换模式。
图5是本申请实施例的二氧化塔脱除装置与低氧系统配气回路的置换模式。
图6是本申请实施例的环境内二氧化碳脱除系统的作业流程。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本领域，有人员活动的高密闭空间内所产生的二氧化碳需及时处理，可采用二氧化碳脱除技术实现。二氧化碳脱除原理大致为：将密闭空间内二氧化碳浓度较高的气体抽到吸附装置中，经活性炭吸附二氧化碳后，将吸附处理后的低二氧化碳浓度的气体送回密闭空间中，达到脱除二氧化碳的目的。
在实际应用中，还需考虑低氧房间内二氧化碳脱除过程应保证气体的洁净度，而不能产生新的有毒害气体影响训练人员的身体健康；二氧化碳吸附装置需不断更换耗材，成本高且不便于维护；低氧房间内还需要保证环境的稳定性，二氧化碳脱除处理不能影响房间整体的模拟海拔。
针对上述至少一种技术缺陷，本申请实施例提供一种环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，包括以下步骤：
S101，将可再生吸附脱除装置的进气口和出气口均与至少一个气密空间相连；
S102，将吸气阀和抽气机安装在所述可再生吸附脱除装置的进气口的管路上，所述吸气阀用于将所述可再生吸附脱除装置的进气口可切换地连通至气密空间或大气环境，所述抽气机用于将气密空间或大气环境中的气体抽送至所述可再生吸附脱除装置内；
S103，将排气阀安装在所述可再生吸附脱除装置的出气口的管路上，所述排气阀用于将所述可再生吸附脱除装置的出气口可切换地连通至气密空间或大气环境；
S104，在至少一个气密空间中设置传感器，所述传感器用于监测气密空间中的二氧化碳浓度并将监测结果发送给主控模块；
S105，所述主控模块根据接收到的监测结果控制所述吸气阀和所述排气阀的切换状态以及控制所述抽气机的启停，以对所述至少一个气密空间实施二氧化碳脱除；所述可再生吸附脱除装置用于通过二氧化碳吸附剂吸附气体中的二氧化碳以生成二氧化碳脱除气体以及用于通过空气吹扫得到再生的二氧化碳吸附剂。
按照本申请的实施例可以架构或建立二氧化碳脱除系统，能够便捷地将二氧化碳脱除系统嵌入到其他相关系统中，主要是具有气密空间的系统中，例如低氧系统(低氧训练室为气密房间)，又如气调系统(气调保鲜库房具有气密性)，再如潜艇舰船系统(潜艇本身具备高气密性)，按照本申请实施例的架构方法，能够将二氧化碳脱除系统嵌入到低氧系统中，实现以较低成本将封闭环境中二氧化碳浓度长时间维持在较低水平，在获得低氧或气调环境的同时，便捷地去除环境中的二氧化碳，可再生的二氧化碳吸附剂使得系统整体上为循环运行，该架构方法设计合理，容易实现，通过主控制器以及设置在每个气密空间中的传感器，可实现整个系统的全程自动精准调控，对于多个气密空间也能够实现有序、精准地二氧化碳脱除处理，全流程自动化程度得到提升。
利用上述的方法，可构建一种环境内二氧化碳脱除系统，用于对一个或多个气密空间进行二氧化碳脱除处理。
在一种实施例中，该系统可包括：可再生吸附脱除装置、吸气阀、排气阀、抽气机、主控模块以及一个或多个传感器，所述可再生吸附脱除装置的进气口和出气口均与至少一个气密空间相连；其中，
所述吸气阀安装在所述可再生吸附脱除装置的进气口的管路上，所述吸气阀用于将所述可再生吸附脱除装置的进气口可切换地连通至气密空间或大气环境；所述排气阀安装在所述可再生吸附脱除装置的出气口的管路上，所述排气阀用于将所述可再生吸附脱除装置的出气口可切换地连通至气密空间或大气环境；所述抽气机安装在所述可再生吸附脱除装置的进气口的管路上，用于将气密空间或大气环境中的气体抽送至所述可再生吸附脱除装置内；所述一个或多个传感器分别设置在所述一个或多个气密空间中，用于监测气密空间中的二氧化碳浓度，并将监测结果发送给所述主控模块；所述主控模块用于根据所述一个或多个传感器的监测结果控制所述吸气阀和所述排气阀的切换状态以及控制所述抽气机的启停。
在本申请的实施例中，可选地，所述吸气阀和所述排气阀均为两位三通阀。采用两位三通阀可以将可再生吸附脱除装置的进气口(或出气口)与气密空间以及大气环境可切换地连通，操作方式如下：
一方面，当需要对气密空间进行二氧化碳脱除处理时，切换吸气阀以使可再生吸附脱除装置的进气口与气密空间连通，启动抽气机，气密空间中的气体进入可再生吸附脱除装置内部，经二氧化碳吸附剂吸附气体中的二氧化碳，二氧化碳浓度降低，即生成二氧化碳脱除气体，排气阀将可再生吸附脱除装置的出气口与气密空间连通，二氧化碳脱除气体可通过排气阀重新回到气密空间。
另一方面，当需要对可再生吸附脱除装置中的吸附剂进行吹扫时，切换吸气阀以使可再生吸附脱除装置的进气口与大气环境连通，抽气机工作，将空气吸入可再生吸附脱除装置内部，二氧化碳吸附剂中吸附的二氧化碳气体分子被空气吹扫而脱离活性炭微孔，活性炭重新恢复吸附脱除能力，排气阀将可再生吸附脱除装置的出气口与大气环境连通，空气将二氧化碳分子通过出气口排出。
在本申请的不同实施例中，可对气密空间以及可再生吸附脱除装置实施不同的连接设置方式，以适用于不同的场合。以下示意性地提供多种连接设置的方式。
·第一种设置方式：
如果所述可再生吸附脱除装置用于对一个气密空间进行二氧化碳脱除，可将所述可再生吸附脱除装置设置于气密空间内部，所述可再生吸附脱除装置的吸气阀和排气阀上均设置有连通至大气环境的管路。
也就是说，可将可再生吸附脱除装置设置在气密空间内部，并设置从气密空间连通到大气环境的管路，则吸气阀(以及排气阀)能够可切换地连通到气密空间或大气环境，系统能够正常工作。
·第二种设置方式：
如果所述可再生吸附脱除装置用于对多个气密空间进行二氧化碳脱除，可将所述可再生吸附脱除装置设置于多个气密空间外部，并且，所述可再生吸附脱除装置与所述多个气密空间依次串联形成闭环，其中，相邻的气密空间的进气口与出气口依次相连，所述可再生吸附脱除装置的吸气阀与第一个气密空间的出气口相连，所述可再生吸附脱除装置的排气阀与最后一个气密空间的进气口相连。
以上设置方式将可再生吸附脱除装置与多个气密空间串联形成闭环，适用于多个气密空间的海拔高度相同的情况，可同时对多个气密空间内的二氧化碳进行脱除处理。
·第三种设置方式：
如果所述可再生吸附脱除装置用于对多个气密空间进行二氧化碳脱除，可将所述可再生吸附脱除装置设置于多个气密空间外部，并且，所述多个气密空间相互并联地连接在所述可再生吸附脱除装置的吸气阀与排气阀之间，其中，每个气密空间的出气口并联在所述可再生吸附脱除装置的吸气阀的管路上，每个气密空间的进气口并联在所述可再生吸附脱除装置的排气阀的管路上。
以上设置方式将多个气密空间与可再生吸附脱除装置并联，适用于多个气密空间的海拔高度不同的情况，可分别对各个气密空间内的二氧化碳进行脱除处理。
·第四种设置方式：
如果所述可再生吸附脱除装置用于对低氧训练系统或气调系统中的气密空间进行二氧化碳脱除，可将所述可再生吸附脱除装置设置于低氧系统或气调系统中的配气回路中，并且，所述可再生吸附脱除装置的吸气阀与低氧训练系统或气调系统中的气密空间的出气口串联，并与配气室的进气口并联；所述可再生吸附脱除装置的排气阀与低氧系统或气调系统中的气密空间的进气口串联，并与配气室的出气口并联。其中，可选地，所述主控模块与低氧系统或气调系统中的控制器电连接，以低氧系统或气调系统的控制器为上位机。
利用本申请的实施例，能够与系统中的配气装备共同作业，可脱除空间内的少量的二氧化碳，或将空间内二氧化碳浓度降至极低水平(例如500～3000ppm以下)，满足低氧训练、潜艇等环境下较好的二氧化碳脱除效果。
在本申请的实施例中，可选地，所述可再生吸附脱除装置中的二氧化碳吸附剂采用基于物理吸附的活性炭吸附剂。
在本申请的实施例中，可选地，所述主控模块用于根据所述一个或多个传感器的监测结果控制所述吸气阀和所述排气阀的切换状态以及控制所述抽气机的启停，至少包括以下情况：
1)主控模块在监测结果表示气密空间内二氧化碳气体浓度大于或等于设定值时，将所述吸气阀以及所述排气阀均切换为与气密空间连通，并启动所述抽气机，直至气密空间内二氧化碳浓度小于所述设定值；
2)主控模块在活性炭吸附剂的吸附能力达到饱和时，将所述吸气阀和所述排气阀均切换为与大气环境连通，并启动所述抽气机，以使空气进入所述可再生吸附脱除装置中将活性炭吸附剂中的二氧化碳气体分子吹扫出去，以得到再生的活性炭吸附剂。
本申请实施例的二氧化碳吸附剂可再生，不会产生新的毒害气体，在脱除气密房间内二氧化碳的过程中，可保证气密房间内环境稳定，不会影响房间内模拟海拔高度，在需要同时对多个气密房间进行二氧化碳脱除处理的场合应用效果良好。
此外，本申请实施例可采用活性炭吸附剂，采用物理吸附，吸附再生过程中不会产生有毒害气体，可充分保证低氧气体的洁净度。吸附剂具有可再生性质，不必经常更换吸附脱除剂，成本低廉，系统的可用性更高。
以上通过多个实施例描述了本申请实施例的环境内二氧化碳脱除系统架构方法的多种实现方式。以下通过多个具体的例子，描述本申请实施例的环境内二氧化碳脱除系统的结构及作业过程。
图2是示意性地示出了本申请实施例中的一种可再生吸附脱除装置连接至气调保鲜库房的示意图。其中，可再生吸附脱除装置包括活性炭吸附塔，风机安装在包括活性炭吸附塔的进气口附近。可再生吸附脱除装置的吸气阀和排气阀均是两位三通阀，吸气阀安装在进气口的管路上，吸气阀用于切换库气入口(或空气入口)与活性炭吸附塔的连接；排气阀安装在出气口的管路上，排气阀用于切换库气出口(或空气出口)与活性炭吸附塔的连接。
如上所述的可再生吸附脱除装置可采用多种形式与例如低氧训练室连接并进行安装，以下结合附图3-6，示意性地提供多种具体的设置方式。
·方式一：内置于低氧训练室
参考图3，示意性地示出了二氧化碳脱除装置内置于调控空间内的示意图。可在房间内放置一台或多台二氧化碳脱除装置，可直接吸附房间内的二氧化碳气体，一台或多台二氧化碳脱除装置与连通至外部大气环境的管路相连，可采用物理吸附-脱附原理的二氧化碳脱除装置，具有吸附剂可再生的功能。
类似地，还可将二氧化碳脱除机置于保鲜库内，二氧化碳脱除机的进出口均在保鲜库内部，二氧化碳脱除机的空气进出口需连接至保鲜库外。
·方式二：与低氧训练室串联形成闭环
可将二氧化碳脱除装置安置于室外，通过管线、阀门等与一个或多个房间依次相连，串联形成闭环。当多个房间内海拔高度相同时，可以同时对多个房间内的二氧化碳进行脱除处理。
·方式三：与多个低氧训练室并联
参考图4，示意性地示出了二氧化塔脱除装置与不同海拔房间的闭环置换模式。可将二氧化碳脱除装置安置于室外，通过管线、阀门等与一个或多个房间并联，可通过控制二氧化碳脱除装置与各房间之间的供回气调节站、管路等，分阶段对各个房间内的二氧化碳进行脱除。当多个房间内的海拔高度不同时，可首先对二氧化碳浓度高的房间进行吸附脱除，在高浓度房间二氧化碳浓度降至上限值以下的预定值后，再去吸附脱除二氧化碳浓度其次的房间，以此类推。
·方式四：置于低氧训练系统配气系统的回路中
参考图5，示意性地示出了二氧化塔脱除装置与低氧系统配气回路的置换模式。可将二氧化碳脱除装置与低氧房间以及低氧训练配气系统相连，其中，二氧化碳脱除机的进气口与低氧房间的出气口串联，并与配气室的进气口并联；二氧化碳脱除机的出气口与低氧房间的进气口串联，与配气室的出气口并联。
图6示意性地示出了本申请实施例的环境内二氧化碳脱除系统的作业流程。结合图6，对本申请实施例的环境内二氧化碳脱除系统的工作过程及原理描述如下。
首先，系统监测低氧房间内低氧气体二氧化碳含量，低氧房间内二氧化碳浓度高于设定上限值，系统工作。
吸气阀将库气入口(进气口)和活性炭吸附塔连通，排气阀将库气出口(出气口)和活性炭吸附塔连通。高浓度的低氧气体在风机的作用下经库气入口抽进活性炭吸附塔内，二氧化碳气体分子被充分的吸附在活性炭的微孔内，此过程活性炭的吸附能力会逐渐达到饱和。经过活性炭吸附塔的低氧气体二氧化碳浓度降低，通过排气阀重新进入到低氧房间内，降低二氧化碳浓度的同时保证低氧气体的洁净度。
其中，当活性炭吸附剂的吸附能力达到饱和时，必须用空气将二氧化碳分子从活性炭的微孔中出吹来，此过程就是脱附再生。吸气阀将空气入口和活性炭吸附塔连通，排气阀将空气出口和活性炭吸附塔连通。空气在风机作用下经空气入口抽进活性炭吸附塔内，二氧化碳气体分子被空气吹出活性炭的微孔，空气将二氧化碳分子通过空气出口带走，如此活性炭重新恢复吸附脱除能力。活性炭吸附剂可循环使用，将低氧房间内二氧化碳不断地送入大气中，直至低氧房间内的二氧化碳浓度到达适宜训练的浓度。
此外，系统控制单元可选择手动控制和自动控制，自动控制可实现自动吸附脱除和再生功能，无需认为干预。在配合低氧系统使用时，可以接入低氧系统，由低氧系统作为上位机，实现高自动化程度的吸附脱除。
以下以对一间30m3的低氧训练室进行二氧化碳脱除处理为例，描述本申请实施例的环境内二氧化碳脱除系统的具体处理过程。
基于本申请实施例的环境内二氧化碳脱除系统，可根据用户设定的二氧化碳浓度上限值、下限值等参数，控制单元可实现整套系统的自动启停、检测、控制、数据存储和查询等操作。
举例来说，设定低氧训练室内二氧化碳浓度上限值为8000ppm，系统运行时首先监测低氧训练室内的二氧化碳浓度，二氧化碳实际浓度超过8000ppm自动启动吸附脱除，风机启动将低氧训练内的气体经过库气入口抽入活性炭吸附塔内，经吸附塔吸附的低氧气体从库气出口回到低氧训练室内，完成一个循环。
当活性炭吸附剂达到饱和时，空气经空气入口进入吸附塔对活性炭吸附剂进行吹扫，将活性炭吸附剂微孔中的二氧化碳分子吹扫到大气中。完成脱附再生过程。
采用上述方法给30m3的低氧训练室吸附脱除二氧化碳，房间内模拟海拔5000m，二氧化碳浓度8000ppm。低氧训练室内二氧化碳浓度从8000ppm降到4000ppm需30min，模拟海拔保持5000m。
脱附再生过程，空气出口二氧化碳浓度从3500ppm降至500ppm需30min，完成再生过程。
房间内模拟海拔5000m，二氧化碳浓度6000ppm。低氧训练室内二氧化碳浓度从6000ppm降到3000ppm需30min，模拟海拔保持5000m。
脱附再生过程，空气出口二氧化碳浓度从20000ppm降至450ppm需30min，完成再生过程。
以上实施例中不仅很好的解决了低氧训练室内二氧化碳浓度高的问题，还可使低氧训练室内模拟海拔不受影响，低氧气体保持洁净。
在一些实施例中，环境内二氧化碳脱除系统主要包括二氧化碳吸附脱除单元、吸附脱除再生单元、自动控制单元、吸气阀、排气阀等部分，与低氧训练室配套使用。
在一些实施例中，二氧化碳脱除单元包括风机、吸附塔、二氧化碳吸附剂、进气口和出气口。二氧化碳吸附过程中风机将低氧房间内的低氧气体吸到二氧化碳的进气口，低氧气体进入到吸附塔内，被二氧化碳吸附剂充分吸收，通过二氧化碳吸附剂的低氧气体二氧化碳被成功吸附，经二氧化碳吸附脱除机出气口排出，通过风机送达低氧房间内，形成闭环，吸附低氧房间内的二氧化碳。
在一些实施例中，所述二氧化碳脱除装置内的二氧化碳吸附剂包括但不仅限于物理吸附、化学吸附剂等多种方式。当采用物理吸附-脱附方法脱除二氧化碳时，内部装入具有二氧化碳吸附脱附能力的活性炭、分子筛等，并设置A、B两个塔，满足吸附、脱附再生需求，确保空间内气体洁净度，能够脱除气密空间内少量的二氧化碳。当采用化学吸附剂时，吸附剂为能够吸收二氧化碳气体的固体或液体材料，包括但不仅限于碱石灰、碱性溶液等；系统采用持续脱除的方式脱除二氧化碳，定期更换吸附剂即可。
在一些实施例中，吸附脱除再生和吸附脱除是两个相反的过程。在吸附脱除再生过程中风机将室外的空气吸到再生进风口，空气进入到吸附塔内进行吹扫，将二氧化碳吸附剂内的二氧化碳吹扫干净，经过二氧化碳吸附剂的空气将二氧化碳吸附剂内的二氧化碳带走，经再生出风口排放到室外，从而达到再生的目的。
在一些实施例中，自动控制单元包括传感器、中央控制系统和上位机。自动控制单元通过传感器的反馈确定二氧化碳吸附脱除机的工作状态，在低氧训练室进行训练任务，产生二氧化碳气体超过设定值时，二氧化碳吸附脱除机进行二氧化碳吸附脱除过程。当二氧化碳气体低于设定值时，根据吸附剂的吸附情况，系统自动判定是否启动再生程序，例如活性炭吸附剂的吸附能力达到饱和时应启动再生程序。在中央控制系统可以实时监测低氧房间内二氧化碳浓度，可以设定房间内二氧化碳浓度上限。控制系统可以选择自动吸附脱除、再生，也可以进行手动吸附脱除和再生的过程。当没有低氧系统配合使用时，使用中央控制系统面板控制即可。当配合低氧系统使用时，低氧系统作为上位机，二氧化碳吸附脱除系统可以接入到低氧系统使用，由低氧系统作为上位机进行设置。
以上仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，其特征在于，包括：
将可再生吸附脱除装置的进气口和出气口均与至少一个气密空间相连；
将吸气阀和抽气机安装在所述可再生吸附脱除装置的进气口的管路上，所述吸气阀用于将所述可再生吸附脱除装置的进气口可切换地连通至气密空间或大气环境，所述抽气机用于将气密空间或大气环境中的气体抽送至所述可再生吸附脱除装置内；
将排气阀安装在所述可再生吸附脱除装置的出气口的管路上，所述排气阀用于将所述可再生吸附脱除装置的出气口可切换地连通至气密空间或大气环境；
在至少一个气密空间中设置传感器，所述传感器用于监测气密空间中的二氧化碳浓度并将监测结果发送给主控模块；
所述主控模块根据接收到的监测结果控制所述吸气阀和所述排气阀的切换状态以及控制所述抽气机的启停，以对所述至少一个气密空间实施二氧化碳脱除；所述可再生吸附脱除装置用于通过二氧化碳吸附剂吸附气体中的二氧化碳以生成二氧化碳脱除气体以及用于通过空气吹扫得到再生的二氧化碳吸附剂。
2.根据权利要求1所述的环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，其特征在于，所述吸气阀和所述排气阀均为两位三通阀。
3.根据权利要求1或2所述的环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，其特征在于，所述可再生吸附脱除装置用于对一个气密空间进行二氧化碳脱除，所述可再生吸附脱除装置设置于气密空间内部，所述可再生吸附脱除装置的吸气阀和排气阀上均设置有连通至大气环境的管路。
4.根据权利要求1或2所述的环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，其特征在于，所述可再生吸附脱除装置用于对多个气密空间进行二氧化碳脱除，所述可再生吸附脱除装置设置于多个气密空间外部，并且，
所述可再生吸附脱除装置与所述多个气密空间依次串联形成闭环，其中，相邻的气密空间的进气口与出气口依次相连，所述可再生吸附脱除装置的吸气阀与第一个气密空间的出气口相连，所述可再生吸附脱除装置的排气阀与最后一个气密空间的进气口相连。
5.根据权利要求1或2所述的环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，其特征在于，所述可再生吸附脱除装置用于对多个气密空间进行二氧化碳脱除，所述可再生吸附脱除装置设置于多个气密空间外部，并且，
所述多个气密空间相互并联地连接在所述可再生吸附脱除装置的吸气阀与排气阀之间，其中，每个气密空间的出气口并联在所述可再生吸附脱除装置的吸气阀的管路上，每个气密空间的进气口并联在所述可再生吸附脱除装置的排气阀的管路上。
6.根据权利要求1或2所述的环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，其特征在于，所述可再生吸附脱除装置用于对低氧系统或气调系统中的气密空间进行二氧化碳脱除，所述可再生吸附脱除装置设置于低氧系统或气调系统中的配气回路中，并且，
所述可再生吸附脱除装置的吸气阀与低氧系统或气调系统中的气密空间的出气口串联，并与配气室的进气口并联；
所述可再生吸附脱除装置的排气阀与低氧系统或气调系统中的气密空间的进气口串联，并与配气室的出气口并联。
7.根据权利要求1所述的环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，其特征在于，所述可再生吸附脱除装置中的二氧化碳吸附剂采用基于物理吸附的活性炭吸附剂。
8.根据权利要求7所述的环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，其特征在于，所述主控模块用于根据所述一个或多个传感器的监测结果控制所述吸气阀和所述排气阀的切换状态以及控制所述抽气机的启停，包括：
所述主控模块用于在监测结果表示气密空间内二氧化碳气体浓度大于或等于设定值时，将所述吸气阀以及所述排气阀均切换为与气密空间连通，并启动所述抽气机，直至气密空间内二氧化碳浓度小于所述设定值；以及，
所述主控模块还用于在所述活性炭吸附剂的吸附能力达到饱和时，将所述吸气阀和所述排气阀均切换为与大气环境连通，并启动所述抽气机，以使空气进入所述可再生吸附脱除装置中将活性炭吸附剂中的二氧化碳气体分子吹扫出去，以得到再生的活性炭吸附剂。
9.根据权利要求1所述的环境内二氧化碳脱除系统的架构方法，其特征在于，所述气密空间是低氧训练系统或气调保鲜系统中的气密空间，所述主控模块与低氧训练系统或气调保鲜系统中的控制器电连接，以低氧训练系统或气调保鲜系统的控制器为上位机。
10.一种环境内二氧化碳脱除系统，其特征在于，所述环境内二氧化碳脱除系统是基于权利要求1-9中任一项所述的方法所架构得到的系统。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04135611A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 炭酸ガス除去装置 |
| CN2624630Y (zh) * | 2003-06-03 | 2004-07-14 | 郭晓光 | 具有无氧再生装置的气调库用二氧化碳脱除机 |
| CN101953393A (zh) * | 2009-07-15 | 2011-01-26 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 二氧化碳脱除机 |
| CN101954234A (zh) * | 2009-07-15 | 2011-01-26 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 双吸收床二氧化碳脱除机 |
| CN106417572A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-02-22 | 北京福瑞通科技有限公司 | 一种气调库用co2脱除机、脱除系统及其脱除co2的方法 |
| CN107875802A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-06 | 珠海格力电器股份有限公司 | 二氧化碳吸附系统及包括其的气调装置 |
| CN109195699A (zh) * | 2016-05-16 | 2019-01-11 | 日立化成株式会社 | 吸附剂、二氧化碳的除去方法、二氧化碳除去器以及空调装置 |
| JP2020065945A (ja) * | 2018-10-19 | 2020-04-30 | 株式会社レブセル | 二酸化炭素除去装置 |
| CN113750740A (zh) * | 2020-06-02 | 2021-12-07 | 冷王公司 | 用于去除二氧化碳的洗涤器设备和受控气氛操作方法 |
-
2021
- 2021-12-30 CN CN202111647507.2A patent/CN114146533A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04135611A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 炭酸ガス除去装置 |
| CN2624630Y (zh) * | 2003-06-03 | 2004-07-14 | 郭晓光 | 具有无氧再生装置的气调库用二氧化碳脱除机 |
| CN101953393A (zh) * | 2009-07-15 | 2011-01-26 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 二氧化碳脱除机 |
| CN101954234A (zh) * | 2009-07-15 | 2011-01-26 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 双吸收床二氧化碳脱除机 |
| CN109195699A (zh) * | 2016-05-16 | 2019-01-11 | 日立化成株式会社 | 吸附剂、二氧化碳的除去方法、二氧化碳除去器以及空调装置 |
| CN106417572A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-02-22 | 北京福瑞通科技有限公司 | 一种气调库用co2脱除机、脱除系统及其脱除co2的方法 |
| CN107875802A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-06 | 珠海格力电器股份有限公司 | 二氧化碳吸附系统及包括其的气调装置 |
| JP2020065945A (ja) * | 2018-10-19 | 2020-04-30 | 株式会社レブセル | 二酸化炭素除去装置 |
| CN113750740A (zh) * | 2020-06-02 | 2021-12-07 | 冷王公司 | 用于去除二氧化碳的洗涤器设备和受控气氛操作方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘应书 等: "《缺氧环境制氧供氧技术》", vol. 2010, 30 November 2010, 冶金工业出版社, pages: 279 * |
| 陈观文，徐平 主编: "《分离膜应用与工程案例》", 30 November 2007, 国防工业出版社, pages: 446 - 448 * |
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