透气膜换气系统SEPERNA ®

减少换气负荷的气体交换。

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建筑物的热负荷在这十几年里一点点减轻了。通过高性能玻璃抑制日照，结构体的温度上升有减少的倾向。由于LED照明和PC功耗降低，内部发热负荷也减少了。但是，只有换气时的负荷，夏天的气温有上升倾向，不仅没有下降，反而有增加的倾向。为了解决这个问题，我们开始开发抑制通风负荷的技术。它是一种通过分子水平的开孔膜交换室内二氧化碳和外部空气氧气的系统。

通风引起的热负荷问题

良好的空气环境不仅仅是温度和湿度的管理。需要净化脏空气。因此，必须进行与外部空气的换气。当然，通风对于病毒的排出也是不可或缺的。但是，这种通风会给建筑物带来最大的热负荷。它将冷/暖空气恢复到原始温度。对于热环境技术来说，这是一个长期的困境。传统的“正常通风”将外部空气直接带入室内，因此所有这些都是负担。如果执行“全热交换通风”，其中排出的室内空气与通过管道等吸收的外部空气接触并交换热量，则热负担将减少到大约一半。然而，由于通风本身的负担是绝对的，为了进一步降低它，我们开始开发技术，通过通风以外的方法将其转化为新鲜空气。注意的是气体透过膜换气系统。

安装演示机器的Tokiwabashi Tower的外观CG

通过气体交换变成新鲜空气

使用过滤器净化空气是一种无需通风即可净化空气的方法，但只能去除灰尘、花粉等大颗粒。此外，通风是减少二氧化碳水平的唯一方法。为了实现这两个目标，我们开发了使用膜的气体交换。当微孔孔径为10nm以下的膜内外CO2浓度存在差异时，CO2会从浓度较高的一侧向浓度较低的一侧移动。该特性用于将室内二氧化碳转移到室外空气。同时，室外空气中的氧气进入室内空气。这样，CO2和O2气体就在室内和室外之间进行交换。
这种CO2膜分离器的膜是一根直径约2毫米的管子，系统允许室内空气通过它，也让室外空气通向室外。大约 800 根管子被收集成一个单元，96 根管子排列成一个盒子。室内空气进入单元管，室外空气进入箱体进行气体交换。

膜组件内部的构成

膜模块盒内部

CO2膜分离装置的效果

使用该系统的最有效方法是使用建筑物内部的多余空气而不是外部空气。示范实验表明，与普通通风相比，能耗降低50%，比全热交换器降低20%。以目前的技术，预计一台CO2膜分离器可以处理20人的CO2排放量，但还没有达到可以处理一栋建筑整个通风量的程度，因此与常规的CO2膜分离器配合使用通风和全热交换器就是这样。然而，这种能力将继续增加。
近年来，室外空气并不总是干净的。根据季节的不同，可能含有花粉和PM2.5等有害物质，因此除非使用高性能过滤器，否则可能不得不抑制通风本身。解决这个问题的一种方法是膜分离装置。目前正在考虑增加一项功能，允许膜分离器去除建议通过通风去除的气溶胶。