一种船舶传染性疾病防控送风系统及方法

1.本发明涉及船舶传染性疾病防控送风技术领域，尤其涉及一种船舶传染性疾病防控送风系统及方法。

背景技术：

2.对于船舶系统而言，送风系统的优劣直接关系着船员、旅客的乘船舒适性。船舶舱室空气中包括至少652种组份，主要有：脂肪烃、芳香烃、含氧有机物等，其中苯、二甲苯、大肠杆菌、金黄葡萄球菌、黑曲霉菌等对人体有很大的伤害，若长期生活在这样的密闭环境里，将严重损害人体机能，因此迫切需要对现行船舶送风系统进行改造升级，以提升对传染性疾病的防范功能。
3.船舶舱室也存在较多高温高湿环境，转轮除湿能达到深度除湿效果，但转轮除湿所用的吸附材料，如常见的硅胶、氯化锂等，再生温度都高于100℃，直接通过再生加热装置对其加热，能耗巨大。而船舶在运行过程会释放大量的废气废热，其中柴油机是整条船舶的核心，其废气温度为260～400℃。据统计，由废气带走的热量约占柴油机总输入能量的30％，大量废气废热的直接排出既污染了环境，也不符合当前节能减排的理念。将转轮除湿技术应用于船舶传染性疾病防控送风系统除湿，能结合船舶的实际运行工况，利用船舶余热，可显著降低除湿过程的能耗。
4.申请号为cn201110206159.5的中国专利公开了一种船用两级转轮除湿空调系统及其操作方法，利用船舶废热作为转轮的再生能源，但不具有对传染性疾病的防范功能；申请号为cn202010281424.5和cn202010425905.9的中国专利虽提供了船舶供风的灭菌消毒系统，但都没有利用船舶已有的余热，能耗较高；申请号为cn202022596889.8的中国专利为实现船舶灭菌消毒，集成了过滤吸附、紫外线杀菌消毒和等离子杀菌消毒三重净化，但在等离子杀菌消毒过程中，存在甲醛、乙醛、丙酮等有机副产物的危害。

技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提出了一种船舶传染性疾病防控送风系统及方法。
6.具体方案如下：
7.一种船舶传染性疾病防控送风系统，包括新风回路和再生风回路，其中：
8.新风回路中包括空气预处理及杀菌装置、除湿转轮、第一海水冷却器、第二海水冷却器、第三紫外线杀菌器、第二风机和电动风阀；电动风阀的一端经风管与舱室内部串接后，电动风阀的另一端经风管接入新风入口管内，新风入口管的一端与室外串接，新风入口管的另一端与空气预处理及杀菌装置的一端串接，空气预处理及杀菌装置的另一端经风管与除湿转轮的第一除湿区的一端串接，第一除湿区的另一端经风管与第二海水冷却器的一端串接，第二海水冷却器的另一端经风管与第二除湿区的一端串接，第二除湿区的另一端经风管与第一海水冷却器的一端串接，第一海水冷却器的另一端经风管与第三紫外线杀菌器的一端串接，第三紫外线杀菌器的另一端经风管与第二风机的进风口串接，第二风机的
出风口与舱室内部串接；
9.再生风回路中包括第一电磁三通风阀、第二电磁三通风阀、冷凝器、废气换热器、第一紫外线杀菌器、第二紫外线杀菌器、第一风机；第一电磁三通风阀的第一端经风管与舱室内部串接，第一电磁三通风阀的第二端经风管与室外串接，第一电磁三通风阀的第三端与第二电磁三通风阀的第一端经风管串接，第二电磁三通风阀的第二端与第三端分别经风管串接海水源热泵中的冷凝器和废气换热器的一端，冷凝器和废气换热器的另一端经风管共同接入第二紫外线杀菌器的一端，第二紫外线杀菌器的另一端经风管接入除湿转轮的第一再生区和第二再生区的进风口，除湿转轮的第一再生区和第二再生区的出风口经风管接入第一紫外线杀菌器的一端，第一紫外线杀菌器的另一端经风管与第一风机的进风口串接，第一风机的出风口与室外串接。
10.进一步的，风管内每隔额定距离设置多层紫外线杀菌灯。
11.进一步的，风管、空气预处理及杀菌装置第一紫外线杀菌器、第二紫外线杀菌器和第三紫外线杀菌器内布置的紫外线杀菌灯均平行于气流方向布置；风管内紫外线杀菌灯相互间的距离为10-50cm，紫外线杀菌灯与照射面的风管管壁距离小于50cm。
12.进一步的，空气预处理及杀菌装置、第一紫外线杀菌器、第二紫外线杀菌器和第三紫外线杀菌器内所用的紫外线均为波长为200-280纳米的短波紫外线。
13.进一步的，紫外线杀菌器箱体垂直于风管轴向的横截面面积为风管横截面面积的3-4倍。
14.进一步的，第一电磁三通风阀与第二电磁三通风阀之间的风管处增设压力补偿器。
15.进一步的，海水源热泵包括压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器；当船舶主柴油机运行时，运行生成的高温废气流入废气换热器以对再生风进行加热；当船舶主柴油机未运行时，通过海水源热泵中的蒸发器吸收海水中的热能，并被海水源热泵中的压缩机压缩为高温高压的热泵工质，通过高温高压的热泵工质在冷凝器中对再生风进行加热。
16.一种船舶传染性疾病防控送风方法，基于本发明实施例所述船舶传染性疾病防控送风系统，包括：电动风阀在需要防控时打开，在不需要防控时关闭；第一电磁三通风阀在需要防控时第二端和第三端打开、第一端关闭，在不需要防控时第一端和第三端打开、第二端关闭。
17.进一步的，第一紫外线杀菌器、第二紫外线杀菌器和第三紫外线杀菌器在需要防控时打开，在不需要防控时关闭。
18.进一步的，风管内的紫外线杀菌灯在需要防控时打开，在不需要防控时关闭。
19.本发明采用如上技术方案，能够利用船舶余热或海水源热泵作为吸附材料脱附的再生能源，实现了船舶内部空气无病毒流通，且运行费用较低，安全可靠。
附图说明
20.图1所示为本发明实施例系统的整体结构示意图。
21.图2所示为该实施例中空气预处理及杀菌装置的结构简图。
22.图3所示为该实施例中内设有紫外线消毒灯的风管的结构示意图。
23.图4所示为该实施例中紫外线杀菌器结构简图。
具体实施方式
24.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
25.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
26.实施例：
27.本发明实施例提供了一种船舶传染性疾病防控送风系统，如图1所示，包括新风回路和再生风回路。
28.新风回路中包括空气预处理及杀菌装置1、除湿转轮4、第一海水冷却器18、第二海水冷却器20、第三紫外线杀菌器16、第二风机14和电动风阀13。电动风阀13的一端经风管与舱室内部串接后，电动风阀13的另一端经风管接入新风入口管内，新风与回风汇流为处理风a，新风入口管的一端与室外串接，新风入口管的另一端与空气预处理及杀菌装置1的一端串接，空气预处理及杀菌装置1的另一端经风管与除湿转轮4的第一除湿区4
‑ⅳ
的一端串接，第一除湿区4
‑ⅳ
的另一端经风管与第二海水冷却器20的一端串接，第二海水冷却器20的另一端经风管与第二除湿区4
‑ⅱ
的一端串接，第二除湿区4
‑ⅱ
的另一端经风管与第一海水冷却器18的一端串接，第一海水冷却器18的另一端经风管与第三紫外线杀菌器16的一端串接，第三紫外线杀菌器16的另一端经风管与第二风机14的进风口串接，第二风机14的出风口与舱室内部串接。
29.再生风回路中包括第一电磁三通风阀10、第二电磁三通风阀9、冷凝器8、废气换热器7、第一紫外线杀菌器2、第二紫外线杀菌器6、第一风机3；第一电磁三通风阀10的第一端经风管与舱室内部串接，第一电磁三通风阀10的第二端经风管与室外串接，第一电磁三通风阀10的第三端与第二电磁三通风阀9的第一端经风管串接，第二电磁三通风阀9的第二端与第三端分别经风管串接海水源热泵中的冷凝器8和废气换热器7的一端，冷凝器8和废气换热器7的另一端经风管共同接入第二紫外线杀菌器6的一端，第二紫外线杀菌器6的另一端经风管接入除湿转轮4的第一再生区4
‑ⅰ
和第二再生区4
‑ⅲ
的进风口，除湿转轮4的第一再生区4
‑ⅰ
和第二再生区4
‑ⅲ
的出风口经风管接入第一紫外线杀菌器2的一端，第一紫外线杀菌器2的另一端经风管与第一风机3的进风口串接，第一风机3的出风口与室外串接。
30.进一步的，为了能够更好的实现空气的杀菌效果，该实施例中还包括在风管内每隔额定距离设置多层紫外线杀菌灯24(uvc)，如图3所示，具体设置在空气预处理及杀菌装置1至船舶舱室内部之间的风管内和第一紫外线杀菌器2至第二紫外线杀菌器6之间的风管内。
31.如图2所示，空气预处理及杀菌装置1中包括高效过滤器22和紫外线杀菌灯23。空气预处理及杀菌装置1和第一、第二、第三紫外线杀菌器2、6、16内所用的紫外线均为波长为200-280纳米(nm)的短波紫外线，具有灭菌功能。空气预处理及杀菌装置1和第一、第二、第三紫外线杀菌器2、6、16内的紫外线杀菌灯的辐射强度与照射距离存在如下的指数关系：
32.y＝10
(2.8859-0.7608x)
33.其中，y表示辐射强度，x表示照射距离。
34.所述风管、空气预处理及杀菌装置1和第一、第二、第三紫外线杀菌器2、6、16内布置的紫外线杀菌灯均平行于气流方向布置，该实施例中设定风管内紫外线杀菌灯相互间的
距离为10-50cm，紫外线杀菌灯与照射面的风管管壁距离小于50cm。
35.所述第一、第二、第三紫外线杀菌器2、6、16的箱体也是一种静压箱，其横截面面积约为风管横截面面积的3-4倍，具有静压功能，以使处理风或再生风在紫外线杀菌器内流动更为稳定，不均匀系数尽可能小。
36.所述第一风机3和第二风机14的转速由电气控制系统控制，使得处理风或再生风在紫外线杀菌器内的流速约为3m/s，以延长空气在紫外线有效照射范围内的滞留时间，提高杀菌效果。
37.所述除湿转轮4由电机5驱动，除湿转轮4为单转轮两级除湿，含两个除湿区和两个再生区。除湿转轮4的除湿区和再生区由于空气压差较大导致容易串风，需在再生区进风口(即第一电磁三通风阀10与第二电磁三通风阀9之间的风管处)增设压力补偿器11，使除湿转轮4处理风、再生风区域压力达到平衡。
38.所述第一海水冷却器18、第二海水冷却器20分别由第一水泵17和第二水泵21进行控制。
39.所述海水源热泵包括压缩机19、冷凝器8、电子膨胀阀12和蒸发器15，通过电气控制系统能够调节冷凝器8中的热泵工质温度。在船舶主柴油机没有运行时，由于缺乏用于转轮吸附材料再生的废气，需要启动海水源热泵，运行过程中热泵系统内的热泵工质被压缩机19压缩成高温高压的热泵工质，高温高压的热泵工质在冷凝器8中对再生风进行加热，以使再生区的吸附材料得到脱附。
40.在使用过程中，本领域技术人员可以根据船舶运行状态选择运行海水源热泵和废气换热器7中的一种或两种来对再生风进行加热。
41.该实施例中空气预处理及杀菌装置1、第一紫外线杀菌器2、第二紫外线杀菌器6、第三紫外线杀菌器16、第一风机3、第二风机14、电机5、压缩机19、电子膨胀阀12、第一电磁三通风阀10、第二电磁三通风阀9、电动风阀13、第一水泵17和第二水泵21的运行状态均由电气控制系统控制(图1中未示出)。
42.本实施例系统的工作过程如下：
43.在新风回路中，当需要防控时，关闭电动风阀13，处理风a完全由室外新风构成，由电器控制系统开启风管内的紫外线杀菌灯，并根据需求控制其强度，以杀灭病菌。处理风a在空气预处理及杀菌装置1中进行高效过滤和紫外线杀菌，经初步杀菌后在除湿转轮4的第一除湿区4
‑ⅳ
进行一级除湿，形成一级后处理风c，由于除湿过程中会释放吸附热，将使干燥后的空气温度升高，为提高二级除湿的除湿效果，启动第二水泵21，利用第二海水冷却器20降低处理风c的温度，提高相对湿度，形成处理风d，在第二除湿区4
‑ⅱ
再次除湿后形成处理风e。为达到送风要求，启动第一水泵17，利用海水在第一海水换热器中对进来的处理风e再次冷却，并开启第三紫外线杀菌器16，最后经第二风机14吸排的处理风g以一定的风速送入舱室内部。当不需要防控时，打开电动风阀13，室外新风和室内回风经混合后形成处理风a，以节省除湿过程的能耗，关闭空气预处理及杀菌装置1、第三紫外线杀菌器16中的杀菌灯，处理风a的后续处理流程与需要防控时相同，在此不再赘述。
44.在再生风回路中，当需要防控时，打开第一电磁三通风阀10的第二端和第三端，再生风h完全来自室外新风。同时启动再生侧的第一紫外线杀菌器2和第二紫外线杀菌器6，并根据需要控制其强度，以稳压并杀灭病菌。调节压力补偿器11，以使除湿转轮4的处理风侧
和再生风侧压力基本持平，减少串风。再生风h经海水源热泵中的冷凝器8加热形成处理风j，或经船舶废气换热器7加热后形成处理风i。处理风i或处理风j经风管送入第二紫外线杀菌器6，经紫外线杀菌灭活后，分成两股再生风k、l，再生风k、l在除湿转轮4的第一再生区4
‑ⅰ
和第二再生区4
‑ⅲ
对吸附材料进行再生，分别形成再生风m、n，再生风汇流在一起后流入第一紫外线杀菌器2中，进行二次稳压及杀菌灭活，以防污染外界环境。不需要防控时，第一紫外线杀菌器2和第二紫外线杀菌器6均不开启。通过控制系统打开第一电磁三通风阀10的第一端和第三端，引舱室回风作为再生风h。再生风h后续的再生流程与需要防控时相同，在此不再赘述。
45.在再生热源上，在船舶主柴油机运行时，引一部分高温废气供入废气换热器7中，高温废气的热能足够将再生风加热到所需的再生温度。而在船舶主柴油机没有运行时，由于没有相应的废气，吸附材料无法再生，故需起动海水源热泵机组，机组运行过程中，热泵工质在蒸发器15中吸收海水中的热能，并被压缩机19压缩成高温高压的热泵工质，在冷凝器8中对再生风进行加热。
46.本实施例系统的处理风在不需要防控时，由舱室部分回风和室外新风组成，能降低转轮除湿空调系统的能耗；而在需要防控时，由全部新风组成，能阻断室内回风含有的病菌进入新风，以防进一步传播。对于吸附材料再生热能的来源，能够根据船舶运行状态，选择利用船舶废气加热再生空气、或利用海水源热泵吸收海水中的热能进行再生。能够有效回收船舶运行中的相关余热，提高能源利用率。
47.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种船舶传染性疾病防控送风系统，其特征在于：包括新风回路和再生风回路，其中：新风回路中包括空气预处理及杀菌装置、除湿转轮、第一海水冷却器、第二海水冷却器、第三紫外线杀菌器、第二风机和电动风阀；电动风阀的一端经风管与舱室内部串接后，电动风阀的另一端经风管接入新风入口管内，新风入口管的一端与室外串接，新风入口管的另一端与空气预处理及杀菌装置的一端串接，空气预处理及杀菌装置的另一端经风管与除湿转轮的第一除湿区的一端串接，第一除湿区的另一端经风管与第二海水冷却器的一端串接，第二海水冷却器的另一端经风管与第二除湿区的一端串接，第二除湿区的另一端经风管与第一海水冷却器的一端串接，第一海水冷却器的另一端经风管与第三紫外线杀菌器的一端串接，第三紫外线杀菌器的另一端经风管与第二风机的进风口串接，第二风机的出风口与舱室内部串接；再生风回路中包括第一电磁三通风阀、第二电磁三通风阀、冷凝器、废气换热器、第一紫外线杀菌器、第二紫外线杀菌器、第一风机；第一电磁三通风阀的第一端经风管与舱室内部串接，第一电磁三通风阀的第二端经风管与室外串接，第一电磁三通风阀的第三端与第二电磁三通风阀的第一端经风管串接，第二电磁三通风阀的第二端与第三端分别经风管串接海水源热泵中的冷凝器和废气换热器的一端，冷凝器和废气换热器的另一端经风管共同接入第二紫外线杀菌器的一端，第二紫外线杀菌器的另一端经风管接入除湿转轮的第一再生区和第二再生区的进风口，除湿转轮的第一再生区和第二再生区的出风口经风管接入第一紫外线杀菌器的一端，第一紫外线杀菌器的另一端经风管与第一风机的进风口串接，第一风机的出风口与室外串接。2.根据权利要求1所述的船舶传染性疾病防控送风系统，其特征在于：风管内每隔额定距离设置多层紫外线杀菌灯。3.根据权利要求2所述的船舶传染性疾病防控送风系统，其特征在于：风管、空气预处理及杀菌装置第一紫外线杀菌器、第二紫外线杀菌器和第三紫外线杀菌器内布置的紫外线杀菌灯均平行于气流方向布置；风管内紫外线杀菌灯相互间的距离为10-50cm，紫外线杀菌灯与照射面的风管管壁距离小于50cm。4.根据权利要求1所述的船舶传染性疾病防控送风系统，其特征在于：空气预处理及杀菌装置、第一紫外线杀菌器、第二紫外线杀菌器和第三紫外线杀菌器内所用的紫外线均为波长为200-280纳米的短波紫外线。5.根据权利要求1所述的船舶传染性疾病防控送风系统，其特征在于：紫外线杀菌器箱体垂直于风管轴向的横截面面积为风管横截面面积的3-4倍。6.根据权利要求1所述的船舶传染性疾病防控送风系统，其特征在于：第一电磁三通风阀与第二电磁三通风阀之间的风管处增设压力补偿器。7.根据权利要求1所述的船舶传染性疾病防控送风系统，其特征在于：海水源热泵包括压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器；当船舶主柴油机运行时，运行生成的高温废气流入废气换热器以对再生风进行加热；当船舶主柴油机未运行时，通过海水源热泵中的蒸发器吸收海水中的热能，并被海水源热泵中的压缩机压缩为高温高压的热泵工质，通过高温高压的热泵工质在冷凝器中对再生风进行加热。8.一种船舶传染性疾病防控送风方法，基于权利要求1～7中任一所述船舶传染性疾病
防控送风系统，其特征在于：包括：电动风阀在需要防控时打开，在不需要防控时关闭；第一电磁三通风阀在需要防控时第二端和第三端打开、第一端关闭，在不需要防控时第一端和第三端打开、第二端关闭。9.根据权利要求8所述的船舶传染性疾病防控送风方法，其特征在于：第一紫外线杀菌器、第二紫外线杀菌器和第三紫外线杀菌器在需要防控时打开，在不需要防控时关闭。10.根据权利要求8所述的船舶传染性疾病防控送风方法，其特征在于：风管内的紫外线杀菌灯在需要防控时打开，在不需要防控时关闭。

技术总结

本发明涉及一种船舶传染性疾病防控送风系统及方法，系统的新风回路中包括空气预处理及杀菌装置、除湿转轮、第一海水冷却器、第二海水冷却器、第三紫外线杀菌器、第二风机和电动风阀；再生风回路中包括第一电磁三通风阀、第二电磁三通风阀、冷凝器、废气换热器、第一紫外线杀菌器、第二紫外线杀菌器、第一风机。本发明可以根据传染病防护要求，控制处理风及再生风的来源，并进行紫外线杀菌，同时可以根据船舶的运行状态，选择船舶废气或利用海水源热泵吸收海水中的热量对吸附材料进行再生，实现了船舶内部空气无病毒流通，且运行费用较低，安全可靠。可靠。可靠。