基于模块化二氧化碳过滤器的需求控制通风系统节能优化研究

《Nature Communications》：Joule-heated regenerable carbon dioxide capture filter for demand-controlled ventilation in indoor applications

　　

摘要

二氧化碳（CO?）对室内空气质量起着关键作用，传统上通过通风来控制其浓度，但这通常会增加能源消耗。本研究提出了一种基于需求控制的通风系统，该系统结合了二氧化碳过滤器，旨在降低室内二氧化碳浓度和与通风相关的能源消耗。这种模块化的二氧化碳捕获过滤器是通过在碳纤维基底上喷涂胺官能化的固体吸附剂制成的，能够在100°C下通过焦耳加热在15分钟内快速实现热再生。系统规模的运行通过差分进化算法进行了优化，并使用深度神经网络作为替代模型，以便在不同室内条件下快速逼近最优控制参数。基于仿真的分析表明，与传统系统相比，所提出的系统可以将能源负荷降低约14.9%至25%，同时在不同室外条件下将室内二氧化碳浓度保持在600 ppm。本研究建立了一条实现路径，涵盖了材料表征、实验室规模测试以及基于模型的系统级分析。