一种包含杀菌功能的蜂巢型室内空气交替工作除湿系统及方法

技术领域

本发明涉及一种包含杀菌功能的蜂巢型室内空气交替工作除湿系统及方法，涉及室内新风除湿领域。

背景技术

随着生活水平显著提高，人们对于人体舒适度和室内空气品质的要求也越来越高，而潮湿的环境和大气污染严重影响人们的居住条件。为了克服湿度过高和空气品质差带来的不良影响，需要将送入室内的新风湿度控制在合理的范围内。目前中央空调除湿系统新风除湿方式主要采用冷凝除湿和转轮式除湿，冷凝除湿的除湿效果受环境气温限制，容易结霜影响除湿能力，且电耗巨大、运行维护费用高，无法去除异味和有害气体；现有技术的转轮除湿设备，具有电机工作能耗大，除湿效率有限的缺点，且当前的转轮除湿设备只能过滤空气中的灰尘杂质，没有清除异味和空气净化的效果，无法确保输入室内新风的品质。

目前该领域中的除湿设备并不能较好的解决上述问题，CN202221727231.9：一种多功能全热交换新风除湿机，包括主分隔固定机构、排风隔热机构、送风除湿机构、输送热回收机构与高效过滤机构，通过使潮湿空气经过冷凝器干燥除湿，其特点在于功能多样，空气循环效果显著，除尘效果好，但是缺陷在于受环境影响较大，低温高湿环境下设备容易结霜，除湿效率低；因此需要消耗更高的能量使设备运转，能耗巨大，且普通的过滤器不能实现对新风杀菌净化，保证新风的空气质量；又如CN202123119949.8：一种低温再生转轮除湿机，通过过采用低温再生转轮，转轮减速电机带动进行工作，并且使用了加热盘管，可使用高温废气中热量，达到除湿效果，其特点在于充分利用废热，安全性强，密封效果好；但是转轮除湿的吸湿效率和再生效率有限，且电机驱动转轮工作能耗较大。

考虑到节能性和新风品质的特点，本发明设计了一种包含杀菌功能的蜂巢型室内空气交替工作除湿系统及方法，由新风除湿系统、杀菌消毒系统、回风脱附系统组成，包括风机、过滤器、吸湿装置、吸湿材料、等离子体发生器、温湿度传感器、加热器、三通阀等；除湿装置采用六棱柱体蜂巢式结构，利用吸湿量大、温敏性高的新型吸湿材料对新风除湿，提高除湿量的同时降低了除湿能耗；过滤器对新风除尘，等离子体发生器电极放电产生离子对新风杀菌净化、清除异味，有效提高空气品质；温湿度传感器检测新风湿度，判断材料是否需要脱附；设置旁通管道实现回风，加热器对回风加热，使其对饱和的吸湿材料脱附，实现材料循环利用；阀门控制两个新风除湿过程和两个混合除湿过程交替工作，循环运行。

发明内容

本发明提供了一种包含杀菌功能的蜂巢型室内空气交替工作除湿系统及方法，由新风除湿系统、杀菌消毒系统、回风脱附系统三部分组成；

其中新风除湿系统由风机1、过滤器2、第一三通阀3、第一风管4、第二风管13、第一除湿装置9、第二除湿装置10、第一吸湿材料27、第二吸湿材料28，第一温湿度传感器 11、第二温湿度传感器12组成；其中第一三通阀3的入口连接过滤器2，第一出口连接4，第二出口连接第二风管13，第一风管4依次连接风机1、过滤器2、第一三通阀3、第一杀菌箱5、第一除湿装置9、第一温湿度传感器11，第二风管13依次连接第一三通阀3、第二杀菌箱6、第二除湿装置10、第二温湿度传感器12，第一吸湿材料27和第二吸湿材料28分别在第一除湿装置9和第二除湿装置10内部；

其中杀菌消毒系统由第三风管14、第四风管31、第一杀菌箱5、第二杀菌箱6、第三杀菌箱7、第四杀菌箱8、第一杀菌器15、第二杀菌器16，第三杀菌器17、第四杀菌器18、第五杀菌器19、第六杀菌器20、第七杀菌器21、第八杀菌器22组成；其中第三风管14左端与第一风管4右端连接合并成一条管路，第四风管31左端与第二风管13右端连接合并成一条管路；第一杀菌箱5安装在第一风管4中的一段，沿着第一风管4流动方向的后方为第一三通阀3，前方为第一除湿装置9，第二杀菌箱6安装在第二风管13上，沿着第二风管13 流动方向的后方为第一三通阀3，前方为第二除湿装置10，第三杀菌箱7安装在第三风管 14上，沿着第三风管14流动方向的后方为第二三通阀25，前方为第四三通阀32，第四杀菌箱8安装在第四风管31上，沿着第四风管31的流动方向后方为第三三通阀32，前方为第五三通阀33，其中风管的流动方向均为从风机1到第三风管14和第四风管31末端出口；第一杀菌器15和第二杀菌器16安装在第一杀菌箱5箱体内左右两侧，第三杀菌器17和第四杀菌器18安装在第二杀菌箱6箱体内左右两侧，第五杀菌器19和第六杀菌器20安装在第三杀菌箱7箱体内左右两侧，第七杀菌器21和第八杀菌器22安装在第四杀菌箱8箱体内左右两侧；

其中回风脱附系统由第一旁通风管23、第二旁通风管24、第二三通阀25、第三三通阀 26、第四三通阀32、第五三通阀33、第一加热器29、第二加热器30、第一排水孔34、第二排水孔35、第一贮水盘36、第二贮水盘37组成；其中第一旁通风管23进出口在第二杀菌箱6两侧，连接在第三风管14上，第二三通阀25的入口连接第一除湿装置9出口，第一出口连接第三杀菌箱7的进口，第二出口连接第一旁通风管23，第三三通阀26的入口连接第二除湿装置10出口，第一出口连接第四杀菌箱8的进口，第二出口连接第二旁通风管 24，第二旁通风管24进出口在第四杀菌箱8两侧，连接在第四风管31上，第四三通阀32 的入口连接第三风管14末端，第一出口连接第三杀菌箱7的出口，第二出口连接第一旁通风管23，第五三通阀33的入口连接第四风管31的末端，第一出口连接第四杀菌箱8的出口，第二出口连接第二旁通风管24；第一加热器29安装在第一旁通风管23上，第二加热器 30安装在第二旁通风管24上；第一排水孔34和第二排水孔35分别开孔在第一除湿装置9 和第二除湿装置10左端底部，第一贮水盘36在第一排水孔34下方，第二贮水盘37在第二排水孔35下方。

第一除湿装置9和第二除湿装置10为六棱柱体，内部结构为蜂巢状；

第一除湿装置9进口与第一风管4连接处为突扩管，出口与第三风管14连接处为渐缩

管，第一除湿装置10进口与第二风管13连接处为突扩管，出口与第四风管31连接处

为渐缩管.

第一吸湿材料27涂覆在第一除湿装置9每个蜂巢内壁上，第二吸湿材料28涂覆在第二除湿装置10每个蜂巢内壁上；

第一除湿装置9和第二除湿装置10前端留有一部分距离不涂覆材料，保证气流通过时状态稳定；

第一吸湿材料27和第二吸湿材料28为聚丙烯酰胺基水凝胶，优选为PNIPAM-PPy-MgSO4温敏型复合水凝胶材料。

第一至第八杀菌器15-22为等离子体发生器集成装置，第一杀菌箱5和第二杀菌箱6为新风和吸湿材料杀菌；第三杀菌箱7和第四杀菌箱8分别为从第一和第二除湿装置9-10流出的新风二次杀菌；

加热器29-30为PTC加热器，为脱附回风系统提供热量，使饱和后的第一吸湿材料27 或第二吸湿材料28中的水分蒸发出来。

第一风管4、第二风管13、第三风管14、第四风管31、第一旁通风管23、第二旁通风管24管道材料为聚氨酯，管道内壁涂有超疏水涂层，优选为纳米二氧化硅硅丙溶液涂层，防止管道氧化生锈；

第三风管14、第四风管31末端与外界环境相连。

包含第一新风除湿过程、第二新风除湿过程、第一混合除湿过程、第二混合除湿过程；其中第一混合除湿过程包含第二新风除湿过程和第一回风脱附过程，两过程同时进行，第二混合除湿过程包含第一新风除湿过程和第一脱附过程，两过程同时进行；

第一新风除湿过程：当室内需要输送洁净干燥的新风时，空调机房操作人员控制系统启动设备，系统控制第一三通阀3接通第一风管4，隔断第二风管13，第二三通阀25和第四三通阀32接通第三风管14，隔断第一旁通风管23，第三三通阀26和第五三通阀33隔断第二旁通风管24、第四风管31，第一杀菌箱5、第三杀菌箱7工作，第二杀菌箱6、第四杀菌箱8关闭；新风经过风机1进入第一风管4，经过过滤器2过滤、第一杀菌箱5杀菌，再经过第一除湿装置9上的第一吸湿材料27除湿，第三杀菌箱7二次杀菌最后送入第三风管14 末端，当室内人员不需要输送新风时，空调机房操作人员控制系统关闭，停止输送新风，工作结束；

第二新风除湿过程：当室内需要输送洁净干燥的新风时，空调机房操作人员控制系统启动设备，系统控制第一三通阀3接通第二风管13，隔断第一风管4，第三三通阀26和第五三通阀33接通第四风管31，隔断第二旁通风管24，第二三通阀25和第四三通阀32隔断第一旁通风管23、第三风管14，第二杀菌箱6、第四杀菌箱8工作，第一杀菌箱5、第三杀菌箱7关闭；新风经过风机1和过滤器2进入第二风管13，经过第二杀菌箱6杀菌，再经过第二除湿装置10上的第二吸湿材料28除湿，第四杀菌箱8二次杀菌最后送入第四风管31末端，当室内人员不需要输送新风时，空调机房操作人员控制系统关闭，停止输送新风，工作结束；

第一回风脱附过程：第一温湿度传感器11检测到第一除湿装置9出口新风湿度值大于设定的标准湿度值15％以上，则第一吸湿材料27吸湿能力不能达到除湿标准，系统控制第一三通阀3接通第一风管4和第二风管13，第二三通阀25和第四三通阀32接通第一旁通风管23，隔断第三风管14，第三三通阀26和第五三通阀33接通第四风管31，隔断第二旁通风管24，第一加热器29开启，第二杀菌箱6、第四杀菌箱8工作，第一杀菌箱5、第三杀菌箱7关闭；回风从第三风管14末端流经第一旁通风管23，经过第一加热器29加热升温到 45℃左右，热空气进入第一除湿装置9，对第一吸湿材料27进行脱附，蒸发出的水珠从第一排水孔34流出到第一贮水盘36，回风经过第一杀菌箱5，最后到第一风管4和第二风管 13分流口处，与第二新风除湿过程中的新风混合；

第二回风脱附过程：当第二温湿度传感器12检测到第二除湿装置10出口新风湿度值大于设定的标准湿度值15％以上，则第二吸湿材料28吸湿能力不能达到除湿标准，系统控制第一三通阀3接通第一风管4和第二风管13，第三三通阀26和第五三通阀33接通第二旁通风管24，隔断第四风管31，第二三通阀25和第四三通阀32接通第四风管31，隔断第一旁通风管23，第二加热器30开启，第一杀菌箱5、第三杀菌箱7工作，第二杀菌箱6、第四杀菌箱8关闭；回风从第四风管31末端流经第二旁通风管24，经过第二加热器30加热升温到45℃左右，热空气进入第二除湿装置10，对第二吸湿材料28进行脱附，蒸发出的水珠从第二排水孔35流出到第二贮水盘37，经过第一杀菌箱5，最后到第一风管4和第二风管13分流口处，与第二新风除湿过程中的新风混合；

第一混合除湿过程：包含第二新风除湿过程和第一回风脱附过程，第一新风除湿过程和第二回风脱附过程同时进行，第一新风除湿过程和第二回风脱附过程不工作；其中第一回风脱附过程的回风最后到第一风管4和第二风管13分流口处，与第二新风除湿过程中的新风混合，进行除湿工作，当系统工作30min后，第一吸湿材料27中水分脱出90％，此时第一吸湿材料27无需进行脱附，系统控制第二三通阀25和第四三通阀32隔断第一旁通风管23，关闭第一加热器29，第一回风脱附过程结束，第一新风除湿过程继续工作，当室内人员不需要输送新风时，空调机房操作人员控制系统关闭，停止输送新风，工作结束；

第二混合除湿过程：包含第一新风除湿过程和第二回风脱附过程，第一新风除湿过程和第二回风脱附过程同时进行，第二新风除湿过程和第一回风脱附过程不工作；其中第二回风脱附过程的回风最后到第一风管4和第二风管13分流口处，与第一新风除湿过程中的新风混合，进行除湿工作；当系统工作30min后，第二吸湿材料28中水分脱出90％，此时第二吸湿材料28无需进行脱附，系统控制第三三通阀26和第五三通阀33隔断第二旁通风管24，关闭第二加热器30，第二回风脱附过程结束，第一新风除湿过程继续工作，当室内人员不需要输送新风时，空调机房操作人员控制系统关闭，停止输送新风，工作结束。

根据不同的室内外空气状态，第一吸湿材料27和第二吸湿材料28大约吸湿100-120分钟后达到饱和状态，饱和后大约脱附30-40分钟能脱出90％的水分。

第一混合除湿过程和第二混合除湿过程中，处理后的回风状态可由第二三通阀25、第三三通阀26和第四三通阀32、第五三通阀33的阀门开度和回风风速控制。

9、根据权利要求6所述的一种包含杀菌功能的蜂巢型室内空气交替工作除湿系统的方法，其特征在于：

第一新风除湿过程、第一混合除湿过程、第二新风除湿过程、第二混合除湿过程、第一新风除湿过程为一个工作周期，循环交替运行；

循环运行的顺序为：首先第一新风除湿过程工作；然后第一新风除湿过程达到工作极限停止工作，第一回风脱附过程和第二新风除湿过程同时工作；然后第一新风除湿过程恢复工作能力，第一回风脱附过程结束，第二新风除湿过程继续运行；然后第二新风除湿过程达到工作极限停止工作，第二回风脱附过程和第一新风除湿工作同时运行；最后第二新风除湿过程恢复工作能力，第二回风脱附过程结束，第一新风除湿过程继续运行直至第一新风除湿过程达到工作极限停止工作，继续循环。

附图说明

图1为本发明的原理图。

图1中的标号名称：1.风机、2.过滤器、3.第一三通阀、4.第一风管、5.第一杀菌箱、6. 第二杀菌箱、7.第三杀菌箱、8.第四杀菌箱、9.第一除湿装置、10.第二除湿装置、11.第一温湿度传感器、12.第二温湿度传感器、13.第二风管、14.第三风管、15.第一杀菌器、16.第二杀菌器、17.第三杀菌器、18.第四杀菌器、19.第五杀菌器、20.第六杀菌器、21.第七杀菌器、22.第八杀菌器、23.第一旁通风管、24.第二旁通风管、25.第二三通阀、26.第三三通阀、27.第一吸湿材料、28.第二吸湿材料、29.第一加热器、30.第二加热器、31.第四风管、32.第四三通阀、33.第五三通阀、36.第一贮水盘、37.第二贮水盘。

图2为本发明的俯视图。

图2中的标号名称：1.风机、2.过滤器、3.第一三通阀、4.第一风管、5.第一杀菌箱、6. 第二杀菌箱、7.第三杀菌箱、8.第四杀菌箱、9.第一除湿装置、10.第二除湿装置、11.第一温湿度传感器、12.第二温湿度传感器、13.第二风管、14.第三风管、15.第一杀菌器、16.第二杀菌器、17.第三杀菌器、18.第四杀菌器、19.第五杀菌器、20.第六杀菌器、21.第七杀菌器、22.第八杀菌器、23.第一旁通风管、24.第二旁通风管、25.第二三通阀、26.第三三通阀、27.第一吸湿材料、28.第二吸湿材料、29.第一加热器、30.第二加热器、31.第四风管、32.第四三通阀、33.第五三通阀、34.第一排水孔、35.第二排水孔、36.第一贮水盘、37.第二贮水盘。

图3为本发明的除湿装置结构图。

图3中的标号名称：9.第一除湿装置、10.第一除湿装置、27.第一吸湿材料、28.第二吸湿材料。

具体实施方式

如图1所示，一种结合吸湿材料和等离子体技术的中央空调除湿系统，主要是由新风除湿系统、杀菌消毒系统、回风脱附系统三部分组成。主要部件包括风机1、过滤器2、第一除湿装置9、第二除湿装置10、第一吸湿材料27、第二吸湿材料28，第一温湿度传感器 11、第二温湿度传感器12、第一至第四杀菌箱5-8、第一至第二旁通风管23-24；

该系统用新型吸湿材料对新风进行除湿，等离子体发生器电极放电产出的离子等对新风杀菌消毒，加热器加热回风对饱和的吸湿材料进行脱附，新风除湿过程和混合除湿过程交替运行。

当室内需要输送洁净干燥的新风时，空调机房的操作人员控制系统启动设备，此时为第一新风除湿过程，系统控制第一三通阀3接通第一风管4，隔断第二风管13，第二三通阀 25和第四三通阀32接通第三风管14，隔断第一旁通风管23，第三三通阀26和第五三通阀33隔断第二旁通风管24、第四风管31，第一杀菌箱5、第三杀菌箱7工作，第二杀菌箱6、第四杀菌箱8关闭，此时为纯新风除湿过程；风机1将室外新风抽入设备进入第一风管4，经过过滤器2过滤杂质、颗粒物等，第一杀菌箱5中的第一杀菌器15和第二杀菌器16利用双介质电极放电产生离子对新风进行一次杀菌净化，再经过第一除湿装置9上的第一吸湿材料27吸湿除湿，同时随新风运动的部分离子可对第一吸湿材料27杀菌消毒，新风流经第二杀菌箱6，第二杀菌箱6中的第三杀菌器17和第四杀菌器18产生离子对新风进行二次杀菌净化，最后送入第三风管14末端，为室内提供干燥洁净的新风；

当第一温湿度传感器11检测到第一除湿装置9出口新风湿度值大于设定的标准湿度值 15％以上，则第一吸湿材料27吸湿能力不能达到除湿标准，需要对第一吸湿材料27进行脱附，将第一吸湿材料27中的水分蒸发出来，此时为第一混合除湿过程，即第二新风除湿过程和第一回风脱附系统同时工作，第一新风除湿过程达到工作极限停止工作；系统控制第一三通阀3接通第一风管4和第二风管13，第二三通阀25和第四三通阀32接通第一旁通风管 23，隔断第三风管14，第三三通阀26和第五三通阀33接通第四风管31，隔断第二旁通风管24，并根据室内外空气状态调节所有已开启阀门的开度，从而控制脱附时间，第一加热器29开启，第二杀菌箱6、第四杀菌箱8工作，第一杀菌箱5、第三杀菌箱7关闭，此时为新风和回风混合除湿过程，包含新风除湿过程和回风脱附过程；室内回风从第三风管14末端流进第一旁通风管23，经过第一加热器29加热升温到45℃左右，热空气进入第一除湿装置9，对第一吸湿材料27进行脱附，蒸发出的水珠从第一排水孔34流出到第一贮水盘36，回风经过第一杀菌箱5，最后到第一风管4和第二风管13分流口处，与第二新风除湿过程中的新风混合，进行除湿工作，为室内提供干燥洁净的新风；

系统工作30min后，第一吸湿材料27中水分脱出90％，系统控制第一三通阀3隔断第一风管4，第二三通阀25和第四三通阀32隔断第一旁通风管23，关闭第一加热器29，第一新风除湿过程恢复工作能力，第一回风脱附过程结束，第二新风除湿过程继续运行；风机1将室内新风抽入设备中，新风经过过滤器2过滤杂质、颗粒物等，进入第二风管13，第二杀菌箱6中的第五杀菌器17和第六杀菌器18利用双介质电极放电产生离子对新风进行一次杀菌净化，再经过第二除湿装置10上的第二吸湿材料28吸湿除湿，同时随新风运动的部分离子可对第二吸湿材料28杀菌消毒，流经第四杀菌箱8，第四杀菌箱8中的第七杀菌器21 和第八杀菌器22产生离子对新风进行二次杀菌净化，最后送入第四风管31末端，为室内提供干燥洁净的新风。

当第二温湿度传感器12检测到第二除湿装置10出口新风湿度值大于设定的标准湿度值 15％以上，则第二吸湿材料28吸湿能力不能达到除湿标准，需要对第二吸湿材料28进行脱附，将第二吸湿材料28中的水分蒸发出来，此时为第二混合除湿过程，即第一新风除湿过程和第二回风脱附系统同时工作，第二新风除湿过程达到工作极限停止工作；系统控制第一三通阀3接通第一风管4和第二风管13，第三三通阀26和第五三通阀33接通第二旁通风管 24，隔断第四风管31，第二三通阀25和第四三通阀32接通第四风管31，隔断第一旁通风管23，并根据室内外空气状态调节所有已开启阀门的开度，从而控制脱附时间，第二加热器30开启，第一杀菌箱5、第三杀菌箱7工作，第二杀菌箱6、第四杀菌箱8关闭，此时为新风和回风混合除湿过程，包含新风除湿过程和回风脱附过程；室内回风从第四风管31末端流经第二旁通风管24，经过第二加热器30加热升温到45℃左右，热空气进入第二除湿装置10，对第二吸湿材料28进行脱附，蒸发出的水珠从第二排水孔35流出到第二贮水盘 37，经过第一杀菌箱5，最后到第一风管4和第二风管13分流口处，与第一新风除湿过程中的新风混合，进行除湿工作，为室内提供干燥洁净的新风；

系统工作30min后，第二吸湿材料28中水分脱出90％，除湿工作结束，第二新风除湿过程恢复工作能力，第二回风脱附过程结束，第一新风除湿过程继续运行；系统控制第一三通阀3隔断第二风管13，第三三通阀26和第五三通阀33隔断第二旁通风管24，关闭第二加热器30，第二回风脱附过程结束，第一新风除湿过程继续工作，为室内提供干燥洁净的新风；直至第一新风除湿过程达到工作极限，继续进行第一吸湿材料27的脱附过程和第二吸湿材料28的除湿过程。

以上为一个工作周期，循环交替运行，当室内人员不需要输送新风时，空调机房操作人员控制系统关闭，停止输送新风，工作结束。

本发明利用吸湿量大、温敏性高的新型吸湿材料的吸湿性能和低温离子体技术的高效杀菌净化性，设计了一种包含杀菌功能的蜂巢型室内空气交替工作除湿系统，包括新风除湿系统、杀菌消毒系统、回风脱附系统；除湿装置采用六棱柱体蜂巢式结构，利用吸湿量大、温敏性高的新型吸湿材料对新风除湿，提高除湿量的同时降低了除湿能耗；过滤器对新风除尘，等离子体发生器电极放电产生离子对新风杀菌净化、清除异味，有效提高空气品质；温湿度传感器检测新风湿度，判断材料是否需要脱附；设置旁通管道实现回风，加热器对回风加热，使其对饱和的吸湿材料脱附，实现吸湿材料的循环利用；阀门控制两个新风除湿过程和两个混合除湿过程交替运行。本专利的实施可以高效节能地对新风除湿杀菌，既能节约能源又能创造舒适的室内居住环境。