一种弥散式智能富氧空气循环系统及空气净化方法与流程

本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种弥散式智能富氧空气循环系统，还涉及一种空气净化方法。

背景技术

供氧产品和空气净化产品日新月异，高技术、高舒适的新型产品充满着整个新风市场，预示着人们生活品质提高后，传统的新风系统已经不能满足人们对清新、洁净的供氧环境的迫切需求。传统的供氧产品需要佩戴呼吸面罩或喷嘴，舒适感差，新兴的弥散式供氧则只需将氧气弥散在空气中，解除了呼吸面罩的束缚，舒适感好。另外，对于一些特殊的场景，对富氧、清洁的空气具有重要意义，例如医院、密闭空间、高原地区。

目前，虽然存在有一些具有供氧功能的新风系统，但是，由于新风系统的新风净化装置安装于室外，然后再通过管道送入室内，空气净化滤材的承载能力有限，使用一定时间后，空气净化效果变差，会携带不少污染性物质（尤其是pm2.5）进入到管道中，管道内沉积或附着污染物质后，即使更换空气净化滤材，仍然不可避免的存在二次污染问题；并且，管道尺寸越大，累积污染性物质越多，二次污染的问题也就越严重！虽然，也出现了一些大型管道的清洗技术，但是清洗成本较高，费时费力！由于新风系统的原理所限，不可避免的存在二次污染的问题，因此，需要另辟蹊径，发明一种能够替代新风系统的空气净化系统。

另外，供氧设备只能提高氧气浓度，并不能降低二氧化碳的浓度，随着呼吸作用，室内空气中的二氧化碳浓度会逐渐升高，空气中二氧化碳浓度过高会抑制和麻痹呼吸中枢，甚至造成二氧化碳中毒，特别是在密闭环境中。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种弥散式智能富氧空气循环系统，解决现有技术中净化后的空气在输送过程中的二次污染严重的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种弥散式智能富氧空气循环系统，包括设置在室外的制氧设备以及设置在室内的室内空气循环净化设备；所述室内空气循环净化设备包括设有回风口的净化消毒段与设有送风口的送风段，净化消毒段与送风段之间设有风机段，风机段内设有将净化消毒段内的气体送入送风段内的风机，并且室内空气在风机的作用下能够从回风口进入净化消毒段；净化消毒段内相对于回风口处可拆卸连接有二氧化碳吸收/吸附装置，从而能够过滤从回风口进入的室内空气中的二氧化碳气体；所述制氧设备通过富氧管向室内空气循环净化设备的净化消毒段输送氧气；净化消毒段内位于净化消毒段与送风段交界处可拆卸连接有空气过滤装置，从而能对进入消毒净化段内气体进行过滤净化；净化消毒段内还设有杀菌消毒装置，从而能对进入消毒净化段内气体进行杀菌消毒。

优选的，室内空气循环净化设备还包括控制器以及设置在净化消毒段上的电磁阀，富氧管能够通过所述电磁阀与消毒段连通；在回风口附近设置用于检测室内空气质量的空气品质传感器；所述空气品质传感器包括氧气浓度传感器；控制器的信号输入端与氧气浓度传感器的信号输出端连接，控制器的信号输出端与电磁阀的信号输入端连接，从而能够根据室内氧气浓度控制供氧。

优选的，制氧设备包括压缩机以及分子筛式制氧机；所述压缩机能够将室外空气加压后送入分子筛式制氧机内；分子筛式制氧机能够在增压状态下吸附空气中的氮气，从而分离出空气中的氧气并通过富氧管输送给室内空气循环净化设备；并且，分子筛式制氧机能够在常压下解吸附以释放氮气。

优选的，所述制氧设备为电解水制氧机，包括直流电源、阴极与阳极；阴极与阳极浸入电解液中，阴极与直流电源的负极连接，阳极与直流电源的正极连接，从而形成闭合回路，使得电解液中的水在阴极得电子被还原为氢气，电解液中的水在阳极失电子被氧化为氧气；水电解制取的氧气通过富氧管输送给室内空气循环净化设备。

本发明还提供一种空气净化方法，采用本发明的弥散式智能富氧空气循环系统；包括以下步骤：

步骤1：室内空气循环净化设备启动；同时启动室外的制氧设备；

步骤2：室内空气在风机的作用下从回风口进入净化消毒段；室内空气在从回风口进入净化消毒段内的过程中，经过相对于回风口处设置的二氧化碳吸收/吸附装置，从而过滤空气中的二氧化碳气体，得到低浓度二氧化碳空气，低浓度二氧化碳是指二氧化碳在空气中的体积占比不大于0.03%；与此同时，制氧设备产生的氧气通过富氧管进入到净化消毒段内，氧气与低浓度二氧化碳空气混合，得到低浓度二氧化碳富氧空气；杀菌消毒装置对低浓度二氧化碳富氧空气进行杀菌消毒；

步骤3：经过杀菌消毒处理后的低浓度二氧化碳富氧空气，在风机的作用下，经过空气过滤装置进入送风段内，空气过滤装置过滤掉低浓度二氧化碳富氧空气中的颗粒物，从而使得送风段内得到富氧、低浓度二氧化碳的洁净空气；

步骤4：送风段在风机作用下将富氧、低浓度二氧化碳的洁净空气从送风口送出到室内；回到步骤2。

优选的，室内空气循环净化设备还包括控制器以及设置在净化消毒段上的电磁阀，富氧管能够通过所述电磁阀与消毒段连通；在回风口附近设置用于检测室内空气质量的空气品质传感器；所述空气品质传感器包括氧气浓度传感器；控制器的信号输入端与氧气浓度传感器的信号输入端连接，控制器的信号输出端与电磁阀的信号输入端连接，从而能够根据室内氧气浓度控制供氧；步骤2中，当氧气浓度传感器检测到室内氧气浓度超过阈值时，控制器控制电磁阀开启，使得制氧设备产生的氧气通过富氧管进入到净化消毒段内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、现有技术中的新风系统是将室外空气净化处理后送入室内，由于室外空气污染严重（尤其是pm2.5），再加上空气净化滤材的承载能力有限，即使更换滤材，管道内沉积或附着污染物质后，在进入新风输送的过程中对净化后的空气造成二次污染，不仅不能提高室内空气质量，还会使得室内空气质量下降。然而，本发明的弥散式智能富氧空气循环系统是对室内空气进行循环处理，不引入室外空气，并且在室内空气循环过程中取消了管道进行输送，从而能够杜绝因管道输送导致的二次污染。另外，作为滤材的二氧化碳吸收/吸附装置以及空气过滤装置均为可拆卸连接，使得滤材能够更换，只要及时更换滤材变能取得良好的空气净化效果。

2、本发明的弥散式智能富氧空气循环系统特别适合于密闭的室内环境，一方面在于，本身是针对室内空气进行循环净化，避免了室外空气对室内空气的污染；另一方面在于，在室内空气循环过程中利用二氧化碳吸收/吸附装置能够除掉二氧化碳气体，避免二氧化碳浓度过高；并且，还设置制氧装置进行制氧，以补充室内因呼吸作用不断消耗的氧气。最终，能够持续的用于密闭的室内环境为人们提供富氧、低浓度二氧化碳的洁净空气。

3、富氧管只需要输送氧气，因此管道直径能够比新风系统的管道直径降低很多。在利用分子筛式制氧机利用室外空气进行制氧时，富氧管直径降低能够大大减轻管道输送引起的二次污染程度。

4、利用分子筛式制氧机由于不产生污染性物质，因此对大气环境友好，可直接将解吸附后的氮气排放到大气中。利用电解水制氧机，由于没有利用室外空气，因此，不存在二次污染问题，有利于进一步提高室内空气品质。

5、本发明的空气净化方法，是对室内空气进行循环净化，不引入室外空气，在室内空气循环过程中取消了管道进行输送，从而能够杜绝室内空气循环因管道输送导致的二次污染。另外，本发明是在室内进行净化，即使因为利用室外空气制氧引起富氧管沉积污染性物质，也会得到室内空气循环净化设备的净化，因此，从送风口出来的仍然是没有二次污染的洁净空气。

6、在室内空气循环过程中利用二氧化碳吸收/吸附装置能够除掉因呼吸作用产生的二氧化碳气体，避免二氧化碳浓度过高；还设置制氧装置进行制氧，以补充室内空气不断消耗的氧气。最终，能够持续的用于密闭的室内环境为人们提供富氧、低浓度二氧化碳的洁净空气。

7、设置氧气浓度传感器对室内氧气浓度进行监测，可在氧气浓度低于阈值时进行供氧，在氧气浓度高于阈值时停止供氧，从而避免氧气浓度过高或过低对人体带来损害。

附图说明

图1是本具体实施方式中弥散式智能富氧空气循环系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种弥散式智能富氧空气循环系统，包括设置在室外的制氧设备1以及设置在室内的室内空气循环净化设备3；所述室内空气循环净化设备3包括设有回风口311的净化消毒段31与设有送风口的送风段33，净化消毒段31与送风段33之间设有风机段32，风机段32内设有将净化消毒段31内的气体送入送风段33内的风机，并且室内空气在风机的作用下能够从回风口311进入净化消毒段31；净化消毒段31内相对于回风口311处可拆卸连接有二氧化碳吸收/吸附装置，从而能够过滤从回风口311进入的室内空气中的二氧化碳气体；所述制氧设备1通过富氧管2向室内空气循环净化设备3的净化消毒段31输送氧气；净化消毒段31内位于净化消毒段31与送风段33交界处可拆卸连接有空气过滤装置，从而能对进入消毒净化段内气体进行过滤净化；净化消毒段31内还设有杀菌消毒装置，从而能对进入消毒净化段内气体进行杀菌消毒。

二氧化碳吸附装置可以采用物理吸附装置，物理吸附装置可采用孔径小于二氧化碳气体分子直径的多孔材料制成滤材，如由mobil公司开发的m41s系列介孔硅分子筛，还可以采用在多孔材料上进行胺基修饰形成的复合材料来制成滤材，如以聚乙烯亚胺为胺化试剂制备的胺基修饰的mcm-41介孔硅分子筛，滤材可以是板状也可以是柱状。

二氧化碳吸收装置可采用化学吸收装置，二氧化碳成酸性，易于同碱性、或金属氧化物发生反应，因此可以采用碱性物质或金属氧化物作为吸收剂来吸收二氧化碳气体，如氢氧化钙。

现有技术中的新风系统是将室外空气净化处理后送入室内，由于室外空气污染严重（尤其是pm2.5），再加上空气净化滤材的承载能力有限，即使更换滤材，管道内沉积或附着污染物质后，在进入新风输送的过程中对净化后的空气造成二次污染，不仅不能提高室内空气质量，还会使得室内空气质量下降。然而，本发明的弥散式智能富氧空气循环系统是对室内空气进行循环处理，不引入室外空气，并且在室内空气循环过程中取消了管道进行输送，从而能够杜绝因管道输送导致的二次污染。另外，作为滤材的二氧化碳吸收/吸附装置以及空气过滤装置均为可拆卸连接，使得滤材能够更换，只要及时更换滤材变能取得良好的空气净化效果。

本发明的弥散式智能富氧空气循环系统特别适合于密闭的室内环境，一方面在于，本身是针对室内空气进行循环净化，避免了室外空气对室内空气的污染；另一方面在于，在室内空气循环过程中利用二氧化碳吸收/吸附装置能够除掉二氧化碳气体，避免二氧化碳浓度过高；并且，还设置制氧装置进行制氧，以补充室内因呼吸作用不断消耗的氧气。最终，能够持续的用于密闭的室内环境为人们提供富氧、低浓度二氧化碳的洁净空气。

本具体实施方式中，室内空气循环净化设备3还包括控制器以及设置在净化消毒段31上的电磁阀，富氧管2能够通过所述电磁阀与消毒段连通；在回风口311附近设置用于检测室内空气质量的空气品质传感器；所述空气品质传感器包括氧气浓度传感器；控制器的信号输入端与氧气浓度传感器的信号输出端连接，控制器的信号输出端与电磁阀的信号输入端连接，从而能够根据室内氧气浓度控制供氧。设置氧气浓度传感器对室内氧气浓度进行监测，可在氧气浓度低于阈值时进行供氧，在氧气浓度高于阈值时停止供氧，从而避免氧气浓度过高或过低对人体带来损害。

本具体实施方式中，所述室内空气循环净化设备3为立式，净化消毒段31、风机段32与送风段33从下至上依次连接。这样，减小水平空间的占用，充分利用垂直空间。

本具体实施方式中，回风口311位于消毒段的一侧面上，富氧管2相邻或相对回风口311连接在消毒段上。这样，便于氧气与低浓度二氧化碳空气进行混合。

本具体实施方式中，制氧设备1包括压缩机以及分子筛式制氧机；所述压缩机能够将室外空气加压后送入分子筛式制氧机内；分子筛式制氧机能够在增压状态（压缩空气使得分子筛式制氧机的分子筛处于增压状态）下吸附空气中的氮气，从而分离出空气中的氧气并通过富氧管2输送给室内空气循环净化设备3；并且，分子筛式制氧机能够在常压（打开分子筛式制氧机上的解吸阀可使分子筛式制氧机内的分子筛处于常压）下解吸附以释放氮气。分子筛式制氧机与富氧管2之间还可以设置用于储存氧气的储气罐，储气罐可以内置在分子筛式制氧机内，也可以外置在分子筛式制氧机外。

利用分子筛式制氧机由于不产生污染性物质，因此对大气环境友好，可直接将解吸附后的氮气排放到大气中。

本具体实施方式中，制氧设备1为电解水制氧机，包括直流电源、阴极与阳极；阴极与阳极浸入电解液中，阴极与直流电源的负极连接，阳极与直流电源的正极连接，从而形成闭合回路，使得电解液中的水在阴极得电子被还原为氢气，电解液中的水在阳极失电子被氧化为氧气；电解水制氧机的阳极设置氧气收集存储装置，并与富氧管2连通。利用电解水制氧机，由于没有利用室外空气，因此，不存在二次污染问题，有利于进一步提高室内空气品质。

电解水制氧机的阳极设置氧气收集存储装置，并与富氧管2连通；电解水制氧机的阴极设置氢气收集存储装置，以便于回收利用氢气，避免氢气任意排放。

本具体实施方式中，所述空气过滤装置包括从净化消毒段31到风机段32方向依次层叠的粗效过滤网、中效过滤网、高效过滤网以及活性炭除味层，从而形成多级过滤，过滤效果好，以过滤掉空气中的颗粒物；所述杀菌消毒装置为紫外线杀菌消毒装置。

本具体实施方式中，所述送风段33内设有用于对进入送风段33内的空气进行降温或升温的表冷器。表冷器全称为表面冷却器，其原理是让工质流过金属管道内腔，而要处理的空气流过金属管道外壁进行热交换来达到加热或冷却空气的目的。当然，表冷器还通过管道连接有室外机（包括压缩机、冷凝器），其工作原理以及安装方法均为现有技术，在此不再赘述。

一种空气净化方法，采用本发明的弥散式智能富氧空气循环系统；包括以下步骤：

步骤1：室内空气循环净化设备3启动；同时启动室外的制氧设备1；

步骤2：室内空气在风机的作用下从回风口311进入净化消毒段31；室内空气在从回风口311进入净化消毒段31内的过程中，经过相对于回风口311处设置的二氧化碳吸收/吸附装置，从而过滤空气中的二氧化碳气体，得到低浓度二氧化碳空气，低浓度二氧化碳是指二氧化碳在空气中的体积占比不大于0.03%；与此同时，当氧气浓度传感器检测到室内氧气浓度超过阈值时，控制器控制电磁阀开启，使得制氧设备1产生的氧气通过富氧管2进入到净化消毒段31内，氧气与低浓度二氧化碳空气混合，得到低浓度二氧化碳富氧空气；杀菌消毒装置对低浓度二氧化碳富氧空气进行杀菌消毒；

步骤3：经过杀菌消毒处理后的低浓度二氧化碳富氧空气，在风机的作用下，经过空气过滤装置进入送风段33内，空气过滤装置过滤掉低浓度二氧化碳富氧空气中的颗粒物，从而使得送风段33内得到富氧、低浓度二氧化碳的洁净空气；

步骤4：送风段33在风机作用下将富氧、低浓度二氧化碳的洁净空气从送风口送出到室内；回到步骤2。

本发明的空气净化方法，是对室内空气进行循环净化，不引入室外空气，在室内空气循环过程中取消了管道进行输送，从而能够杜绝室内空气循环因管道输送导致的二次污染。另外，本发明是在室内进行净化，即使因为利用室外空气制氧引起富氧管2沉积污染性物质，也会得到室内空气循环净化设备3的净化，因此，从送风口出来的仍然是没有二次污染的洁净空气。

在室内空气循环过程中利用二氧化碳吸收/吸附装置能够除掉因呼吸作用产生的二氧化碳气体，避免二氧化碳浓度过高；还设置制氧装置进行制氧，以补充室内空气不断消耗的氧气。最终，能够持续的用于密闭的室内环境为人们提供富氧、低浓度二氧化碳的洁净空气。