一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备

1.本实用新型属于高原富氧环境设计技术领域，具体涉及一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备。


背景技术：

2.高海拔地区特殊的低压缺氧环境易引发支援、商旅等外来人群出现体力下降，头晕恶心等症状，尤其当人员在睡眠状态下，需要为其提供适宜的富氧环境，从而满足人员的睡眠要求。
3.对高原缺氧环境进行富氧是高原常见的富氧手段，富氧即营造睡眠富氧环境，可以显著减少高原反应和睡眠困难症状，从而有效改善睡眠质量问题。目前，全空间和局部空间弥散供氧是高原建筑室内富氧常见的方式。其中，全空间供氧尽管可以将氧气由送风末端扩散至整个室内空间，但是其供氧速度慢，且由于氧浓度空间分布不均的现象难以避免，易出现富氧效率低和能源浪费问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，本技术结构简单，能耗低，能够快速高效的提高空间内的氧气浓度。
5.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
6.一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，包括制氧装置和弥散供氧装置，所述制氧装置和弥散供氧装置通过供氧管道连接；
7.所述弥散供氧装置设置于靠近休息区上侧且靠近呼吸区的墙壁上，所述弥散供氧装置靠近呼吸区的一侧设置有出风口，所述出风口的一个侧边与墙体相接。
8.进一步的，所述出风口为条缝型结构。
9.进一步的，所述弥散供氧装置为一个，其两侧均设置有第二出风口。
10.进一步的，所述第二出风口的长宽比为20:1，所述第二出风口距离人体头部呼吸区的距离小于等于800mm。
11.进一步的，所述弥散供氧装置为一个，其底部设置有第一出风口。
12.进一步的，所述第一出风口的长宽比为30:1，所述第一出风口距离人体头部呼吸区的距离小于等于750mm。
13.进一步的，所述弥散供氧装置为一个，其底部设置有第一出风口，两侧均设置有第二出风口。
14.进一步的，所述弥散供氧装置为多个，其底部均设置有第一出风口。
15.进一步的，所述制氧装置包括分子筛制氧机，所述分子筛制氧机的输出端设置有风机和湿化瓶。
16.进一步的，所述弥散供氧装置的输入端或输出端的供氧管道上均设置有可调开关。
17.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
18.本实用新型提供一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，包括制氧装置和弥散供氧装置，所述制氧装置和弥散供氧装置通过供氧管道连接；所述弥散供氧装置设置于靠近休息区上侧且靠近人体头部的墙壁上，所述弥散供氧装置靠近休息区人体头部的区域设置有出风口，所述出风口的一个侧边与墙体相接；本技术在开启制氧装置，氧气经供氧管道至弥散供氧装置的出风口形成射流；射流由送风口送出后沿竖直墙壁壁面贴附向前运动，后射流主体将沿壁面垂直向下流动，经过人体头部呼吸区后，撞击地面并转为水平向扩散流动，完成室内弥散供氧，本技术结构简单，能耗低，能够快速高效的提高空间内的氧气浓度。
附图说明
19.图1为本实用新型一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备示意图；
20.图2为本实用新型一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备供氧示意图；
21.图3为本实用新型弥散供氧装置含有第一出风口和第二出风口的结构示意图；
22.图4为本实用新型弥散供氧装置含有第二出风口的结构示意图；
23.图5为本实用新型弥散供氧装置含有第一出风口的结构示意图；
24.图6为本实用新型另一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备示意图；
25.图7为本实用新型第二出风口4侧贴附方式供氧效率对比图；
26.图8为本实用新型第一出风口5下贴附方式供氧效率对比图；
27.图9为本实用新型实施例1中第二出风口侧贴附弥散供氧气流云图；
28.图10为本实用新型实施例1中氧浓度为90.00％的睡眠呼吸区域的平均氧气浓度条形图；
29.图11为本实用新型实施例1中氧浓度为28.68％的睡眠呼吸区域的平均氧气浓度条形图；
30.图12为本实用新型实施例2中采用第一出风口下贴附弥散供氧气流云图；
31.图13为本实用新型实施例2中氧浓度为90.00％的睡眠呼吸区域的平均氧气浓度条形图；
32.图14为本实用新型实施例2中氧浓度为28.68％的睡眠呼吸区域的平均氧气浓度条形图。
33.图中：1、制氧装置；2、供氧管道；3、弥散供氧装置；4、第一出风口；5、第二出风口；6、可调开关。
具体实施方式
34.下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应
当属于本实用新型保护的范围。
36.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它步骤或单元。
37.本实用新型提供一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，如图1和图2所示，包括制氧装置1和弥散供氧装置3，所述制氧装置1和弥散供氧装置3通过供氧管道2连接；
38.所述弥散供氧装置3设置于靠近休息区上侧且靠近呼吸区的墙壁上，所述弥散供氧装置3靠近呼吸区的一侧设置有出风口，所述出风口的一个侧边与墙体相接。
39.优选的，所述出风口为条缝型结构，便于氧气能够定向定量的贴附竖直壁面并形成“康达效应”，即弥散式射流模式，具体的，需要说明的是：高原地区海拔高，研究表明海拔每上升100m，空气温度下降0.6℃，因此，在高原地区存在常年气温低的特点，需要在较长的时间内对建筑室内进行供热。在夏季由于高原太阳辐射强，建筑的热量大，有时也需要对建筑进行供冷通风，因此，高原地区的建筑是需要常年进行通风的；现有技术中的弥散供氧方式氧气自由扩散到整个房间或者氧气以某一速度直接到达人的呼吸区，对人实现精准供氧，但是这两种弥散供氧方式均会受室内供热/供冷通风气流的影响，气流会降低其供氧效果；而本技术中的贴附送风供氧由于送风气流主导氧气的流动路径，可完全根据冷热气流的流动路径对人进行精准供氧，这样可以实现在室内供热/供冷的条件下对人员呼吸区进行精准供氧。
40.同时，由于高浓度氧气较空气密度大，在空气中有向下沉降的趋势，相较于现有技术中的弥散枕头则需将氧气送至呼吸部位，需要一定的动量，可能会使头部、脖颈有吹风感，长时间使用者将产生不适，而鼻吸式供氧产品直接接触鼻黏膜，高原环境下粘膜更加敏感脆弱，在此种供氧方式下将会加重不适感，且鼻吸式供氧产品限制了使用者的活动，一定条件下降低了睡眠质量；与弥散枕头以及鼻吸式供氧产品相比，本技术采用的贴附送氧沿墙壁撞击地面后，沿地面扩散，形成空气湖，逐渐向上弥漫，与地面撞击后速度衰减较快，到达人员活动区域时风速较小，不会造成不适感，需要说明的是：本技术中的弥散式供氧是通过提高局部空间的氧含量，使人体处于一个富氧的环境中，从而达到缓解缺氧症状的目的，在大多数情况下，使用者活动范围在房间的下部，上部为未利用的无效空间，无需调节氧浓度；本技术贴附送氧是由下而上的送氧方式，目的为保障人员活动区域的氧浓度，在同样的供氧流量下，贴附送氧能够使得人员活动区氧浓度更快达到规范要求。
41.优选的，如图4所示，所述弥散供氧装置3为一个，其两侧均设置有第二出风口4，其更适用于休息区为两人或有两个相间设置的休息区，氧气从弥散供氧装置3两侧的第二出风口4分别流出，便于针对性的对休息区用户高效快速的供氧。
42.进一步的，所述第二出风口4的长宽比为20:1，本领域技术人员可以将其设定为200mm*10mm的尺寸，所述第二出风口4距离人体头部呼吸区的距离小于等于800mm。
43.优选的，如图5所示，所述弥散供氧装置3为一个，其底部设置有第一出风口5，其更
适用于休息区为单人，氧气从弥散供氧装置3底部的第一出风口5流出，便于针对性的对休息区用户呼吸区高效快速的供氧。
44.进一步的，所述第一出风口5的长宽比为30:1，本领域技术人员可以将其设定为300mm*10mm的尺寸，所述第一出风口5距离人体头部呼吸区的距离小于等于750mm。
45.具体的，如图7所示，采用本技术中第二出风口4侧贴附方式，相较于格栅型送氧风口，当供氧浓度为90％时，供氧600s后，本技术中的侧贴附方式的供氧效率比全局弥散供氧方式多2.21％；当供氧浓度为28.68％时，供氧600s后，采用本技术中第一出风口5的供氧效率比全局弥散供氧方式多14.84％。
46.如图8所示，通过对比不同供氧浓度下第一出风口5下贴附方式与全局弥散的睡眠呼吸区域的供氧效率，当供氧浓度为90％时，供氧600s后下贴附方式的供氧效率比全局弥散供氧方式多2.47％；当供氧浓度为26.68％时，供氧600s后，下贴附方式的供氧效率比全局弥散供氧方式多17.81％。
47.优选的，如图3所示，所述弥散供氧装置3为一个，其底部设置有第一出风口5，两侧均设置有第二出风口4，其更适用于单个多人休息区，能够覆盖更多的休息区区域。
48.优选的，如图6所示，所述弥散供氧装置3为多个，其底部均设置有第一出风口5，其更适用于卧室内设置有多个休息区，根据休息区的数量设置对应数量的弥散供氧装置3，使得氧气能够直接快速的对休息区进行供氧。
49.优选的，所述制氧装置1包括分子筛制氧机，所述分子筛制氧机的输出端设置有风机和湿化瓶，其中，风机用于为氧气提供动力，进而满足氧气形成射流和冲击至墙体后形成弥散型射流，湿化瓶用于为氧气提供一定的湿度，防止空气过于干燥，引起用户的不适。
50.优选的，所述弥散供氧装置3的输入端或输出端的供氧管道2上均设置有可调开关6，用户可以根据自身的需求对氧气流量进行控制，可调开关6可以采用电磁阀门，减少或增加单位时间内可通过供氧管道2的体积。
51.本实用新型提供一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备在使用时，包括以下步骤：
52.开启制氧装置1，氧气经供氧管道2至弥散供氧装置3的出风口形成射流；
53.射流由送风口送出后沿竖直墙壁壁面贴附向前运动，后射流主体将沿壁面垂直向下流动，经过人体头部呼吸区后，撞击地面并转为水平向扩散流动，完成室内弥散供氧。
54.实施例1：采用第二出风口4的弥散供氧装置3；
55.1.出氧口氧气的质量分数为90％
‑‑‑
流量5l/min
‑‑‑
速度0.5m/s；
56.如图9所示，本实施例以一个7.5m
×
3.7m
×
3m(l
×w×
h)的高原地区睡眠空间为研究对象，建筑空间内分布两张床，单张床的尺寸为2m
×
1.2
×
0.2m(l
×w×
h)，且在每张床上布置一个人体假人，在距床头睡眠呼吸区域0.75m距离处安装一个弥散供氧装置3，弥散供氧装置3的氧流量为10l/min，该弥散供氧装置3两侧均设置有第二出风口4，其尺寸为200*10mm，第二出风口4送氧风口的流量为5l/min，所对应出氧口的氧气质量分数为90％；本实施例中，对比了侧贴附方式和全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度。睡眠房间的初始氧气体积分数均为20.95％，由计算公式：
[0057][0058]
即：o2(质量分数)-o2(体积分数)＝0.2326-0.2095≈2％，可得睡眠房间的初始氧气质量分数为22.95％，第二出风口4及格栅型送氧风口的氧气质量分数均为90％，通过数值仿真模拟计算可得睡眠呼吸区的平均氧气浓度，如图10所示。第二出风口4的侧贴附方式下睡眠呼吸区域的氧浓度显著高于全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度，随着时间的推移，效果更明显。在供氧600s后，侧贴附方式下睡眠呼吸区域的氧浓度比全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度高1.48％。另外，通过计算供氧效率ε，即表示氧从出氧口向目标呼吸区输送氧气的能力，用供氧效率来评价供氧方式的局部氧环境营造能力，其计算式如下：
[0059][0060]
表示目标呼吸区的平均氧气浓度，cs表示出氧口的氧气供应浓度,c0表示缺氧房间的初始氧气浓度。ε值越接近于1，目标呼吸区的氧气浓度越接近出氧口的供氧浓度，供氧效率越高。
[0061]
由此，可计算该实施例1下各供氧方式的供氧效率。在供氧600s后，侧贴附方式下的供氧效率为：
[0062][0063]
全局弥散方式下的供氧效率为：
[0064][0065]
可见在供氧600s后，第二出风口4的侧贴附方式下的供氧效率比全局弥散方式下的供氧效率高2.21％。
[0066]
2.出氧口氧气的质量分数为28.68％
‑‑‑
流量5l/min
‑‑‑
速度0.5m/s
[0067]
本实施例中，睡眠房间的初始氧气质量分数及弥散供氧装置3的氧流量与实施例1相同；设条缝型送氧风口及格栅型送氧风口的体积分数为x，由下式计算：
[0068]
出氧口的氧气＝分子筛制出的氧气+所混空气中的氧气
[0069]
0.5
·
0.2
×
0.01
·
x＝1.67
×
10-4
×
90％+(0.5
·
0.2
×
0.01-1.67
×
10-4
)
×
20.95％；
[0070]
可得，条缝型送氧风口及格栅型送氧风口的体积分数为26.68％，所对应质量分数为28.68％，通过数值仿真模拟计算可得睡眠呼吸区的平均氧气浓度，如图11所示。通过对
比第二出风口4的侧贴附方式和全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度。随着时间的推移，第二出风口4的侧贴附方式下睡眠呼吸区域的氧浓度显著高于全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度。在供氧600s后，侧贴附方式下睡眠呼吸区域的氧浓度比全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度高0.85％。另外，计算各供氧方式的供氧效率，在供氧600s后，第二出风口4的侧贴附方式下的供氧效率为：
[0071][0072]
全局弥散方式下的供氧效率为：
[0073][0074]
可见在供氧600s后，采用本技术中第二出风口4的侧贴附方式下的供氧效率比全局弥散方式下的供氧效率高14.84％。
[0075]
实施例2：如图12所示，采用第一出风口5的弥散供氧装置3；
[0076]
1.出氧口氧气的质量分数为90％
‑‑‑
流量5l/min
‑‑‑
速度0.5m/s
[0077]
本实施例采用与实施例1相同的研究对象，在距床头睡眠呼吸区域0.8m高度处各安装一个弥散供氧装置3，弥散供氧装置3的氧流量为10l/min。第一出风口5的尺寸为300*10mm，其风口的流量为5l/min，所对应出氧口的氧气质量分数为90％，贴附送氧至枕旁区域弥散。本实施例中，对比了第一出风口5的下贴附方式和全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平
[0078]
均氧浓度。睡眠房间的初始氧气浓度均为20.95％，由计算公式：
[0079][0080]
即：o2(质量分数)-o2(体积分数)＝0.2326-0.2095≈2％，可得睡眠房间的初始氧气质量分数为22.95％，第一出风口5的条缝型送氧风口及格栅型送氧风口的氧气质量分数均为90％。通过数值仿真模拟计算可得睡眠呼吸区的平均氧气浓度，如图13所示。下贴附方式下睡眠呼吸区域的氧浓度显著高于全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度，随着时间的推移，效果更明显。在供氧600s后，下贴附方式下睡眠呼吸区域的氧浓度比全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度高1.66％。另外，通过计算供氧效率ε，即表示氧从出氧口向目标呼吸区输送氧气的能力，用供氧效率来评价供氧方式的局部氧环境营造能力，其计算式如下：
[0081]
[0082]
表示目标呼吸区的平均氧气浓度，cs表示出氧口的氧气供应浓度,c0表示缺氧房间的初始氧气浓度。ε值越接近于1，目标呼吸区的氧气浓度越接近出氧口的供氧浓度，供氧效率越高。
[0083]
由此，可计算该实施例1下各供氧方式的供氧效率。在供氧600s后，下贴附方式下的供氧效率为全局弥散方式下的供氧效率为可见在供氧600s后，下贴附方式下的供氧效率比全局弥散方式下的供氧效率高2.47％
[0084]
2.出氧口氧气的质量分数为28.68％
‑‑‑
流量5l/min
‑‑‑
速度0.5m/s
[0085]
本实施例中，睡眠房间的初始氧气质量分数及弥散供氧装置3的氧流量与实施例1相同。设条缝型送氧风口及格栅型送氧风口的体积分数为x，由下式计算：
[0086][0087]
可得，条缝型送氧风口及格栅型送氧风口的体积分数为26.68％，所对应质量分数为28.68％。通过数值仿真模拟计算可得睡眠呼吸区的平均氧气浓度，如图14所示。通过对比下贴附方式和全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度。随着时间的推移，下贴附方式下睡眠呼吸区域的氧浓度显著高于全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度。在供氧600s后，下贴附方式下睡眠呼吸区域的氧浓度比全局弥散方式下睡眠呼吸区域的平均氧浓度高1.02％。另外，计算实施例2下各供氧方式的供氧效率，在供氧600s后，下贴附方式下的供氧效率为全局弥散方式下的供氧效率为可见在供氧600s后，下贴附方式下的供氧效率比全局弥散方式下的供氧效率高17.81％。
[0088]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，其特征在于，包括制氧装置(1)和弥散供氧装置(3)，所述制氧装置(1)和弥散供氧装置(3)通过供氧管道(2)连接；所述弥散供氧装置(3)设置于靠近休息区上侧且靠近呼吸区的墙壁上，所述弥散供氧装置(3)靠近呼吸区的一侧设置有出风口，所述出风口的一个侧边与墙体相接。2.根据权利要求1所述一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，其特征在于，所述出风口为条缝型结构。3.根据权利要求1所述一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，其特征在于，所述弥散供氧装置(3)为一个，其两侧均设置有第二出风口(4)。4.根据权利要求3所述一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，其特征在于，所述第二出风口(4)的长宽比为20:1，所述第二出风口(4)距离人体头部呼吸区的距离小于等于800mm。5.根据权利要求1所述一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，其特征在于，所述弥散供氧装置(3)为一个，其底部设置有第一出风口(5)。6.根据权利要求5所述一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，其特征在于，所述第一出风口(5)的长宽比为30:1，所述第一出风口(5)距离人体头部呼吸区的距离小于等于750mm。7.根据权利要求1所述一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，其特征在于，所述弥散供氧装置(3)为一个，其底部设置有第一出风口(5)，两侧均设置有第二出风口(4)。8.根据权利要求1所述一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，其特征在于，所述弥散供氧装置(3)为多个，其底部均设置有第一出风口(5)。9.根据权利要求1所述一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，其特征在于，所述制氧装置(1)包括分子筛制氧机，所述分子筛制氧机的输出端设置有风机和湿化瓶。10.根据权利要求1所述一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，其特征在于，所述弥散供氧装置(3)的输入端或输出端的供氧管道(2)上均设置有可调开关(6)。

技术总结
本实用新型提供一种用于高原地区的贴附式弥散供氧设备，包括供氧装置和弥散供氧装置，所述供氧装置和弥散供氧装置通过供氧管道连接；所述弥散供氧装置设置于靠近休息区上侧且靠近人体头部的墙壁上，所述弥散供氧装置靠近休息区人体头部的区域设置有出风口，所述出风口的一个侧边与墙体相接；本申请在开启供氧装置，氧气经供氧管道至弥散供氧装置的出风口形成射流；射流由送风口送出后沿竖直墙壁壁面贴附向前运动，后射流主体将沿壁面垂直向下流动，经过人体头部呼吸区后，撞击地面并转为水平向扩散流动，完成室内弥散供氧，本申请结构简单，能耗低，能够快速高效的提高空间内的氧气浓度。气浓度。气浓度。


技术研发人员：尹海国 常铸 翟明明 梁林峰 刘美欧 汤池 罗二平 吴小虎 李安桂
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2022.12.19
技术公布日：2023/9/13