基于变压吸附的富氧被动房的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及房屋建筑，具体说是一种基于变压吸附的富氧被动房。
【背景技术】
[0002]1、被动房介绍
[0003]“被动房”是建筑节能理念和各种技术产品的集大成者，通过充分利用太阳能、地热能等可再生能源使采暖消耗的一次能源不超过15千瓦.小时/平米的房屋。如此低的能耗标准，是通过高隔热隔音、密封性强的建筑外墙和可再生能源来实现。
[0004]被动式房屋不仅适用于住宅，还适用于办公建筑、学校、幼儿园、超市等。
[0005]被动式房屋的概念最早源于瑞典隆德大学的Bo Adamson教授和德国达姆施塔特房屋与环境研宄所(Institut filr Wohnen und Umwelt)的 Wolfgang Feist 博士在 1988年5月的一次讨论。通过一系列的研宄和德国黑森州政府的资助，被动式房屋的概念逐步确立起来。
[0006]1990年最早的一批被动式房屋在德国达姆施塔特建成。1996年(Passivhaus-1nstitut)在达姆施塔特成立，致力于推广和规范被动式房屋的标准。此后有越来越多的被动式房屋落成。
[0007]19世纪70年代，建筑师和科学家就开始研宄零能耗的房屋，把能耗降到零是十分苛刻的，尽管从理论的角度它是可行的，但是因为极高的造价和复杂的工艺，至今为止还只是停留在科研项目层面。
[0008]低能耗建筑(供热能源需求用量<70kWh/m² ；a)，因其优越的性能价格比，所以很快的普及开来。随着节能的需求更为迫切，被动式节能屋发展开来。如果把被动式节能屋结合上更多的太阳能发电设备，那么也就实现了 “零能耗”的房屋，因为没有谁愿意住在一个没有冰箱和电视的房子里。
[0009]截止至2010年，仅在德国就有13000多座被动式节能屋投入了使用(2012年全世界有37000座)，有独栋房屋、公寓、学校、办公楼、游泳馆等。特别是多层建筑，更能体现它的优势，例如位于Innsbruck的能容纳354个住户的“Lodenareal”项目，是世界上最大的被动建筑。
[0010]被动房屋的基本原则就是能效。杰出的保温墙体、创新的门窗技术、高效的建筑通风、电器节能都是解决能效的基础。
[0011]2、变压吸附富氧技术介绍
[0012]变压吸附制氧是国际上最近三十年新兴起来的制氧技术，它的特点是就地产氧，只要将制氧设备接通电源，就可由空气中生产出氧气，且设备的体积小、操作简单，可省去大量的人力、物力，尤其适合实施管道化中心供氧的医院以及工业不发达地区的医院。
[0013](I)原理和方法
[0014]变压吸附制医用氧是采用物理吸附的方法，使用的吸附剂是沸石分子筛(zeolitemolecular sieve)。空气中的主要成分是氮气、氧气及其它稀有气体，它们的分子极性各不相同，其中氮气的极性较氧气的极性要大。沸石分子筛是一种极性吸附剂，在等温条件下，当吸附压力增加时，它对氮气的平衡吸附量要比氧气增加很多；当吸附压力减少时，它对氮气的平衡吸附量比氧气减少很多。利用沸石分子筛的这一特性，可采用加压吸附，减压解吸循环操作的方法制取氧气。
[0015](2)吸附剂的选择
[0016]在PSA吸附床中，至少有两层吸附剂，靠近进料端的吸附剂称为“预处理”吸附剂，它的主要作用是除去进料空气中的水和二氧化碳。氧化铝通常被用作预处理吸附剂，但是，使用中人们发现在氧化铝与其它吸附剂的接触面上会产生一个低温区，称为“冷点”，会影响吸附剂的再生。随着人们对“冷点”的进一步认识，氧化铝已被NaX型的沸石分子筛代替，因为它比氧化铝具有更高的氧、氮吸附容量和吸附热，可以帮助减少“冷点”的损害。目前，具有更高吸附容量的NaX吸附剂已经被开发出来，可以进一步减低“冷点”效应。靠近吸附床产品端的第二层吸附剂称为“主吸附剂”，它的主要作用是氧气、氮气的分离，一般选用具有优先吸附氮气的沸石分子筛。在有些场合，NaX既被用来作主吸附剂，也被用作预处理吸附剂，但CaA型的沸石分子筛是变压吸附法制氧最常用的吸附剂。为了提高分子筛的吸附性能，又开发其它类型的分子筛如CaX型的沸石分子筛，目前吸附选择性能最好的吸附剂是LiX型和MgA型沸石分子筛。
[0017](3)制氧流程
[0018]变压吸附常压解吸制氧流程通常有四床、三床、两床三种形式。
[0019]四床吸附流程的特点是空气中氧气的收率比较高，可达40%，缺点是吸附床较多，工艺流程复杂，技术要求高，可靠性较差。
[0020]三床吸附流程的特点是氧气收率一般，可达35%，工艺也比较复杂。二床吸附流程的缺点是空气中氧气收率比较低，只有30%，但这种流程比较简单，工艺也不复杂，操作容易，可靠性高，是目前制医用氧设备采用最多的流程。
[0021]3、富氧技术在被动房中的应用
[0022]被动房中的能量消耗主要有两大部分，一是房体的自然温度传递，冬天房体内部向外传递热量，夏天外部热量传入房体内部，为了保证房体内部温度适合人类居住，就需要升温和降温，这部分能量损失，可以采用更有效的绝热材料来降低，目前已经做的很好了。另一个就是房体内的空气注入和排放，人在被动房内需要呼吸，消耗氧气排出二氧化碳，因此需要又一个空气流通系统，该系统吸入的气体需要升温(降温)致房体内控制的温度，换气量越大，这部分消耗的能量越大。在换气过程中，大量的氮气是不需要进行置换的，主要补充氧气和排出二氧化碳即可。而传统的换气系统只能从大气中补气。
[0023]在某些地方，空气比较潮湿，如果进气不经过干燥处理，人在被动房内生活会感到不舒服。通过富氧膜等方式提供氧气可以实现较高浓度的供氧，适用于空气较为干燥的地区，但是在潮湿地区富氧膜无法过滤掉过多的水分，且富氧膜会被水分子覆盖，使供氧性能受到影响。
【发明内容】
[0024]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于变压吸附的富氧被动房，在提供浓度较高的氧气的同时，还可以过滤掉空气中大部分的水分子。
[0025]所述基于变压吸附的富氧被动房，其特征在于:包括密封房、变压吸附富氧设备、压力平衡电控阀、在线氧气分析仪和电接点压力表；所述在线氧气分析仪和所述电接点压力表安装于所述密封房内或分别通过管道与密封房内连通，所述变压吸附富氧设备至少带有一对吸附塔，变压吸附富氧设备的气体输出管道通过缓冲罐将变压吸附处理后的气体通过出口管输出到所述密封房内，所述变压吸附富氧设备设有真空泵和鼓风机，所述真空泵和鼓风机分别与所述在线氧气分析仪的报警输出端连接，用于通过在线氧气分析仪所测得的密封房内的氧气浓度控制所述变压吸附富氧设备供氧；所述密封房设有通过所述压力平衡电控阀与外界连通的通道，所述压力平衡电控阀与所述电接点压力表的电控输出端连接，由电接点压力表所测得的密封房内的气压值来控制所述压力平衡电控阀。
[0026]典型地，所述密封房是被动房。
[0027]优化方案是，所述变压吸附富氧设备安装于所述密封房的外部。
[0028]一种双吸附塔的变压吸附富氧设备结构实施例是，所述变压吸附富氧设备设有2个吸附塔，2个吸附塔的气体输入口分别通过阀门与真空泵的抽气端连通，2个吸附塔的气体输入口并列地分别通过阀门与鼓风机的送气端连通，所述真空泵的抽气端与鼓风机的送气端通过三通管道和阀门与排气口连通，2个所述吸附塔的气体输出口之间通过带针型阀的管道连接，2个所述吸附塔的气体输出口还并列地通过带阀门的管道输出到所述缓冲罐。
[0029]进一步地，变压吸附富氧设备的所述真空泵和所述鼓风机与所述在线氧气分析仪的报警输出端之间分别连接有定时控制装置。
[0030]优化方案是，所述密封房安装有真空玻璃窗。
[0031]本实用新型通过变压吸附富氧设备产生较高浓度的氧气提供给密封房，不仅经过变压吸附产生富氧的空气，其中带有分子极性的水汽被变压吸附装置的分子筛吸附了，且易于提供更大的供气量，适合于在潮湿地区较大面积的被动房。
[0032]同时人在被动房内需要呼吸，消耗氧气排出二氧化碳，因此需要又一个空气流通系统，该系统吸入的气体需要