專利名稱：一種密閉空間內(nèi)的CO₂溫濕度調(diào)節(jié)與空氣凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在密閉空間內(nèi)為人的生命安全提供保障的CO2溫濕度調(diào)節(jié)與空氣凈化方法，本發(fā)明可以用于煤礦井下緊急避險系統(tǒng)，煤礦井下緊急避險系統(tǒng)還包括可移動救生艙、避難硐室。
背景技術(shù)：
當(dāng)外界環(huán)境特殊時，需要存在一個密閉空間保障人的生命安全，并最大限度地提供維持人生存的條件。CO2溫濕度調(diào)節(jié)與空氣凈化系統(tǒng)設(shè)置于密閉空間內(nèi)，用于創(chuàng)造適合于人生存的環(huán)境。人在密閉空間內(nèi)生存，會有熱負(fù)荷產(chǎn)生，為控制溫濕度在一個適合人生存的范圍內(nèi)，需要有溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。使用(X)2開式空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)，不需要使用外部電源或者其他能源，也不需要使用內(nèi)部蓄電池來驅(qū)動空調(diào)系統(tǒng)。CO2作為制冷工質(zhì)，安全、無毒、阻燃和防爆，使用過程中可以更好的保證人的生命安全。當(dāng)(X)2儲液裝置內(nèi)(X)2氣源溫度低于(X)2臨界溫度，即CO2在亞臨界狀態(tài)下工作時，其換熱效率高，制冷作用明顯；而當(dāng)(X)2儲液裝置內(nèi)(X)2氣源溫度高于(X)2臨界溫度，即CO2在超臨界狀態(tài)下工作時，其換熱效率就會隨溫度升高而快速降低，制冷作用大大降低。所以，如何降低因(X)2儲液裝置內(nèi)(X)2氣源溫度高對(X)2制冷效果的影響，屬于一個技術(shù)難題。外界環(huán)境流入的和人生存過程中產(chǎn)生的C0、C02和NH3等有毒有害氣體，存在于密閉空間內(nèi)無法排出，需要有空氣凈化系統(tǒng)對密閉空間內(nèi)的有毒有害氣體進(jìn)行去除。自然對流去除密閉空間內(nèi)有毒有害氣體的速度緩慢，很難達(dá)到要求，而空氣凈化系統(tǒng)使用風(fēng)扇帶動密閉空間內(nèi)空氣快速流動，經(jīng)過有毒有害氣體吸附藥劑吸附，能達(dá)到空氣凈化的目的和要求。利用(X)2溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)排出的高壓(X)2尾氣的動能，作為空氣凈化系統(tǒng)的能量來源，不需要使用外部電源或者其他能源，也不需要使用內(nèi)部蓄電池，可以更好地提供維持人生存的條件。基于上述背景，以及考慮與其相關(guān)的困難，研發(fā)了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種密閉空間內(nèi)的(X)2溫濕度調(diào)節(jié)與空氣凈化方法，以解決上述技術(shù)難題，保障密閉空間內(nèi)人的生命安全，并最大限度地提供維持人生存的條件。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種密閉空間內(nèi)的CO2溫濕度調(diào)節(jié)與空氣凈化方法，包括以下步驟
(A)首先打開(X)2儲液裝置1的開關(guān)，通過密閉空間18內(nèi)的總壓力表2觀察(X)2儲液裝置1壓力在使用過程中的變化，了解壓力變化是否正常；
(B)然后打開總開關(guān)閥3，液態(tài)(X)2從(X)2儲液裝置1流出，液態(tài)(X)2流過第一內(nèi)部換熱器4，接著流入第一主要節(jié)流閥5、氣液分離器6，分成氣態(tài)(X)2和液態(tài)(X)2兩路；
其中氣態(tài)(X)2通過第一輔助節(jié)流閥7和第二內(nèi)部換熱器8后通過限壓閥9、氣動馬達(dá)13和單向閥對排入外界環(huán)境中；
而液態(tài)(X)2通過第二內(nèi)部換熱器8流向第二主要節(jié)流閥10，然后流入蒸發(fā)器15內(nèi)，液態(tài)(X)2熱交換后變成氣態(tài)(X)2 ；
(C)變成氣態(tài)的CO2經(jīng)過視鏡16流入第二輔助節(jié)流閥17后，再流入第一內(nèi)部換熱器4，再通過限壓閥9、氣動馬達(dá)13和單向閥M排入外界環(huán)境中。有益效果
本發(fā)明通過采用兩級節(jié)流中間分氣技術(shù)，使所述溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能受(X)2氣源溫度的影響很小，即(X)2工質(zhì)在亞臨界和超臨界工況下都有良好的降溫除濕效果。通過采用尾氣再利用技術(shù)，將所述(X)2溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)排出的高壓(X)2尾氣的動能合理利用，驅(qū)動所述氣動馬達(dá)和風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，給所述空氣凈化系統(tǒng)提供能量來源，無需電源或其他動力來源。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種密閉空間內(nèi)的CO2溫濕度調(diào)節(jié)與空氣凈化方法，其特征在于包括以下步驟
(A)首先打開(X)2儲液裝置1的開關(guān)，通過密閉空間18內(nèi)的總壓力表2觀察(X)2儲液裝置1壓力在使用過程中的變化，了解壓力變化是否正常；
(B)然后打開總開關(guān)閥3，液態(tài)(X)2從(X)2儲液裝置1流出，液態(tài)(X)2流過第一內(nèi)部換熱器4，接著流入第一主要節(jié)流閥5、氣液分離器6，分成氣態(tài)(X)2和液態(tài)(X)2兩路；
其中氣態(tài)(X)2通過第一輔助節(jié)流閥7和第二內(nèi)部換熱器8后通過限壓閥9、氣動馬達(dá)13和單向閥對排入外界環(huán)境中；
而液態(tài)(X)2通過第二內(nèi)部換熱器8流向第二主要節(jié)流閥10，然后流入蒸發(fā)器15內(nèi)，液態(tài)(X)2熱交換后變成氣態(tài)(X)2 ；
(C)變成氣態(tài)的CO2經(jīng)過視鏡16流入第二輔助節(jié)流閥17后，再流入第一內(nèi)部換熱器4，再通過限壓閥9、氣動馬達(dá)13和單向閥M排入外界環(huán)境中。本發(fā)明中(X)2溫濕度調(diào)節(jié)與空氣凈化系統(tǒng)包括(X)2儲液裝置、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器，總開關(guān)閥設(shè)置在所述(X)2儲液裝置與節(jié)流裝置之間，所述(X)2儲液裝置、總開關(guān)閥、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器和視鏡依次用連接管連接，在所述CO2儲液裝置與總開關(guān)閥之間的連接管一段上設(shè)有總壓力表，所述節(jié)流裝置為兩級節(jié)流中間分氣裝置，在所述兩級節(jié)流中間分氣裝置與蒸發(fā)器之間設(shè)有空氣凈化裝置，所述空氣凈化裝置通過連接管分別與所述兩級節(jié)流中間分氣裝置和裝有所述蒸發(fā)器的箱體連接。本發(fā)明中所述兩級節(jié)流中間分氣裝置包括第一內(nèi)部換熱器、第二內(nèi)部換熱器、第一主要節(jié)流閥、第二主要節(jié)流閥、氣液分離器、第一輔助節(jié)流閥和第二輔助節(jié)流閥，所述第一內(nèi)部換熱器、第一主要節(jié)流閥、氣液分離器、第一輔助節(jié)流閥、第二內(nèi)部換熱器與第二主要節(jié)流閥依次用連接管連接，所述第二輔助節(jié)流閥兩端通過連接管分別與所述第一內(nèi)部換熱器和視鏡連接。本發(fā)明中在所述第二主要節(jié)流閥與蒸發(fā)器之間的連接管一段上設(shè)有分壓力表，所述第一內(nèi)部換熱器、第二內(nèi)部換熱器、限壓閥和所述空氣凈化裝置的氣動馬達(dá)依次用連接管連接，所述空氣凈化裝置的風(fēng)扇的出風(fēng)口與裝有所述蒸發(fā)器的箱體的進(jìn)風(fēng)口通過連接管連接，所述單向閥與氣動馬達(dá)通過連接管連接。本發(fā)明中(X)2溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是以自然工質(zhì)(X)2作為制冷工質(zhì)的開式空調(diào)制冷系統(tǒng)，采用兩級節(jié)流中間分氣技術(shù)，使所述溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能受CO2氣源溫度的影響很小，即(X)2工質(zhì)在亞臨界和超臨界工況下都有良好的降溫除濕效果。本發(fā)明中密閉空間18可以包括煤礦井下緊急避險系統(tǒng)，煤礦井下緊急避險系統(tǒng)可以包括可移動救生艙和避難硐室。本發(fā)明中蒸發(fā)器15可以為一個，也可以是兩個或者多個，節(jié)流閥包括手動節(jié)流閥、熱力膨脹閥和電子膨脹閥，還包括毛細(xì)管和節(jié)流短管。本發(fā)明中內(nèi)部換熱器包括套管式內(nèi)部換熱器，微通道式內(nèi)部換熱器，釬焊板式內(nèi)部換熱器和板翅式內(nèi)部換熱器。本發(fā)明中供(X)2流過的連接管為耐高壓、低溫的銅管或合金鋼管。本發(fā)明中的CO2儲液裝置1設(shè)置于密閉空間18外的另一個安全空間21內(nèi)，CO2儲液裝置1至少為一個，密閉空間18內(nèi)安裝有手動安全閥19與單向泄壓閥20，安全空間21內(nèi)安裝有手動安全閥22與單向泄壓閥23。本發(fā)明中(X)2儲液裝置1可以包括使用真空保溫壓力容器作為所述(X)2儲液裝置1，與外界絕熱，氣源溫度保持恒定，不受外界環(huán)境溫度影響。所述(X)2溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)排出的氣態(tài)(X)2尾氣流出所述密閉空間18后，包括(X)2管路直接通過放置所述(X)2儲液裝置1的所述安全空間21，然后通到外界環(huán)境中；還包括給所述CO2儲液裝置1加裝隔熱夾層，CO2管路連通所述CO2儲液裝置1的隔熱夾層，然后通到外界環(huán)境中。本發(fā)明中空氣凈化系統(tǒng)采用尾氣再利用技術(shù)，將所述(X)2溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)排出的高壓ω2尾氣的動能合理利用，驅(qū)動所述氣動馬達(dá)13和風(fēng)扇14旋轉(zhuǎn)，給所述空氣凈化系統(tǒng)提供能量來源，無需電源或其他動力來源。本發(fā)明中CO2溫濕度調(diào)節(jié)與空氣凈化系統(tǒng)可以使用一個、兩個或者多個。所述CO2溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以使用一個、兩個或者多個。所述以高壓(X)2為動力來源的空氣凈化系統(tǒng)可以使用一個、兩個或者多個。當(dāng)(X)2儲液裝置1氣源溫度高于(X)2臨界溫度時，主要通過兩級節(jié)流中間分氣技術(shù)提高制冷作用與效果，使(X)2溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)受(X)2氣源溫度的影響很小，即(X)2工質(zhì)在亞臨界和超臨界工況下都有良好的降溫除濕效果。也可以通過直接降低CO2儲液裝置1內(nèi)氣源溫度的方法，提高(X)2工質(zhì)的制冷效能。使用真空保溫壓力容器作為CO2儲液裝置1，與外界絕熱，氣源溫度保持恒定，不受外界環(huán)境溫度影響。當(dāng)CO2溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)排出的氣態(tài)CO2尾氣流出密閉空間18后，CO2管路直接通過放置(X)2儲液裝置1的安全空間21，然后通到外界環(huán)境中，通過降低安全空間21內(nèi)的溫度來降低(X)2儲液裝置1內(nèi)氣源溫度；或者給CO2儲液裝置1加裝隔熱夾層，CO2尾氣管路連通(X)2儲液裝置1的隔熱夾層，直接給(X)2儲液裝置1內(nèi)的氣源降溫，然后通到外界環(huán)境中。采用尾氣再利用技術(shù)，合理利用(X)2溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)排出的高壓(X)2尾氣的動能，作為空氣凈化系統(tǒng)的能量來源。高壓CO2尾氣驅(qū)動氣動馬達(dá)13旋轉(zhuǎn)，氣動馬達(dá)13和風(fēng)扇14同軸，帶動風(fēng)扇14旋轉(zhuǎn)?？諝鈨艋到y(tǒng)在風(fēng)扇14的帶動下，使密閉空間18內(nèi)的空氣通過空氣凈化裝置12，去除掉有毒有害氣體與粉塵，起到凈化密閉空間18內(nèi)空氣的作用?？諝鈨艋b置12的出風(fēng)口與裝有蒸發(fā)器15的箱體的進(jìn)風(fēng)口相連接，得到空氣凈化裝置12凈化的空氣通過風(fēng)扇14吹向蒸發(fā)器15，進(jìn)行降溫除濕。降溫除濕以及凈化后的空氣再通過布置合理的管路出風(fēng)口，均勻流入到密閉空間18內(nèi)，供人呼吸使用。CO2溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制冷量大小可以通過第一主要節(jié)流閥5和第二主要節(jié)流閥10進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且可以通過視鏡16觀察管路中的液態(tài)CO2是否完全轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。如果密閉空間18內(nèi)溫度過高，說明(X)2制冷劑流量偏小，制冷量不足，應(yīng)增大第一主要節(jié)流閥5和第二主要節(jié)流閥10的開度；如果通過視鏡16觀察到管路中有液態(tài)CO2制冷劑流過，說明CO2制冷劑流量過大，應(yīng)減小第一主要節(jié)流閥5和第二主要節(jié)流閥10的開度，從而減少管路中CO2制冷劑流量，使儲液裝置1內(nèi)(X)2制冷劑能夠使用更長時間，最大限度維持人的生存條件。密閉空間18內(nèi)裝配有單向泄壓閥20和手動安全閥19，當(dāng)密閉空間18內(nèi)壓力高于其設(shè)定值，就可以通過單向泄壓閥20和手動安全閥19向外界環(huán)境排氣泄壓，維持密閉空間18內(nèi)壓力處于規(guī)定范圍之內(nèi)。CO2儲液裝置1存放的安全空間21內(nèi)裝配有單向泄壓閥23和手動安全閥22，當(dāng)安全空間21內(nèi)壓力高于其設(shè)定值，就可以通過單向泄壓閥23和手動安全閥22向外界環(huán)境排氣泄壓，維持安全空間21內(nèi)壓力處于規(guī)定范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種密閉空間內(nèi)的(X)2溫濕度調(diào)節(jié)與空氣凈化方法，其特征在于包括以下步驟(A)首先打開(X)2儲液裝置1的開關(guān)，通過密閉空間18內(nèi)的總壓力表2觀察(X)2儲液裝置1壓力在使用過程中的變化，了解壓力變化是否正常；(B)然后打開總開關(guān)閥3，液態(tài)(X)2從(X)2儲液裝置1流出，液態(tài)(X)2流過第一內(nèi)部換熱器4，接著流入第一主要節(jié)流閥5、氣液分離器6，分成氣態(tài)(X)2和液態(tài)(X)2兩路；其中氣態(tài)(X)2通過第一輔助節(jié)流閥7和第二內(nèi)部換熱器8后通過限壓閥9、氣動馬達(dá)13和單向閥對排入外界環(huán)境中；而液態(tài)(X)2通過第二內(nèi)部換熱器8流向第二主要節(jié)流閥10，然后流入蒸發(fā)器15內(nèi)，液態(tài)(X)2熱交換后變成氣態(tài)(X)2 ；(C)變成氣態(tài)的CO2經(jīng)過視鏡16流入第二輔助節(jié)流閥17后，再流入第一內(nèi)部換熱器4，再通過限壓閥9、氣動馬達(dá)13和單向閥M排入外界環(huán)境中。
全文摘要
一種密閉空間內(nèi)的CO2溫濕度調(diào)節(jié)與空氣凈化方法，包括以下步驟(A)首先打開CO2儲液裝置1的開關(guān)，通過密閉空間18內(nèi)的總壓力表2觀察CO2儲液裝置1壓力在使用過程中的變化，了解壓力變化是否正常；(B)然后打開總開關(guān)閥3，液態(tài)CO2從CO2儲液裝置1流出，最終流入蒸發(fā)器15內(nèi)，液態(tài)CO2熱交換后變成氣態(tài)CO2；(C)變成氣態(tài)的CO2經(jīng)過視鏡16流入第二輔助節(jié)流閥17后，再流入第一內(nèi)部換熱器4，再通過限壓閥9、氣動馬達(dá)13和單向閥24排入外界環(huán)境中。本發(fā)明通過采用兩級節(jié)流中間分氣技術(shù)，使所述溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能受CO2氣源溫度的影響很小，即CO2工質(zhì)在亞臨界和超臨界工況下都有良好的降溫除濕效果。
文檔編號E21F11/00GK102562117SQ20121000493
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者劉洪勝, 孫有朝, 李元斌 申請人:南京航空航天大學(xué)