[实用新型]基于变压吸附的富氧被动房

说明书

技术领域

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

1、被动房介绍

“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。

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。

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究所(Institut für Wohnen und Umwelt)的Wolfgang Feist博士在1988年5月的一次讨论。通过一系列的研究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。

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-Institut)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。

19世纪70年代，建筑师和科学家就开始研究零能耗的房屋，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。

低能耗建筑(供热能源需求用量<70kWh/m&sup2；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。

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。

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。

2、变压吸附富氧技术介绍

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。

(1)原理和方法

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(zeolite molecular 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。

(2)吸附剂的选择

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。

(3)制氧流程

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。

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。