Способ и устройство для кондиционирования воздуха в помещении посредством воздушной смеси с пониженным парциальным давлением кислорода

Изобретение касается способа и устройства для кондиционирования воздуха в помещении посредством воздушной смеси, с пониженным парциальным давлением кислорода по сравнению с окружающим воздухом. Задачей изобретения является создание способа для кондиционирования воздуха в помещениях, включая необходимую регенерацию воздуха, особенно в помещениях, предназначенных для пребывания людей, который позволил бы создать условия нормобарной гипоксии экономически эффективным образом. Поставленная задача решается тем, что способ для кондиционирования воздуха в одном помещении (38) посредством воздушной смеси с пониженным парциальным давлением кислорода по сравнению с окружающим воздухом, причем одну часть кислорода (О2), содержащегося в окружающем воздухе, химически восстанавливают до продукта реакции посредством реакции обмена с одним горючим веществом и обработанную таким образом воздушную смесь подают в качестве приточного воздуха в одно кондиционируемое помещение (38). Устройство (10) для кондиционирования воздуха в одном помещении (38) посредством воздушной смеси, с пониженным парциальным давлением кислорода по сравнению с окружающим воздухом, включающее О2-восстановитель (16) для восстановления одной части кислорода (О2), содержащегося в окружающем воздухе, с одним горючим веществом до образования продукта реакции, и подводящее устройство (37) для подачи обработанной таким образом воздушной смеси в одно кондиционируемое помещение (38). 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение касается способа и устройства для кондиционирования воздуха в помещении посредством воздушной смеси, с пониженным парциальным давлением кислорода по сравнению с окружающим воздухом.

Уже давно известны тренировки спортсменов на высоких географических высотах, например, 2000-4000 м над уровнем моря (нормальный нуль, НИ) в целях повышения их физических способностей. При высоком местоположении, по сравнению с НН, общее давление воздуха более низкое, вследствие чего также снижено частичное давление кислорода, так называемое парциальное давление кислорода. При этом процентный состав воздуха, в принципе, остается без изменений по сравнению с воздухом на уровне моря; это означает, что объемная доля кислорода составляет на высоте, как и при НН примерно 21%. Благодаря пониженному парциальному давлению кислорода на высоте происходит снижение потребления кислорода кровью. Спустя некоторое время, а особенно при нагрузке, тело реагирует, адаптируясь к недостатку кислорода, приспособлением или акклиматизацией для компенсации сниженного потребления и транспорта кислорода. При возвращении к нормальному давлению, а тем самым к нормальным кислородным условиям, тело лучше обеспечивается кислородом, что ведет к повышению физических способностей. Этот эффект сохраняется в течение нескольких недель после возвращения на НН.

Кроме того, пребывание на высоте приводит также к повышению частоты пульса, что ведет к усилению кровообращения, без необходимости в физических усилиях. Хотя лежащие в основе эффекты в настоящее время еще исследуются, они уже терапевтически используются в сфере реабилитации выздоравливающих.

По научно-спортивным опытным данным эффект высотных тренировок или высотной терапии может быть достигнут также в атмосфере при нормальном давлении, в которой однако парциальное давление кислорода снижается таким образом, чтобы оно соответствовало парциальному давлению кислорода на определенной высоте над НН. Чтобы получить воздушную смесь с пониженным парциальным давлением кислорода при нормальном общем давлении воздуха, необходимо соответствующим образом увеличить парциальное давление других составных частей воздуха, в частности азота. Воздушная среда с парциальным давлением кислорода, соответствующим определенной высоте, при одновременном нормальном общем давлении кислорода также называется нормобарной гипоксией. Например, воздух с объемной долей кислорода в 14,3% соответствует высоте примерно 3000 м над НН или в 16,2% - высоте 2000 м над НН. Обзор основ высотных тренировок приводится в U. Fuchs и М. Reiβ: Höhentraining, Trainer Bibliothek 27, Philippka-Verlag, 1990, 12-27.

Известные способы для производства воздушных смесей с низким парциальным давлением кислорода или с низкой долей кислорода при нормальном давлении воздуха используют техники разрежения/смешивания, разделения воздуха на мембранах, адсорбции кислорода, а также использования дыхательных масок с рециркуляцией выдыхаемого и подготовленного воздуха.

В последнем названном способе выдохнутый при человеческом дыхании (тренировки в дыхательных масках) и имеющий пониженное содержание кислорода воздух в подготовленной форме целенаправленно отводится и снова подается тренирующемуся через дыхательную маску. Подготовка требует здесь удаления диоксида углерода посредством абсорберов для снижения повышенного парциального давления СО2 (U. Fuchs, M. Reiβ: Höhentraining, Trainer Bibliothek 27, Philippka-Verlag, 1990, 26-27).

При разрежении воздух смешивается с инертным газом, как правило, азотом (например, WO 96/37176 А) или с СО2. Способ технически прост в реализации и, к тому же, имеет следующее преимущество. Нежелательные составные части воздуха, такие как СО2, пахучие вещества или частицы разрежаются в той же степени, что и кислород, при этом, однако, разрежающее средство, в свою очередь, не должно содержать никаких пахучих веществ или других нежелательных составляющих. Однако способ связан с высокими затратами, так как разрежающие среды, азот или другие инертные газы дорогостоящи и необходимы в больших объемах. Чтобы создать 1 м3 воздушной смеси с 14% кислорода исходя из доли содержания кислорода в 21%, необходимы примерно 330 л разрежающей среды. Сюда же добавляется, увеличивая затраты, то, что при приведении кондиционируемого помещения к необходимому содержанию кислорода посредством подачи разрежающего средства из помещения вытесняется уже разреженный воздух. Вследствие этого дорогие разрежающие средства дополнительно отводятся без использования, пока не будет достигнуто необходимое содержание кислорода. Таким образом, способ разрежения не подходит для производства больших объемов воздуха для больших помещений, которые, к тому же, невольно находятся в воздухообмене с окружающей средой. Некоторые разрежающие среды представляют собой инородные газы для человека. Так как СО2 в больших концентрациях вреден для человека, он не может использоваться в качестве разрежающего средства для помещений, предназначенных для пребывания людей, и используется только в противопожарных целях, а также в специально защищенных помещениях таких, как вычислительные центры. Поэтому новые разработки в пожарной охране используют азот в качестве разрежающего средства.

При разделении воздуха на мембранах воздух посредством избыточного или пониженного давления нагнетается через подходящие пропускающие кислород мембраны, в частности мембраны из полых волокон. При этом кислород диффундирует через мембрану, в то время как азот удерживается. Отделенный таким образом кислород отводится отдельно, а созданный воздух с пониженным содержанием кислорода подается в кондиционируемое помещение. Способ, в частности, используется в пожарной охране. Здесь в специальных и сравнительно небольших помещениях для хранения ценных предметов, таких как предметы искусства, книги или компьютерные данные, доля кислорода в воздухе единовременно снижается примерно до менее 15% и удерживается на этом уровне. Так как эти помещения, как правило, имеют небольшой объем и герметично закрываются, они не предназначены для пребывания людей и, практически, не подвержены воздухообмену с окружающей средой. Для запуска (а именно только в том случае, если это происходит в режиме циркуляции) и для поддержания процесса необходимы относительно небольшие объемы воздуха и невысокие критерии его качества. Из документов WO 01/78843 А, ЕР 0865796 А или WO 96/37176 А, кроме того, известно применение мембранной техники для производства воздушных смесей для тренировки при нормобарной гипоксии, или гипоксийной терапии, однако здесь воздух вдыхается исключительно через дыхательные маски, в связи с чем необходимы сравнительно небольшие объемы воздуха. Подача воздуха в спальные палатки посредством этой техники описана в WO 99/06115 А. При низком расходе воздуха в пределах одного кубометра в час недостатком мембранной техники является ее дороговизна и большой расход энергии по причине высоких затрат на насосы и мембраны в отношении к расходу воздуха. Кроме того, создаваемый аппаратами шум низкой частоты (инфразвук) мешает хорошему самочувствию. Поэтому мембранная техника в настоящее время не может использоваться для производства больших объемов воздуха.

При адсорбционной технике воздух, как правило, при повышенном давлении проводится через подходящий пористый материал, который адсорбирует кислород. Обычно здесь используются молекулярные сита с цеолитной структурой. Так как при исчерпании емкости используемого материала его необходимо время от времени регенерировать (как правило, за счет снижения давления воздуха), речь идет о прерывистом способе. Его применение для нормобарной гипоксии в целях тренировок и терапии известно из WO 96/37176 А, WO 01/78843 А, WO 99/06115 А или WO 98/34683 А, где отчасти также описан непрерывный режим при использовании двух попеременно работающих адсорбционных блоков. Однако также и здесь поступают только небольшие объемы воздуха через дыхательные маски. К тому же, тренировка в дыхательных масках, в принципе, значительно ухудшает условия тренировки.

Кондиционирование воздуха в помещениях, предназначенных для пребывания людей, в условиях нормобарной гипоксии относится к сфере воздушной техники в помещении, в частности, к системам кондиционирования. В отличие от техники подачи технологического воздуха, которая касается технических воздушных смесей для машинных установок или сжатого воздуха, задачей техники подачи воздуха в помещения является создание необходимых климатических условий в помещениях, участках помещений или также на ограниченных внешних участках. Типичной задачей воздушной техники для помещений является обеспечение термического комфорта посредством поддержания параметров: температуры воздуха, температуры излучения, температуры теплоощущения, относительной и абсолютной влажности воздуха, скорости воздуха, степени турбулентности и других. Эти требования выполняются посредством известных мероприятий, таких как нагрев, охлаждение, увлажнение и удаление влаги, проведение воздуха, вид подачи воздуха (с индукцией или без нее) и тому подобных. Еще одна задача воздушной техники для помещений затрагивает содержание взвесей в воздухе, причем посредством таких действий, как фильтрация воздуха, промывка воздуха или регенерация воздуха удаляются неорганические или органические частицы, такие как пыль, пыльца, споры или бактерии. Особенно в помещениях, предназначенных для пребывания людей, техника для воздуха в помещении должна также обеспечивать достаточное качество и санитарное состояние воздуха. При этом следует снижать долю таких составных частей, как СО2, пахучие вещества, газообразные отходы, споры, продукты распада органических веществ и тому подобные, или удалять их. Другие известные сферы техники для воздуха в помещении относятся к защите окружающей среды от воздействия экологически вредных выбросов, пожарной охране и дымозащите, защите конструктивных элементов и содержимого помещений, особенно от влаги или температурных колебаний, и другие сферы. Таким образом, классическая техника для воздуха в помещении должна одновременно регулировать множество параметров. Многие из этих задач, как правило, решаются посредством подачи наружного воздуха (за счет регенерации воздуха). Обычная подача наружного воздуха составляет в помещениях с обычной нагрузкой, таких как офисные помещения, как минимум, один - два объема помещения в час для обеспечения качества воздуха в помещениях, предназначенных для пребывания людей. В спортивных помещениях необходима даже существенно более высокая подача наружного воздуха. Однако подача наружного воздуха в необработанной форме ведет к привнесению в воздух в помещении кислорода и таким образом исключается для помещений, кондиционируемых для условий нормобарной гипоксии. Таким образом, кондиционирование воздуха в помещениях, предназначенных для пребывания людей, воздушной смесью в соответствии с условиями нормобарной гипоксии представляет собой новую сферу задач создания техники для воздуха в помещении. Также новым является требование защиты помещений с условиями нормобарной гипоксии от проникновения экологически вредных выбросов вместе с проникновением (хорошего) наружного воздуха. Также может стать необходимым или потребоваться отделение побочных продуктов химической реакции.

Задачей настоящего изобретения является создание способа для кондиционирования воздуха в помещениях, включая необходимую регенерацию воздуха, особенно в помещениях, предназначенных для пребывания людей, который позволил бы создать условия нормобарной гипоксии экономически эффективным образом. Кроме того, должно быть создано устройство для реализации способа.

Эту задачу решает способ, характеризующийся признаками, содержащимися в пункте 1 формулы изобретения, а также устройство по пункту 19 формулы изобретения. Изобретение предусматривает химическое восстановление, по крайней мере, одной части кислорода О2, содержащегося в окружающем воздухе, до продукта реакции посредством реакции обмена с, по крайней мере, одним горючим веществом и подачу обработанной таким образом воздушной смеси с пониженным парциальным давлением кислорода в качестве приточного воздуха в, по крайней мере, одно кондиционируемое помещение. При этом само собой разумеется, что приточный воздух имеет практически нормальное давление. Это соответствует, в основном, давлению, преобладающему в наружном воздухе (окружающем воздухе). Использование химической реакции для преобразования молекулярного кислорода обеспечивает достаточно высокую скорость подачи приточного воздуха с пониженным содержанием кислорода, чтобы кондиционировать воздух также и в больших помещениях, которые состоят в определенном непроизвольном или принудительном воздухообмене с окружающей средой. К тому же, при подходящем выборе химической реакции высвобождаемая энергия реакции может быть снова использована для процесса кондиционирования воздуха - в форме тепловой энергии и/или после ее преобразования в форме электрической энергии и/или механической энергии, и, таким образом, можно компенсировать часть энергии, расходуемой для реализации настоящего способа. Другие варианты использования энергии, само собой разумеется, также возможны. Это энергетическое преимущество делает этот способ особенно экономичным по сравнению со всеми ранее обсужденными известными способами. Тепловая энергия, возникающая при химическом восстановлении кислорода, может быть использована для производства холода.

В качестве горючего вещества используют горючую жидкость или горючий газ такой, как метан, этан, пропан, бутан, природный газ, молекулярный водород (Н2) или их смеси. Преимущественно используется наиболее экономичный природный газ. Природный газ обычно состоит из, примерно, 90% объемной доли метана и наряду с ним содержит незначительные доли этана, пропана, бутана, азота и диоксида углерода. Но, в принципе, в зависимости от выбора химической реакции обмена, могут также использоваться жидкие горючие ископаемые продукты, например нефтепродукты. При использовании горючих газов или горючих жидкостей по причине возникновения продуктов сгорания горючего вещества и/или кислорода необходима последующая обработка воздушной смеси перед ее подачей в помещение с кондиционируемым воздухом. В частности, должны, по крайней мере, частично, отделяться или каталитически преобразовываться СО2, СО, несгоревшие углеводороды, и/или NOХ, а также пар.

В качестве альтернативы имеет преимущество химическая реакция обмена кислорода с молекулярным водородом Н2 в качестве горючего вещества, так как при этом в качестве продукта сгорания образуется вода, которая экологична и одновременно может быть легко отделена от воздушной смеси. В случае использования молекулярного водорода получение последнего возможно посредством электролиза воды. Расходуемая для этого электрическая энергия может быть обеспечена, например, фотогальванически посредством солнечных элементов. При использовании топливных элементов (см. ниже) для восстановления кислорода создаваемый таким образом электрический ток может покрывать часть необходимой энергии, расходуемой при электролизе. В качестве альтернативы водород может также создаваться посредством риформинга углеводородов, в частности горючих газов или бензина.

Предусматривается, по крайней мере, частичное отделение от оставшейся воздушной смеси или каталитическое преобразование продуктов реакции кислорода и/или, по крайней мере, одного горючего вещества, в частности, при использовании природного газа или ему подобных. Это может осуществляться, например, за счет того, что кислород восстанавливается в жидкий или конденсируемый, твердый или возгоняемый продукт реакции, который посредством соответствующего разделения фаз удаляется из воздушной смеси. Также возможно удаление продукта реакции или сгорания, например, посредством промывки воздуха, адсорбции или каталитического преобразования.

Допустимы несколько возможностей химического восстановления кислорода. Согласно наиболее предпочтительному варианту восстановление кислорода происходит за счет электрохимической реакции обмена с подходящим горючим веществом в топливном элементе. При этом в качестве горючего вещества используется, в частности, молекулярный водород Н2, при реакции с которым кислород преобразуется в воду Н2О, которую после конденсации можно легко отделить от остальной воздушной смеси. Однако, в принципе, в качестве горючего вещества так называемого DMFC-типа элемента (direct methanol fuel cell) также известен метанол СН3ОН; он также может использоваться в рамках настоящего изобретения. Наряду с экологичным продуктом реакции - водой применение электрохимического топливного элемента обеспечивает преимущество производства электрической энергии, которая может снова подаваться в процесс или использоваться для подачи другим потребителям.

Альтернативная разработка предусматривает восстановление кислорода посредством подачи и открытого сжигания горючего вещества, подаваемого в воздух, в двигателе внутреннего сгорания или в газовой турбине, причем здесь природный газ или молекулярный водород рассматриваются в качестве предпочтительных горючих веществ. Преимуществом здесь является производство ценной механической энергии, которая может использоваться в способе для снижения энергопотребности.

В качестве альтернативы восстановление кислорода может также происходить за счет сгорания, в основном, на открытом огне в камере сгорания, причем в камеру сгорания подается воздух и подходящее горючее вещество (в смеси или отдельно), которое сжигается вместе с кислородом. При этом в качестве горючего вещества может использоваться любой горючий газ, в частности природный газ, метан, этан, пропан, бутан, водород, предпочтительно природный газ. Возникающая при использовании водорода вода может быть легко отделена от остальной воздушной смеси посредством конденсации. В случае сжигания природного газа или низших предельных углеродов в качестве продукта сгорания образуется, в основном, диоксид углерода СО2, который можно отделить, например, посредством адсорбции или за счет введения в подходящие водные растворы, или посредством промывки воздуха. В любом случае соблюдение относительно низких температур сгорания является предпочтительным, чтобы, по возможности, по большей части подавить образование монооксида азота NOХ. Здесь существует большой опыт в котлостроении или в двигателях внутреннего сгорания. В принципе, в качестве камер сгорания могут использоваться все известные в производстве систем отопления типы горелок (отопительных котлов) или также специально разработанные типы горелок.

Согласно еще одной альтернативе восстановление кислорода происходит за счет реакции обмена с горючим веществом на подходящем катализаторе. Также возможна, особенно при использовании воздуха с относительно низкой долей кислорода (например, при циркуляционном режиме), для восстановления кислорода реакция обмена O2 на электрически нагреваемой проволоке с горючим веществом. Наряду с этим принципиально также известна реакция обмена кислорода с подходящими реагентами, например солями, которые преобразуют кислород в твердые соединения.

Хотя выше рассмотрено использование известных устройств в качестве О2-восстановителей (топливных элементов, котлов, турбин, поршневых двигателей и т.д.), само собой разумеется, что для образования газообразных отходов в соответствии с изобретением, то есть для образования воздушной смеси с пониженным парциальным давлением кислорода за счет сгорания кислорода, в рамках изобретения также могут использоваться в качестве О2-восстановителей специальные разработки.

Способ, в принципе, может регулировать парциальное давление кислорода во всем диапазоне от очень низких объемных долей, например, 5%, до естественной доли в воздухе в 21%. Если необходимо кондиционировать воздух в помещениях, предназначенных для тренировок или терапии/медицинской реабилитации, то парциальное давление кислорода понижают, в частности, до объемных долей от 12 до 16%, например, 14%. При этом способ может также выгодно использоваться с регулированием, причем парциальное давление кислорода, измеренное в кондиционируемом помещении (например, с помощью лямбда-зонда), сравнивается с необходимым парциальным давлением кислорода, и скорость химического восстановления кислорода и/или скорость подачи воздуха в минимум одно кондиционируемое помещение устанавливается в зависимости от отклонения измеренного давления от необходимого парциального давления кислорода. Приточный воздух подается в, по крайней мере, одно кондиционируемое помещение, предназначенное для пребывания людей.

Так как способ в первую очередь предназначен для кондиционирования воздуха в помещениях, предусмотренных для пребывания людей, в том числе и для небольших помещений, или для искусственного дыхания через маски, то есть в любом случае должна создаваться пригодная для дыхания воздушная смесь, то производимый приточный воздух с пониженным парциальным давлением кислорода должен иметь привычный «эффект свежести» хорошего наружного воздуха. Для этого возможно регулирование упомянутых в начале обычных параметров кондиционирования техники для воздуха помещениях. Поэтому предпочтительно предусмотрено подвергать приточный воздух с пониженным содержанием кислорода до его подачи в кондиционируемое помещение, по крайней мере, одному из следующих подготовительных мероприятий:

- фильтрации и/или промывке воздуха (в непосредственном контакте с водой) для удаления частиц;

- каталитической дополнительной обработке и/или промывке воздуха для удаления газообразных компонентов;

- термостатированию для установления заданной температуры воздуха;

- увлажнению или удалению влаги для установления заданной влажности воздуха;

- установлению заданного содержания СО2;

- ионизации для установления качества воздуха.

Другие подготовительные мероприятия, известные в технике обработки воздуха помещений, само собой разумеется, также могут использоваться. Перед химическим восстановлением кислорода окружающего воздуха к нему можно подмешивать в любом соотношении циркуляционный воздух, отведенный из, по крайней мере, одного кондиционируемого помещения. Окружающий и/или циркуляционный воздух до химической реакции фильтруют и/или очищают.

Кроме того, изобретение касается устройства для кондиционирования воздуха в, по крайней мере, одном помещении посредством воздушной смеси, с пониженным парциальным давлением кислорода по сравнению с воздухом окружающей среды, включающего О2-восстановитель для восстановления, по меньшей мере, одной части кислорода, содержащегося в воздухе окружающей среды, с, по крайней мере, одним горючим веществом до образования продукта реакции, и подводящее устройство для подачи обработанной воздушной смеси, в, по крайней мере, одно кондиционируемое помещение.

О2-восстановитель может содержать топливный элемент для химической реакции обмена кислорода с горючим веществом.

О2-восстановитель может содержать двигатель внутреннего сгорания или газовую турбину для химической реакции обмена кислорода с горючим веществом.

О2-восстановитель может содержать камеру сгорания, а также катализатор химической реакции обмена кислорода с горючим веществом. Камера сгорания может содержать электрически нагреваемую проволоку, на которой происходит химическая реакция обмена кислорода с горючим веществом. Между О2-восстановителем и подводящим устройством может быть предусмотрено устройство воздухоподготовки для отделения от полученной в результате обработки воздушной смеси продуктов реакции кислорода с горючим веществом.

Устройство в соответствии с изобретением не требует больших затрат при покупке и эксплуатации и подходит также для кондиционирования воздуха в больших помещениях до условий нормобарной гипоксии. Другие выгодные модели изобретения являются предметом остальных подпунктов формулы.

Изобретение далее объясняется подробнее в примерах исполнения с помощью соответствующих чертежей, на которых изображено:

на фиг.1 - схема системы кондиционирования и соответствующих технологических ступеней;

на фиг.

2А, 2В, - шесть различных вариантов выполнения

2С, 2D, О2-восстановителя;

2E, 2F

на фиг.3 - схема воздухо- и водоподготовки для отделения продуктов реакции и для отведения тепла;

на фиг.4 - схема дополнительной климатической обработки и дополнительной обработки для обеспечения качества воздуха.

Фиг.1 показывает схематическое представление наиболее эффективного варианта устройства для кондиционирования помещения для условий нормобарной гипоксии в соответствии с изобретением. Одновременно фиг.1 поясняет ход реализации способа в соответствии с изобретением. Альтернативные действия выделены курсивом.

Начиная с левой стороны, в центре фиг.1 представлено обозначенное в целом позицией 10 заявленное устройство для кондиционирования воздуха вместе со всасывающим устройством 11, не показываемым далее, которое всасывает воздух из окружающей среды и подает его в заявленное устройство 10. Всасываемый воздух окружающей среды проходит смесительную камеру 12, в которой отведенный из процесса циркуляционный воздух может смешиваться в любых пропорциях. В конце процесса воздух можно очистить в очистительном устройстве 14, например пылевом фильтре или воздухоочистителе. Предварительная обработка воздуха может быть, в частности, важна для удаления составных частей воздуха, которые могут во время последующего процесса восстановления сгорать и образовывать нежелательные продукты. Также и циркуляционный воздух можно соответствующим образом очистить во втором очистительном устройстве 42 (см. ниже).

Затем в О2-восстановителе 16 происходит химическая реакция обмена части молекулярного кислорода О2, содержащегося в воздухе окружающей среды и/или в отводимом циркуляционном воздухе, с подходящим веществом (горючим веществом), и его преобразование в продукт реакции. О2-восстановитель 16 может исполняться в различных вариантах, которые будут позднее объяснены подробнее с помощью фиг. с 2А по 2F.

Необходимое для восстановления кислорода горючее вещество подается из бака 18 для горючего вещества. В зависимости от выбора О2-восстановителя 16 используемым горючим веществом является, например, молекулярный водород Н2. В этом случае бак 18 для горючего вещества является резервуаром Н2. В качестве альтернативы горючее вещество, в частности в случае использования природного газа, может также подаваться и без накопления непосредственно через предназначенные для этого газопроводы.

Две альтернативы для получения молекулярного водорода Н2 показаны в верхней части фиг.1, причем 20 обозначает процесс электролитического получения Н2, а 22 - процесс получения Н2 посредством риформинга. Оба процесса известны, и поэтому должен быть объяснен только их принцип.

При электролитическом получении H2 процесс 20 осуществляется в электролизере 24, вода, которая в большинстве случаев имеется в виде щелочного водного раствора электролита, разлагается на электродах (катоде и аноде). При этом на катоде высвобождается молекулярный водород Н2, а на аноде - молекулярный кислород О2. Необходимый для разложения воды электрический ток может генерироваться, например, в фотогальванической энергетической установке 26 с использованием солнечной энергии или посредством других источников энергии. В случае генерирования тока в результате процесса, проходящего в О2-восстановителе 16, может подаваться также и этот ток, чтобы покрыть часть необходимого тока.

При получении Н2 посредством процесса риформинга, обозначенного позицией 22, горючие вещества, как правило, горючие газы, такие как природный газ, метан, городской газ, преобразуются в установке 28 для риформинга, например, посредством подачи водяного пара. При этом наряду с молекулярным водородом Н2 образуются другие продукты реакции обмена, такие как СО2 и низкомолекулярные углеводороды. Тепловая энергия, выделяемая при некоторых способах риформинга в форме горячего пара, может использоваться.

Необходимое получение водорода может происходить вне заявленного процесса или, в частности, при электролитическом получении, также на месте реализации способа. Накопление водорода в резервуаре 18 Н2 освобождает при этом от необходимости наличия доступных солнечных лучей или от доставки Н2 цистернами.

После выхода из О2-восстановителя 16 воздушная смесь имеет, например, объемную долю кислорода в 14%, что соответствует парциальному давлению кислорода в примерно 140 мбар. Газовая смесь по большей части освобождается в устройстве воздухоподготовки 30 от продуктов реакции кислорода и горючего вещества и, если таковые образуются, от побочных продуктов. Если продукт реакции в случае использования водорода представлен в виде газа или водяного пара, то отделение таких продуктов реакции производится преимущественным образом посредством конденсации. Отделенная таким образом вода может быть обработана посредством устройства 32 для обработки воды, например, для предотвращения роста бактерий. Устройство 30 воздухоподготовки и устройство 32 для обработки воды далее объясняются подробнее на примере фиг.3.

После отделения продуктов реакции воздушная смесь с пониженным содержанием кислорода проходит темперирующее устройство 34, в котором посредством нагрева и/или охлаждения устанавливается необходимая температура воздуха. Термостатирование может в качестве альтернативы проводиться также до отделения продуктов реакции.

Затем в устройстве 36 дополнительной обработки происходит установление необходимого качества воздуха, причем из воздуха удаляются неорганические или органические частицы, СО2, пахучие вещества и тому подобные. Темперирующее устройство 34 и устройство 36 дополнительной обработки иллюстрируются ниже подробнее с помощью фиг.4.

Подготовленный таким образом воздух подается посредством подводящего устройства 37 как приточный воздух (комнатный воздух) в кондиционируемое помещение 38 (или помещения). При этом речь идет о помещениях, которые эксплуатируются в условиях нормобарной гипоксии, в частности, тренировочных помещениях для спортсменов или терапевтических помещениях для реабилитации выздоравливающих или пожилых лиц. Чтобы защитить помещение 38 от проникновения необработанного окружающего воздуха снаружи или из соседних помещений, предпочтительно вести работу при избытке приточного воздуха. Величина избытка зависит от негерметичности закрывающих поверхностей, а также от частоты использования шлюзов для доступа людей. Также возможно регулирование воздуха в помещении 38 в особых случаях за счет регулирования избыточного давления, например, в диапазоне 2-3 Па.

Воздух, выходящий из помещения 38, может отводиться либо как отработанный воздух в окружающую среду, или полностью, или частично подаваться в циркуляционном режиме работы через смесительную камеру 12 для осуществления процесса подготовки. Циркуляционный режим работы может быть особенно целесообразен в случае использования О2-восстановителя в виде камеры сгорания, в которой кислород сжигается на открытом огне с горючим веществом, чтобы снизить температуру сгорания и таким образом подавить образование NOХ. Соответствующие меры известны, например, для двигателей внутреннего сгорания в форме внутренней или внешней рециркуляции отработанных газов.

Для подготовки циркуляционного воздуха может быть опционально предусмотрено термическое устройство 40 обработки циркуляционного воздуха, которое включает в себя функции нагрева, охлаждения, увлажнения и/или удаления влаги. Оно целесообразно, в частности, в помещениях 38 с условиями нормобарной гипоксии с высокой влажностью, вызванной, например, бассейнами, где необходимо удаление влаги из циркуляционного воздуха. Оно может выполняться известным способом посредством поверхностного охладителя или посредством теплового осушающего насоса.

Кроме того, может быть предусмотрено дополнительное очистительное устройство 42 в трубопроводе циркуляционного воздуха, чтобы избежать нежелательных продуктов сгорания органических или неорганических соединений. Для этого могут использоваться пылевые фильтры, фильтры на активированном угле или в особых случаях устройства промывки воздуха. Также возможно объединение очистительных устройств 14 и 42 в одном единственном включенном после смесительной камеры 12 очистительном устройстве.

Само собой разумеется, устройство 10 также включает в себя необходимые, не показанные устройства для транспорта воздуха (вентиляторы) для транспорта воздуха по воздухопроводам и в различные устройства.

Фиг. с 2А по 2F показывают шесть разных форм исполнения О2-восстановителя 16. Направление потока входящей или выходящей газовой смеси отмечено соответственно горизонтальной двойной стрелкой.

Согласно фиг.2А О2-восстановитель 16 оснащен как топливный элемент. При этом предусмотрено множество отдельных элементов в форме стопы элементов 44. Функция топливного элемента общеизвестна. В принципе, здесь молекулярный водород Н2 электрохимически преобразуется на электродах, соединяясь с кислородом О2, имеющимся в воздухе, в воду Н2О. За счет пространственного разделения обеих частичных реакций, окисления водорода Н2 до Н+, а также восстановления кислорода О2 до О2-, электроны, которые высвобождает водород, можно использовать в форме электрического тока. Так как речь при этом идет о экзотермической реакции, также может использоваться и возникающая тепловая энергия. Известны различные типы топливного элемента, например щелочной топливный элемент, полимерный электролитный мембранный топливный элемент, фосфорнокислый топливный элемент и другие. Также известен прямой метанольный топливный элемент, в котором используется вместо водорода метанол в качестве горючего вещества. Все известные или еще разрабатываемые типы принципиально могут использоваться в рамках настоящего изобретения. Воздушная смесь выходит из топливного элемента с пониженным содержанием кислорода, а таким образом с пониженным парциальным давлением кислорода, и содержит в качестве продукта реакции кислорода газойли парообразную воду.

Фиг.2В показывает О2-восстановитель 16, выполненный в виде камеры сгорания. Здесь входящая воздушная смесь сначала поступает на спрямляющую решетку 46, основной задачей которой является однородное распределение воздушной смеси в камере. Затем воздушная смесь поступает в камеру 48 сгорания, в которой расположена газовая горелка 50. Газовая горелка 50 имеет множество форсунок, из которых выходит подводимое горючее вещество, в данном случае водород Н2, и сжигается на открытом огне с потреблением кислорода. В качестве альтернативы можно также использовать другие горючие газы, например природный газ. Реакция сгорания предпочтительно выполняется при низких температурах сгорания для подавления образования монооксидов азота. Возникающее от сгорания тепло отводится посредством предпочтительно сухого теплообменника 52, до того, как воздух с пониженным содержанием кислорода выйдет из О2-восстановителя. В качестве альтернативы или дополнительно отвод тепла возможен также через стены камеры сгорания 48 посредством излучения и/или конвекции. В отличие от представленного варианта исполнения здесь могут использоваться также и другие, в частности известные из котлостроения, виды горелок, например горелки предварительного смешивания, в которых подготовка смеси происходит за пределами камеры сгорания; горелки матричного излучения, в которых смесь воздуха/газа сжигается на поверхности стального полотна, практически, без пламени; атмосферные горелки или горелки избыточного давления; горелки, которые имеют поддерживающее горение каталитическое покрытие или также комбинации названных средств.

Фиг.2С показывает О2-восстановитель 16 в виде каталитического устройства сгорания. Воздушная смесь сначала поступает в предварительную камеру 54, в которой она смешивается с водородом, природным газом или другим горючим веществом, которое подается посредством газораспределительной трубки 56. Затем газовая смесь проходит пористый катализаторный блок 58, который включает в себя множество проточных каналов, которые на своей поверхности имеют каталитически действующий материал. На катализаторном блоке 58 происходит каталитическое восстановление кислорода воздуха с подводимым горючим веществом. Одновременно катализаторный блок 58 выполняет функцию спрямляющей решетки. Посредством последовательно включенного сухого теплообменника 52 происходит отведение возникающей тепловой энергии до того, как газовая смесь выйдет из восстановителя 16.

Фиг.2D показывает О2-восстановитель 16 в форме камеры сгорания, работающей с использованием нитей накала. После прохождения через спрямляющую решетку 46 воздушная смесь поступает в камеру сгорания 48, где она смешивается с горючим веществом, подаваемым посредством газораспределительной трубки 56, в частности с водородом или природным газом. Также в камере сгорания 48 расположены электрически нагреваемые нити 60 накала, например, в форме проволочной сетки. Нити 60 накала обеспечивают постоянное сгорание горючего вещества. Также и здесь происходит сухое отведение тепла посредством теплообменника 52 до того, как воздушная смесь с пониженным содержанием кислорода выйдет из О2-восстановителя 16. Представленный на фиг.2D принцип восстановления кислорода на электрически нагреваемых проволоках особенно подходит для воздушных смесей с относительно низким содержанием кислорода. Таким образом также может использоваться отводимый циркуляционный воздух или смешанный из циркуляционного и окружающего воздуха воздух с уже пониженным содержанием кислорода.

Фиг.2Е иллюстрирует О2-восстановитель 16 в форме двигателя внутреннего сгорания, в частности, в форме газовой турбины 62 (турбины сгорания). В газовой турбине известным образом в камере сгорания с воздухом сжигается горючее вещество, предпочтительно природный газ или Н2, за счет чего большая часть высвобожденной энергии используется для привода не показанной турбины. Генерируемая таким образом механическая энергия является предпочтительной для использования в данном процессе. При конструкции турбины в виде генератора механическая энергия может также преобразовываться в полезную электрическую энергию. Одновременно высвобождаемая тепловая энергия отводится из возникающего в процессе пара под высоким давлением через теплообменник 52.

Фиг.2F показывает О2-восстановитель 16 в форме двигателя внутреннего сгорания, в особенности в форме поршневого двигателя 64. В камере сгорания двигателя 64 известным образом с воздухом сжигается подходящее горючее вещество, предпочтительно природный газ или Н2, причем энергия реакции используется для того, чтобы приводить в движение не показанный на чертеже подвижный поршень. Таким образом, также и при этом процессе возникает полезная механическая энергия. Необходимое охлаждение двигателя 64 происходит как обычно, через стенки двигателя. Дополнительно может происходить охлаждение отработанных газов и таким образом отведение тепла через теплообменник 52.

Особенно при применении двигателей внутреннего сгорания согласно фиг.2Е и 2F целесообразно поддерживать температуры сгорания по возможности низкими, чтобы противодействовать образованию монооксидов азота NOХ. Это происходит, с одной стороны, за счет охлаждения корпуса двигателя, а, с другой стороны, за счет подмешивания к наружному воздуху циркуляционного воздуха с пониженным содержанием кислорода. Этот способ известен в моторной технике как рециркуляция отработанных газов.

В принципе, при всех вариантах О2-восстановителей 16 высвобождаемая тепловая энергия может и даже должна отводиться еще в восстановителе, месте максимального уровня температуры. Экономически интересен вывод тепла реакции в О2-восстановителе, особенно при температурах ≥110°С. С помощью этого тепла можно на месте и/или централизовано на территории, например, посредством абсорбционных холодильных машин, создавать холод, который может использоваться, например, для охлаждения и удаления влаги из воздуха с пониженным содержанием кислорода до необходимого состояния воздуха, то есть может использоваться в устройстве 30 воздухоподготовки, в устройстве 34 дополнительной температурной обработки и/или в устройстве 36 дополнительной обработки качества воздуха. Благодаря такому использованию «побочного продукта» - тепловой энергии можно существенно снизить энергозатраты в способе и для работы устройства.

Существует еще одна (не отраженная на чертежах) возможность реализации работы О2-восстановителя 16; при этом раствор подходящего восстанавливающего средства распыляется или разбрызгивается при подаче воздушной смеси, причем растворенное восстанавливающее средство вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя твердое вещество, которое может быть отфильтровано. Например, в подготовке питьевой воды известен способ окисления таким образом растворенного в воде железа кислородом воздуха с образование оксида железа.

Во всех представленных вариантах исполнения О2-восстановителя 16 происходит высвобождение энергии реакции при восстановлении кислорода или сгорании горючего вещества, в частности природного газа или Н2. В зависимости от выбора восстановителя 16 эта энергия генерируется в форме тепловой энергии, а также в форме электрической или механической энергии. Все формы энергии целесообразно снова использовать в процессе кондиционирования воздуха, чтобы частично покрыть энергопотребность. Например, энергия может использоваться для образования горючего вещества Н2 или для генерации холода, который необходим для охлаждения, удаления влаги или очистки смеси реакционного воздуха. Другие формы использования энергии в и/или вне способа также возможны.

Детали устройства 30 воздухоподготовки и устройства 32 обработки воды представлены на фиг.3. Задачей устройства 30 воздухоподготовки является удаление продуктов сгорания О2-восстановителя 16 и при необходимости образующихся побочных продуктов из воздушной смеси. В данном случае исходят из использования водорода в качестве восстановительного средства и таким образом водяного пара в качестве отделяемого продукта реакции. Газовая смесь поступает в устройство 30 подготовки воздуха и там попадает на поверхностный охладитель 66, который посредством влажного охлаждения вызывает частичную конденсацию воды, и тем самым охлаждение и удаление влаги из оставшейся воздушной смеси. За счет отводимого тепла используемое охлаждающее средство нагревается до примерно 40-50°С, благодаря чему можно использовать тепловую энергию в/или вне системы. Конденсированная на охладителе 66 вода стекает в промывную ванну 68, которая расположена на дне испарительной камеры 70. В испарительной камере 70 воздушная смесь обрабатывается водой, которая распыляется или разбрызгивается посредством фурменного рукава 72 в виде распыляемого или разбрызгиваемого увлажнителя, за счет чего происходит дальнейшая конденсация воды, содержащейся в воздухе. Для получения здесь необходимого эффекта удаления влаги распыляемая или разбрызгиваемая вода имеет температуру, соответствующую заданному значению точки росы воздушной смеси. (Если здесь наоборот необходимо достичь увлажнения воздуха, температура воды должна быть выше точки росы). Наряду с осушением воздушной смеси до необходимого содержания влаги происходит удаление остаточных веществ (промывка воздуха) и связывание СО2. Последнее необходимо в тех случаях, в которых в О2-восстановителе 16 вместо Н2 используются углеводородсодержащие горючие вещества, такие как природный газ. Используемая для связывания СО2 циркуляционная или проточная вода может в этих целях также кондиционироваться известным способом. После прохождения каплеотделителя 74 воздушная смесь выходит из устройства подготовки воздуха 30 и таким образом освобождена от продукта реакции кислорода и/или соответствующего горючего вещества, имеет необходимую влажность воздуха и уже в большей степени свободна от частиц. Наряду с поясненной здесь промывкой воздуха для удаления продуктов реакции также могут использоваться другие способы.

При наличии устройства 30 водоподготовки влажный поверхностный охладитель 66 может не понадобиться, однако, он целесообразен для использования тепловой энергии. Также возможно, что конденсированная на охладителе 66 вода будет подводиться на устройство 32 обработки воды и отдельно отводиться. Кроме того, поверхностный охладитель 62 и устройство промывки воздуха, состоящее из испарительной камеры 70 и фурменного рукава 72, могут располагаться также в раздельных блоках приборов.

Собравшаяся в промывочной ванне 68 вода подается, по крайней мере, отчасти на устройство обработки воды 32, где она сначала нагревается посредством нагревательного устройства 76, например, теплообменника, до температуры дегазации. Затем нагретая вода попадает в камеру 78 дегазации, оснащенную вентилятором пониженного давления, откуда газифицируемые при пониженном давлении составные части, например СО2, отводятся. Так как при использовании водорода в качестве горючего газа не возникает СО2, в этом случае может не потребоваться термическая дегазация (устройство 76, камера 78). В последовательно включенном водяном фильтре 80 происходит удаление и промывание твердых веществ из воды. Затем в водяном охладителе 82 вода охлаждается до точки росы приточного воздуха или ниже. Затем в блоке 84 происходит регулировка значения рН воды. Опционально устройство 32 обработки воды также может содержать не показанное дезинфекционное устройство, в котором, например, посредством УФ-облучения убиваются бактерии, в частности также легионеллы.

Обработанная вода подается посредством насоса 86 в испарительную/промывную камеру 70 устройства воздухоподготовки 30. Излишняя вода отводится посредством выпускного клапана 88.

Опционально сухой охладитель 52 О2-восстановителя 16 по фиг. с 2А по 2F и поверхностный охладитель 66 по фиг.3 могут быть объединены в одном блоке.

Детали темперирующего устройства 34 и устройства дополнительной обработки 36 показаны на фиг.4. В темперирующем устройстве 34 посредством воздушного охладителя 90 и воздухонагревателя 92 происходит регулировка до необходимой температуры воздуха. Чаще всего, воздушный охладитель 90 может не потребоваться. В устройстве дополнительной обработки 36 происходит регулировка необходимого качества воздуха, причем в пылевом фильтре 94 из воздуха удаляются твердые вещества, такие как пыль или бактерии. Дополнительно или в качестве альтернативы может быть предусмотрен фильтр 96 на активированном угле, который, в частности, связывает пахучие вещества из воздуха. Также дополнительно или в качестве альтернативы может быть предусмотрена ионизационная камера 98, с помощью которой посредством радикалов кислорода могут удаляться, например, споры или продукты распада органических веществ и, в частности, создан необходимый «эффект свежести» воздуха.

Устройство 10 для кондиционирования воздуха по данному изобретению может эксплуатироваться в двух рабочих состояниях. В начале кондиционирования воздуха в помещении 38 с воздушной атмосферой нормобарной гипоксии выполняется только или частично циркуляционный режим, причем отработанный воздух, выходящий из помещения 38, полностью или частично отводится по рециркуляционной магистрали и смесительной камере 12. Этот начальный режим происходит до тех пор, пока кондиционируемое помещение 38 не будет иметь необходимое содержание кислорода.

Как только необходимое содержание кислорода достигнуто, установка переключается в регулируемый или управляемый режим поддержания, при котором подаваемая назад через смесительную камеру 14 доля окружающего воздуха ограничивается в необходимой мере. При измерении доли окружающего воздуха в настоящем случае следует учитывать несколько факторов. С одной стороны, должен обеспечиваться достаточный отвод загрязнений из помещения 38, например, пахучих веществ, СО2, пыли, волокон и пр. С другой стороны, помещение 38 должно быть защищено от проникновения наружного воздуха с высокой долей содержания кислорода (защита от воздействия экологически вредных выбросов), и должен компенсироваться неизбежный воздухообмен с окружающей средой. И наконец, как уже было упомянуто, может потребоваться определенное соотношение циркуляционного/окружающего воздуха или сниженное содержание кислорода для снижения температуры сгорания, и в результате образования NOХ в О2-восстановителе 16.

В принципе, доля окружающего воздуха измеряется на основании самого сильного из учитываемых факторов, при этом автоматически выполняются другие требования. Этот избыток воздуха затем высвобождается в окружающую среду, например, как, так называемый, защитный воздух (в случае защиты от воздействия экологически вредных выбросов в качестве самого сильного фактора), например, с долей от 0 до 20% массы воздуха, выводимой из помещения 38. Всасываемая доля окружающего воздуха регулируется в соответствии с отведенной долей защитного воздуха и таким образом связывается с ним. В зависимости от вида используемого О2-восстановителя 16 может понадобиться также доля окружающего воздуха выше, чем получаемая при защитной функции или других факторах, чтобы обеспечить необходимую для окисления горючего газа концентрацию кислорода в воздухе для горения.

Как во время начальной фазы, так и в поддерживающем режиме может быть предусмотрено регулирование доли циркуляционного воздуха такого рода, что содержание кислорода в воздухе для горения О2-восстановителя 16 поддерживается достаточно высоким, чтобы поддерживать процесс горения.

В отличие от варианта исполнения, показанного на фиг.1, может быть предусмотрен также и непосредственный циркуляционный режим, при котором отработанный воздух помещения 38, при необходимости после отдельной обработки циркуляционного воздуха для регулировки температуры, качества воздуха и пр., снова подается непосредственно в помещение 38, не проходя О2-восстановитель 16.

Список обозначений

10 Устройство для кондиционирования воздуха

11 Всасывающее устройство

12 Смесительная камера

14 Очистительное устройство

16 О2-восстановитель

18 Бак для горючего вещества (резервуар Н2)

20 Процесс электролитического получения H2

22 Процесс получения Н2 посредством риформинга

24 Электролизер

26 Фотогальваническая энергетическая установка

28 Установка для риформинга

30 Устройство воздухоподготовки

32 Устройство для обработки воды

34 Темперирующее устройство

36 Устройство дополнительной обработки качества воздуха

37 Подводящее устройство

38 Кондиционируемое помещение

40 Термическое устройство обработки циркуляционного воздуха

42 Очистительное устройство

44 Стопа элементов

46 Спрямляющая решетка

48 Камера сгорания

50 Газовая горелка

52 Сухой теплообменник

54 Предварительная камера

56 Газораспределительная трубка

58 Катализаторный блок

60 Нити накала

62 Газовая турбина

64 Поршневой двигатель

66 Поверхностный охладитель

68 Ванна скруббера

70 Испарительная камера

72 Фурменный рукав

74 Каплеотделитель

76 Нагревательное устройство

78 Камера дегазации

80 Водяной фильтр

82 Водяной охладитель

84 Блок регулировки значения рН воды

86 Насос

88 Выпускной клапан

90 Воздушный охладитель

92 Воздухонагреватель

94 Пылевой фильтр

96 Фильтр на активированном угле

98 Ионизационная камера

1. Способ для кондиционирования воздуха в, по крайней мере, одном помещении (38) посредством воздушной смеси с пониженным парциальным давлением кислорода по сравнению с окружающим воздухом, причем, по крайней мере, одну часть кислорода (О2), содержащегося в окружающем воздухе, химически восстанавливают до продукта реакции посредством реакции обмена с, по крайней мере, одним горючим веществом и обработанную таким образом воздушную смесь подают в качестве приточного воздуха в, по крайней мере, одно кондиционируемое помещение (38).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве горючего вещества используют горючую жидкость или горючий газ, в частности метан, этан, пропан, бутан, природный газ, молекулярный водород (Н2) или их смесь.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что молекулярный водород (Н2) производят посредством электролиза воды или посредством риформинга углеводородов, в частности горючих газов или бензина.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукты реакции кислорода и/или, по крайней мере, одного горючего вещества до подвода приточного воздуха в, по крайней мере, одного горючего вещества до подвода приточного воздуха в, по крайней мере, одно помещение (38), по меньшей мере, частично отделяют от обрабатываемой воздушной смеси.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление кислорода производят посредством электрохимической реакции обмена с горючим веществом в топливном элементе.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление кислорода производят посредством подачи и сжигания подаваемого в воздух горючего вещества в двигателе внутреннего сгорания или газовой турбине.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление кислорода производят посредством подачи и сжигания подаваемого в воздух горючего вещества в камере сгорания.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление кислорода производят посредством реакции обмена с горючим веществом на катализаторе.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление кислорода производят посредством реакции обмена с горючим веществом на электрически нагреваемой проволоке.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что энергию, возникающую при химическом восстановлении кислорода, используют для реализации настоящего способ и/или для подачи другим энергопотребителям.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что тепловую энергию, возникающую при химическом восстановлении кислорода, используют для производства холода.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что парциальное давление кислорода снижают до значения в соответствии с объемной долей от 5 до 21%.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ выполняют с регулированием, причем парциальное давление кислорода, измеренное в, по крайней мере, одном кондиционируемом помещении, сравнивают с необходимым парциальным давлением кислорода, а скорость химического восстановления кислорода и/или скорость подачи воздуха в, по крайней мере, одно кондиционируемое помещение регулируют в зависимости от отклонения измеренного парциального давления кислорода от необходимого.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что приточный воздух подают в, по крайней мере, одно кондиционируемое помещение, предназначенное для пребывания людей.

15. Способ по п.16, отличающийся тем, что, по крайней мере, одно кондиционируемое помещение, предназначенное для пребывания людей, (38) используют в качесве тренировочного помещения для спортивных тренировок в условиях нормобарной гипоксии или в качестве терапевтического помещения в условиях нормобарной гипоксии для целей медицинской реабилитации.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что приточный воздух с пониженным содержанием кислорода до его подачи в, по крайней мере, одно кондиционируемое помещение подвергают, по крайней мере, одному из следующих подготовительных мероприятий:

фильтрации и/или промывке воздуха для удаления частиц,

каталитической дополнительной обработке и/или промывке воздуха для удаления газообразных компонентов,

термостатированию для установления заданной температуры воздуха,

увлажнению или удалению влаги для установления заданной влажности воздуха,

установлению заданного содержания СО2,

ионизации для установления качества воздуха.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед химическим восстановлением кислорода окружающего воздуха к нему подмешивают в любом соотношении циркуляционный воздух, отведенный из, по крайней мере, одного кондиционируемого помещения.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что окружающий воздух и/или циркуляционный воздух до химической реакции фильтруют и/или очищают.

19. Устройство (10) для кондиционирования воздуха в, по крайней мере, одном помещении (38) посредством воздушной смеси, с пониженным парциальным давлением кислорода по сравнению с окружающим воздухом, включающее О2-восстановитель (16) для восстановления, по крайней мере, одной части кислорода (О2), содержащегося в окружающем воздухе, с, по крайней мере, одним горючим веществом до образования продукта реакции, и подводящее устройство (37) для подачи обработанной таким образом воздушной смеси в, по крайней мере, одно кондиционируемое помещение (38).

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что О2-восстановитель (16) содержит топливный элемент для химической реакции обмена кислорода с горючим веществом.

21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что О2-восстановитель (16) содержит двигатель внутреннего сгорания или газовую турбину для химической реакции обмена кислорода с горючим веществом.

22. Устройство по п.19, отличающееся тем, что О2-восстановитель (16) содержит камеру сгорания для химической реакции обмена кислорода с горючим веществом.

23. Устройство по п.19, отличающееся тем, что О2-восстановитель (16) содержит катализатор для реакции обмена кислорода с горючим веществом.

24. Устройство по п.22, отличающееся тем, что камера сгорания содержит электрически нагреваемую проволоку, на которой происходит химическая реакция обмена кислорода с горючим веществом.

25. Устройство по п.19, отличающееся тем, что между О2-восстановителем (16) и подводящим устройством (37) предусмотрено устройство воздухоподготовки (30) для отделения от полученной в результате обработки смеси продуктов реакции кислорода с горючим веществом.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области очистки от сероводорода кислородсодержащих газов, воздуха и газовоздушных смесей, в которых содержание H 2S в об.% не превышает содержание кислорода.

Изобретение относится к очистке газов методом каталитического восстановления и может быть использовано для очистки отходящих газов различных производств, теплоэнергетических установок и автомобильного транспорта от углеводородов и оксидов азота и углерода.
Изобретение относится к способу снижения содержания оксидов азота из отходящих или технологических газов. .

Изобретение относится к способу уменьшения содержания оксидов азота в газах, в частности в технологических и отходящих газах, а также к применяемому для этого устройству.

Изобретение относится к экологически чистому окислению газообразных соединений и может быть использовано в теплоэнергетике, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, двигателестроении, а также в установках очистки воздуха производственных и бытовых помещений.
Изобретение относится к применению катализатора для разложения N2O в условиях процесса Оствальда, в котором применяется катализатор. .

Изобретение относится к системе и способу управления содержанием NOx в дымовых газах, выделяемых из котлов, сжигающих углеродные топлива. .

Изобретение относится к промышленной экологии и может быть использовано для беспламенной очистки выбросов промышленных предприятий. .

Изобретение относится к применению катализаторов, предназначенных для улучшения гидролиза оксисульфида углерода (COS) и цианистоводородной кислоты (HCN) в газообразных смесях, выделяемых, в частности, установками для совместного производства энергии.

Изобретение относится к плазмокатилитической очистке и стерилизации воздуха в бытовых, общественных и производственных помещениях от вирусов, бактерий, паров и аэрозолей органических соединений.
Изобретение относится к способу получения поли(винилхлорида). .

Изобретение относится к способу удаления газообразных окисляемых компонентов из газовой фазы и используется предпочтительно для удаления этилена в процессе хранения фруктов, удаления ртути (паров) из природного газа и удаления Н2S при концентрациях 0,001-10 мг/м3.

Изобретение относится к способу удаления фосфороорганических соединений, содержащихся в газе и жидкости, согласно которому вводят этот газ или эту жидкость в контакт с сорбентом на основе окиси алюминия и/или окиси титана.

Изобретение относится к технологии очистки инертных газов, применяемой при получении контролируемых газовых атмосфер и позволяющей снизить остаточную концентрацию O<SB POS="POST">2</SB> и H<SB POS="POST">2</SB>PD-контакт, (0,45-0,55%PD/AL<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB>) и NI-контакт восстанавливают водородом.

Изобретение относится к технологии очистки газов от фосфина, применяемой в производстве фосфина, ацетилена гипофосфита натрия, в радиоэлектронике и позволяющей исключить образование коррозионно-агрессивных продуктов.

Изобретение относится к технологии очистки газов от фосфина, применяемой к химической и электронной промышленности и позволяет снизить температуру процесса газоочистки и повысить степень очистки.

Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии и лечебной физкультуре, и может использоваться для восстановительного лечения больных бронхиальной астмой с избыточной массой тела на стационарном этапе.

Способ и устройство для кондиционирования воздуха в помещении посредством воздушной смеси с пониженным парциальным давлением кислорода

Наверх