[發明專利]基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統及方法

在審

• 申請號: 202110714879.6
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113330958A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 王利民;陳源茂;邵亞茹;劉鎧瑞;高榮澤;郭亞龍;車得福
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A01G9/18
• 分類號: A01G9/18;A01G9/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統，其特征在于，包括空氣預處理器(1)、熱回收裝置(2)、制熱制冷裝置(3)、回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)、太陽能供能裝置(5)以及二氧化碳濃度監測與調控系統(6)，其中

空氣預處理器(1)入口與環境空氣相連，空氣預處理器(1)的一個出口與熱回收裝置(2)的一個進氣口相連，另一個出口與制熱制冷裝置(3)的制冷側入口相連；熱回收裝置(2)的一個入口與溫室的排氣相連，另一個入口與空氣預處理器(1)的一個出口相連，熱回收裝置(2)的一個出口與制熱制冷裝置(3)的制熱側入口相連，熱回收裝置(2)的另一個出口與環境空氣相連；制熱制冷裝置(3)的制熱側與制冷側兩個出口分別與回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)的釋放側入口和捕集側入口相連；回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)的釋放側出口與溫室相連，回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)的捕集側出口與環境空氣相連；二氧化碳濃度監測與調控系統(6)用于監測溫室中二氧化碳的濃度，并相應地調控整個系統，使溫室中的二氧化碳濃度保持在最佳水平。

2.根據權利要求1所述的基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統，其特征在于，回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)用于將從大氣中捕集二氧化碳并將其釋放到通入溫室的空氣中，提高了通入溫室的空氣中二氧化碳的濃度。

3.根據權利要求1所述的基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統，其特征在于，熱回收裝置(2)用于將回收溫室大棚中排出氣體的熱量，并加熱進入二氧化碳捕集與釋放裝置的空氣，降低了能量的浪費，提高能源的利用率。

4.根據權利要求1所述的基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統，其特征在于，空氣預處理器(1)用于將對進入系統的空氣過濾和除濕，防止由于顆粒等雜質與水分吸附于二氧化碳捕集材料而導致二氧化碳捕集與釋放效率下降和壽命縮短的問題，提高了二氧化碳吸附材料的使用壽命以及二氧化碳捕集與釋放的效率。

5.根據權利要求1所述的基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統，其特征在于，制熱制冷裝置(3)用于將加熱進入回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)釋放側的空氣，進而加熱回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)釋放側的二氧化碳吸附材料，確保二氧化碳的釋放正常高效進行，同時對進入回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)捕集側的空氣進行冷卻，進而冷卻回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)捕集側的二氧化碳吸附材料，確保二氧化碳的捕集正常高效進行，增加了回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)的二氧化碳捕集效率。

6.根據權利要求1所述的基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統，其特征在于，太陽能供能裝置(5)利用太陽能為不僅為系統中設備運行提供能量，還可為溫室提供能量。

7.根據權利要求1所述的基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統，其特征在于，回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)中設置有二氧化碳吸附材料，二氧化碳吸附材料隨轉子轉動不斷經過捕集側和釋放側，在捕集側被冷空氣冷卻同時吸附冷空氣中的二氧化碳，在釋放側被熱空氣加熱同時將二氧化碳釋放至熱空氣中。

8.根據權利要求7所述的基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統，其特征在于，二氧化碳濃度監測與調控系統(6)用于實時的監測溫室中二氧化碳濃度，然后根據其所監測到的信息，通過調節回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)的運行，以及調節太陽能供能裝置(5)驅動的制熱制冷裝置(3)的運行，使溫室中二氧化碳的濃度達到最佳水平。

9.基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節的方法，其特征在于，該方法基于權利要求7或8所述的基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統，包括以下步驟：

環境空氣經過空氣預處理器(1)進入系統，由空氣預處理器(1)過濾掉空氣中大的顆粒雜質同時去除空氣中的水蒸氣，然后空氣分為兩路：第一路空氣進入制熱制冷裝置(3)的制冷側，然后該路空氣進入回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)的捕集側進行二氧化碳被捕集，然后剩余的空氣排入環境；第二路經過熱回收裝置(2)將溫室排氣的熱量回收至空氣中，然后進入制熱制冷裝置(3)的制熱側，被加熱后的空氣進入回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)的釋放側，熱空氣加熱回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)中的二氧化碳吸附材料，使二氧化碳吸附材料中的二氧化碳釋放至熱空氣中，從而提升了熱空氣中二氧化碳的濃度，這部分含高濃度二氧化碳的空氣被通入溫室；

二氧化碳濃度檢測與調控系統(6)根據所監測到的溫室大棚中二氧化碳濃度信息控制回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置(4)的轉速，以及調節太陽能供能裝置(5)驅動的制熱制冷裝置(3)的運行，間接調節進入溫室的熱空氣中二氧化碳濃度，從而實現調節溫室中二氧化碳濃度的目的。