[0001] 本发明涉及CO2捕获技术领域与建筑空气调节技术领域，具体为一种DAC与建筑物新风系统一体化系统及应用。

[0002] 气候变化是人类在21世纪面临的严峻挑战，是深刻影响各国生态环境和经济社会发展的重大全球性问题。人类活动排放的大量温室气体是造成全球变暖、影响气候变化的主要原因。其中，CO2排放总量最大，年排放量达400多亿吨，成为导致全球气候变暖最主要的温室气体。2023年全球大气中CO2浓度已达到420ppm，成为过去300万年中大气中CO2浓度最高的一年。过高的CO2浓度会引起地球表面的温度上升，进一步引发冰川融化、土地盐碱化、土地干旱、农作物生产力下降和物种灭绝等一系列严重问题，降低大气CO2浓度迫在眉睫，是人类面临的一大难题。

[0003] 碳捕集利用与封存技术是指将能源、钢铁、水泥、化工、交通等领域排放的CO2进行捕集、然后，将捕集的CO2进行转化、利用或封存在陆地和海洋，从而实现碳减排的过程。按技术流程可分为碳捕集、碳运输、碳利用和碳封存四个重要环节。碳捕集是这一技术的最基础环节，将CO2从能源、钢铁、水泥、化工、交通等过程排放的尾气中捕获出来，分离提纯的过程。

[0004] 直接空气捕获(Direct Air Capture，即DAC)技术是碳捕集技术的一种新技术。其通过巨大的风机阵列将空气输送进捕集装置中并利用吸附剂(如碱液，有机胺等)对CO2进行捕获，而吸附了CO2的吸附剂可通过加热等手段排出其中的CO2以实现再生和重复利用。DAC可以有效解决任何来源的CO2排放。随着世界寻求减碳，甚至负碳，一些活动(例如长途航空旅行)的碳排放是难以消除。而这正是DAC的用武之地。此外，DAC技术在一个封闭的"化学循环"中从空气中捕获CO2，该循环可重复使用吸附剂，最大限度地减少浪费。然而，DAC技术也有着巨大的缺点：由于空气中CO2的分压远小于煤电厂等高污染场所排放出的烟气，CO2
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的浓度仅为0.042％(420ppm)，需要输送约130万Nm的空气才能捕获1吨CO2，而煤电厂烟气
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(12％左右的浓度)，仅需要4550Nm烟气就够了。因此利用风机输送空气并进行CO2捕获的成本十分高昂。目前DAC从空气中捕获一吨CO2的成本约为200～600美元，远高于从烟气中捕获CO2，高出的这部分成本主要集中在风机的电耗上。简单的计算显示，风机电耗在450KWh/吨CO2以上。

[0005] 另一方面，随着生活水平的提升，人们对办公楼，商场，酒店、机场、地铁站、高铁站等室内场所中空气质量的要求也日益增高，室内场所中空气中的污染物会因为空气不流通等原因而累计超标。新风系统是由送风系统和排风系统组成的一套独立空气处理系统，它通过在密闭的室内一侧用专用设备向室内送新风，再从另一侧由专用设备向室外排出，在室内会形成“新风流动场”，从而满足室内新风换气的需要。实施方案是：采用低风压、大流量风机、依靠机械强力由一侧向室内送风，由另一侧用专门设计的排风风机向室外排出的方式强迫在系统内形成新风流动场。在送风的同时对进入室内的空气进行过滤、消毒、杀菌、增氧。目前新风系统已在医院，办公楼，商场，酒店，居民楼、机场、地铁站、高铁站等场所中得到了普遍的应用。

[0031] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

[0032] 参阅图1‑4所示，本实施例公开了一种DAC与建筑物新风系统一体化系统，包括：

[0033] 新风系统组，新风系统组包括送风系统和排风系统；

[0034] DAC捕集和解吸器，设置在送风系统与进风口之间以及排风系统出口，DAC捕集和解吸器包括依次连接的吸附发生器和解吸器，吸附发生器用以捕集二氧化碳，解吸器用以解吸生成高浓度二氧化碳；

[0035] 压缩液化子系统，分别与两个DAC捕集和解吸器的二氧化碳运输管道气体出口连接，用于将解吸出的二氧化碳压缩液化并储存利用。

[0036] 将新风系统与DAC系统结合起来，直接利用新风系统的风机为DAC系统供风，不用专门设置引风系统，可以解决DAC系统电耗过高的问题和新风系统只是单纯空气循环而没有减碳的问题，实际上，在人员密集的室内场所中CO2浓度极易超标，给人带来胸闷气短，注意力不集中，判断力下降等危害。新风系统与DAC系统结合起来，在兼顾DAC系统引风问题的同时，极大的降低了新风系统进口气体二氧化碳浓度，进一步提升了新风系统的空气品质。该系统的最大特点是依托于新风系统引风，解决了DAC系统关键的引风能耗问题，在降低了DAC成本的同时，大大减少了新风系统引入空气的二氧化碳浓度，有助于提高新风系统的工作效率，实现从空气中捕集二氧化碳以达到负碳的目标。

[0037] 送风系统包括依次连接的进风机组、送风过滤器，送风过滤器、采用静电除尘；排风系统包括依次连接的排气机组、排风口、排风过滤器，同样，排风过滤器采用静电除尘。利用高压静电吸附和电解的原理，通过电极将空气中的甲醛、苯等污染物电解成二氧化碳和水，避免了二次污染的问题，同时还会产生正负离子让颗粒物带电，收集端电极会主动吸附带电的颗粒物，如此便可通过正负两个电极来清除有毒气体，吸附比PM2.5小100倍的粉尘。更重要的是，不需要像更换滤网一样更换电极，只需在一定时间内将电极取出，用水冲洗就可以反复使用，成本更低，净化功能更好。

[0038] 此外，送风过滤器、排风过滤器的出风口处安装有用于监测粉尘和污染物的新风监测器，用于监测粉尘和污染物；吸附发生器出口处(即解吸器与进风口之间)设置有用于监测排出空气中CO2浓度的吸附监测器。超标后需更换过滤器的电极或过滤器，位于吸附发生器出口处的吸附监测器用于监测排出空气中CO2浓度，解吸器生成的高浓度二氧化碳通过管道运输至就近集中点集中压缩液化。

[0039] 吸附发生器包括吸附发生器，吸附发生器内设置有用于二氧化碳捕集的吸附剂。

[0040] 在一些实施例中，吸附剂采用固体吸附剂，固体吸附剂以薄膜形式生长或涂敷在多孔材料的基底上，多个基底叠加或卷曲形成过滤柱，安装在吸附发生器内部，或以其他固定方式固定在吸附发生器内；解吸器上安装有加热装置。当使用固体吸附剂时，该系统在较低温度下仍可照常运行，甚至可以适应极寒天气条件。

[0041] 该固体吸附剂包括但不限于碱性颗粒物、固态胺、阴离子树脂、MOF、HOF和COF等材料。

[0042] 在另一些实施例中，吸附剂采用液体吸附剂，吸附发生器内部、解吸器内部及其连接处采用防腐材料；以减少液体吸附剂对于设备和管路的腐蚀；解吸器上安装有加热装置；直接通过加热对吸附剂进行解吸。液体吸附剂包括复合胺、离子液体。

[0043] 所述加热装置采用新风系统(建筑物)余热回收装置和电加热，最大限度地节能，所述加热装置连接有抽真空泵，通过加热和抽真空完成解吸步骤。

[0044] 本实施例中的吸附发生器上设有快换密封接口，可用于进行吸附剂的更换。

[0045] 本实施例中的压缩液化子系统包括依次连接的二氧化碳输送管道、压缩液化装置以及二氧化碳储罐，二氧化碳储罐，二氧化碳输送管道分别与两个解吸器的解吸二氧化碳气体出口连通。二氧化碳储罐为压力容器，二氧化碳储罐前连有压缩机和冷却装置，以便将CO2液化储存在储罐中。

[0046] DAC与建筑物新风系统一体化系统根据建筑面积及通风需求可制作匹配合适的组件。风机与吸附发生器可整件装卸，便于快速更换。根据建筑楼群的位置和周边建筑的情况，DAC捕集和解吸器和压缩液化子系统设置在一个位置或根据实际场地分开建造。

[0047] 多个DAC捕集和解吸器形成DAC捕集解吸子系统群，DAC捕集解吸子系统群建设在有新风系统组的建筑物里或附近；压缩液化子系统建设在居住小区、办公楼集群或附近工业园区，集中设置地上或地下。

[0048] 应用

[0049] 实施例1

[0050] 我们引入了一种创新的DAC与建筑物新风一体化系统，该系统设置于规模50栋的居民楼区，每栋楼10层，每层两单元，每单元两户的住宅区中，于每层楼配置2台400W风机配3
套的DAC与建筑物新风一体化系统，每层楼新风量可达1200m/h，其采用一种MOF材料作为主吸附剂，室外气体在新风系统的进风口，通过进风机组的风机引入，先与从室内排出的浊气进行热交换，产生的冷凝水收集或通过下水管排放，热交换后的空气先利用空气净化系统(过滤器)过滤掉其中的PM2.5及其他粉尘污染物，再通过DAC系统进行二氧化碳捕获任务，DAC系统前端是预处理系统，将新风系统自带过滤器处理后的空气进行再处理，再将其中二氧化碳吸附，剩余的新鲜空气导入入室内，按每小时换气一次频率，可实现室内人均
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100m /h的新风流动，再在新风系统排气机组的作用下，将室内空气通过DAC处理后排到室外，其中DAC系统使用MOF聚合物纳米复合材料作为吸收剂，涂覆在带加热的多孔材料上，于新风系统进气口和排气口前端进行吸附解吸工作，两台吸附解吸设备间歇运行，将吸附一段时间后的吸附解吸设备通过电加热及真空泵对吸附发生器中二氧化碳进行解吸，并将解吸产生的二氧化碳通过管道运输至压缩液化处理装置储存，同时切换到另一台吸附发生器继续吸收预处理后的空气，吸附解吸发生在同一设备，吸附发生器同时也作为解吸器。使导入室内空气二氧化碳浓度降至80ppm以下。此系统在此建筑面积20万平方米的住宅区中全过程每年可以捕获二氧化碳2635.8t，人均碳捕集量744kg/a，基本相当于年人均碳排放量，单位面积碳捕集量22kg/(m2·a)，相比于直接空气捕获，利用新风系统风机机组，可节约能耗20.9％。同时，实现了新风系统效率的提升和DAC系统能耗的下降。

[0051] 一种DAC与建筑物新风系统一体化系统的应用，所述DAC与建筑物新风系统一体化系统采用上述的DAC与建筑物新风系统一体化系统，且应用于建筑物，所述建筑物包括居住小区、办公楼集群、地铁站、高铁站、工业园区及其他带有新风系统的所有建筑物。

[0052] 实施例2

[0053] 于一建筑面积10万平方米的写字楼群安装以离子液和MOF作为吸附剂的DAC与新风一体化系统，写字楼群十栋楼，每栋楼层10层，层高2.8米，单层面积1000平方米，活动人3
口7200人，共设800台1500m /h风量风机和储有300L的离子液体。室外空气经新风系统引气处理后，从过滤器进入进气吸附法发生器，该吸附发生器使用涂覆在带加热的多孔材料上的MOF聚合材料作为吸附剂，经过常压常温吸附、低压高温解吸的方式将二氧化碳与空气分
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离，分离净化后的空气进入室内，可满足室内72m/(h·人)的低二氧化碳浓度新风需求，室内空气在一个周期的循环后，通过新风排气机组运至排气口，排气口后连接过滤器出去其中微尘，然后进入以离子液作为吸附剂的排气吸附发生器，进行吸附解吸，离子液吸附剂的吸附发生器为卧式结构，可以极大的减少空间占用，室内排气进过离子液的多段喷淋吸附，再次将增加浓度的二氧化碳与空气进行分离回收，空气排入室外，二氧化碳则经过回收管道进行压缩封存利用。在工作时长8h，工作日330日条件下，该办公区每年可以捕获二氧化
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碳1667.8t，人均碳捕获量232kg，单位面积捕碳16.5kg/m，比于直接空气捕获，利用新风系统风机机组，可节约能耗30.1％。

[0054] 以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。