一种利用高空气体的新风供应系统

技术领域

本发明涉及新风供应技术领域，特别涉及一种利用高空气体的新风供应系统。

背景技术

现今，空气污染越来越严重，对人们的健康带来诸多伤害。为了减少空气污染的影响。许多人会在家中安装空气净化系统，以减少家中空气污染程度。目前一般空气净化系统是采用对空气过滤的方式进行净化，而净化系统的过滤能力是有限的，如果过滤过程中，外界受污染的空气源源不断的流入屋内，则屋内空气仍然达不到净化效果，所以为了确保净化效果，一般需要密闭房屋的门窗，隔绝屋内空气与外界空气的流通。但是，隔绝外部空气虽然能够隔绝外部的颗粒污染物(例如颗粒物质)，但是屋内长时间没有流通的空气也会因为屋内自身的污染源(例如气味源)而变得愈加浑浊。

为此，目前越来越多房屋加装了新风系统，新风系统在房屋中设置进风口和排风口，进风口从外部抽取空气，并将空气过滤后送入屋内，以使屋内持续有新鲜空气，但是如前面所说，大气污染严重，因此从屋外获取的空气需要经过过滤，对于过滤设备的要求极高，也需要频繁更换过滤设备，此外，有许多污染物也无法有效的过滤，因此获得的新风仍然有一定的污染。

另一方面，空气的污染高度是有限的，空气污染物上升高度有限，因此在高空中的其他纯净度非常高。尤其是在同温层的空气，这部分的空气未受污染，洁净度高。因此，发明人考虑采取高空(特别是同温层)的空气来供应新风。但是，从高空获取洁净空气的难度较为巨大，由各用户自行获取的难度较大。

更进一步，发明人还考虑到，高空的空气温度低，抽取空气后需要对空气进行升温，这需要耗费一定的能源，另一方面，从高空抽取气体也需要耗费较大的电能，因此基于目前的技术从高空获取清洁空气的经济性仍然较差。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种利用高空气体的新风供应系统，以使用户能够较为便利的获得高质量的新鲜空气。

针对空气污染的问题因此，发明人考虑采取高空(特别是同温层)的空气来供应新风。但是，从高空获取洁净空气的难度较大，难以由各用户自行获取。更进一步，发明人还考虑到，高空的空气温度低，抽取空气后需要对空气进行升温，这需要耗费一定的能源，另一方面，从高空抽取气体也需要耗费较大的电能，因此基于目前的技术从高空获取清洁空气的经济性仍然较差。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种利用高空气体的新风供应系统，包括采气管、负压装置和供气管网，所述采气管的采气口位于高空冷空气中，所述负压装置与采气管连接，以驱动采气管内的空气从采气口流动至采气管的供气口，所述采气管的供气口连接供气管网，所述供气管网与各个新风终端连接，空气从所述供气口沿所述供气管网输送至各个新风终端。

其中，还包括温差发电装置，所述采气管的供气口与温差发电装置连接，所述温差发电装置获取所述采气管输送的低温气体以进行发电；所述温差发电装置的排气口连接供气管网，在所述温差发电装置中发电升温后的空气沿所述供气管网输送至新风终端。

其中，所述采气管的管壁由添加硼纤维的钛合金制成。

其中，所述采气管的管壁的截面呈蜂窝状。

其中，所述供气管网与每个新风终端的连接处设置有空气质量检测装置和/或空气流量计。

其中，所述供气管网的入口处设置有首级空气净化装置。

其中，所述供气管网包括主干管和分支管，所述主干管和分支管的连接处设置有次级空气净化装置。

其中，所述供气管网与每个新风终端之间经单向阀连接，以使气流仅能从供气管网流向新风终端。

本发明的有益效果：本发明提供的新风系统先由负压装置通过采气管从高空中获取纯净的冷空气，然后由温差发电装置来利用冷空气发电，冷空气在发电过程中会被增温，被增温后的纯净空气再通过供气管网供应至需要新风的终端。本技术从高空获取洁净空气，并采用集中供应的方式来为用户提供新风供应，为住户提供了一种能够获得高度洁净空气的新方式。

本技术利用了温差发电机来发电，既能够对空气进行加温，也能够获得电能，电能既能够用于辅助负压装置工作，减少负压装置的能耗，也可以考虑直接输出至市电以供电，无论那种方式，都能够有效的减少该系统的整体能耗，提高系统的经济性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明一种新风供应系统的结构示意图。

在图1中包括有：

1——采气管、2——负压装置、3——温差发电机、4——供气管网、5——新风终端、6——移动式增压装置、7——升降管、8——排气部。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

一种新风供应系统，如图1所示，包括采气管1，采气管1的顶端为采气口，采气口位于同温层，以便采集同温层的空气，采气管1的底端为供气口，供气口经温差发电机3连接至负压装置2，负压装置2的输出端连接至供气管网4，在负压装置2的驱动下，空气从采气管1的采气口流向供气口，再依次经过温差发电机3、负压装置2后供应至供气管网4。供气管网4则将空气供应给新风终端5，新风终端5安装于用户室内，用户可以开启/关闭新风终端5，从而控制新鲜的空气的获取；当然，新风终端5也安装有空气流量计，从而计量用户的新风用量，以便计费。

该系统主要是用将同温层的洁净空气引流至地面，从而为用户的室内提供洁净的新鲜空气。其中，比较关键的在于采气管1。由于同温层距离地面比较远，所以采气管1的高度非常高，而其中需要通过高速气流，且外部气流也会对其造成影响，因此其强度也必须较强。此外，还需考虑施工难度问题，如果一味加强强度而导致重量太大，则不便于施工。为了兼顾强度与重量，本实施例采用了管壁由添加硼纤维的钛合金制成的采气管1，并且管壁的界面呈蜂窝状。添加硼纤维的钛合金是一种复合材料，其中的硼纤维一般采用带有碳化硼或碳化硅涂层的纤维；而钛基多用Ti-6Al-4V或塑性更好的β型钛合金Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)，该复合材料一般含纤维35％～40％(vol)，单向增强时纵向拉伸强度约为1300～1500MPa，模量约230GPa，密度约3.7g/cm3。因此该材料强度高，重量轻，导热率小。而采用呈蜂窝状，则能够在尽可能少的重量下尽可能大的增加强度，目前已知由添加硼纤维的钛合金制成的该结构的强度能够达到80GPa以上，而蜂窝状还进一步降低管壁的导热率，使得通行与采气管1中的气体不易与外界热交换。

为了确保负压风机能够有效的抽取气流，建议驱动的空气流速约800m/s。初步计算，本实施中采用直径1000(mm)风叶，转速550(r/m)，空气流量35000立方/时(m3/h)。当然，本领域技术人员可以根据系统的供应规模灵活调整该负压装置2的参数，只要能够使气流流速足够快，能够快速抵达底面即可。

本实施例中，在采气管1出风口和负压装置2之间设置有温差发电机3的目的在于利用冷空气发电，从而弥补负压装置2工作的能耗，减少系统的整体能耗。温差发电机3主要是基于赛贝克效应进行发电的设备，不同的金属与半导体具有不同的塞贝克系数(所产生赛贝克效应大小不同)，半导体与金属的主因略有不同。半导体在不同的温度下具有不同的载流子密度，当单一半导体两端具有温度差时，载子会扩散以消除密度的差异，因而造成电动势。两端的温度相差越大，则产生的赛贝克电位差越大。而金属的自由电子密度与费米能级几乎不会随温度改变，因此金属的赛贝克效应远小于半导体。金属的赛贝克效应由电子的平均自由程来决定。若平均自由程随温度上升，则热端的自由电子有较高的机会向冷端移动，此时的塞贝克系数为负值。反过来说，若电子的平均自由程随温度上升而下降，则冷端的自由电子有较高的机会流向热端，塞贝克系数为正值。因此，在该温差发电设备中，高空空气会被升温，并且生成电能供电。也就是说，利用了温差发电机3来发电，既能够对空气进行加温，也能够获得电能，电能既能够用于辅助负压装置2工作，减少负压装置2的能耗，也可以考虑直接输出至市电以供电，无论那种方式，都能够有效的减少该系统的整体能耗，提高系统的经济性。

考虑到气流在传送过程中可能有一定的粉尘，为了进一步确保供应的空气的质量，在本实施例中，供气管网4与每个新风终端5之间经单向阀连接，确保气流仅能从供气管网4流向新风终端5，而无法从新风终端5流向供气管网4，避免供气管网4中的气流被污染，而供气管网4与每个新风终端5的连接处设置有空气质量检测装置，空气质量检测装置检测输送至新风终端5的空气的温度、相对湿度、二氧化碳、二氧化硫、PM2.5、甲醛、新风量、空气流速等，但检测到其中某些指标异常时，可以及时告警以便于排除故障。此外，供气管网4包括供气管网4包括主干管和分支管，相应的也设置多级过滤，包括在供气管网4的入口处设置有首级空气净化装置，在所述主干管和分支管的连接处设置有次级空气净化装置。

此外，该系统还能够兼顾人工降雨的功能，从采气管1的供气口连接另外一路供气支路，该支路通过可拆卸拼接的管道连接至移动式增压装置6，移动式增压装置6令气流升降管7释放至云层，以使云层冷凝并降雨。

该支路主要是用将同温层的洁净空气引流至地面，再沿升降管7释放至需要降雨的云层中。采气管1、负压装置2、移动式增压装置6和升降管7一同构成了一个气流通路，该通路虽然较长，但是由于流体的特性，负压装置2需要做的功接近将空气从同温层引导至云层所需做的功，而移动式增压装置6更多是辅助引流作用，系统整体的功耗增加幅度有限。

当然，其中的升降管7必须满足以下条件：轻便以易于移动；能够方便的进行升降操作；具有较佳的保温性能，避免空气传输过程中大量吸热而升温。综合以上条件，本实施例采用了由环状气囊逐节拼接形成所述升降管7，环状气囊中充有低密度气体，所述低密度气体指密度低于空气的气体，环形气囊的囊壁为高强度轻质纤维膜。当需要改升降管7上升时，对环形气囊进行充气，使得环形气囊相对空气产生浮力，进而逐步上升。当需要其下降时，则令环形气囊放气，降低其浮力，使其逐步下降并回收。另一方面，环形气囊结构能够有效的隔热，从而达到保温的目的。当然，也可以采用非环形的气囊，例如采用片状气囊进行拼接也可以达到以上效果，本领域技术人员可以根据需要进行选择。只是环形气囊相对比较易于加工，也比较易于回收操作。此外，为了确保升降管7最终是竖直设置，可以加大升降管7最顶上一节环形气囊的尺寸，使得最顶上一节环形气囊的浮力大于其他环形气囊。

另外需要说明的是，本实施例仅仅采用了一个升降管7，实际上，根据需要降雨的区域，可以增加升降管7的数量，只要将这些升降管7分别于采气管1连接即可。而为了使冷空气能够更加均匀的释放至云层中，在升降管7的顶部设置有排气部8，排气部8包括本体部、位于本体部周侧的侧向排气口和位于本体部顶面的顶向排气口

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。