一种基于氧选择性吸释的热质协同传输空调循环系统的制作方法

本发明涉及一种空调循环系统，特别涉及一种具有温、湿、氧协同调控的滤毒通风与环境控制耦合循环空调系统。

背景技术：

近年来军用的核生化武器威胁时有发生，而在工业生产及人类经济社会生活中，各类人为或自然灾害导致的化工事故、次生核害事故及流行病散播事件也频频发生，多次给人类社会带来了重大冲击，因而亟需发展实用化的虑毒通风与环境控制设施作为各类突发事故及环境污染下有效的防护与救援手段。

滤毒装置是各类核生化防护的核心装备。然而，目前基于活性炭吸附效应的滤毒装置却普遍存在着防护时长有限、防护谱系不全、存储有效期短及吸附后处置困难等诸多问题，导致其在实际使用中的有效性、经济性及可维护性较差，因而难以满足现代长时及全效的防护需求。人作为核生化防护的主体，除了需要供应洁净的空气外，还需提供适宜的温湿度环境。但早期发展起来的隔绝式集体防护系统是对防护工程进行密闭处理，从而隔绝外界环境中的核生化污染，这样的防护机制必然会导致室内氧气、二氧化碳浓度及温湿度等环境条件的恶化，影响人员的身心健康。综上所述，研究和发展先进的滤毒通风及环境控制技术，是保证人类应对各类突发核生化事件所需要解决的重大技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种集成化的滤毒通风与环境控制系统，以确保各类密闭的集体防护设施在遭受外界核生化威胁时，防护区内部仍旧拥有舒适的温度、湿度及氧气/二氧化碳浓度环境条件。

为解决上述问题，本发明提供一种基于氧选择性吸释的热质协同传输空调循环系统，包括：

制冷循环回路及与该回路耦合循环的氧气/二氧化碳输运回路，其中，所述制冷循环回路包括典型蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀及相应管路附件，并充注制冷剂，所述氧气/二氧化碳输运回路包括2套气液分隔热质交换器、泵、流量调节阀及相应管路附件。氧气/二氧化碳输运回路内充注有对氧气及二氧化碳具备选择性吸释能力的人工氧载体；所述的2套气液分隔热质交换器通过与对应的蒸发器及冷凝器进行冷热交换实现对氧气/二氧化碳的选择性吸收与释放。

进一步，该类人工氧载体在较低的温度条件下易与氧气发生氧合效应，而在较高的温度条件下则易与氧气发生离解效应；其与二氧化碳的结合与离解效用则正好相反。

进一步，所述的2套气液分隔热质交换器分别布置室外及室内，并通过与制冷循环回路中对应的蒸发器及冷凝器进行冷热交换实现对氧气/二氧化碳的选择性吸收与释放。

进一步，所述的室外气液分隔热质交换器与蒸发器通过热交换回路实现换热，从而实现在较低的温度条件下从室外吸氧，并且释放二氧化碳。

进一步，所述的室内气液分隔热质交换器与冷凝器通过热交换回路实现换热，从而实现在较高的温度条件下从室内吸二氧化碳，并且释放氧气。

优选地，上述氧气/二氧化碳输运回路通过泵与与流量调节阀共同控制氧气及二氧化碳的输运量。

优选地，上述氧气/二氧化碳输运回路，通过泵与流量调节阀共同控制与气液分隔热质交换器换热量，从而实现对热质交换器的温度调节。

优选地，上述气液分隔热质交换器由对氧气具有较高选择性分离系数的膜材料、支撑骨架及热交换翅片共同组成。

优选地，上述制冷循环回路及与该回路耦合循环的氧气/二氧化碳输运回路通过一定的控制逻辑与手段对节流阀、流量调节共同控制后，可以实现对室内温度、湿度及氧气/二氧化碳浓度的协同控制。

与现有技术相比，本发明采用一体化集成设计，将制冷循环与滤毒通风控制耦合循环，构成了一套热质协同传输空调系统。该系统可从核生化污染的环境中选择性泵吸氧气，抽除室内二氧化碳并调节其温湿度，从而实现防护区内的“恒温、恒湿、恒氧”效果。

相比于常规过滤式集体防护系统，该系统具备以下优点：

1)只从室外选择性吸收氧气，具有超强的广谱防护性；

2)不存在吸附饱和的情况，具有全时防护的能力；

3)仅对吸收的氧气进行换热，处理置换风的系统能耗低；

4)可实现室内氧气和二氧化碳的动态平衡；

5)不存在串风现象，可避免因部分防护区泄露所导致的内部核生化相互沾染问题。除集体防护系统外，该新型系统还有望应用于潜艇或者机载环境控制系统。此外，该方案在建筑室内环境控制及蔬果保鲜等民用市场也大有可为。

附图说明

图1是本发明一种基于氧选择性吸释的热质协同传输空调循环系统的系统原理图；

图2是本发明实施例的的一种基于氧选择性吸释的热质协同传输空调循环系统实际应用示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至2所示，图中：1、压缩机，2、冷凝器，3、节流阀，4、流量调节阀，5、气液分隔热质交换器，6、泵，7、蒸发器。本发明提供基于氧选择性吸释的热质协同传输空调循环系统，包括：

制冷循环回路及与该回路耦合循环的氧气/二氧化碳输运回路，其中，所述制冷循环回路包括典型蒸发器7、压缩机1、冷凝器2、节流阀3及相应管路附件，并充注制冷剂，所述氧气/二氧化碳输运回路包括2套气液分隔热质交换器5、泵6、流量调节阀4及相应管路附件。

所述氧气/二氧化碳输运回路充注有对氧气及二氧化碳具备选择性吸释能力的人工氧载体，该类人工氧载体在较低的温度条件下易与氧气发生氧合效应，而在较高的温度条件下则易与氧气发生离解效应；其与二氧化碳的结合与离解效用则正好相反。

所述的2套气液分隔热质交换器5分别布置室外及室内，并通过与制冷循环回路中对应的蒸发器及冷凝器进行冷热交换实现对氧气/二氧化碳的选择性吸收与释放。

所述的室外气液分隔热质交换器5与蒸发器7通过热交换回路实现换热，从而实现在较低的温度条件下从室外吸氧，并且释放二氧化碳。

所述的室内气液分隔热质交换器7与冷凝器2通过热交换回路实现换热，从而实现在较高的温度条件下从室内吸二氧化碳，并且释放氧气。

优选地，上述氧气/二氧化碳输运回路通过泵6与流量调节阀4共同控制氧气及二氧化碳的输运量。

优选地，上述氧气/二氧化碳输运回路，通过泵6与流量调节阀4共同控制与气液分隔热质交换器换热量，从而实现对热质交换器的温度调节。

优选地，上述气液分隔热质交换器5由对氧气具有较高选择性分离系数的膜材料、支撑骨架及热交换翅片共同组成。

优选地，上述制冷循环回路及与该回路耦合循环的氧气/二氧化碳输运回路通过一定的控制逻辑与手段对节流阀、流量调节共同控制后，可以实现对室内温度、湿度及氧气/二氧化碳浓度的协同控制。

具体地，如图2所示：当集体防护区受到外界核生化攻击后，制冷循环回路启动，开始实现对密闭室内进行温度与湿度的调节。同时，通过温度耦合管路将蒸发器7的部分冷量传输到室外的气液分隔热质交换器5，并且通过流量调节阀4及泵6将其调节到合适温度，从而促进室外氧气的氧合效应。相应的，冷凝器2的部分热量温度耦合管路输送到室内的气液分隔热质交换器5，并且通过流量调节阀4及泵6将其调节到合适温度，从而促进室外氧气的离解效应。最终，氧气/二氧化碳循环回路中的泵及流量调节阀的共同作用将室外氧气选择性的泵送到室内，并且将室内多余的二氧化碳抽除到室外，从而为区域人员持续地提供洁净的空气环境。

综上所述，本发明采用一体化集成设计，将制冷循环与滤毒通风控制耦合循环，构成了一套热质协同传输空调系统。该系统可从核生化污染的环境中选择性泵吸氧气，抽除室内二氧化碳并调节其温湿度，从而实现防护区内的“恒温、恒湿、恒氧”效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。