改善建築物或密閉空間內空氣品質的方法和設備的製作方法
2023-12-04 22:06:51
專利名稱：改善建築物或密閉空間內空氣品質的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於改善建築物或密閉空間，特別是具有空氣循環系統的多室建築物中的空氣品質的方法和設備。但本發明也可應用於單室建築物或交通工具如飛機、火車、汽車、轎車等。
空氣品質的下降不僅是由於氧氣含量的下降，還因為一些有潛在危害的組分或汙染物相應增加。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。
與長期暴露於質量差的空氣中相關的健康問題已有大量記載。此外，質量差的空氣因引起疲倦而可能對勞動力的生產力有瞬即效應。當與質量差的空氣接觸時，這可能很快就會發生。
對建築物中的空氣的傳統形式的處理是利用空氣調節進行溫度控制。儘管可在空氣調節設備中加入一些過濾器，但這些過濾器通常是屬於事後諸葛亮的作法，僅能阻止粗粒子通過空氣調節系統。無論是何種過濾器，在貫穿建築物的每個空氣入口或出口中這些過濾器通常是靜態過濾器，且很快就被粒狀物質阻塞。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變為一個有害微生物的滋生地而不是試圖改善空氣品質。
一般地說，空氣調節設備傾向於使問題在建築物中循環而不能真正消除這些問題。這樣的結果是導致感染建築物綜合症或與建築物有關的疾病，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品質。已在一些建築物如遊樂場中使用這樣的技術，以給顧客提神並促使其在遊樂場中樂而忘返。但是，這樣的系統通常是用額外的氧氣補充空氣流並把空氣從建築物中排到外面。它們並無意處理建築物內的空氣或針對有關雜質的特殊問題。
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境或高度局部化的環境中的空氣品質。這樣的通風器是裝有面罩或類似的器具用於為單個用戶改善空氣品質。但是，這樣的通風器通常不適於在更大的環境中應用。
儘管存在一些方法改善人造室內環境，但只是部分解決了室內環境的製造和控制。為在密閉空間中產生在一定程度上具有生物和生理耐受性的室內環境，需要大量技術費用且其成功之外僅在於空氣的複雜性被「減少」為幾個可通過技術實現的參數。除上述以外，室內還存在一些額外的參數。這些本質上是來自技術設備和電場和電磁場的不可計算的氣體洩漏，但用術語「電煙霧」可對其進行最佳總結，其對人類有機體的作用模式剛剛開始認識到。可以通過大多數空氣調節系統調節的參數為溼度、溫度、含塵量和空氣速度。
通過空氣調節系統對其它參數進行調節困難很大或根本不可能。這些參數可能包括空氣組成(主要取決於吸入點)和區域性大氣(特別是在大城市中)。
衛生代表了一個由空氣調節器引起的大問題。由於管道系統(溼空氣和暖空氣，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境。已知嗜肺軍團菌的沉積引發軍團病，這是一種嚴重的肺部炎症，在年老者和免疫系統弱的人中死亡率很高。引起更多問題的是真菌沉積，真菌來自麴黴菌、青黴菌和stachobotry的種群。吸入真菌孢子導致出現過敏性肺泡炎(或稱為空調病，是空氣調節工程師中的一種職業病)，導致家庭成員或免疫系統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症。有規律的替換過濾器和清潔管道裝置可防止這些問題的發生，但不能永遠消除這些問題。
空調帶來的另外一個問題是吸入的空氣的調製問題，其作用是空氣中的有害化學物質(例如甲醛)被捕獲並富集在過濾器中，並因此以顯著更高的濃度進入通風系統。因此，聖保羅大學(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境溫度間的顯著的統計關係，這種關係對具有高一氧化碳負荷集合的城市中的人造室內環境可能很重要。
但是，空調房間出現的最大問題是人造室內環境的明顯的單調性以及非生理物質的增加，還有就是在那裡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。在正常的生理活動和室溫中，每天通過皮膚的蒸發量大約為1-1.5升。必須不斷地通過有效的排放系統除去這些物質。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時，很容易就能想像到諸如攻擊、「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。也可通過此來有效地定義辦公室中的模式，室內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、創造力、做決定的能力等的意識能力受到損害。因此，空調的任務應該是記錄這種譜並產生「更潔淨的空氣」。
處於壓力之下時很顯然會排放比輕鬆的氣氛中更多的「壓力物質」。
空調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。
現在，用一個專用醫學術語「建築物綜合症」(SBS)來綜合上述的因素及其效應。該術語將與身心相關的、物理區域中的紊亂一起形成一副複雜的臨床圖像，該圖像僅在人造室內環境中工作時出現，且當不存在相同的環境時，該圖像逐漸消失。考慮到當慢性接觸時，損害絕對可能影響身體，然後，在不存在人造環境後損害獨立存在，且可能導致慢性疾病，甚至導致長期喪失工作能力。因此很明顯出於醫學、社會醫學及經濟的原因，急切地需要避免SBS的預防措施，且現有的解決方案是不完善。
發明目的本發明的一個目的是提供一種用於改善建築物中的空氣品質的方法和設備，其通過空氣循環系統增加室內、或一整幢建築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，並降低有害組分和汙染物的百分率克服了現有技術的某些缺陷。本發明的至少一個目的是為公眾提供有用的選擇。
優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並與所述的含氧量更高的空氣混合。
優選所述的方法包括提供至少兩個交替運轉的分子篩，以便當吹洗第一分子篩時，至少一種分子篩繼續運轉。
優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。
優選所述的方法包括從建築物的空氣循環系統中抽取所述的空氣，並將所述的含有更多可用的氧氣、以及汙染物減少的空氣返回至所述的循環系統。
所述的方法可選擇地包括在帶有一個空氣入口、一個出口的建築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，所述的出口用於排出可用氧氣含量更高及汙染物含量減少的空氣。
優選該方法包括減少汙染物或有害的成分，包括懸浮顆粒物、二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、細菌、甲醛、總揮發性有機化合物、氡以及有機致臭化合物。
因此，本發明的第二方面可以廣義上來說包括一種設備，用於改善密閉空間中的空氣品質，其包含- 一個空氣入口，用於從所述的密閉空間抽取空氣；- 至少一個第一過濾器，用於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，用於接收所述的經過濾的空氣並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，其位於所述的分子篩上，用於抽取具有更高可用氧氣含量且汙染物減少的空氣並將其返回密閉空間；和- 用於吹洗所述的分子篩和出口排氣管的裝置。
優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，所述的出口用於排出含氧量更高的空氣，入口、出口和排氣管均處於室內環境中。
另一所述的設備包含一設備單元，其與建築物或密閉空間中的空氣循環系統相連或可與之相連，用於處理所述的建築物或密閉空間中的空氣。
優選所述的分子篩在高於大氣壓的壓力下工作。
優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而被吹洗。
優選所述的設備減少汙染物，汙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，本發明的另外的方面對本領域的技術人員顯而易見。
附圖的簡要說明現在將參考下面的附圖描述本發明的優選實施方案，其中-
圖1為組成本發明的優選實施方案的一部分的裝置的示意圖；- 圖2提供了優選的實施方案試驗操作後的圖形結果，顯示了懸浮顆粒物、二氧化碳和一氧化碳與時間的關係；- 圖3示出了與圖2相同的試驗中二氧化氮水平的圖形結果；- 圖4示出了進一步試驗的進一步的圖形結果，顯示了二氧化碳和一氧化碳的結果；- 圖5按照懸浮顆粒物和二氧化氮顯示了圖4中的詳細試驗結果；和- 圖6示出了建築物的空氣循環系統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，單獨提供並相互連接。另外，裝置1可以包含在建築物空氣循環系統中的一個更大設備中，而不是安裝在循環系統中的獨立的裝置。
為更好地處理或轉化密閉空間中的空氣，本發明意在使用沸石作為空氣消減器。
對過濾或處理系統的要求應該是這樣的，即其能夠吸收有害的化學物質如二氧化碳、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的環境以影響溼度、溫度，以達到最佳循環。
沸石為具有較高孔隙率的礦物質，其中的孔為分子和原子水平的通道。沸石為鹼金屬鋁矽酸鹽，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鹼金屬和鹼土金屬離子如鈉、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生交換。
這使得沸石特別適用作離子交換劑、催化轉化劑和解毒劑。
在本發明中使用沸石時，沸石可以分子篩的形式使用。沸石的相對開放的結構產生了分子尺寸的孔。
稱其分子篩，是由於觀察到其能夠吸收小於孔尺寸的分子，因此可以用來分離不同尺寸的分子。在分子篩的範圍內，使用沸石的分子篩提供一種籠結構或隧道結構，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並使用，使得能夠定製分子篩以靶向特定的分子尺寸，並因此靶向特殊的汙染物。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，其與接收室內或建築物內的空氣的入口4相鄰。後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、微細顆粒物及優選除去細菌，儘管這樣的處理並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，並經過初級過濾2。而且，壓縮機可給通過壓縮機7下遊的至少一種分子篩8加壓。很容易理解該壓縮機可用其他的空氣循環設備代替，如果在現有的或較大的空氣循環系統內已經給通過的氣體進行了一些加壓，則這樣的壓縮機是多餘的。
經過初級過濾後，空氣通過至少一種分子篩8。分子篩8通常在高於大氣壓的壓力下工作，並包括氮和/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，然後保留並與氮和/或二氧化碳和/或一氧化碳吸收材料或飾變材料相接觸。已經過分子篩的更高氧含量的空氣通過出口9被引出，最後到達出口10以分布到整個建築物或密閉空間內。接著反吹洗分子篩以釋放通過出口11的一些富氮副產物。如優選實施例所示，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，再一次回到建築物環境或外部的廢氣中。儘管似乎看來，如果廢氣進入到建築物，那麼雜質會重新進入建築物中，但證明情況並不是這樣。
由於優選使用分子篩中沸石的特殊功能，沒有雜質再進入到建築物中。分子篩可以在其籠型發光體結構中截留雜質，同時斷裂這些化合物的鍵以釋放氧並保留碳分子。這種空氣發光體的作用不僅可除去雜質，而且可改變這些雜質，增加氧接觸，返回到密閉的空間中。
在一個優選的實施方式中，設備包括一種以上的分子篩。由於分子篩需要進氣、保留及吹洗的循環操作的特性，需要提供至少兩種及優選三種分子篩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，在另外的分子篩衝洗或吹洗的出口有閥25、26和27。控制這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，這樣通過作為整體的設備1便可基本上使空氣連續流動。
在出口可安裝壓力調節器28以調節出口壓力，而且在細菌過濾器30的兩側安裝止逆閥29和31。細菌過濾器30已經對高度處理的空氣發揮作用，且可作為微細過濾器以除去最後的成分。
對於分子篩，可採用許多材料，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製造的專利產品「OXYSIEVE5」的成分。
上述的專利產品是含有沸石的特殊的產品，其作為一類材料，可作為該設備中的分子篩使用。含有矽鋁酸鹽，或更優選特定分子結構的沸石的分子篩，可截留通常是密閉空間汙染物和/或選擇組分斷裂分子和/或通常是汙染物的化合物。
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，該進口為幹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，並驅動整個裝置內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，其可控制壓縮機並監控壓力、輸出物等。在至少一種優選的實施方式中，本發明設備包括在出口安裝的一些類型的傳感器，以檢測出口空氣品質的下降，並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於裝置的大小和功率，儘管對裝置而言沒有必要處理通過空氣循環系統的所有空氣。如果需要，當裝置基本上連續工作時，建築物中或通過空氣循環系統的僅一小部分氣體在具體的時間內需要處理。這導致整個循環區域內空氣品質的逐漸改善。第一試驗第一次試驗使用在圖1中示意的本發明實施方式的設備，在體積約為30立方米的房間內進行試驗。
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，關閉其自己的通風系統，使本發明的設備運行，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境中發生。因此沒有必要將氮氣和富含廢氣的汙染物排出到外部。
在測試前燃燒數支香菸以增加汙染物的含量，在設備開始運行前及在設備啟動後的隨後2、4及26小時，監測懸浮顆粒物、二氧化碳、一氧化碳及氮氧化物的含量。
圖2示意了在密閉室內環境中試驗的總懸浮顆粒物、二氧化碳、一氧化碳的結果，圖3示意了二氧化氮的結果。
從圖2和圖3可見，本發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，並可引起如圖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。隨後使用一部分富氧的輸出物吹掃，並返回到相同的房間。因此儘管期望降低出口空氣中的二氧化氮或汙染物的含量，但將廢氣返回到相同的房間意味著房間內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，本發明的設備與建築物中的通風系統連接。通風系統僅有新鮮空氣進口，而沒有再循環和強制排出系統。通風系統在每天的上午8點到下午6點工作，進氣流量約為每分鐘80立升。
建築物的空氣進口可使外面的空氣進入的位於房間內。通常根據圖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的吸入口。從設備排出的廢氣被排到房間內，也可隨通過通常的通風系統的空氣流進入吸入系統。讓設備連續運轉而不是僅在設定的時間內工作。
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裡在建築物內進行一系列的空氣品質監測。
圖4顯示了二氧化碳和一氧化碳的監測結果，圖5顯示了懸浮顆粒物和二氧化氮的監測結果。
從一月十一日測試開始啟動本發明的設備，直到一月二十八日停止。在試驗結束後的那天關閉設備，以考察汙染物返回建築物的影響效果。然後在二月十七日設備返回工作狀態。
由圖4和圖5的結果可見，在設備工作期間，汙染物二氧化碳、一氧化碳和懸浮顆粒物都有降低。當設備關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束時，汙染物的含量增加了。在這一期間汙染物的增加是由於諸如在那些天周圍環境特別是嚴重汙染的環境條件造成的。
圖1所示的設備中僅有部分進入到空氣通風系統中。事實上，設備的輸出量僅約為通過空氣通風系統的空氣量的0.1％。儘管顯示出大幅度降低。
應注意到在這些測試中使設備1連續運行過夜，而空氣通風系統關閉。實際上期望設備1可極大地改善進氣房間內的空氣品質，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，改善啟動時的水平僅是一個臨時的措施，但汙染物的減少量仍很令人吃驚。建築物內的安裝位置參見圖6，在不同位置典型的建築設備安裝由統一的圖1裝置替代，以代替典型的建築物通風系統。
如圖6所示，典型的建築物通風系統包括主進氣口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被置於主空氣進口處以產生富氧及汙染物減少的空氣的直通流量。在位置52時，設備被置於管道41中或與管道連同的主空氣進口40的下遊。
在另外的位置53時，在適當的控制環境中設備與空氣處理裝置一起工作。最後可選擇的位置是54，通常在其辦公室環境內部。
在本發明的一個優選實施方式中，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系統部分的返回的氣體。相反，位置51和52可將富氧和汙染物減少的空氣送入空氣進口，儘管在沒有必要處理任何的廢氣和再循環的空氣。
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，本發明方法的設備並不要求是單獨自立式的裝置，其可包括整個通風系統或通常建築物環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，清除係數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＝清除係數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常數對於本發明的設備可建立類似的公式，其中Z可看成是每一汙染物的分子篩清除係數。單相的分子篩清除係數為Z氣體＝氣體流量×[C進氣-C出氣]/C出氣對於典型的室溫環境時，存在許多毒素，分子篩總清除係數是每一毒素清除係數的函數。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，那麼對於許多氣體的總分子篩清除係數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，使用公式可使環境要求達到如世界衛生組織(WHO)規定的合適的標準。為這樣做，合適的公式應是Ct＝C0-{C0-CWHO}×e-Kt/hs其中CWHO是WHO推薦的室內環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境問題的不同設備模型。從設備的優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。對於一個30平方米的房間，對於這一設備其分子篩清除係數的結果列於表1。
表1
總清除係數Q可被由下式表示Q＝[QCO×QCO2×QNOX×Qrsp]1/4(數值2,468)。
對於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。
在本發明的優選實施方式中，使用分子篩也可使氡及其降解產物大幅降低。由於其可存留於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。建築物中不斷地放出氡氣體到大氣中，而且引起了與建築物有關的疾病。沸石分子篩清除氡的能力在本發明的優選因此，本發明提供了一種改進室內空氣品質的方法和設備，看起來不管由設備中排出的廢氣是被導向到建築物的外部，還是排到連續再循環的環境中，都可使重要的汙染物大幅降低。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的材料，但是如上述優選實施方式中工作的設備基本上可連續工作而不必人工監控，而且可處理潛在的許多有害的組分。
本發明提供了一種處理和淨化空氣的方法和設備，而且對於建築物和其他密閉環境如飛機等而言，使用本發明的方法和設備在建築物建造和日常維護開支方面好處頗多。
建造建築物的主要支出是以空調的形式通過建築物將室外的空氣導入。雖然本發明可繼續使用通過建築物來導氣，但本發明特徵是其可處理建築物內的空氣從而可避免將空氣導向室外的建築物。而且，可以在整個建築物內較小的區域很方便地進行安裝而不需要很大的中央空調系統。空氣流本身可被極大地地降低，是由於目前的空調技術依賴於建築物內空氣被完全地清洗，以試圖使累積的毒素最小化。
本發明的另外一個優點是，在使用室外的空氣吹洗建築物時，在高度汙染的城市其外部空氣本身通常需要進行很好的過濾。
本發明的更加突出的優點是可節約用電費用。為除去毒素，現有的空調系統是除去建築物內的空氣，及來自室外經過濾的空氣回到建築物。當然，在許多城市中建築物內理想的溫度與室外的空氣流溫度相差很大。在許多城市中溼度也是一個主要因素。目前的系統需要從建築物外部吸入大部分的空氣，這樣需要空調系統本身去調節所述的溫度差。通過處理建築物內的空氣，本發明可處理已經接近建築物內理想溫度的空氣，並將其返回到建築物中，因此使進一步調節的需要減少到到最低程度。如果使用現有技術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生。
注意到本發明的又一個優點是可減少潛在的溫室氣體。在工業化的城市空調佔所使用能源的比例高達70％，這是很突出的現象。通過使用本發明的可大量減少空調的需要，不僅給建築物所有者節約開支，也可全國範圍內大幅大幅降低電力消耗。這樣減少了目前從發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也需使用火力發電而排放溫室氣體。本發明可節約能源的潛在能力，可使由於季節用電量的變化對另外電力能源的需求減少。
本發明的通過清除建築物內排出的廢氣從而達到減少溫室氣體的效果。目前的空調系統是將汙染物排到環境大氣中，而建築物本身就可使城市內的環境條件惡化。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勢。
參考
具體實施例方式
對發明進行了一般性地描述，但不應認為是對本發明範圍的限制。在整個說明書中公開的特定的整體技術方案被認為包括已知適當的等同物。
權利要求
1.一種改善密閉空間內空氣品質的方法，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；將經過濾的空氣送往至少一個第一分子篩並將其保留在其中，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並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.權利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣品質的方法，其中至少一部分由吹洗分子篩得到的氮氣返回並與含氧量更高的空氣混合。
3.權利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣品質的方法，其中至少一個第一分子篩包含矽酸鋁。
4.權利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣品質的方法，其中所述的分子篩包括沸石。
5.權利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣品質的方法，其中所述的方法包括提供至少兩個交替運轉的分子篩，以便當吹洗第一分子篩時，至少一種分子篩繼續運轉。
6.權利要求5所要求的改善密閉空間中的空氣品質的方法，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.權利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣品質的方法，其中所述的方法包括從所述的密閉空間的空氣循環系統中抽取空氣，並將含氧量更高、汙染物減少的所述的空氣返回所述的循環系統。
8.權利要求1所要求的改善密閉空間中的空氣品質的方法，其中所述的方法包括在建築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，用於排出含氧量更高且汙染物減少的空氣；所述的排氣管都安裝在所述房間中的所述設備上。
9.一種用於改善密閉空間中的空氣品質的設備，其包含一個空氣入口，用於從所述的密閉空間抽取空氣；至少一個第一過濾器，用於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，用於接收所述的經過濾的空氣並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，其位於所述的分子篩上，用於抽取具有更高可用氧氣含量且汙染物減少的空氣並將其返回密閉空間；和用於吹洗所述的分子篩和出口排氣管的裝置。
10.權利要求9所要求的用於改善密閉空間中的空氣品質的設備，其中至少一個第一分子篩包含矽酸鋁。
11.權利要求9所要求的用於改善密閉空間中的空氣品質的設備，其中所述的分子篩包括沸石。
12.權利要求9所要求的用於改善密閉空間中的空氣品質的設備，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，所述的出口用於排出含氧量更高且汙染物減少的空氣；及一個排氣管，入口、出口及排氣管均處於室內環境中。
13.權利要求9所要求的用於改善密閉空間中的空氣品質的設備，其中所述的設備包含一個與所述空間中的空氣循環系統連接或可與其連接的設備，用於處理整個所述的密閉空間中的空氣。
14.權利要求9所要求的用於改善密閉空間中的空氣品質的設備，其中所述的至少一個第一分子篩在高於大氣壓的壓力下運轉。
15.權利要求9所要求的用於改善密閉空間中的空氣品質的設備，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，這樣完成其運轉周期。
全文摘要
本發明提供了一種改善密閉空間內空氣品質的方法和設備。該設備提供的分子篩優選包括沸石，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並可順序工作的設備，所述的設備可被包括在空調系統中，以適合新的或現有的安裝位置，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 優先權日2000年8月4日
發明者京特·拉恩, 利瑟·A·馬森鮑爾－什特拉夫, 布賴恩·M·C·內瑞恩克, 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·內瑞恩克, 于爾根·F·G·什特拉夫