專利名稱：改善建筑物或密閉空間內(nèi)空氣質(zhì)量的方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改善建筑物或密閉空間，特別是具有空氣循環(huán)系統(tǒng)的多室建筑物中的空氣質(zhì)量的方法和設備。但本發(fā)明也可應用于單室建筑物或交通工具如飛機、火車、汽車、轎車等。
空氣質(zhì)量的下降不僅是由于氧氣含量的下降，還因為一些有潛在危害的組分或污染物相應增加。這包括懸浮微粒、二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、細菌、甲醛、總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)、氡以及有機致臭化合物的增加。
與長期暴露于質(zhì)量差的空氣中相關(guān)的健康問題已有大量記載。此外，質(zhì)量差的空氣因引起疲倦而可能對勞動力的生產(chǎn)力有瞬即效應。當與質(zhì)量差的空氣接觸時，這可能很快就會發(fā)生。
對建筑物中的空氣的傳統(tǒng)形式的處理是利用空氣調(diào)節(jié)進行溫度控制。盡管可在空氣調(diào)節(jié)設備中加入一些過濾器，但這些過濾器通常是屬于事后諸葛亮的作法，僅能阻止粗粒子通過空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。無論是何種過濾器，在貫穿建筑物的每個空氣入口或出口中這些過濾器通常是靜態(tài)過濾器，且很快就被粒狀物質(zhì)阻塞。這需要進行定期的維護以清理及更換過濾器。如做不到這一點，則可能很快就將過濾器轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€有害微生物的滋生地而不是試圖改善空氣質(zhì)量。
一般地說，空氣調(diào)節(jié)設備傾向于使問題在建筑物中循環(huán)而不能真正消除這些問題。這樣的結(jié)果是導致感染建筑物綜合癥或與建筑物有關(guān)的疾病，這些疾病隨時間推移逐漸加重。
已知通過增加空氣中的氧氣百分率部分改善空氣質(zhì)量。已在一些建筑物如游樂場中使用這樣的技術(shù)，以給顧客提神并促使其在游樂場中樂而忘返。但是，這樣的系統(tǒng)通常是用額外的氧氣補充空氣流并把空氣從建筑物中排到外面。它們并無意處理建筑物內(nèi)的空氣或針對有關(guān)雜質(zhì)的特殊問題。
其它裝置僅通過諸如氧氣通風器等的裝置設法提供受控環(huán)境或高度局部化的環(huán)境中的空氣質(zhì)量。這樣的通風器是裝有面罩或類似的器具用于為單個用戶改善空氣質(zhì)量。但是，這樣的通風器通常不適于在更大的環(huán)境中應用。
盡管存在一些方法改善人造室內(nèi)環(huán)境，但只是部分解決了室內(nèi)環(huán)境的制造和控制。為在密閉空間中產(chǎn)生在一定程度上具有生物和生理耐受性的室內(nèi)環(huán)境，需要大量技術(shù)費用且其成功之外僅在于空氣的復雜性被“減少”為幾個可通過技術(shù)實現(xiàn)的參數(shù)。除上述以外，室內(nèi)還存在一些額外的參數(shù)。這些本質(zhì)上是來自技術(shù)設備和電場和電磁場的不可計算的氣體泄漏，但用術(shù)語“電煙霧”可對其進行最佳總結(jié)，其對人類有機體的作用模式剛剛開始認識到?？梢酝ㄟ^大多數(shù)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的參數(shù)為濕度、溫度、含塵量和空氣速度。
通過空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)對其它參數(shù)進行調(diào)節(jié)困難很大或根本不可能。這些參數(shù)可能包括空氣組成(主要取決于吸入點)和區(qū)域性大氣(特別是在大城市中)。
衛(wèi)生代表了一個由空氣調(diào)節(jié)器引起的大問題。由于管道系統(tǒng)(濕空氣和暖空氣，過濾器)中的最適宜的條件，為其中的真菌和細菌提供了最適宜的環(huán)境。已知嗜肺軍團菌的沉積引發(fā)軍團病，這是一種嚴重的肺部炎癥，在年老者和免疫系統(tǒng)弱的人中死亡率很高。引起更多問題的是真菌沉積，真菌來自曲霉菌、青霉菌和stachobotry的種群。吸入真菌孢子導致出現(xiàn)過敏性肺泡炎(或稱為空調(diào)病，是空氣調(diào)節(jié)工程師中的一種職業(yè)病)，導致家庭成員或免疫系統(tǒng)弱的人員的免疫球蛋白的lgE和lgM變化，還導致嚴重的肺部炎癥。有規(guī)律的替換過濾器和清潔管道裝置可防止這些問題的發(fā)生，但不能永遠消除這些問題。
空調(diào)帶來的另外一個問題是吸入的空氣的調(diào)制問題，其作用是空氣中的有害化學物質(zhì)(例如甲醛)被捕獲并富集在過濾器中，并因此以顯著更高的濃度進入通風系統(tǒng)。因此，圣保羅大學(University of SaoPaolo)的Rumel等人(流行病學系)能夠在1993年證明心肌梗塞、一氧化碳負荷及較高的環(huán)境溫度間的顯著的統(tǒng)計關(guān)系，這種關(guān)系對具有高一氧化碳負荷集合的城市中的人造室內(nèi)環(huán)境可能很重要。
但是，空調(diào)房間出現(xiàn)的最大問題是人造室內(nèi)環(huán)境的明顯的單調(diào)性以及非生理物質(zhì)的增加，還有就是在那里工作的人們的生理排放物的增加。已知一個人通過皮膚排出大約2,000種具有化學定義的物質(zhì)。在正常的生理活動和室溫中，每天通過皮膚的蒸發(fā)量大約為1-1.5升。必須不斷地通過有效的排放系統(tǒng)除去這些物質(zhì)。不幸的是，對此還沒有研究。但是可以假定，例如在開敞式平面布置的辦公室中，存在極高濃度的這些排放物。這些物質(zhì)可被某些受者的鼻子無意識的感知和處理。當存在諸如雌激素、睪丸激素和所謂的外激素的物質(zhì)時，很容易就能想象到諸如攻擊、“地盤性”、性廣告等的行為方式以不可控的方式被隱藏或公然爆發(fā)。也可通過此來有效地定義辦公室中的模式，室內(nèi)的任何人都不會意識到這一點。但另一方面，諸如紀律、集中力、創(chuàng)造力、做決定的能力等的意識能力受到損害。因此，空調(diào)的任務應該是記錄這種譜并產(chǎn)生“更潔凈的空氣”。
處于壓力之下時很顯然會排放比輕松的氣氛中更多的“壓力物質(zhì)”。
空調(diào)的另一個任務應該是注意不會進入帶有病原體的空氣，如果空氣沒有消毒，只能間接解決該問題。
現(xiàn)在，用一個專用醫(yī)學術(shù)語“建筑物綜合癥”(SBS)來綜合上述的因素及其效應。該術(shù)語將與身心相關(guān)的、物理區(qū)域中的紊亂一起形成一副復雜的臨床圖像，該圖像僅在人造室內(nèi)環(huán)境中工作時出現(xiàn)，且當不存在相同的環(huán)境時，該圖像逐漸消失?？紤]到當慢性接觸時，損害絕對可能影響身體，然后，在不存在人造環(huán)境后損害獨立存在，且可能導致慢性疾病，甚至導致長期喪失工作能力。因此很明顯出于醫(yī)學、社會醫(yī)學及經(jīng)濟的原因，急切地需要避免SBS的預防措施，且現(xiàn)有的解決方案是不完善。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的是提供一種用于改善建筑物中的空氣質(zhì)量的方法和設備，其通過空氣循環(huán)系統(tǒng)增加室內(nèi)、或一整幢建筑物或諸如交通工具等的其它密閉空間中的對人體可用的氧氣水平，并降低有害組分和污染物的百分率克服了現(xiàn)有技術(shù)的某些缺陷。本發(fā)明的至少一個目的是為公眾提供有用的選擇。
優(yōu)選所述的方法包括一個步驟，其中至少一部分從分子篩吹洗出的氮氣返回并與所述的含氧量更高的空氣混合。
優(yōu)選所述的方法包括提供至少兩個交替運轉(zhuǎn)的分子篩，以便當吹洗第一分子篩時，至少一種分子篩繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
優(yōu)選所述的方法包括使用三種分子篩，使得一種分子篩在被充滿時，另一種分子篩將抽取的空氣保留一段時間，以及吹洗第三種分子篩。
優(yōu)選所述的方法包括從建筑物的空氣循環(huán)系統(tǒng)中抽取所述的空氣，并將所述的含有更多可用的氧氣、以及污染物減少的空氣返回至所述的循環(huán)系統(tǒng)。
所述的方法可選擇地包括在帶有一個空氣入口、一個出口的建筑物的一個房間中提供一個獨立式設備，且所述的排放氣都由所述房間中的所述設備提供，所述的出口用于排出可用氧氣含量更高及污染物含量減少的空氣。
優(yōu)選該方法包括減少污染物或有害的成分，包括懸浮顆粒物、二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、細菌、甲醛、總揮發(fā)性有機化合物、氡以及有機致臭化合物。
因此，本發(fā)明的第二方面可以廣義上來說包括一種設備，用于改善密閉空間中的空氣質(zhì)量，其包含- 一個空氣入口，用于從所述的密閉空間抽取空氣；- 至少一個第一過濾器，用于除去至少一些顆粒物；- 至少一個第一分子篩，其含有吸收氮氣和/或二氧化碳和/或一氧化碳的材料，用于接收所述的經(jīng)過濾的空氣并使其與所述的吸收氮氣和/或二氧化碳和/或一氧化碳的材料接觸；- 一個出口，其位于所述的分子篩上，用于抽取具有更高可用氧氣含量且污染物減少的空氣并將其返回密閉空間；和- 用于吹洗所述的分子篩和出口排氣管的裝置。
優(yōu)選所述的設備包含一個獨立式設備，其具有一個空氣入口、一個出口和一個排氣管，所述的出口用于排出含氧量更高的空氣，入口、出口和排氣管均處于室內(nèi)環(huán)境中。
另一所述的設備包含一設備單元，其與建筑物或密閉空間中的空氣循環(huán)系統(tǒng)相連或可與之相連，用于處理所述的建筑物或密閉空間中的空氣。
優(yōu)選所述的分子篩在高于大氣壓的壓力下工作。
優(yōu)選所述的設備包含至少三種分子篩，使得一種分子篩可以抽取空氣，而同時另一個保留先前被抽取的空氣量，同時第三種分子篩已完成其工作循環(huán)而被吹洗。
優(yōu)選所述的設備減少污染物，污染物包括懸浮顆粒物、二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、細菌、甲醛、總揮發(fā)性有機化合物、氡以及有機致臭化合物。
通過閱讀以下的描述，本發(fā)明的另外的方面對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見。
附圖的簡要說明現(xiàn)在將參考下面的附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，其中-

圖1為組成本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的一部分的裝置的示意圖；- 圖2提供了優(yōu)選的實施方案試驗操作后的圖形結(jié)果，顯示了懸浮顆粒物、二氧化碳和一氧化碳與時間的關(guān)系；- 圖3示出了與圖2相同的試驗中二氧化氮水平的圖形結(jié)果；- 圖4示出了進一步試驗的進一步的圖形結(jié)果，顯示了二氧化碳和一氧化碳的結(jié)果；- 圖5按照懸浮顆粒物和二氧化氮顯示了圖4中的詳細試驗結(jié)果；和- 圖6示出了建筑物的空氣循環(huán)系統(tǒng)中一種裝置的可能定位的示意圖。
應該理解圖1中的裝置1提供了多個獨立的部件，這些部件可以作為單個外殼中的單個綜合性裝置提供，或按照需要，單獨提供并相互連接。另外，裝置1可以包含在建筑物空氣循環(huán)系統(tǒng)中的一個更大設備中，而不是安裝在循環(huán)系統(tǒng)中的獨立的裝置。
為更好地處理或轉(zhuǎn)化密閉空間中的空氣，本發(fā)明意在使用沸石作為空氣消減器。
對過濾或處理系統(tǒng)的要求應該是這樣的，即其能夠吸收有害的化學物質(zhì)如二氧化碳、一氧化碳、臭氧、二氧化硫、含硝基的氣體、氨、烴、人體排放物如雌激素、電子儀器的排放物如塵粒、細菌或真菌孢子、甲醛以及氡。除此之外，可以改變密閉空間內(nèi)的環(huán)境以影響濕度、溫度，以達到最佳循環(huán)。
沸石為具有較高孔隙率的礦物質(zhì)，其中的孔為分子和原子水平的通道。沸石為堿金屬鋁硅酸鹽，通式為M(x/n)[(AlO2)x(SiO2)y]*zH2O。沸石形成三維晶格，這些晶格為具有確定孔徑的規(guī)則的通道體系。通常嵌入晶格的空洞中的是相對自由移動的堿金屬和堿土金屬離子如鈉、鉀、鎂和鈣，不大量消耗能量也不破壞晶格，這些離子可與其它離子或帶電粒子發(fā)生交換。
這使得沸石特別適用作離子交換劑、催化轉(zhuǎn)化劑和解毒劑。
在本發(fā)明中使用沸石時，沸石可以分子篩的形式使用。沸石的相對開放的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了分子尺寸的孔。
稱其分子篩，是由于觀察到其能夠吸收小于孔尺寸的分子，因此可以用來分離不同尺寸的分子。在分子篩的范圍內(nèi)，使用沸石的分子篩提供一種籠結(jié)構(gòu)或隧道結(jié)構(gòu)，用來捕獲分子以及提供離子交換。
細心選擇沸石用作特殊的分子篩并使用，使得能夠定制分子篩以靶向特定的分子尺寸，并因此靶向特殊的污染物。但是，應該注意到也能夠捕獲更大的分子。
參照圖1，裝置1可以提供某些初始過濾作用以除去粒狀物。由一個初始過濾器2實施的初始過濾，可以包括多個不同級別的過濾器以滿足不同的目的。如該優(yōu)選實施方案所詳細描述的，初始過濾2可以包含一個濾塵器3，其與接收室內(nèi)或建筑物內(nèi)的空氣的入口4相鄰。后面可以是一個細過濾器5和/或細菌過濾器，用來進一步減少粒狀物，及一個吸聲器6，其可以包括某些進一步的過濾。
總的來說，由單一或一系列過濾器的過濾所形成的初級過濾2意在除去粗的顆粒物、微細顆粒物及優(yōu)選除去細菌，盡管這樣的處理并不是為了改善氧含量。
壓縮機7用來幫助將空氣吸入到進口4，并經(jīng)過初級過濾2。而且，壓縮機可給通過壓縮機7下游的至少一種分子篩8加壓。很容易理解該壓縮機可用其他的空氣循環(huán)設備代替，如果在現(xiàn)有的或較大的空氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)給通過的氣體進行了一些加壓，則這樣的壓縮機是多余的。
經(jīng)過初級過濾后，空氣通過至少一種分子篩8。分子篩8通常在高于大氣壓的壓力下工作，并包括氮和/或二氧化碳和/或一氧化碳吸收材料，或可斷裂這些化合物的鍵能釋放氧的材料。
通常，大量的空氣可進入分子篩，然后保留并與氮和/或二氧化碳和/或一氧化碳吸收材料或飾變材料相接觸。已經(jīng)過分子篩的更高氧含量的空氣通過出口9被引出，最后到達出口10以分布到整個建筑物或密閉空間內(nèi)。接著反吹洗分子篩以釋放通過出口11的一些富氮副產(chǎn)物。如優(yōu)選實施例所示，可在出口使用另外的消音劑12以減少噪音，所述的材料通過出口13返回，再一次回到建筑物環(huán)境或外部的廢氣中。盡管似乎看來，如果廢氣進入到建筑物，那么雜質(zhì)會重新進入建筑物中，但證明情況并不是這樣。
由于優(yōu)選使用分子篩中沸石的特殊功能，沒有雜質(zhì)再進入到建筑物中。分子篩可以在其籠型發(fā)光體結(jié)構(gòu)中截留雜質(zhì)，同時斷裂這些化合物的鍵以釋放氧并保留碳分子。這種空氣發(fā)光體的作用不僅可除去雜質(zhì)，而且可改變這些雜質(zhì)，增加氧接觸，返回到密閉的空間中。
在一個優(yōu)選的實施方式中，設備包括一種以上的分子篩。由于分子篩需要進氣、保留及吹洗的循環(huán)操作的特性，需要提供至少兩種及優(yōu)選三種分子篩8、14和15。提供三種這樣的分子篩以使一種分子篩吸入進來的空氣，而另一種分子篩關(guān)閉，及另外一種分子篩篩在吹洗。
如該實施方式所示，每一種分子篩都有進口16、17和18，對應與其相關(guān)的進口閥19、20和21。在富氧空氣的出口處有閥22、23和24，在另外的分子篩沖洗或吹洗的出口有閥25、26和27?？刂七@些閥可使分子篩獨立地工作，這樣分子篩以一種與另一種異相的方式進行循環(huán)，這樣通過作為整體的設備1便可基本上使空氣連續(xù)流動。
在出口可安裝壓力調(diào)節(jié)器28以調(diào)節(jié)出口壓力，而且在細菌過濾器30的兩側(cè)安裝止逆閥29和31。細菌過濾器30已經(jīng)對高度處理的空氣發(fā)揮作用，且可作為微細過濾器以除去最后的成分。
對于分子篩，可采用許多材料，所述的材料是具有吸引氮和/或二氧化碳和/或一氧化碳能力的材料，即該材料持留這些分子而使氧分子通過。在一個優(yōu)選實施方式中，當分子篩交替工作的時候，每一種分子篩都是相同的。分子篩可含有基本上是如在歐洲制造的專利產(chǎn)品“OXYSIEVE5”的成分。
上述的專利產(chǎn)品是含有沸石的特殊的產(chǎn)品，其作為一類材料，可作為該設備中的分子篩使用。含有硅鋁酸鹽，或更優(yōu)選特定分子結(jié)構(gòu)的沸石的分子篩，可截留通常是密閉空間污染物和/或選擇組分斷裂分子和/或通常是污染物的化合物。
設備1也配有電源32。電源可包括所希望的適當控制的進口，該進口為干線的單相或三相電進口，通過控制電流和電壓來使壓縮機7運行，并驅(qū)動整個裝置內(nèi)的所需要的其它設備。
另外，安裝有控制閥獨立工作的控制裝置33，其可控制壓縮機并監(jiān)控壓力、輸出物等。在至少一種優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明設備包括在出口安裝的一些類型的傳感器，以檢測出口空氣質(zhì)量的下降，并給操作員報警存在的潛在問題或需要清洗過濾器等信息。
通過裝置的空氣流量依賴于裝置的大小和功率，盡管對裝置而言沒有必要處理通過空氣循環(huán)系統(tǒng)的所有空氣。如果需要，當裝置基本上連續(xù)工作時，建筑物中或通過空氣循環(huán)系統(tǒng)的僅一小部分氣體在具體的時間內(nèi)需要處理。這導致整個循環(huán)區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量的逐漸改善。第一試驗第一次試驗使用在圖1中示意的本發(fā)明實施方式的設備，在體積約為30立方米的房間內(nèi)進行試驗。
圖1示意的設備總進氣量為每分鐘90立升，氧氣出口量為每分鐘4立升。
進行試驗的房間內(nèi)，關(guān)閉其自己的通風系統(tǒng)，使本發(fā)明的設備運行，這樣進氣、較高氧氣輸出和從分子篩吹掃排出廢氣都在相同的環(huán)境中發(fā)生。因此沒有必要將氮氣和富含廢氣的污染物排出到外部。
在測試前燃燒數(shù)支香煙以增加污染物的含量，在設備開始運行前及在設備啟動后的隨后2、4及26小時，監(jiān)測懸浮顆粒物、二氧化碳、一氧化碳及氮氧化物的含量。
圖2示意了在密閉室內(nèi)環(huán)境中試驗的總懸浮顆粒物、二氧化碳、一氧化碳的結(jié)果，圖3示意了二氧化氮的結(jié)果。
從圖2和圖3可見，本發(fā)明的方法和設備具有使上述評價指標大幅降低的能力。而且，至少有一些這些評價指標的降低結(jié)果極其驚人。
在設備的進口處安裝有過濾，實際上期望其能減少總懸浮顆粒物，并可引起如圖2上部所示的減少。但是含有氮和/或二氧化碳和/或一氧化碳吸收顆粒的分子篩可使氧氣通過而截留氮和其它氣體。隨后使用一部分富氧的輸出物吹掃，并返回到相同的房間。因此盡管期望降低出口空氣中的二氧化氮或污染物的含量，但將廢氣返回到相同的房間意味著房間內(nèi)應觀察不到這樣的總減少量。然而或者與氧氣一起通過，或者通過廢氣返回到房間的環(huán)境中，相應的二氧化碳和一氧化碳的減少量卻非常大。第二試驗在第二次試驗中，本發(fā)明的設備與建筑物中的通風系統(tǒng)連接。通風系統(tǒng)僅有新鮮空氣進口，而沒有再循環(huán)和強制排出系統(tǒng)。通風系統(tǒng)在每天的上午8點到下午6點工作，進氣流量約為每分鐘80立升。
建筑物的空氣進口可使外面的空氣進入的位于房間內(nèi)。通常根據(jù)圖1的設備緊靠具有富氧氣體出口的空氣吸入裝置處放置，富氧氣體通過管線被直接送到通風系統(tǒng)的吸入口。從設備排出的廢氣被排到房間內(nèi)，也可隨通過通常的通風系統(tǒng)的空氣流進入吸入系統(tǒng)。讓設備連續(xù)運轉(zhuǎn)而不是僅在設定的時間內(nèi)工作。
通常圖1設備的總進氣量為每分鐘320立升。富氧空氣輸出量設為每分鐘13立升。
為觀察變化情況，在設備工作或停止的長時間里在建筑物內(nèi)進行一系列的空氣質(zhì)量監(jiān)測。
圖4顯示了二氧化碳和一氧化碳的監(jiān)測結(jié)果，圖5顯示了懸浮顆粒物和二氧化氮的監(jiān)測結(jié)果。
從一月十一日測試開始啟動本發(fā)明的設備，直到一月二十八日停止。在試驗結(jié)束后的那天關(guān)閉設備，以考察污染物返回建筑物的影響效果。然后在二月十七日設備返回工作狀態(tài)。
由圖4和圖5的結(jié)果可見，在設備工作期間，污染物二氧化碳、一氧化碳和懸浮顆粒物都有降低。當設備關(guān)閉時二氧化氮的含量急劇增加。
注意到在一月二十五日到二十八日工作的第一時間段剛結(jié)束時，污染物的含量增加了。在這一期間污染物的增加是由于諸如在那些天周圍環(huán)境特別是嚴重污染的環(huán)境條件造成的。
圖1所示的設備中僅有部分進入到空氣通風系統(tǒng)中。事實上，設備的輸出量僅約為通過空氣通風系統(tǒng)的空氣量的0.1％。盡管顯示出大幅度降低。
應注意到在這些測試中使設備1連續(xù)運行過夜，而空氣通風系統(tǒng)關(guān)閉。實際上期望設備1可極大地改善進氣房間內(nèi)的空氣質(zhì)量，以改善第二天啟動時的水平。但是，從設備1排出的廢氣也在相同的房間內(nèi)，改善啟動時的水平僅是一個臨時的措施，但污染物的減少量仍很令人吃驚。建筑物內(nèi)的安裝位置參見圖6，在不同位置典型的建筑設備安裝由統(tǒng)一的圖1裝置替代，以代替典型的建筑物通風系統(tǒng)。
如圖6所示，典型的建筑物通風系統(tǒng)包括主進氣口40，以吸入室外的空氣，其可通過管道41輸送到控制室內(nèi)的一個或多個空氣處理裝置42中。空氣處理裝置42接著可將空氣送入到具體的辦公室通風系統(tǒng)中。
如該圖所示，圖中顯示了設備的一系列其他的位置為51、52、53和54。
在位置51時，設備1被置于主空氣進口處以產(chǎn)生富氧及污染物減少的空氣的直通流量。在位置52時，設備被置于管道41中或與管道連同的主空氣進口40的下游。
在另外的位置53時，在適當?shù)目刂骗h(huán)境中設備與空氣處理裝置一起工作。最后可選擇的位置是54，通常在其辦公室環(huán)境內(nèi)部。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，所希望的位置是53或54，因為它們能夠更好地處理作為整個循環(huán)系統(tǒng)部分的返回的氣體。相反，位置51和52可將富氧和污染物減少的空氣送入空氣進口，盡管在沒有必要處理任何的廢氣和再循環(huán)的空氣。
應注意到圖6中的位置假定如圖1所示的設備是一個單獨的裝置。如前所述，本發(fā)明方法的設備并不要求是單獨自立式的裝置，其可包括整個通風系統(tǒng)或通常建筑物環(huán)境中在不同位置的工作時相互連通的一系列裝置。理論性能已注意到分子篩的性能有點類似在腎臟置換治療中的透析清除。正因如此，適當設備的選擇有一些計算的支持。
在透析的公式中，清除系數(shù)C由C＝血流量(ml/min)×[C進-C出]/C出確定，其中C進和C出是毒素進出設備的濃度。
通常，效率指標，Kt/V是時刻t的濃度(Ct)，Ct＝C0×e-(Kt/v)。
其中K＝清除系數(shù)t＝時間V＝分布的體積，C0＝起始濃度Ct是時刻t的濃度e是Eulers常數(shù)對于本發(fā)明的設備可建立類似的公式，其中Z可看成是每一污染物的分子篩清除系數(shù)。單相的分子篩清除系數(shù)為Z氣體＝氣體流量×[C進氣-C出氣]/C出氣對于典型的室溫環(huán)境時，存在許多毒素，分子篩總清除系數(shù)是每一毒素清除系數(shù)的函數(shù)。如果Z＝氣體流量(m3/d)×[C進氣-C出氣]/C出氣；Qc＝[C進-C出]/C出，那么對于許多氣體的總分子篩清除系數(shù)Z總＝氣體流量×[Q1×Q2…×Qn]1/n。
當篩選一個具體房間所需要的設備時，使用公式可使環(huán)境要求達到如世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定的合適的標準。為這樣做，合適的公式應是Ct＝C0-{C0-CWHO}×e-Kt/hs其中CWHO是WHO推薦的室內(nèi)環(huán)境有毒氣體的允許濃度h＝房間的高度s＝房間的面積h×s＝房間的體積本發(fā)明可提供具有不同氣體流速和不同分子篩量的以解決不同環(huán)境問題的不同設備模型。從設備的優(yōu)選實施方式試驗中可見，含有1650克分子篩量的模型表明其氣體流量為129.6m3/24h。對于一個30平方米的房間，對于這一設備其分子篩清除系數(shù)的結(jié)果列于表1。
表1
總清除系數(shù)Q可被由下式表示Q＝[QCO×QCO2×QNOX×Qrsp]1/4(數(shù)值2,468)。
對于一個具體的安裝位置需要多少設備，上述的公式可作為對具體設備的計算。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，使用分子篩也可使氡及其降解產(chǎn)物大幅降低。由于其可存留于例如花崗巖的天然礦物中，氡因此在許多國家都是一個特殊的問題。如果花崗巖粉作為水泥的添加劑，便開始了氡氣體的大量蒸發(fā)。建筑物中不斷地放出氡氣體到大氣中，而且引起了與建筑物有關(guān)的疾病。沸石分子篩清除氡的能力在本發(fā)明的優(yōu)選因此，本發(fā)明提供了一種改進室內(nèi)空氣質(zhì)量的方法和設備，看起來不管由設備中排出的廢氣是被導向到建筑物的外部，還是排到連續(xù)再循環(huán)的環(huán)境中，都可使重要的污染物大幅降低。雖然每隔一定時間需要進行維護、清洗及甚至更換分子篩內(nèi)的材料，但是如上述優(yōu)選實施方式中工作的設備基本上可連續(xù)工作而不必人工監(jiān)控，而且可處理潛在的許多有害的組分。
本發(fā)明提供了一種處理和凈化空氣的方法和設備，而且對于建筑物和其他密閉環(huán)境如飛機等而言，使用本發(fā)明的方法和設備在建筑物建造和日常維護開支方面好處頗多。
建造建筑物的主要支出是以空調(diào)的形式通過建筑物將室外的空氣導入。雖然本發(fā)明可繼續(xù)使用通過建筑物來導氣，但本發(fā)明特征是其可處理建筑物內(nèi)的空氣從而可避免將空氣導向室外的建筑物。而且，可以在整個建筑物內(nèi)較小的區(qū)域很方便地進行安裝而不需要很大的中央空調(diào)系統(tǒng)。空氣流本身可被極大地地降低，是由于目前的空調(diào)技術(shù)依賴于建筑物內(nèi)空氣被完全地清洗，以試圖使累積的毒素最小化。
本發(fā)明的另外一個優(yōu)點是，在使用室外的空氣吹洗建筑物時，在高度污染的城市其外部空氣本身通常需要進行很好的過濾。
本發(fā)明的更加突出的優(yōu)點是可節(jié)約用電費用。為除去毒素，現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)是除去建筑物內(nèi)的空氣，及來自室外經(jīng)過濾的空氣回到建筑物。當然，在許多城市中建筑物內(nèi)理想的溫度與室外的空氣流溫度相差很大。在許多城市中濕度也是一個主要因素。目前的系統(tǒng)需要從建筑物外部吸入大部分的空氣，這樣需要空調(diào)系統(tǒng)本身去調(diào)節(jié)所述的溫度差。通過處理建筑物內(nèi)的空氣，本發(fā)明可處理已經(jīng)接近建筑物內(nèi)理想溫度的空氣，并將其返回到建筑物中，因此使進一步調(diào)節(jié)的需要減少到到最低程度。如果使用現(xiàn)有技術(shù)加熱或冷卻來自外部的空氣，這種情況不論在較熱還是較冷的氣候下都會發(fā)生。
注意到本發(fā)明的又一個優(yōu)點是可減少潛在的溫室氣體。在工業(yè)化的城市空調(diào)占所使用能源的比例高達70％，這是很突出的現(xiàn)象。通過使用本發(fā)明的可大量減少空調(diào)的需要，不僅給建筑物所有者節(jié)約開支，也可全國范圍內(nèi)大幅大幅降低電力消耗。這樣減少了目前從發(fā)電廠溫室氣體的排放量。即使在使用相對清潔能源如水電的國家，通常在用電高峰季節(jié)也需使用火力發(fā)電而排放溫室氣體。本發(fā)明可節(jié)約能源的潛在能力，可使由于季節(jié)用電量的變化對另外電力能源的需求減少。
本發(fā)明的通過清除建筑物內(nèi)排出的廢氣從而達到減少溫室氣體的效果。目前的空調(diào)系統(tǒng)是將污染物排到環(huán)境大氣中，而建筑物本身就可使城市內(nèi)的環(huán)境條件惡化。在這方面，處理空氣而不是排出廢氣的方法則具有相當大的優(yōu)勢。
參考
具體實施例方式
對發(fā)明進行了一般性地描述，但不應認為是對本發(fā)明范圍的限制。在整個說明書中公開的特定的整體技術(shù)方案被認為包括已知適當?shù)牡韧铩?br> 權(quán)利要求
1.一種改善密閉空間內(nèi)空氣質(zhì)量的方法，其包括以下步驟從所述的密閉空間抽取空氣；使所述抽取的空氣通過至少第一過濾器以除去一些顆粒物；將經(jīng)過濾的空氣送往至少一個第一分子篩并將其保留在其中，所述的分子篩含有吸收氮氣和/或二氧化碳和/或一氧化碳的材料；從所述的分子篩中抽取含氧量更高的空氣并將其送往所述的密閉空間中的出口；和吹洗所述的分子篩以除去分子篩中的至少一些氮氣及其它氣體，同時保留或截留含碳氣體中的碳。
2.權(quán)利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的方法，其中至少一部分由吹洗分子篩得到的氮氣返回并與含氧量更高的空氣混合。
3.權(quán)利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的方法，其中至少一個第一分子篩包含硅酸鋁。
4.權(quán)利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的方法，其中所述的分子篩包括沸石。
5.權(quán)利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的方法，其中所述的方法包括提供至少兩個交替運轉(zhuǎn)的分子篩，以便當吹洗第一分子篩時，至少一種分子篩繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
6.權(quán)利要求5所要求的改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的方法，其中所述的方法包括使用三種分子篩，使得一種分子篩在被充滿時，另一種分子篩將抽取的空氣保留一段時間，以及吹洗第三種分子篩。
7.權(quán)利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的方法，其中所述的方法包括從所述的密閉空間的空氣循環(huán)系統(tǒng)中抽取空氣，并將含氧量更高、污染物減少的所述的空氣返回所述的循環(huán)系統(tǒng)。
8.權(quán)利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的方法，其中所述的方法包括在建筑物的一個房間中提供一個獨立式設備，該設備帶有一個空氣入口；一個出口，用于排出含氧量更高且污染物減少的空氣；所述的排氣管都安裝在所述房間中的所述設備上。
9.一種用于改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的設備，其包含一個空氣入口，用于從所述的密閉空間抽取空氣；至少一個第一過濾器，用于除去至少一些顆粒物；至少一個第一分子篩，其含有吸收氮氣和/或二氧化碳和/或一氧化碳的材料，用于接收所述的經(jīng)過濾的空氣并使其與所述的吸收氮氣和/或二氧化碳和/或一氧化碳的材料接觸；一個出口，其位于所述的分子篩上，用于抽取具有更高可用氧氣含量且污染物減少的空氣并將其返回密閉空間；和用于吹洗所述的分子篩和出口排氣管的裝置。
10.權(quán)利要求9所要求的用于改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的設備，其中至少一個第一分子篩包含硅酸鋁。
11.權(quán)利要求9所要求的用于改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的設備，其中所述的分子篩包括沸石。
12.權(quán)利要求9所要求的用于改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的設備，其中所述的設備包含一個獨立式設備，其具有一個空氣入口；一個出口，所述的出口用于排出含氧量更高且污染物減少的空氣；及一個排氣管，入口、出口及排氣管均處于室內(nèi)環(huán)境中。
13.權(quán)利要求9所要求的用于改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的設備，其中所述的設備包含一個與所述空間中的空氣循環(huán)系統(tǒng)連接或可與其連接的設備，用于處理整個所述的密閉空間中的空氣。
14.權(quán)利要求9所要求的用于改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的設備，其中所述的至少一個第一分子篩在高于大氣壓的壓力下運轉(zhuǎn)。
15.權(quán)利要求9所要求的用于改善密閉空間中的空氣質(zhì)量的設備，其中所述的設備包含至少三種分子篩，使得一種分子篩可吸取空氣，同時另一種分子篩保留先前被抽取的量的空氣，且第三種分子篩被吹洗，這樣完成其運轉(zhuǎn)周期。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改善密閉空間內(nèi)空氣質(zhì)量的方法和設備。該設備提供的分子篩優(yōu)選包括沸石，以處理空氣除去下列毒素如懸浮顆粒物、二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、細菌、甲醛、總揮發(fā)性有機化合物、氡及引起有機臭味的化合物。公開了具有多種分子篩并可順序工作的設備，所述的設備可被包括在空調(diào)系統(tǒng)中，以適合新的或現(xiàn)有的安裝位置，或者單獨以自立式安裝。
文檔編號B01D53/047GK1396839SQ01803020
公開日2003年2月12日 申請日期2001年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月4日
發(fā)明者京特·拉恩, 利瑟·A·馬森鮑爾－什特拉夫, 布賴恩·M·C·內(nèi)瑞恩克, 于爾根·F·G·什特拉夫 申請人:京特·拉恩, 利瑟·A·馬森鮑爾－什特拉夫, 布賴恩·M·C·內(nèi)瑞恩克, 于爾根·F·G·什特拉夫