
建築物的熱負荷在這十幾年裡一點點減輕了。通過高性能玻璃抑制日照,結構體的溫度上升有減少的傾向。由於LED照明和PC功耗降低,內部發熱負荷也減少了。但是,只有換氣時的負荷,夏天的氣溫有上升傾向,不僅沒有下降,反而有增加的傾向。為了解決這個問題,我們開始開發抑制通風負荷的技術。它是一種通過分子水平的開孔膜交換室內二氧化碳和外部空氣氧氣的係統。
通風引起的熱負荷問題
良好的空氣環境不僅僅是溫度和濕度的管理。需要淨化臟空氣。因此,必須進行與外部空氣的換氣。當然,通風對於病毒的排出也是不可或缺的。但是,這種通風會給建築物帶來最大的熱負荷。它將冷/暖空氣恢復到原始溫度。對於熱環境技術來說,這是一個長期的睏境。傳統的“正常通風”將外部空氣直接帶入室內,因此所有這些都是負擔。如果執行“全熱交換通風”,其中排出的室內空氣與通過管道等吸收的外部空氣接觸並交換熱量,則熱負擔將減少到大約一半。然而,由於通風本身的負擔是絕對的,為了進一步降低它,我們開始開發技術,通過通風以外的方法將其轉化為新鮮空氣。註意的是氣體透過膜換氣係統。

通過氣體交換變成新鮮空氣
使用過濾器淨化空氣是一種無需通風即可淨化空氣的方法,但只能去除灰塵、花粉等大顆粒。此外,通風是減少二氧化碳水平的唯一方法。為了實現這兩個目標,我們開發了使用薄膜的氣體交換。當微孔孔徑為10nm以下的膜內外CO2濃度有差異時,CO2會從濃度較高的一側向濃度較低的一側移動。此特性用於將室內二氧化碳轉移到室外空氣。同時,室外空氣中的氧氣進入室內空氣。這樣,CO2和O2就在室內和室外進行交換。
這種CO2膜分離器的膜是一根直徑約2毫米的管子,系統允許室內空氣通過它,也讓室外空氣通往室外。大約 800 根管子被收集成一個單元,96 根管子排列成一個盒子。室內空氣進入單元管,室外空氣進入箱體進行氣體交換。


CO2膜分離裝置的效果
使用該系統的最有效方法是使用建築物內部的多餘空氣而不是外部空氣。示範實驗表明,與普通通風相比,能耗降低50%,比全熱交換器降低20%。以目前的技術,預計一台CO2膜分離器可以處理20人的CO2排放量,但還沒有達到可以處理一棟建築整個通風量的程度,因此與常規的CO2膜分離器配合使用通風和全熱交換器就是這樣。然而,這種能力將持續增加。
近年來,室外空氣並不總是乾淨的。根據季節的不同,可能含有花粉和PM2.5等有害物質,因此除非使用高性能過濾器,否則可能必須抑制通風本身。解決這個問題的一種方法是膜分離裝置。目前正在考慮增加一項功能,讓膜分離器去除建議透過通風去除的氣溶膠。

透氣膜換氣係統SEPERNA ®
共同開發|川崎重工業株式會社
有關SEPERNA®的詳細信息,請訪問川崎重工網站。
※“SEPERNA”是川崎重工業株式會社的註冊商標。
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Update : 2019.01.17