專利名稱：館室以及用于調(diào)節(jié)館室內(nèi)空氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)一館室的室內(nèi)空氣的方法，其以氮?dú)饣蛞环N含氮而貧二氧化碳的混合氣體連續(xù)地或以重復(fù)的時(shí)間間隔補(bǔ)充室內(nèi)空氣，使得室內(nèi)空氣中的氧氣含量低于20.9％。本發(fā)明還涉及一種人或動(dòng)物居留的房間，特別是一種充以室內(nèi)空氣并且需保持低于周圍的外部大氣壓的氧氣分壓的體育鍛煉的場(chǎng)館。本發(fā)明最后還涉及用于這種館室的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置。
在這里，室的含義是人或者動(dòng)物可以逗留的館室。館室還特別理解為一種體育鍛煉場(chǎng)館。
背景技術(shù)：
室內(nèi)空氣中的氧氣分壓低于周圍大氣的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館基本上是公知的。在館室內(nèi)調(diào)節(jié)這樣的低氧分壓的方法也是公知的。
簡(jiǎn)單的方法是將館室內(nèi)的整個(gè)空氣的壓力調(diào)節(jié)得低于周圍大氣壓力。通過(guò)這種方法，以類似于較高處的壓縮比來(lái)調(diào)節(jié)該館室的氣壓。為了降低館室內(nèi)的整個(gè)氣壓，必需將該館室氣密密封。這是很昂貴的。一個(gè)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館的空氣交換就需要相當(dāng)高的成本。
有人建議，例如在EP0959862和EP0789546中，不將整個(gè)館室內(nèi)的壓力降低，而是通過(guò)提高氮?dú)夥謮旱姆绞絹?lái)降低館室內(nèi)的氧氣的分壓。結(jié)果表明，所建議的方法不僅操作成本高，而且運(yùn)行成本更是昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
基于這樣的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的基本任務(wù)是提供一種如開(kāi)頭所述的那種方法及館室和室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置，其可以使該氧氣成分較小的館室的運(yùn)行盡可能成本上有利。
按照本發(fā)明，這一任務(wù)通過(guò)開(kāi)頭所述的領(lǐng)域中的一種方法來(lái)完成，在這種方法中，在館室內(nèi)調(diào)節(jié)出至少一點(diǎn)點(diǎn)相對(duì)于周圍的大氣壓的過(guò)壓。開(kāi)始時(shí)將室內(nèi)空氣中的二氧化碳的濃度調(diào)節(jié)得低于體積比0.04％，然后將CO2的濃度調(diào)節(jié)到一預(yù)設(shè)的邊界值之下，該邊界值最高為1至0.65體積百分比。所希望的室內(nèi)氧氣含量以及所希望的二氧化碳含量的調(diào)節(jié)通過(guò)均勻地補(bǔ)充室內(nèi)空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選通過(guò)室內(nèi)空氣強(qiáng)制循環(huán)來(lái)進(jìn)行。
本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)，即，一個(gè)很小的過(guò)壓，例如10至100百帕(hPa)，只需并不過(guò)分的空間密封即可實(shí)現(xiàn)，而且，館室留下的未密封處還形成了館室內(nèi)恒定的空氣交換，因?yàn)槭覂?nèi)空氣通過(guò)未密封處流出，來(lái)自外部大氣的環(huán)境空氣又流向室內(nèi)，從而替換了室內(nèi)空氣。
優(yōu)選以強(qiáng)制循環(huán)的方式輸送室內(nèi)空氣，并以強(qiáng)制循環(huán)的方式補(bǔ)充含氮貧二氧化碳的混合氣體。這種以強(qiáng)制循環(huán)的方式進(jìn)行的館室內(nèi)的空氣交換這樣來(lái)調(diào)節(jié)，即，使得館室內(nèi)基本上是均勻的配置空氣。
所謂含氮貧二氧化碳的混合氣體指的是相對(duì)于外部或周圍的空氣有較大的氮?dú)夂俊?br> 室內(nèi)空氣中的二氧化碳含量?jī)?yōu)選這樣來(lái)調(diào)節(jié)，在室內(nèi)空氣強(qiáng)制循環(huán)過(guò)程中，以外部大氣中的貧二氧化碳空氣來(lái)替換一部分室內(nèi)空氣，外部大氣中的空氣具有通常的氧含量。強(qiáng)制循環(huán)交換的室內(nèi)空氣部分這樣來(lái)調(diào)節(jié)，即，室內(nèi)空氣中的二氧化碳的濃度開(kāi)始時(shí)小于體積比0.04％，然后將二氧化碳的濃度保持在一設(shè)定的邊界值之下，該邊界值最大為體積比1至0.65％。
也可以通過(guò)化學(xué)方法來(lái)降低空氣中的二氧化碳含量，特別是借助于特種石灰石。
優(yōu)選對(duì)強(qiáng)制循環(huán)引入的室內(nèi)空氣進(jìn)行受控離子化處理，使得經(jīng)過(guò)較多的空氣循環(huán)周期氧氣含量相對(duì)于外部大氣減少而且二氧化碳含量也較低的室內(nèi)空氣保持較高的空氣質(zhì)量。通過(guò)受控離子化，特別是可以降低室內(nèi)空氣中的碳?xì)浠衔锏暮?。在這個(gè)意義上，將室內(nèi)空氣中碳氧化合物和細(xì)菌的質(zhì)量作為空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。為補(bǔ)充室內(nèi)空氣而制備的混合氣體的混合過(guò)程優(yōu)選在過(guò)壓或負(fù)壓下進(jìn)行。
該混合優(yōu)選在一個(gè)混合室中進(jìn)行，根據(jù)過(guò)壓或負(fù)壓的混合室中所需要的混合氣體配比向該室中提供混合氣體的混合組分。如果在過(guò)壓下進(jìn)行混合氣體的混合，則將各組分在不同的混合室過(guò)壓的情況下送入。如果混合室中室負(fù)壓，則在不同的混合室負(fù)壓下送入不同的混合氣體組分。優(yōu)選的是，一種氣體混合物組分為外部大氣總的空氣，另一種氣體混合物組分為氮?dú)狻?br> 一種優(yōu)選的方法是，借助于一分離裝置來(lái)分離空氣以制備含氮的氣體混合物，該分離裝置中供以強(qiáng)制循環(huán)中的室內(nèi)空氣，在循環(huán)空氣中混入周圍的空氣或者氮?dú)饣蛘咭环N含氮?dú)怏w混合物，這些氣體的混入量相應(yīng)于空氣分離的過(guò)程中排除的高含氧成分的當(dāng)量。采用這種方法就可以利用分離裝置產(chǎn)生低氧分壓的室內(nèi)空氣。
在確定空氣分離時(shí)排除的高含氧空氣的當(dāng)量時(shí)需要考慮的是，從分離裝置中排出的高含氧排除氣體流量并不是唯一的排出空氣流量。更確切地說(shuō)，必須根據(jù)多次從分離裝置中排出的循環(huán)空氣的排出空氣流量補(bǔ)充以新鮮的周圍空氣(新鮮空氣流量)或者還補(bǔ)充以富集氮的氣體混合物，因此，至少有一個(gè)從循環(huán)空氣流量分支出的第二排出空氣流量，其與從分離裝置中排出的排出空氣流量和泄漏流量一起用作補(bǔ)償?shù)牧髁科胶狻?br> 優(yōu)選的一種方法是，通過(guò)分離空氣從周圍的空氣中制備含氮的氣體混合物，為此可以使用前面提到的分離裝置。
與剛剛提到的方法結(jié)合，將空氣分離中形成的氧氣成分大于體積比21％的富氧氣體混合物送入一第二室。在該第二室中主要是一種高含氧量的大氣，其用于特定的目的，例如，醫(yī)療。
對(duì)在該第二室內(nèi)的富氧的室內(nèi)空氣也進(jìn)行與少氧含量的室內(nèi)的空氣相同的處理。
優(yōu)選測(cè)定循環(huán)空氣的至少一種特性，例如空氣濕度、空氣溫度等，并對(duì)其調(diào)節(jié)控制。
按照本發(fā)明，上述任務(wù)也通過(guò)一種開(kāi)頭所述的館室來(lái)完成，特別是一種體育鍛煉館室，該館室這樣設(shè)計(jì)，即，其至少在短時(shí)間內(nèi)可以具有相對(duì)于該館室周圍的外部大氣至少很小的過(guò)壓。該館室通過(guò)一空氣入口和一空氣出口與一室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置連接，該室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)館室的室內(nèi)空氣，使其氧分壓小于外部大氣中的氧氣分壓。
在本發(fā)明中，所謂至少在短時(shí)間內(nèi)可以保持相對(duì)于該館室周圍的外部大氣至少很小地過(guò)壓的館室是這樣一種館室，其運(yùn)行起來(lái)要足夠密封，保證泄漏率低于10％，優(yōu)選低于5％。運(yùn)行中泄漏流量與向館室充入的總流量之比稱為泄漏率。除了上面已經(jīng)說(shuō)過(guò)的泄漏流量之外，從館室中流出的總的流量還包括循環(huán)空氣流量。這是有針對(duì)性地從館室中排出的，用于在循環(huán)空氣法中再生。
優(yōu)選在館室中設(shè)置傳感器，用于監(jiān)測(cè)氧氣濃度或者氧氣分壓、二氧化碳濃度或者二氧化碳分壓及空氣濕度、空氣質(zhì)量、臭氧以及空氣溫度。
用于完成前面所述的任務(wù)的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置包括一循環(huán)空氣通道及至少一臺(tái)用于使循環(huán)空氣在循環(huán)通道中運(yùn)動(dòng)的泵或通風(fēng)機(jī)。循環(huán)空氣通道通過(guò)入口和出口與所述館室連通。在循環(huán)通道中連接有一混合室，該室一方面具有一用于循環(huán)空氣的空氣入口和一空氣出口，另一方面具有一來(lái)自外部大氣的新鮮空氣入口和一用于向該混合室輸送氮?dú)獾牡獨(dú)馊肟凇?br> 下面匯總按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置的基本特性和優(yōu)點(diǎn)—以現(xiàn)代的手段和較小的公差根據(jù)與預(yù)定的任務(wù)地點(diǎn)相應(yīng)的濃度大小來(lái)控制和調(diào)節(jié)出與一個(gè)模擬海拔相應(yīng)的訓(xùn)練和居留館室氧濃度；—可以隨時(shí)迅速而有效地進(jìn)行規(guī)定的濃度改變；—將訓(xùn)練和居留館室內(nèi)的二氧化碳濃度穩(wěn)定地保持在低于規(guī)定的邊界值，該邊界值至少低于體積比0.65％；—可以靈活地使所輸入的氣體混合物流量適應(yīng)要求；—永久地維持空氣質(zhì)量；—室內(nèi)的低氧空氣通過(guò)輸入兩種成分—氮?dú)?氮含量大于體積比78％，最大體積比100％)和新鮮空氣(氧含量體積比20.9％)—形成，這兩種成分單獨(dú)制取，或者取自外部空氣或部分取自室內(nèi)空氣本身，并流量控制地送入；
—氮?dú)膺x擇性地由一種工業(yè)上應(yīng)用的空氣分離裝置(借助于不同的方法)預(yù)先以變化的量(空氣分離裝置連接著存儲(chǔ)器)置備或者由儲(chǔ)罐提供；空氣分離裝置與混合室的管道的長(zhǎng)度可以這樣來(lái)變化，即，使得在低氧區(qū)域內(nèi)沒(méi)有附加的聲音負(fù)荷出現(xiàn)；—所要求的氣體混合物的混合在進(jìn)入室內(nèi)之前在一個(gè)連接在該室上游的混合室中完成(見(jiàn)圖1)；—各組分氮?dú)夂托迈r空氣單獨(dú)地制取以及通過(guò)電子控制閥來(lái)控制其送入，這樣就可通過(guò)在關(guān)閉一種組分的送入同時(shí)加大另一組分的送入而迅速地提高相當(dāng)海拔(通過(guò)單獨(dú)提供氮?dú)鈦?lái)減小氧氣濃度)，或者迅速地降低相當(dāng)海拔(通過(guò)單獨(dú)送入新鮮空氣來(lái)增加氧氣濃度)；這樣，形成理想相當(dāng)海拔所需的時(shí)間相對(duì)于恒定地輸入理想的最終濃度的氣體混合物有了一定的縮短，形成相當(dāng)海拔的成本也顯著地減低了。相當(dāng)海拔是海平面以上的高度，在該高度上呼吸空氣中的氧分壓與所述館室中的大致相同。
—由于從混合室輸入的低氧氣體混合物的分流量的可變的可控制性，以及從而總流量的可變的可控制性，當(dāng)室內(nèi)人員數(shù)量增加，或者當(dāng)身體負(fù)荷的強(qiáng)度加大時(shí)，可以立即增加氣體混合物的流量，并從而降低二氧化碳濃度；—采用微電子控制調(diào)節(jié)(例如DDC，直接數(shù)字控制)可以調(diào)節(jié)分流量，而且直接補(bǔ)償擾動(dòng)影響，并保證恒定的氧濃度。室內(nèi)人員的積極和消極的氧消耗通過(guò)相應(yīng)地輸入新鮮空氣來(lái)補(bǔ)償。由于進(jìn)出館室而造成的新鮮空氣的破壞通過(guò)減少新鮮空氣流量來(lái)平衡。
當(dāng)室內(nèi)二氧化碳濃度增大到超過(guò)預(yù)定的邊界值時(shí)，通過(guò)加大兩分組分流量自動(dòng)地加大總流量。流量的增大起到加強(qiáng)室內(nèi)空氣交換的作用，從而也減少了二氧化碳的濃度；流量增大到使二氧化碳重新又回到預(yù)定的邊界值為止。
—僅僅靠規(guī)定的空氣交換(氣體混合物流量的大小)還不能保證空氣質(zhì)量。這要借助于一個(gè)附加地裝在低氧室內(nèi)的循環(huán)空氣系統(tǒng)和在該循環(huán)空氣系統(tǒng)中的受控的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。在此系統(tǒng)中，低氧室中的空氣流過(guò)專門的過(guò)濾器和受控離子發(fā)生器，返回到室內(nèi)，這樣首先消除了積水，還消除了不利的材料(細(xì)菌)。入流的氣體混合物與流出的氣體混合物之間的空氣交換主要用于減少二氧化碳濃度。


現(xiàn)在結(jié)合附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。
圖1示出了一館室，其連接著一室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置，用于在該館室中形成一種過(guò)壓低氧配置空氣。
圖2為一幅表示將氣體混合物引入館室和從其中引出的附圖。
圖3示出一館室，其連接著另一種室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置，該空氣調(diào)節(jié)裝置用于與一空氣分離單元配合，用于置備一種含氮的氣體混合物。
圖4示出用于兩個(gè)館室的一套配置，該兩個(gè)館室?guī)в幸粋€(gè)室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置和一個(gè)共同的分離單元，它們之間這樣連接，即，一個(gè)館室中的室內(nèi)空氣中氧氣減少，另一個(gè)館室中富氧。
圖5為一個(gè)館室的三幅示意圖，該館室中氧含量減少，并具有水池。
圖6示出一低氧館室，該館室具有一冰上或雪上跑道，其中圖6a為一個(gè)橢圓形的冰上跑道的俯視圖，圖6b為穿過(guò)用于該橢圓形冰上跑道的一個(gè)隧道的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的低氧裝置包括如下部分一個(gè)用于人和/或動(dòng)物居留和身體運(yùn)動(dòng)館室—下面稱為館室1、一個(gè)中間存儲(chǔ)器2、一個(gè)混合室3、一個(gè)空氣濕度處理單元32、一個(gè)溫度處理單元33、一個(gè)受控離子發(fā)生器4、一個(gè)顆粒過(guò)濾器5、一個(gè)第一泵61、一個(gè)第二泵62、電子的或以其它方式控制的流通閥(MFC(質(zhì)量流量控制器)或其它)71至79，一個(gè)室內(nèi)空氣入口81、一個(gè)氮?dú)馊肟?2、一個(gè)第一新鮮空氣入口83、一個(gè)第二新鮮空氣入口84、一個(gè)用過(guò)的室內(nèi)空氣出口88、一個(gè)混合室出口89、一個(gè)連接管路90、一個(gè)用于新混合的室內(nèi)空氣的閥門91、一個(gè)用過(guò)的室內(nèi)空氣的接收器和排出器92、一個(gè)第二聯(lián)通導(dǎo)管93、一個(gè)用于通過(guò)化學(xué)方法消除二氧化碳的廢氣處理器(scrabber)12、一個(gè)用于電子控制和調(diào)節(jié)的中央單元100(DDC或其它)以及用于氧氣、二氧化碳、水蒸汽、溫度、空氣壓力、空氣質(zhì)量和臭氧的傳感器110。
室內(nèi)空氣和室內(nèi)配置空氣這兩個(gè)概念在下面視為同義詞，涉及室1內(nèi)的空氣及屬于該室的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置。與之不同的是室1周圍的由新鮮空氣構(gòu)成的外部大氣。
圖1所示的低氧裝置以如下方式運(yùn)行這種裝置用于在一封閉或幾乎封閉的室1內(nèi)形成一少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳(小于體積比0.04％)的室內(nèi)配置空氣，并/或在人或動(dòng)物在其內(nèi)進(jìn)行或不進(jìn)行體育活動(dòng)的情況下，在該封閉或幾乎封閉的室1中調(diào)節(jié)一種少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳(小于體積比0.04％)的室內(nèi)配置空氣。
下面描述的置備少氧室內(nèi)配置空氣的方法稱為消極運(yùn)行。
在該封閉或幾乎封閉的室1內(nèi)形成少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳(小于體積比0.04％)的室內(nèi)配置空氣的消極運(yùn)行方式如下打開(kāi)閥77、79和72，氮?dú)?體積％N2＞78；O2＜20.9；CO2＜0.04；H2O接近0)借助于泵61或者在氮?dú)鈦?lái)自一壓力容器的情況下借助于自身的壓力，經(jīng)入口82和聯(lián)管90和專門的空氣通道91進(jìn)入封閉或幾乎封閉的室1。空氣通道91保證氮?dú)馀c室內(nèi)原有的配置氣體均勻地混合。當(dāng)閥74受控開(kāi)啟而閥75關(guān)閉時(shí)，借助于泵62或室1中升高的壓力，一些室內(nèi)空氣經(jīng)專門的空氣通道92和出口88排出到周圍大氣中，排出的室內(nèi)氣體的數(shù)量保證室內(nèi)過(guò)壓。所述專門通道使新混合的室內(nèi)空氣均勻地抽出。這一過(guò)程一直進(jìn)行到室1呈現(xiàn)出所需的少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳(小于體積比0.65％)的室內(nèi)配置空氣。
在其內(nèi)有人或動(dòng)物并/或進(jìn)行著體育活動(dòng)的情況下，在封閉的或幾乎封閉的室1內(nèi)形成替換或補(bǔ)充少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳的室內(nèi)配置空氣(小于預(yù)設(shè)的邊界值例如為體積比1％或體積比0.65％)的調(diào)節(jié)發(fā)生在一個(gè)積極運(yùn)行中，或者在一個(gè)局部封閉的循環(huán)系統(tǒng)中，或者在一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)中。
首先描述在一個(gè)局部封閉的循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行的積極運(yùn)行——室內(nèi)配置空氣的調(diào)節(jié)。
在其內(nèi)有人或動(dòng)物并/或進(jìn)行著體育活動(dòng)的情況下，在一封閉的或幾乎封閉的室1內(nèi)形成替換或補(bǔ)充少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳的室內(nèi)配置空氣(預(yù)設(shè)的邊界值例如為體積比1％或體積比0.65％)的調(diào)節(jié)發(fā)生在一個(gè)局部封閉的循環(huán)系統(tǒng)中的積極運(yùn)行中，過(guò)程如下空氣循環(huán)完全周期性地進(jìn)行。開(kāi)啟閥75，從室1中抽出的氣體經(jīng)過(guò)一顆粒過(guò)濾器5和一受控離子發(fā)生器4并經(jīng)過(guò)出口81進(jìn)入混合室3，離子發(fā)生器將以碳水化合物為基的有害物質(zhì)從所述氣體中清除?？梢赃x擇性地在空氣流中接入一廢氣處理器12，其以化學(xué)黏結(jié)的方式消除空氣中的二氧化碳。氮?dú)饨?jīng)入口82，周圍空氣(以下稱為新鮮空氣)經(jīng)入口83穿過(guò)通過(guò)顆粒過(guò)濾器5，以相應(yīng)于室1中所需的降低的氧濃度的容積比進(jìn)入混合室。另外一部分新鮮空氣經(jīng)入口84并經(jīng)過(guò)顆粒過(guò)濾器5進(jìn)入混合室。該另外的一部分新鮮空氣補(bǔ)充了室1內(nèi)的人或動(dòng)物的氧消耗。補(bǔ)充的新鮮空氣相對(duì)于室1內(nèi)的人或動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有一個(gè)預(yù)定的比例，該比例通過(guò)耗氧動(dòng)態(tài)理論在室1中設(shè)定，并自動(dòng)調(diào)節(jié)。在此，新鮮空氣中所含的氧量必須大于消耗的氧量。氮?dú)?入口82)和新鮮空氣(入口83和84)的流量相當(dāng)于事先經(jīng)出口85排入周圍的大氣中的消耗的室內(nèi)配置空氣的流量的總和，以及由于存在著的恒定的泄漏，或者由于人或動(dòng)物進(jìn)出室1而產(chǎn)生的擾動(dòng)的泄漏而從循環(huán)回路中泄漏到周圍大氣中的流量。向周圍大氣中排出的或通過(guò)氮?dú)夂托迈r空氣的混合新置備的氣體的量由室1內(nèi)的二氧化碳濃度和設(shè)定的二氧化碳邊界值的動(dòng)態(tài)理論確定，并自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保持一種穩(wěn)定狀態(tài)，或者說(shuō)不超過(guò)所設(shè)定的邊界值。由用過(guò)的大氣和氮?dú)饧靶迈r空氣的新組分在混合室中制成的少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳的室內(nèi)配置空氣(小于預(yù)設(shè)的邊界值例如為體積比1％或體積比0.65％)在離開(kāi)混合室3之前通過(guò)氣象學(xué)技術(shù)這樣來(lái)處理，使得室1中的溫度和濕度保持穩(wěn)定。此外，在室1中還可以對(duì)氣體進(jìn)行另一項(xiàng)氣象學(xué)技術(shù)處理。置備好的室內(nèi)配置空氣借助于泵62或自身的壓力經(jīng)出口89從混合室中出來(lái)，并經(jīng)過(guò)閥72，或者再經(jīng)過(guò)一中間貯存容器2，或者直接經(jīng)連接管路90和使氮?dú)馀c室內(nèi)的氣體均勻混合的專門的空氣通道91進(jìn)入所述封閉或幾乎封閉的室中。通過(guò)閥74和75的受控開(kāi)啟，借助于泵62或室內(nèi)提高了的壓力，經(jīng)使用過(guò)的室內(nèi)配置空氣均勻?qū)С龅膶ｉT的空氣通道92，如此多的室內(nèi)氣體從出口88排出到周圍的大氣中，使得室1內(nèi)保持所述預(yù)定的二氧化碳濃度邊界值，并在室中保持所需的過(guò)壓。減少了通過(guò)出口88排出到周圍大氣中的量的、用過(guò)的室內(nèi)配置空氣經(jīng)顆粒過(guò)濾器5和受控離子發(fā)生器4進(jìn)入混合室，以重新處理。選擇性地可以使該剩余的用過(guò)的室內(nèi)配置空氣穿過(guò)一廢氣處理器12，以附加地消除二氧化碳。在混合室3中的混合過(guò)程可以在小過(guò)壓、大過(guò)壓或負(fù)壓下進(jìn)行。在較小的過(guò)壓下混合少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳的配置空氣(小于預(yù)設(shè)的邊界值例如為體積比1％或體積比0.65％)時(shí)，將用過(guò)的配置空氣、氮?dú)夂托迈r空氣等各組分在超過(guò)室1中的配置空氣的壓力的壓力之下送入混合室，新制成的配置空氣的壓力經(jīng)閥79和輸送管道90及91降低，使得室1中的壓力保持恒定。在負(fù)壓混合的情況下，斷續(xù)地形成少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳的室內(nèi)配置空氣(小于預(yù)設(shè)的邊界值例如為體積比1％或體積比0.65％)，并經(jīng)中間貯存容器連續(xù)地導(dǎo)入室1。泵61將混合室中已經(jīng)置備好的配置空氣經(jīng)閥79抽出，這時(shí)閥75、76、77和78關(guān)閉。接下來(lái)，控制地開(kāi)啟這些閥，用過(guò)的配置空氣、氮?dú)夂托迈r空氣等組分分別暫時(shí)被均勻地導(dǎo)入混合室，并被處理成新的配置空氣。在閥75、76、77和78關(guān)閉后，所述過(guò)程又重復(fù)。泵61將制備好的配置空氣輸送到中間貯存容器中，經(jīng)該中間貯存容器，這些置備好的室內(nèi)配置空氣借助于專門的空氣通道91受控地連續(xù)提供。在以大的過(guò)壓混合的情況下，少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳的配置空氣(小于預(yù)設(shè)的邊界值例如為體積比1％或體積比0.65％)斷續(xù)地生成，并經(jīng)中間貯存器連續(xù)地送入室1。用過(guò)的配置空氣、氮?dú)饧靶迈r空氣等組分分別經(jīng)入口81、82、83和84以大過(guò)壓暫時(shí)并且流量均勻地進(jìn)入混合室，這時(shí)閥79關(guān)閉著。在關(guān)閉閥75、76、77和78后開(kāi)啟閥79。關(guān)閉閥79后，所述過(guò)程重新開(kāi)始。泵61將制備好的配置空氣輸送到中間貯存容器中，通過(guò)該容器，并借助于專門的空氣通道91，置備好的配置空氣連續(xù)地受控提供?；旌系姆绞健孕∵^(guò)壓、大過(guò)壓或負(fù)壓——影響所置備的配置空氣的質(zhì)量，并根據(jù)所需的室1中的配置空氣的成分、所需的流量和干擾的大小來(lái)確定。
現(xiàn)在描述封閉循環(huán)系統(tǒng)的積極運(yùn)行。
在其內(nèi)有人或動(dòng)物并/或進(jìn)行著體育活動(dòng)的情況下，在一封閉的或幾乎封閉的室1內(nèi)形成替換或補(bǔ)充少氧(小于體積比20.9％)和貧二氧化碳的室內(nèi)配置空氣(預(yù)設(shè)的邊界值例如為體積比1％或體積比0.65％)的調(diào)節(jié)發(fā)生在一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)中的積極運(yùn)行中，過(guò)程如下空氣循環(huán)完全借助于泵61和62周期性地進(jìn)行。將閥74關(guān)閉，并將閥75打開(kāi)，這樣，從室1中抽出的配置空氣穿過(guò)一個(gè)顆粒過(guò)濾器5和一個(gè)受控離子發(fā)生器4并經(jīng)入口81進(jìn)入混合室3、連接管道90和專門的空氣通道91，返回室1。離子發(fā)生器4將所有以碳水化合物為基的有害物質(zhì)從配置空氣中清除。可以選擇性地將一通過(guò)化學(xué)黏結(jié)法從配置空氣中清除二氧化碳的廢氣處理器12接在空氣流中。該封閉系統(tǒng)可以一直運(yùn)行到二氧化碳濃度不超過(guò)邊界值，而且氧濃度不超過(guò)其標(biāo)準(zhǔn)范圍。這一條件是在室容積很大的情況下給出的。在達(dá)到邊界值后，或者可以將配置的空氣完全置換，或者在一個(gè)局部封閉的循環(huán)系統(tǒng)中反向進(jìn)行該方法。
對(duì)于各種運(yùn)行方式，所有的硬件由一個(gè)中央微電子控制單元控制，該中央微電子控制單元為一DDC裝置，借助于用于檢測(cè)氧氣、二氧化碳、水蒸氣和有害氣體的濃度以及流量的傳感器調(diào)節(jié)出用過(guò)的配置空氣、氮?dú)?、新鮮空氣、配置好的空氣以及室內(nèi)溫度的理想的額定值。
圖2示出了室1內(nèi)的通風(fēng)和排風(fēng)。圖中各編號(hào)分別表示1-變流量氣體混合物送入管道，具有向前傾斜的出氣孔2-靠近底部的空氣循環(huán)系統(tǒng)的抽吸裝置3-空氣循環(huán)系統(tǒng)中的有害物質(zhì)清除裝置4-凈化并濃縮了二氧化碳的氣體混合物排出裝置5-可控變截面的抽吸管路6-低氧訓(xùn)練或居留館室為引入和排出氣體混合物設(shè)置了強(qiáng)制引導(dǎo)裝置。在很小的過(guò)壓下將與所需要量的氣體混合物從天花板傾斜向下地鼓入(圖2)。在經(jīng)過(guò)訓(xùn)練者后，底部附近的空氣循環(huán)系統(tǒng)將其抽走，該空氣循環(huán)系統(tǒng)將所形成的氣體混合物中的有害物質(zhì)清除，經(jīng)前和側(cè)壁再次送回室內(nèi)，以重新使用，但這次是向后送入，形成向后的空氣運(yùn)動(dòng)。館室后側(cè)相對(duì)于鼓入時(shí)的過(guò)壓為輕微的負(fù)壓。同樣量的空氣被積極地吸走。當(dāng)氣體混合物從不同設(shè)置的出口中擴(kuò)散出來(lái)時(shí)，穿過(guò)館室的這種輥狀的空氣運(yùn)動(dòng)保證了二氧化碳?xì)怏w混合物很好的送出。用過(guò)的氣體混合物的抽吸口(橫截面)靈活地與流入的氣體混合物的量相適應(yīng)，這樣就可以使在不同和交替的人員數(shù)量下的循環(huán)運(yùn)行成為可能。
圖3中示出的館室300和室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置310的分布首先在室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置310方面與圖1所示的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置不同。共同的部件是在館室300中的空氣引導(dǎo)裝置312和空氣抽吸裝置314。從館室300中排出的室內(nèi)空氣經(jīng)一泵316、一離子發(fā)生器318和過(guò)濾器320、一廢氣處理器12、一混合室330和一空氣送入裝置312的循環(huán)空氣驅(qū)動(dòng)裝置中的第二泵332重新又進(jìn)入館室300。就至此提到的部件以及圖中沒(méi)有示出的閥等而言，圖3中的空氣循環(huán)裝置與圖1中相應(yīng)部分沒(méi)有什么不同。關(guān)于混合通道330輸送新鮮空氣和含氮的氣體混合物或氮?dú)?，二者也存在著共同點(diǎn)。如果需要均壓，采用中間儲(chǔ)存容器334也是有效的。所有閥都與圖1中示出的控制調(diào)節(jié)裝置DDC連接，而控制調(diào)節(jié)裝置還與館室300中的傳感器連接。
圖3中示出的由館室300和空氣循環(huán)裝置310組成的裝置與圖1中示出的裝置的基本區(qū)別在于，設(shè)置一個(gè)空氣分離單元340，用于形成送入混合室330的氮?dú)饣蚝獨(dú)怏w混合物。空氣分離單元340在入口側(cè)經(jīng)一管路342與館室300連接，分離單元340接收來(lái)自館室300的室內(nèi)空氣，這些空氣分離出一種富含氮的組分和一種富含氧和二氧化碳的組分，并將富含氮的組分送入混合室330。由空氣分離單元340形成的富含氮的氣體組分可以被視為類似于通過(guò)分離空氣從館室300中獲得的純氮。從空氣分離單元340的側(cè)面送入混合室330的富含氮的氣體組分在混合室330中以與采用圖1所示的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置的情況下相同的方式方法與新鮮空氣混合。
向空氣分離單元340輸送的空氣為來(lái)自館室300的室內(nèi)空氣的優(yōu)點(diǎn)是，這些室內(nèi)空氣已經(jīng)提高了氮含量，此外，在分離單元340的分離過(guò)程中，至少一部分從館室300的室內(nèi)空氣中排出的二氧化碳被分離出來(lái)，并排到外面。
圖4所示的一套裝置帶有兩個(gè)館室，即，一個(gè)第一館室400中具有少氧的室內(nèi)空氣，一個(gè)第二館室410具有富氧的室內(nèi)空氣，其在為館室400和410配置的空氣循環(huán)裝置方面的細(xì)節(jié)與圖3所示的裝置相當(dāng)。館室400的空氣循環(huán)回路402和用于館室410的第二空氣循環(huán)回路412的基本部件為各自的一個(gè)混合室404和414。兩混合室404和414由一空氣分離單元420供氣?？諝夥蛛x單元420的入口并不連接一館室，而是供以新鮮空氣(入口422)。通過(guò)空氣分離形成的該富含氮的氣體混合物經(jīng)管424送入用于第一少氧的館室400的混合室404。同樣通過(guò)空氣分離制成的富氧氣體混合物經(jīng)管426供給用于具有富氧的室內(nèi)空氣的第二館室410的空氣循環(huán)412的第二混合室414。
用于少氧的第一館室400的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置的這一實(shí)施例可以完全與圖1和3中示出的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置相當(dāng)。
關(guān)于用于富氧的第二館室410的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置，混合室414的不同在于，混合室除了一個(gè)單獨(dú)的富氧氣體混合物入口(相當(dāng)于圖1和3中示出的用于富氮的氣體混合物的入口)，還有另一氧氣或富氧的氣體混合物入口428。
圖5中示出一少氧或富氧館室的特別的變異形式500。館室500的特別性在于，其具有一個(gè)伸入到有水池502中的隔膜504，該隔膜終止在一水位506之下，并使水池能夠延伸到館室500外，例如延伸到一個(gè)相鄰的建筑物里，或者延伸到露天。館室500相對(duì)于外部的足夠的密封穿過(guò)水池502并伸入到水池內(nèi)的隔膜504。這使游泳者可以經(jīng)水池進(jìn)入館室及從館室中出來(lái)。
正如已經(jīng)在圖1和3所示的館室，各館室有一個(gè)用于引入富氧或少氧的室內(nèi)空氣和排出室內(nèi)空氣的進(jìn)氣管508和排氣管510。
一個(gè)入口門512使得能夠干燥地進(jìn)入館室500，而又不會(huì)大量地在館室500的室內(nèi)空氣與周圍空氣之間形成交換。
最后，圖6中示出一帶有一冰上或雪上跑道602的館室600。例如該冰雪跑道為一橢圓形跑道。在跑道的上方，具有少氧或富氧的室內(nèi)空氣的館室600由相應(yīng)的館室壁604和一頂蓋606圍起來(lái)。館室600的特別的特征為，少氧的或富氧的氣體混合物的輸送通過(guò)冰雪附近的地板附近，沿著冰上或雪上跑道602延伸的輸入管610發(fā)生。在此，由輸送管路610輸送的氣體混合物可以是冷卻過(guò)的，因此，有利于支撐冰上或雪上跑道。
氣體混合物的排出優(yōu)選通過(guò)一個(gè)在館室600的范圍內(nèi)沿著冰上或雪上跑道602延伸的排氣管612而實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.調(diào)節(jié)第一室內(nèi)的空氣的方法，其中連續(xù)或以重復(fù)的時(shí)間間隔向所述室內(nèi)空氣中補(bǔ)充以氮?dú)饣蛞环N含氮且貧二氧化碳的氣體混合物，使得空氣中的氧氣含量少于體積比20.9％，室內(nèi)空氣中的二氧化碳含量少于體積比1％，或優(yōu)選少于體積比0.65％，同時(shí)將室內(nèi)調(diào)節(jié)到相對(duì)于該室周圍的大氣至少略高的過(guò)壓。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于室內(nèi)空氣強(qiáng)制循環(huán)。
3.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于調(diào)節(jié)通過(guò)所述強(qiáng)制循環(huán)形成的館室內(nèi)的空氣交換，使室內(nèi)形成均勻的空氣。
4.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于在強(qiáng)制循環(huán)中通過(guò)用具有通常的氧含量的外部大氣中的貧二氧化碳空氣來(lái)置換一部分室內(nèi)空氣，從而置換室內(nèi)空氣中的二氧化碳組分，在強(qiáng)制循環(huán)中置換的室內(nèi)空氣這樣來(lái)控制，即，保持室內(nèi)空氣中的二氧化碳濃度低于設(shè)定的邊界值，該邊界值達(dá)到體積比0.65％。
5.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于輔助地借助于化學(xué)方法，例如借助于冷卻降低空氣中的二氧化碳含量。
6.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于根據(jù)需要對(duì)在強(qiáng)制循環(huán)中送入的室內(nèi)空氣進(jìn)行受控離子化處理，使得相對(duì)于外部大氣減少了氧含量和降低了二氧化碳含量的室內(nèi)空氣的質(zhì)量基本上不偏離外部大氣的質(zhì)量。
7.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于對(duì)室內(nèi)空氣的補(bǔ)充通過(guò)在過(guò)壓或負(fù)壓下將室內(nèi)空氣與所述氣體混合物混合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述氣體混合物的混合在一混合室內(nèi)進(jìn)行，在過(guò)壓或負(fù)壓下，根據(jù)混合室中需要的氣體混合物向混合室內(nèi)輸入被混合的氣體混合物組分。
9.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述氣體混合物由外面大氣中的空氣與氮?dú)饣旌隙伞?br> 10.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于檢測(cè)并控制調(diào)節(jié)循環(huán)空氣中的至少一個(gè)特性，例如空氣濕度、空氣溫度等。
11.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述含氮?dú)怏w通過(guò)以一種分離裝置分離氣體混合物而制成，該分離裝置中送入強(qiáng)制循環(huán)的室內(nèi)空氣，在循環(huán)空氣中混入周圍的空氣或者氮?dú)饣蛘咭环N含氮?dú)怏w混合物，這些氣體的混入量相當(dāng)于空氣分離的過(guò)程中排除的高含氧成分的當(dāng)量。
12.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述含氮?dú)怏w混合物通過(guò)分離周圍的空氣制成。
13.如權(quán)利要求12的方法，其特征在于將通過(guò)所述分離形成的氧組分大于體積比21％的富含氧氣體混合物送入第二室，使得第二室中的空氣的氧含量高于周圍的空氣。
14.如權(quán)利要求13的方法，其特征在于以權(quán)利要求1至10所述的方法處理第二室中的氧含量高的室內(nèi)空氣。
15.用于人或動(dòng)物的館室，特別是體育鍛煉館室，其內(nèi)充以室內(nèi)空氣，并構(gòu)造成至少在短時(shí)間內(nèi)相對(duì)于該館室周圍的外部大氣保持至少很小的過(guò)壓，該館室通過(guò)一空氣入口和一空氣出口與一室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置連接，該空調(diào)裝置構(gòu)造成這樣來(lái)調(diào)節(jié)館室內(nèi)的室內(nèi)空氣，即，其氧分壓小于外部大氣的氧分壓。
16.用于人或動(dòng)物的館室，特別是體育鍛煉館室，其內(nèi)充以室內(nèi)空氣，并構(gòu)造成至少在短時(shí)間內(nèi)相對(duì)于該館室周圍的外部大氣保持至少很小的過(guò)壓，該館室通過(guò)一空氣入口和一空氣出口與一室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置連接，該空調(diào)裝置構(gòu)造成這樣來(lái)調(diào)節(jié)館室內(nèi)的室內(nèi)空氣，即，其氧分壓大于外部大氣的氧分壓。
17.一種具有如權(quán)利要求15和18中至少一項(xiàng)的館室的裝置，其與一個(gè)共同的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置連接，通過(guò)該空氣調(diào)節(jié)裝置，按照權(quán)利要求1至14，強(qiáng)制循環(huán)中單獨(dú)地對(duì)各館室的室內(nèi)空氣進(jìn)行處理，該室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置具有一分離單元，用于將周圍的空氣分離成一種相對(duì)于周圍的大氣少氧組分的第一氣體混合物和一種相對(duì)于周圍的空氣富氧的第二氣體混合物，室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置的構(gòu)造使得第一氣體混合物與根據(jù)需要在強(qiáng)制循環(huán)中引入的館室空氣按照權(quán)利要求15混合，第二氣體混合物根據(jù)需要與在所述分離的強(qiáng)制循環(huán)中引入的館室空氣按照權(quán)利要求16混合。
18.如權(quán)利要求1的用于一館室的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置，其具有一循環(huán)空氣通道和一泵或一用于使循環(huán)空氣在循環(huán)空氣通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)的鼓風(fēng)機(jī)，其特征在于具有一連接在循環(huán)空氣通道中的混合室，該混合室具有一循環(huán)空氣的入口和出口，還具有用于外部大氣的周圍空氣入口和一用于向該混合室輸送氮?dú)獾牡獨(dú)馊肟凇?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)一第一室內(nèi)的室內(nèi)空氣的方法，其中所述室內(nèi)循環(huán)空氣連續(xù)地或者以重復(fù)的時(shí)間間隔補(bǔ)充以氮?dú)饣蚝獨(dú)馇邑毝趸嫉臍怏w混合物，使得室內(nèi)空氣中的氧氣含量少于體積比20.9％，二氧化碳含量小于體積比1％，該室中的壓力調(diào)節(jié)成相對(duì)于圍繞著該室的外部大氣的壓力至少呈現(xiàn)少許過(guò)壓。
文檔編號(hào)F24F11/00GK1720017SQ200380104898
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
發(fā)明者福爾克爾·施皮格爾, 烏爾里?！じ豢怂?申請(qǐng)人:福爾克爾·施皮格爾