一种浸没式高温灭菌空调装置及应用

技术领域

本发明涉及一种浸没式高温灭菌空调装置及应用，属于空调装置设计制造技术领域。

背景技术

近年来，“COVID-19”病毒肆虐全球，感染患者会出现发热、咳嗽、呼吸困难、甚至器官衰竭、死亡等症状，严重影响人们的生命健康和财产安全。当前，抑制病毒传播的方式主要有2种：其一是控制感染源，隔离感染人员和疑似病例；其二是切断传播途径，通过破坏病毒的传播环境来阻断传播；据医学研究可知，“COVID-19”病毒主要通过飞沫、密切接触和气溶胶等3种途径传播，因此，通过对空气净化处理来进行对病毒传播的抑制具有十分重要的意义。

传统的对空气中病毒消杀的方式主要为化学和物理方法，其中化学消毒采用消毒剂和臭氧等消毒介质，通常针对局部区域消毒，因此存在消毒死角，同时消毒介质具有一定腐蚀性，无法在有人的房间环境中使用，有较大的局限性；物理消毒包含过滤、静电吸附、加热、紫外线消毒等措施，其中过滤和静电吸附主要起到拦截收集病毒的作用，没有杀灭功能，况且滤网长期使用会造成堵塞污染，需要定期更换清洗，因此存在一定安全隐患；紫外线虽然可以消毒，但同样会对人体造成损害，故也无法在有人的环境中使用；而加热消毒是将病毒周围环境加热到特定温度，从而破坏病毒体的蛋白质结构，阻止病毒大量复制，通常温度越高，病毒存活的时间越短，因此，采用高温消毒具有消杀彻底、全面、快捷的作用，同时对比其他方法也相对最为安全、可控。当前采用高温加热进行空气消毒处理的研究相对较少，现有高温灭菌技术中大多采用电加热灭菌、间接换热器加热灭菌以及压缩机逆布雷顿循环加热灭菌等。其中传统电加热灭菌和间接换热器灭菌对空气加热不够均匀，而且加热速率较低，消毒时间较长，实际使用有很大的限制，而利用压缩机组对空气进行加热灭菌效果较好，但设备成本较高，存在能量浪费，且设备运行会产生一定噪音振动。

发明内容

本发明的目的是为解决如何克服现有技术的不足，获得一种浸没式高温灭菌空调装置的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种浸没式高温灭菌空调装置，用于对进入空调舱室的空气进行高温灭菌，包括风机、绝热消毒罐、温度监控单元、冷冻器、热油存储罐和热油加热器；所述风机通过绝热消毒罐与冷冻器的一端连接，冷冻器的另一端接入空调舱室；绝热消毒罐与冷冻器之间设有温度监控单元；所述热油存储罐通过热油加热器与绝热消毒罐连接。

优选地，所述风机与绝热消毒罐之间设有过滤器；风机进气管上设有新风调节阀；温度监控单元与冷冻器之间设有送风调节阀。

优选地，所述温度监控单元与绝热消毒罐之间设有补充电加热装置。

优选地，所述绝热消毒罐设有通风口，通风口与补充电加热装置连接。

优选地，所述空调舱室与风机之间设有回风管道，回风管道上设有回风调节阀；所述空调舱室设有排风调节阀。

优选地，所述绝热消毒罐上设有热油入口阀和热油出口阀；热油入口阀设于绝热消毒罐和热油加热器之间；热油加热器与热油存储罐之间设有热油泵，热油泵与热油存储罐之间设有热油送入阀。

优选地，所述绝热消毒罐上设有压力表和安全阀；绝热消毒罐底部设有热油放残阀。

优选地，所述绝热消毒罐设有热油回流装置，热油回流装置包括热油单向阀和热油回流阀；热油出口阀依次通过热油单向阀和热油回流阀与热油存储罐连接；所述热油送入阀设于热油回流阀与热油存储罐之间。

优选地，所述绝热消毒罐设有热油排出阀；热油出口阀通过热油单向阀与热油排出阀连接。

优选地，所述空调装置设有至少一个绝热消毒罐，相邻绝热消毒罐以串联方式连接。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

传统的杀菌消毒装置大多采用化学剂、紫外线、过滤等方法，主要存在的不足有：其一，杀菌范围有限，可能存在死角；其二，有可能对空气组分造成污染，不能直接用于有人存在的场所。而采用高温方式对待送入房间的空气进行杀菌消毒，既能保证杀菌效果，又不污染空气组分，并且通过对送风加热消毒等不断循环使得房间内空气逐渐被净化，实现了杀菌全面，不留死角。

与传统加热杀菌方法对比，浸没式杀菌方式的空气与加热介质的接触更加充分，杀菌更加彻底；与压缩机式加热法比，浸没式杀菌装置相对简捷，杀菌过程不存在噪音、振动。

附图说明

图1为本发明实施例的单级浸没式高温灭菌空调装置原理图。

图2为本发明实施例的双级浸没式高温灭菌空调装置原理图。

附图标记：1.热油入口阀；2.热油出口阀；3.新风调节阀；4.回风调节阀；5.排风调节阀；6.送风调节阀；7.安全阀；8.热油单向阀；9.热油排出阀；10.通风口；11.绝热消毒罐；12.热油放残阀；13.压力表；14.风机；15.过滤器；16.冷冻器；17.补充电加热装置；18.温度监控单元；19.热油加热器；20.热油泵；21.热油存储罐；22.热油回流阀；23.热油送入阀。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

如图1-2所示，本发明提供一种浸没式高温灭菌空调装置，用于对进入空调舱室的空气进行高温灭菌，包括风机14、绝热消毒罐11、温度监控单元18、冷冻器16、热油存储罐21和热油加热器19；风机14通过绝热消毒罐11与冷冻器16的一端连接，冷冻器16的另一端接入空调舱室；绝热消毒罐11与冷冻器16之间设有温度监控单元18；热油存储罐21通过热油加热器19与绝热消毒罐11连接。风机14与绝热消毒罐11之间设有过滤器15；风机进气管上设有新风调节阀3；温度监控单元18与冷冻器16之间设有送风调节阀6。温度监控单元18与绝热消毒罐11之间设有补充电加热装置17。绝热消毒罐11设有通风口10，通风口10与补充电加热装置17连接。空调舱室与风机14之间设有回风管道，回风管道上设有回风调节阀4；空调舱室设有排风调节阀5。绝热消毒罐11上设有热油入口阀1和热油出口阀2；热油入口阀1设于绝热消毒罐11和热油加热器19之间；热油加热器19与热油存储罐21之间设有热油泵20，热油泵20与热油存储罐21之间设有热油送入阀23。绝热消毒罐11上设有压力表13和安全阀7；绝热消毒罐11底部设有热油放残阀12。绝热消毒罐11设有热油回流装置，热油回流装置包括热油单向阀8和热油回流阀22；热油出口阀2依次通过热油单向阀8和热油回流阀22与热油存储罐21连接；热油送入阀23设于热油回流阀22与热油存储罐21之间。绝热消毒罐11设有热油排出阀9；热油出口阀2通过热油单向阀8与热油排出阀9连接。空调装置设有至少一个绝热消毒罐11，相邻绝热消毒罐11以串联方式连接。

本发明所采取的技术方案是提供浸没式高温灭菌空调装置，包括：流量调节阀、三通阀、风量调节阀、安全阀7、压力表13、温度监控单元18、风机14、过滤器15、冷冻器16、通风口10、绝热消毒罐11、热油存储罐21、热油加热器19。

绝热消毒罐11为本发明主体部件，罐体设有进风口、出风口，热油介质入口、热油介质出口，压力监测单元；绝热消毒罐体11进风口连接送风风机14，过滤器15，风量调节阀等；风机入口设置三通阀，一路连接新风口，另一路连接房间回风口，新风、回风管均设置风量调节阀。绝热消毒罐体11出风口连接温控单元、三通阀、风量调节阀、冷冻器16等；出风口温控单元可以控制热油介质入口管路的流量阀和房间送风管路的风量调节阀；

罐体外壳设置多层，内部一层为耐高温、防腐蚀材料，外部一层为低导热系数材料，其间敷设保温绝热材料。

罐内热油为高比热容不易挥发液体，与空气不发生化学反应，可以是导热硅油或其他液体；

罐体送风口采用耐高温抗腐蚀材料，送风口设置过滤器15，防止空气中灰尘颗粒污染罐内热油；

送风风机14为变频风机，可以调节风量、压头；

罐体出风口采用耐高温抗腐蚀材料，出风管路设置温度传感器，实时监测消毒后送风温度是否达到设定值；

罐体出风口温控单元所设定温度根据实际病毒的特性而定；

罐体热油输入管路及阀件均采用耐高温防腐蚀材料，且其管路上的阀件具有手动和自动调节两种方式，阀件自动调节依据出风管送风温度，送风温度越低，阀件开度越大；

罐体热油输出管路及阀件均采用耐高温防腐蚀材料，且其管路上的阀件也具有手动和自动调节两种方式，阀件自动调节依据罐内热油液位高度；

如图1所示，本发明公开了一种浸没式高温灭菌空调装置，图1为单级浸没式高温灭菌空调装置，需启动灭菌装置时，应首先打开热油入口阀1，使得热油介质不断通入绝热消毒罐11中，绝热罐罐体材料为高温、耐热性材料，可以有效防止热油热量的散失，当绝热消毒罐11的热油液位补充到设定值时，启动风机14运行，使得房间的部分回风和室外新风一起被送入过滤器15中，空气中的灰尘、固体颗粒经过过滤器15后被大量吸附，过滤后的空气在风机14的压头下被送入绝热消毒罐底端11，送入绝热消毒罐11的空气与高温度热油充分接触，空气中的病毒在高温下被悉数杀灭，加热后气体的密度降低，以气泡的形式在绝热消毒罐11内不断上浮，最终脱离热油并从通风口10进入风管中。消毒后的气体通过温度监控单元18来采集温度，根据气体温度来判断杀菌效果是否达标。若消毒后的气温达到期望值，则空气净化的效果达到要求。干净空气通过送风调节阀6送入冷冻器16中冷却处理，冷却后的气体送入舱室内使用，使用后气体部分排出，部分气体通过回风管送入杀菌罐进行下一次消毒处理。若消毒后的气温未达到要求，则排入大气，送风调节阀6保持常闭以防止不干净气体泄漏至用户侧。同时加大热油入口阀1的开度，提升热油介质的流量；若实际出风温度距设定值偏差不大，则打开补充电加热装置17进行升温。图1单级浸没式高温灭菌空调装置主要应用于环境较小，人员稀少的场景。

热油介质可以使用工业高温导热硅油，热油介质平时存储于热油存储罐21中，使用时通过热油泵20送到热油加热器19中加热，热源途径有多种方式，如燃料燃烧、电加热、工业废热、余热等。热油多次使用后可能会存在杂质，杂质堆积会污染消毒罐、堵塞管路。此时，应当开启热油放残阀12进行放残后，对系统各装置维护检修。

浸没式高温灭菌空调装置具有多级叠加的方式。如图2所述为双级浸没式高温灭菌空调装置，其原理为将两个绝热消毒罐11通过串联的方式连接起来，使得待消毒的空气可以依次通过多个消毒罐进行加热，如此既能提升空气的灭菌效果，又能充分利用热油的热量。双级浸没式高温灭菌空调装置更适用于环境较大、人员密集，送风负荷较大的场景，绝热消毒罐11的串联也不止于双级，可以根据风量负荷的需要继续叠加。其工作过程如下：待处理空气由风机14先送入到绝热消毒罐11进行预加热消毒，加热后气体温度经过温度监控单元18采集，若气温达到设定值，则送入用户侧冷冻器16进行降温处理，若气温未达到设定值，则进入另一个加热消毒罐11中进行二次加热，同时风量调节阀6保持常闭防止未杀毒气体进入用户侧；经过二次加热后的气体由温度监控单元18采集其温度，当气温达到设定值，则通过风量调节阀6进入用户侧，而当气温未达到设定值，则将未达标气体排入大气，并保持风量调节阀6常闭以防止病毒扩散。若出风温度距离设定值偏差不大，则打开补充电加热17进行加温。

与传统加热杀菌装置相比，浸没式高温灭菌空调装置的优势体现在对气体的加热非常均匀、杀菌足够彻底。通过“油洗”的方式，使得待处理气体与加热介质充分接触，提升消毒灭菌效果。

本发明还公开了浸没式高温灭菌空调装置实施应用方法：

浸没式高温灭菌装置在工作前应先打开热油输入管上的阀件添加热油，直到罐内热油达到设定液位。然后启动风机14，将房间内部分回风和室外新风送入绝热消毒罐11。其间需通过过滤器15过滤吸附空气中的灰尘颗粒物，以防止长期使用后绝热消毒罐11内灰尘大量聚集。进入绝热消毒罐11内空气由送风管送至罐体底部，在风机14运行下将空气强行“挤入”到罐内与高温热油充分接触，接触后的气体吸收高温热油的热量迅速升温，同时气体中大多数细菌病毒亦被消杀殆尽。经过“油洗”后高温气体以气泡的形式不断上升，最终脱离热油从通风口10送出。“油洗”后气体进入出风管路并通过其上的温控单元18检测出风温度是否达到设定值。若是出风温度达到设定值，则控制通入房间风管的风闸开启，气体进入到冷冻器16中进行温、湿度调节，调节到舒适范围后，再送入房间中，使用后的部分回风与室外新风一起送入到绝热消毒罐11中进行下一轮病毒消杀。若是“油洗”后的出风温度没有达到设定值，则保持通入房间风管的风闸常闭，使得温度未达标的气体排入外界，同时控制热油管路的阀门开启增加热油，以提升对空气的加热量，且热油出口管路排出阀保证罐内热油液位始终维持在安全范围内。若是出风温度低于期望值大约5℃以内，则打开补充电加热装置17，以对空气进行补充加温。此外，罐内设置压力监测端口，当高温热油和气体混合使得罐内压力上升超过极限值时，安全阀开启，降低罐内压力，防止事故发生。通过上述循环，空气中病毒细菌被大量消杀，房间内空气被不断净化，保证了房间内人员的安全健康。

高温杀菌的空气净化方法已有不少学者研究证明，如Duan、Darnell等通过进行大量实验来研究病毒在不同温度下的存活能力，研究结果见表1。

表1：

通过上述学者的研究结果表明，高温加热对SRAS-CoV的杀灭具有明显作用，而且随着加热温度的升高，杀菌的效果更好，所需的时长更短。浸没式高温灭菌装置还具有多级叠加的方式。当所处场景的客流量较大，且环境空间相对受限时，可以设置多级浸没式高温灭菌装置。其原理为将多级绝热消毒罐以串联的形式连接，使得热油的热量能够多次利用。进入绝热消毒罐的气体依次通过预热、加热、补充电加热等多级形式进行加热杀菌，以保证空气的灭菌杀毒效果。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。