一种深地空间避难硐室人造新风保障系统

本发明属于通风系统，具体涉及一种深地空间避难硐室人造新风保障系统。

背景技术：

1、随着城市化发展进程，地下空间已从简单的浅层利用转变为向更深层次的深地空间发展，通常将地层50米以下划为深地空间，其具有封闭性高，空间隐蔽，安全出口数量有限等特点，一旦发生塌方、火灾及有害气体泄漏等事故，救援难度大，往往会危及人员生命安全。深地空间会造成比浅层地下空间及地面建筑更严重的灾情以及更大的人员伤亡。

2、深地空间避难硐室作为深地空间安全系统的重要环节，保证其内部避难人员的呼吸安全是避难硐室建设的重中之重。在发生塌方、掩埋等灾害时，由于避难硐室内部环境难以与室外空气连通，随着避难时间的增加（可达96h以上），避难人员的呼吸可导致避难硐室内氧气含量持续降低，二氧化碳浓度不断升高，同时由于人体及设备散热，避难硐室深埋地下无法进行有效散热，致使室内温度不断升高，严重时可能造成避难人员的窒息和休克，这就要求环境保障系统向室内补充氧气，去除二氧化碳，消除热量，以保障避难硐室内部环境供氧及避难人员呼吸安全。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，利用液态氧密度高，贮存空间小的特点采用液氧补充避难硐室由于人体呼吸消耗的氧气，同时利用液氧气化冷量降低室内空气温度，营造适宜的避难人员生存环境。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，包括低温液氧贮存装置，低温液氧贮存装置出口与液氧气化装置的液氧入口连接，不同流量的液氧经过气化装置入口流入液氧气化装置，液氧气化装置的氧气出口的氧气出口经氧气调压阀与模块式二氧化碳去除净化机组的第一进口连通；深地空间避难硐室的回风口经回风阀与液氧气化装置的空气入口连通，液氧气化装置的空气出口与模块式二氧化碳去除净化机组的第二进口连通，模块式二氧化碳去除净化机组出口经送风阀与深地空间避难硐室的送风口连通。

3、进一步的，低温液氧贮存装置中液氧贮存量按下式确定：

4、

5、其中：为深地空间避难硐室可容纳人数；为人均耗氧速率，设定不小于0.4；为深地空间避难硐室保障时间，单位为天；为液氧转化为氧气的气化比，1440为天换算成分钟的系数。

6、进一步的，所述深地空间避难硐室的回风口设置在避难硐室侧壁上，回风口不与送风口相对设置，送风口的送风温度在18℃~22℃，相对湿度40%~60%；回风口的回风温度不超过35℃，回风相对湿度不超过85%。

7、进一步的，回风口的回风风量可按下式确定：

8、

9、其中： q为液氧气化冷量，单位为kj；为空气比热容；为送回风焓差，； t为深地空间避难硐室保障时间，单位为天。

10、进一步的，液氧气化冷量 q可按下式计算：

11、

12、其中：为液氧贮存量；为液氧密度； r为液氧气化潜热；为氧气比热容；为氧气温升。

13、进一步的，模块式二氧化碳去除净化机组包括依次连通的进风段、净化段、初效过滤段、混合段、风机段、中效过滤段和出风段，模块式二氧化碳去除净化机组的第二进口设置在进风段上，净化段中设置碱石灰，净化段与初效过滤段用于对回风进行初步过滤，去除回风中的二氧化碳和大颗粒污染物；模块式二氧化碳去除净化机组的第一进口设置在混合段上用于将纯净氧气与初步过滤后的空气混合；风机段用于提供动力将混合空气输送至中效过滤段去除混合空气中的小颗粒污染物后送入出风段，出风段通过送风阀与送风口连接。

14、进一步的，模块式二氧化碳去除净化机组的净化段中碱石灰用量可按下式确定：

15、

16、其中：为深地空间避难硐室可容纳人数；为人的二氧化碳呼出速率；为二氧化碳密度；为吸收剂吸收比，1440为天换算成分钟的系数。

17、进一步的，模块式二氧化碳去除净化机组的风机段的风机送风量可由下式确定：

18、

19、其中，为深地空间避难硐室可容纳人数；为回风风量；为人均耗氧速率；

20、回风口的回风风量可按下式确定：

21、

22、其中： q为液氧气化冷量，单位为kj；为空气比热容；为送回风焓差，； t为深地空间避难硐室保障时间，单位为天。

23、进一步的，低温液氧贮存装置出口经液氧检测装置与液氧气化装置的液氧入口连接，液氧检测装置与室内氧气检测装置连接，室内氧气检测装置设置在深地空间避难硐室内部人员密集区域墙壁处，用于检测室内氧气浓度并传输至液氧检测装置，液氧检测装置根据室内氧气浓度对进入液氧气化装置的液氧流量进行调控。

24、进一步的，氧气调压阀阀前压力最大为2.5mpa，阀后压力为0.4mpa~0.8mpa。

25、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

26、本发明提供一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，利用低温液态氧气，一方面由于液态氧存在较大膨胀比，1立方米液氧约可产生800立方米氧气，通过液氧发生气化制备氧气的方式可极大程度上节约避难硐室环境控制系统所占空间，从而大幅度提升避难人员数量；另一方面，液氧气化大量吸热，与避难硐室空气发生热量交换产生低温空气，去除硐室内部由于人体代谢产生的热量与人体散发的水分；与传统深地空间避难硐室送风系统相比，本发明充分发掘了液氧在环境控制系统的潜力，利用液氧的特性同时达到对深地空间避难硐室氧气供给与温湿度控制的目的，在最大程度保障避难人员呼吸安全的同时保证避难硐室舒适性，具有广泛现实意义和良好应用前景。

27、本发明在模块式二氧化碳去除净化机组中设置净化段中设置碱石灰用于去除回风中的二氧化碳，初效过滤段用于去除空气中的大颗粒污染物如灰尘毛发等，中效过滤段用于进一步过滤空气中1μm~10μm之间颗粒物，本发明采用液氧气化产生纯净氧气，将纯净氧气与已去除二氧化碳和颗粒污染物的低温空气混合送入避难硐室内，提升硐室内部氧气含量，降低二氧化碳浓度，保障人体呼吸安全。

1.一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，其特征在于，包括低温液氧贮存装置（1），低温液氧贮存装置（1）出口与液氧气化装置（3）的液氧入口（11）连接，液氧气化装置（3）的氧气出口（13）的氧气出口（13）经氧气调压阀（4）与模块式二氧化碳去除净化机组（5）的第一进口连通；深地空间避难硐室的回风口（9）经回风阀（8）与液氧气化装置（3）的空气入口（12）连通，液氧气化装置（3）的空气出口（14）与模块式二氧化碳去除净化机组（5）的第二进口连通，模块式二氧化碳去除净化机组（5）出口经送风阀（6）与深地空间避难硐室的送风口（7）连通。

2.根据权利要求1所述的一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，其特征在于，低温液氧贮存装置（1）中液氧贮存量按下式确定：

3.根据权利要求2所述的一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，其特征在于，所述深地空间避难硐室的回风口（9）设置在避难硐室侧壁上，回风口（9）不与送风口（7）相对设置，送风口（7）的送风温度在18℃~22℃，相对湿度40%~60%；回风口（9）的回风温度不超过35℃，回风相对湿度不超过85%。

4.根据权利要求3所述的一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，其特征在于，回风口（9）的回风风量可按下式确定：

5.根据权利要求4所述的一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，其特征在于，液氧气化冷量q可按下式计算：

6.根据权利要求1所述的一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，其特征在于，模块式二氧化碳去除净化机组（5）包括依次连通的进风段（15）、净化段（16）、初效过滤段（17）、混合段（18）、风机段（19）、中效过滤段（20）和出风段（21），模块式二氧化碳去除净化机组（5）的第二进口设置在进风段（15）上，净化段（16）中设置碱石灰，净化段（16）与初效过滤段（17）用于对回风进行初步过滤，去除回风中的二氧化碳和大颗粒污染物；模块式二氧化碳去除净化机组（5）的第一进口设置在混合段（18）上用于将纯净氧气与初步过滤后的空气混合；风机段（19）用于提供动力将混合空气输送至中效过滤段（20）去除混合空气中的小颗粒污染物后送入出风段（21），出风段（21）通过送风阀（6）与送风口（7）连接。

7.根据权利要求6所述的一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，其特征在于，模块式二氧化碳去除净化机组（5）的净化段（16）中碱石灰用量可按下式确定：

8.根据权利要求6所述的一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，其特征在于，模块式二氧化碳去除净化机组（5）的风机段（19）的风机送风量可由下式确定：

9.根据权利要求1所述的一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，其特征在于，低温液氧贮存装置（1）出口经液氧检测装置（2）与液氧气化装置（3）的液氧入口（11）连接，液氧检测装置（2）与室内氧气检测装置（10）连接，室内氧气检测装置（10）设置在深地空间避难硐室内部人员密集区域墙壁处，用于检测室内氧气浓度并传输至液氧检测装置（2），液氧检测装置（2）根据室内氧气浓度对进入液氧气化装置（3）的液氧流量进行调控。

10.根据权利要求1所述的一种深地空间避难硐室人造新风保障系统，其特征在于，氧气调压阀（4）阀前压力最大为2.5mpa，阀后压力为0.4mpa~0.8mpa。