室内空气除氡及测氡方法、系统及空调与流程

本技术涉及室内空气处理，尤其涉及一种基于蒸气压缩制冷循环的室内空气除氡方法、室内空气测氡方法、对室内空气中的氡进行处理的系统以及空调。

背景技术：

1、“氡被列为i类致癌物质，是导致肺癌的第二大诱因，仅次于吸烟”（刘圆圆，吴彬，孟祥鹏，等．《人体痕量放射性核素测量实验trace研究进展》．中国科学：物理学力学天文学，2025，55：111014）。该文献同时记载：“世界卫生组织（who）指出，全球3%–14%的肺癌病例与氡暴露有关”；“根据美国环境保护署（epa）估计，包括普通人口在内，大约13.4%的美国肺癌病例与氡暴露有关”。该文献还记载：“低剂量辐射暴露具有长期、持续性等特点，特别是当放射性核素通过吸入、食入、皮肤渗透等途径进入人体内后，能够对人体产生持续内照射损伤”；“氡累积暴露量是国际放射防护委员会（icrp）用于评估个体患肺癌风险的关键依据”。该文献在活体直接测量的本底来源分析中记载：“在活体直接测量过程中，本底来源主要包括：受试者体内的放射性核素k-40、屏蔽材料及测量设备中的放射性、宇宙射线、环境γ辐射及空气中的氡”；“通过调节通风系统发现，空气中氡引起的本底约占总本底的3%”。本技术发明人作为该文献的作者，对室内空气氡处理进行了持续关注与研究。

2、空气中的氡会通过长期、持续性的内照射对人体健康构成威胁，降低室内空气中的氡浓度，并对室内氡浓度进行准确、稳定的监测，是室内空气质量控制的需求。

3、中国发明专利cn104006447b公开了一种主动式去除氡气的节能空调系统，其在室内进气风机和第一室内热交换器的空气入口之间的管路上依次设置氡气浓度监测器、1号三通阀、除氡装置以及2号三通阀；设置第二室内空气交换器；1号三通阀的一个出口通过1号阀门和管路与第二室内空气交换器的一个入口连接，其相应出口通过管路与排气风机连接；新风进气风机通过2号阀门和管路与第二室内空气交换器的另一个入口连接，其相应出口通过管路与2号三通阀的一个入口连接；位于室内机进气风机后的1号三通阀将部分室内空气引出，先后通过1号阀门、第二室内热交换器、排气风机排入大气；室外新鲜空气通过新风进气风机吸入，先后经过2号阀门、第二室内热交换器，通过2号三通阀与未被排出室外的室内空气汇合，进入第一室内热交换器，被降温或升温后进入室内空气循环，达到制冷或制热效果；通过室内进气风机和1号三通阀间的氡气浓度监测器实时测量室内空气中氡气的浓度，进而调节1号阀门、2号阀门的开度和排气风机、新风进气风机的转速，实现室内氡气浓度的有效控制；除氡装置内设置若干片可拆卸的交错布置的活性炭片。

4、然而，上述方案仍存在以下不足：其通过引入室外新鲜空气对室内空气进行置换来稀释室内氡浓度，除氡效果依赖于新风换气量，在室外空气品质不佳、室内外温差较大而不宜大量换气的场合难以适用；其除氡装置采用若干片可拆卸的交错布置的活性炭片，依靠活性炭自身的吸附容量去除氡，在活性炭吸附能力达到极限值之后需由用户自行更换或取出晾晒后重复使用，无法在设备原位实现吸附材料的再生与循环使用，系统的连续除氡能力受限；其未对进入氡气浓度监测器的空气进行湿度处理。

5、在测氡过程中，空气湿度是影响部分测氡方法测量性能和稳定性的重要因素之一，尤其对于采用静电收集原理的测氡仪，空气中的水蒸气可能对氡衰变产物的带电状态、迁移过程及静电收集效率产生影响，进而影响测量结果的稳定性、重复性和准确性。

6、因此，亟需一种能够充分利用空调原有蒸气压缩制冷循环的冷热能量、实现吸附材料再生与循环使用，并能够改善测氡空气条件的室内空气除氡及测氡方案。

技术实现思路

1、为了至少部分地解决背景技术中提到的一个或多个技术问题，本技术提供了一种基于蒸气压缩制冷循环的室内空气除氡方法、室内空气测氡方法、对室内空气中的氡进行处理的系统以及空调，以解决现有技术中除氡依赖新风换气稀释、吸附材料难以再生与循环使用、除氡过程与空调蒸气压缩制冷循环相互独立以及测氡结果易受空气湿度影响的问题。

2、第一方面，本技术提供一种室内空气除氡方法，基于蒸气压缩制冷循环对吸附材料进行循环使用，蒸气压缩制冷循环包括冷凝器和蒸发器，方法包括：在除氡模式下，使空气通过吸附材料后进入室内，以利用吸附材料吸附空气中的氡；在再生模式下，使吸附材料与蒸气压缩制冷循环的冷凝器建立热耦合关系，利用冷凝器释放的热量对吸附材料进行再生，将从吸附材料中解吸的氡排出至室外。

3、在一些实施例中，在除氡模式下，吸附材料与蒸发器建立热耦合关系，利用蒸发器的低温环境降低吸附材料的温度，以增强吸附材料的吸附效果。

4、在一些实施例中，吸附材料包括两组吸附材料，通过切换装置使每组吸附材料在除氡模式与再生模式之间切换，使得两组吸附材料交替进行除氡和再生。

5、在一些实施例中，蒸气压缩制冷循环用于空调制冷或除湿时，冷凝器为空调室外换热器，蒸发器为空调室内换热器，在除氡模式下，使空气先经由空调室内换热器被冷却或除湿后再通过吸附材料，以增强氡的去除效果。

6、在一些实施例中，蒸气压缩制冷循环用于空调制冷或除湿时，冷凝器为空调室外换热器，蒸发器为空调室内换热器，使一组吸附材料处于除氡模式，吸附经由空调室内换热器制冷或除湿的空气中的氡，另一组吸附材料处于再生模式，吸收空调室外换热器释放的热量使氡从吸附材料中解吸并排出至室外。

7、在一些实施例中，蒸气压缩制冷循环用于空调制热时，冷凝器为空调室内换热器，使一组吸附材料处于除氡模式，吸附室内空气中的氡，另一组吸附材料处于再生模式，吸收空调室内换热器释放的热量使氡从吸附材料中解吸并排出至室外。

8、在一些实施例中，热耦合关系的建立方式包括以下至少一种：对吸附材料进行直接或间接的冷却或加热；以空气作为传热介质，使经蒸发器换热区域处理后的空气流经处于除氡模式的吸附材料，或使经冷凝器换热区域加热后的空气流经处于再生模式的吸附材料；通过导热结构、热交换器或循环传热介质在吸附材料与相应的冷凝器或蒸发器之间传递热量。

9、在一些实施例中，切换装置根据预设切换条件进行切换，预设切换条件包括以下一种或多种：除氡模式达到预设运行时间；再生模式达到预设运行时间；除氡模式下吸附材料的吸附能力下降至预设水平；氡浓度变化满足预设条件；吸附材料温度满足预设条件。

10、第二方面，本技术提供一种室内空气测氡方法，基于蒸气压缩制冷循环对室内空气氡浓度进行检测，方法包括：使空气先经由蒸气压缩制冷循环的室内换热器后，再采集采样气流输送至氡浓度检测装置进行氡浓度检测，以减少空气湿度对测量精准度的影响。

11、在一些实施例中，包括预测室内氡浓度变化状态，预测步骤包括：根据连续多个时刻的氡浓度检测数据计算氡浓度变化速率；根据当前氡浓度以及氡浓度变化速率，对未来预设时间内的氡浓度进行预测，获得预测氡浓度；其中，预测采用基于当前氡浓度与氡浓度变化速率的线性外推方式，或采用基于多个历史检测数据的趋势拟合、滑动平均或预测模型方式。

12、第三方面，本技术提供一种对室内空气中的氡进行处理的系统，基于蒸气压缩制冷循环对室内空气中的氡进行处理，蒸气压缩制冷循环包括冷凝器和蒸发器，系统包括：吸附材料，用于在除氡模式下吸附空气中的氡；除氡气路，用于使空气流经处于除氡模式的吸附材料后送入室内；冷凝器，蒸气压缩制冷循环中制冷剂在冷凝器放出热量；热耦合装置，用于使处于再生模式的吸附材料与冷凝器建立热耦合关系，利用冷凝器释放的热量对吸附材料进行再生，从吸附材料中解吸出氡；排废管路，用于将从吸附材料中解吸的氡排出至室外。

13、在一些实施例中，还包括：蒸发器，蒸气压缩制冷循环中制冷剂在蒸发器吸收外界热量；热耦合装置使处于除氡模式的吸附材料与蒸发器建立热耦合关系，利用蒸发器的低温环境降低吸附材料的温度，以增强吸附材料的吸附效果。

14、在一些实施例中，还包括：氡浓度检测装置，用于检测室内空气氡浓度和/或基于检测数据预测未来氡浓度和/或基于采样湿度对检测数据进行湿度补偿；测氡气路，用于将进入系统的空气的至少一部分输送至氡浓度检测装置作为采样气流。

15、在一些实施例中，还包括控制装置，用于基于氡浓度检测装置的检测结果控制系统执行以下操作中的至少一种：显示氡浓度超标；提示用户开窗通风；启动新风功能；启动室内排风功能；启动蒸气压缩制冷循环；启动除氡模式，使空气通过处于除氡模式的吸附材料后进入室内；启动再生模式，使处于再生模式的吸附材料解吸出氡并经由排废管路排出至室外。

16、在一些实施例中，还包括识别装置，用于根据空调运行模式识别冷凝器是空调室外换热器还是空调室内换热器，并控制处于再生模式的吸附材料与作为冷凝器的空调室外换热器或空调室内换热器建立热耦合关系。

17、在一些实施例中，吸附材料包括两组吸附材料，系统还包括切换装置，用于使每组吸附材料在除氡模式与再生模式之间切换，使得两组吸附材料交替进行除氡和再生。

18、在一些实施例中，蒸气压缩制冷循环用于空调制冷或除湿时，冷凝器为空调室外换热器，蒸发器为空调室内换热器，使一组吸附材料处于除氡模式，吸附经由空调室内换热器制冷或除湿的空气中的氡，另一组吸附材料处于再生模式，吸收空调室外换热器释放的热量使氡从吸附材料中解吸并排出至室外。

19、在一些实施例中，蒸气压缩制冷循环用于空调制热时，冷凝器为空调室内换热器，使一组吸附材料处于除氡模式，吸附室内空气中的氡，另一组吸附材料处于再生模式，吸收空调室内换热器释放的热量使氡从吸附材料中解吸并排出至室外。

20、在一些实施例中，切换装置根据预设切换条件进行切换，预设切换条件包括以下一种或多种：除氡模式达到预设运行时间；再生模式达到预设运行时间；除氡模式下吸附材料的吸附能力下降至预设水平；氡浓度变化满足预设条件；吸附材料温度满足预设条件。

21、在一些实施例中，蒸气压缩制冷循环用于空调制冷或除湿时，冷凝器为空调室外换热器，蒸发器为空调室内换热器，在除氡模式下，使空气先经由空调室内换热器被冷却或除湿后再通过吸附材料，以增强氡的去除效果。

22、在一些实施例中，热耦合装置的配置选自以下至少一种：对吸附材料进行直接或间接的冷却或加热；以空气作为传热介质，使经蒸发器换热区域处理后的空气流经处于除氡模式的吸附材料，或使经冷凝器换热区域加热后的空气流经处于再生模式的吸附材料；通过导热结构、热交换器或循环传热介质在吸附材料与相应的冷凝器或蒸发器之间传递热量。

23、在一些实施例中，吸附材料包括活性炭、沸石、分子筛、碳分子筛、金属有机框架材料中的一种或多种。

24、第四方面，本技术提供一种空调，其被配置为执行如第一方面或第二方面中任一项所述方法的步骤，或者被配置为包括如第三方面中任一项所述系统。

25、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

26、本技术的核心在于，根据空调不同运行模式动态识别制冷循环中的低温侧和高温侧，使处于除氡状态的吸附材料与低温侧相耦合，使处于再生状态的吸附材料与高温侧相耦合，并通过两个或多个吸附模块交替运行，实现低温强化吸附、高温热再生及连续除氡。进一步地，空调低温侧产生的空气冷却和除湿能力可作为测氡和除氡的共用空气预处理基础，使同一空气处理过程同时服务于吸附材料工作条件改善和测氡空气条件稳定；测氡结果还可进一步参与除氡、新风、排风及空调运行模式控制。

27、与空调设备、除氡设备、测氡设备以及独立的吸附材料制冷、加热再生和空气干燥设备分别设置的方式相比，本技术充分利用空调运行过程中已有的低温能量、高温能量及空气输送能力，在尽可能不改变空调基本蒸气压缩制冷循环和主体结构的基础上扩展其功能，减少独立制冷、加热、干燥及空气处理设备的重复配置，降低设备数量、系统体积、材料消耗、制造成本及附加运行能耗。同时，通过多个吸附材料交替进行除氡与再生，可提高吸附材料的重复利用能力和系统连续运行能力。在实现室内温湿度调节的基础上，进一步实现室内氡浓度监测、空气预处理、主动除氡、吸附材料再生、新风及排风协同控制，从而提高空调系统的综合功能利用效率和能源利用效率，并具有降低运行能耗、减少设备重复配置、节约资源、改善室内空气品质以及节能环保和资源集约化利用的效果。