一种应用于兼农建筑的移动式碳捕集系统的制作方法

本发明属于碳捕集技术领域，具体的说，是涉及一种碳捕集、农业与室内环境控制相结合的移动式碳捕集系统。

背景技术：

由于生活节奏不断加快，生活压力不断增加，导致人们集中工作的时间不断延长。co2作为影响室内空气品质的重要因素，若其浓度无法得到有效控制，很可能使长时间处于建筑物内工作的人们感到不适。清新空气中的二氧化碳体积浓度为0.036-0.0039％，二氧化碳浓度的增加，会造成血压上升及呼吸困难，改善室内空气品质的重要性不言而喻。

一方面，直接从建筑室内进行碳捕集的技术可以有效降低建筑室内的co2浓度，改善室内空气品质。其中，吸附法碳捕集过程较为简单，适合分布式碳捕集系统。富集后的co2主要用于食品加工，驱油等方面，在其他领域尚未得到有效利用。

另一方面，co2是植物进行光合作用的原料，对促进植物生长有重要的作用，因此提高温室大棚内co2的浓度意义明显。常见提高大棚内co2浓度的方法包括化学法、燃烧法、生物法、大量施加有机肥等。但上述方法往往存在成本高、污染环境等问题。

一些发明者尝试在提升温室大棚中co2浓度的角度进行创新。例如，公开号为cn109601201a的专利提出了一种利用常压热水锅炉向温室大棚施加co2的系统及其处理方法，利用热水锅炉系统排出的烟气，通过废气高效利用，为农作物生长提供必需的co2；同时，也对热水锅炉排出的烟气进行了处理，实现了烟气的清洁处理和利用。公开号为cn108753843a的专利利用在沼气工程净化过程中产生的副产物co2，解决了冬季温室生产co2亏缺的问题，同时根据作物光合作用规律，实现了阶段式、精量化的co2释放，极大的提高了农业生产效率；通过co2气体施肥，实现了有机废弃物最大限度的资源利用，减少了大型沼气工程碳污染。公开号为cn207383068u的专利提出了一种温室大棚co2气施装置，利用石灰粉箱和稀盐酸箱能够自行生产co2，并储存在储存罐内，将生成的co2通入温室大棚中。类似的增加co2浓度方法的国内外专利还有公开号为cn108031238a的专利、公开号为cn109258241a的专利和公开号为cn206193515u的专利等。但以上专利创新点仅在于以工业手段增加温室内co2浓度，以封闭空间内co2为碳肥来源鲜见报道。

另一些发明者尝试在co2的用途上进行创新。例如公开号为cn109534959a的专利提供了一种利用co2分解酚钠盐的方法，通过生成含有碳酸氢钠的水相及控制水相ph值，并使一次粗酚与水混合进行二次分解，达到较高的酚钠分解率和粗酚含量。公开号为cn208667504u的专利提出了一种利用回收co2发电的电烧石灰窑，利用石灰生产中产生的co2气体进行发电及利用电能煅烧石灰，结构简单新颖，使用操作方便，能把石灰生产中的co2气体收集并循环利用，基本实现co2“零排放”。公开号为cn105819445a的专利提供了一种深海封存co2的方法，利用co2的储能、相变放出能量，驱动co2收集、压缩、运输和注入设备，进行co2捕集、制备干冰、运输和注入海底，充分利用了绿色能源，有效降低封存co2过程的成本，有利于减少大气污染和温室效应。但是，上述专利中co2的利用较为局限，基本以工业应用为主，没有与实际工作生活紧密结合。

技术实现要素：

本发明着力于解决的是现有技术尚未灵活有效地将降低建筑内co2浓度与促进植物生长相结合的技术问题，提供了一种应用于兼农建筑的移动式碳捕集系统，“变废为宝”，从建筑室内捕集较低浓度的co2富集到较高浓度并进行储存，同时将适宜浓度的co2供应到温室大棚中去，实现co2的废物再利用。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种应用于兼农建筑的移动式碳捕集系统，包括碳捕集单元和高浓度co2供应单元，所述碳捕集单元包括co2吸附腔和抽气泵，所述高浓度co2供应单元包括真空泵和储气腔；

所述co2吸附腔的进气口通过所述抽气泵连接于室内环境，所述抽气泵和所述室内环境之间的输气管路上设置有第一电控阀门；所述co2吸附腔的排气口连接于大气出口，所述co2吸附腔的排气口与所述大气出口之间设置有第三电控阀门；

所述co2吸附腔的出气口与所述真空泵的进气口连接，所述co2吸附腔的出气口与所述真空泵的进气口之间的输气管路上设置有第二电控阀门；所述真空泵的出气口与所述储气腔的进气口连接，所述储气腔的出气口与温室供气口连接；所述储气腔的出气口与所述温室供气口之间的输气管路上设置有第四电控阀门；所述温室供气口连通于温室大棚。

进一步地，所述co2吸附腔中填充的吸附材料为沸石13x、活性炭、胺基改性硅胶、有机金属骨架中的一种。

进一步地，所述co2吸附腔中的解吸温度范围为80℃-150℃。

进一步地，所述温室大棚安装有co2浓度检测仪，用于控制所述温室大棚中的co2浓度为夏季800～1500μmol/mol，冬季600～1000μmol/mol。

进一步地，所述碳捕集单元和所述高浓度co2供应单元分别集成设置。

本发明的有益效果是：

本发明的应用于兼农建筑的移动式碳捕集系统，碳捕集单元从建筑室内捕集co2并将其储存，可以降低室内co2浓度，有效改善室内空气质量，提高人体舒适度；同时高浓度co2供应单元将储存的co2将捕集的co2供应到温室大棚中作为碳源，可保证棚内co2维持在浓度适宜的稳定状态，为植物施加不可或缺的碳肥，从而达到提高农作物品质的目的。这样，从改善室内空气品质及满足大棚内植物对co2的需求出发，就地取材的形成“碳捕集+碳供给”系统，有助于降低建筑室内co2浓度并促进植物生长，达到一举两得的效果。另外，系统中的碳捕集单元和高浓度co2供应单元均为集成设置，移动灵活，不局限于某一区域，可以在不同地点运行，甚至可以跨区域使用，节约成本，起到了一举多得的效果。

附图说明

图1是本发明的应用于兼农建筑的移动式碳捕集系统的结构示意图。

图中：1-室内环境；2-输气管路；3-第一电控阀门；4-抽气泵；5-吸附腔；6-第二电控阀门；7-第三电控阀门；8-真空泵；9-储气腔；10-大气出口；11-温室供气口；12-第四电控阀门；13-co2浓度检测仪。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本实施例提供了一种应用于兼农建筑的移动式碳捕集系统，主要包括碳捕集单元和高浓度co2供应单元。若以建筑内部co2作为碳源对温室大棚进行碳肥供应，既能有效降低建筑室内的co2含量，又能最大程度地满足植物对co2的需求。

碳捕集单元包括与建筑中室内环境1内接通的co2吸附腔5、抽气泵4、大气出口10。co2吸附腔5中填充的吸附材料可以是沸石13x、活性炭、胺基改性硅胶、有机金属骨架(mofs)等。co2吸附腔5中的解吸温度范围为80℃-150℃，该温度能够充分利用工业、农业和日常生活等领域产生的中低温余热废热。co2吸附腔5的进气口依次通过输气管路2与抽气泵4和第一电控阀门3相连，最终连通于室内环境1。co2吸附腔5的排气口与大气出口10相连，并且co2吸附腔5的排气口与大气出口10之间的输气管路2上设有第三电控阀门7。

高浓度co2供应单元包括真空泵8和储气腔9。真空泵8的进气口与co2吸附腔5的出气口相连，并且真空泵8与co2吸附腔5之间的输气管路2上设有第二电控阀门6。真空泵8的排气口与储气腔9的进气口相连，储气腔9的排气口与温室供气口11相连，并且储气腔9的排气口与温室供气口11之间的输气管路2上设有第四电控阀门12。

温室供气口11连接至温室大棚，温室大棚设置有co2浓度检测仪13，可以将温室大棚中的co2浓度夏季控制在800～1500μmol/mol，冬季控制在600～1000μmol/mol。

本移动式碳捕集系统中的碳捕集单元和高浓度co2供应单元均为集成放置，可随意移动，便于在不同地点运行。

本发明中碳捕集单元的工作流程是：将第一电控阀门3打开后，利用抽气泵4将建筑中室内环境1的空气吸入，通过输气管道2将空气送进co2吸附腔5，co2吸附腔5中的吸附材料将空气中的co2吸出，关闭第二电控阀门6打开第三电控阀门7，将处理过的空气通过大气出口10排入大气中。抽气泵4为空气的循环流动提供了动力，吸附腔5保证了获得浓度较高的co2气体。运行一段时间后关闭第一电控阀门3和大气出口10，co2吸附腔5开始开始进行解吸过程，释放co2。

本发明中高浓度co2供应单元的工作流程是：将第二电控阀门6、第三电控阀门7和第四电控阀门12关闭，利用真空泵8将储气腔9抽成真空，第二电控阀门6打开，由于压力差的作用co2吸附腔5中的高浓度co2流入储气腔9中。将co2浓度检测仪13打开，检测温室大棚中的co2浓度，当其中的co2浓度低于标准值时，第四电控阀门12打开，高浓度的co2流入温室大棚，当温室大棚中的co2浓度达到一定值时，关闭第四电控阀门12，使温室大棚中的co2浓度维持在一个稳定值，保证农作物的生长。

本系统中，对大气中co2的吸附效率和吸附腔的体积取决于吸附腔内吸附材料的性质、大气中co2浓度和相应的运行策略要求等。

碳捕集单元收集的co2用于温室大棚的植物生长过程，减小了化学肥料的利用，有效提高了植物的品质，对环境没有造成二次污染。本发明能够有效缓解室内二氧化碳的浓度，非常适合人口密集的建筑楼内的co2捕集，具有一定的普适性意义。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。