CN112572749A - 一种人员密集型船用自清洁空气净化调节*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人员密集型船用自清洁空气净化调节***，包括至少一个船用舱室、新风单元、FCU单元；FCU单元的入口端和出口端分别设置有光触媒净化装置，光触媒净化装置包括壳体、一对过滤网、一对中短波紫外光源、多个光触媒网和长波紫外光源，壳体具有进风口和出风口，一对中短波紫外光源分别设置在进风口和出风口处，一对过滤网设置在一对中短波紫外光源之间，多个光触媒网并排布置且位于一对过滤网之间，长波紫外光源为柱状结构，其贯穿多个光触媒网设置；新风单元的风道内设置有排风组件，通过一控制单元和检测模块来控制其工作，控制单元与检测模块信号连接、与排风组件控制连接，当检测模块检测到长波紫外光源断电时，排风组件开启工作。

Description

一种人员密集型船用自清洁空气净化调节***

技术领域

本发明涉及船舶工程技术领域，特别涉及一种人员密集型船用自清洁空气净化调节***。

背景技术

船舶出港后，船上人员在特殊时期需要隔离时，其舱室所需的空气调节要 求便给船舶空调***带来巨大的挑战：虽然说船舶的新风***在正常工作时， 引起污染物船舶的概率很小，但船舶空调***中长杂的管线，巨大的体量，其 对平衡和压力的控制相对困难，许多房间在送风量和排风量不平衡的状态下， 易引起相对正压或负压，而封闭的舱室无法通过窗户平衡压力，因此，堆积的 气溶胶等污染物只能通过舱门向走廊扩散，或是走廊中的污染物向室内扩散， 加剧空气中的污染物的传播与扩散，造成二次污染，给运维、消杀工作造成麻 烦。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能满足在船舶出港的后 长时间的正常运作，且运维、消杀工作简单，二次污染概率低，适用性强的人员 密集型船用自清洁空气净化调节***。

为此，本发明提供了一种人员密集型船用自清洁空气净化调节***，包括：

至少一个船用舱室；

新风单元，包括送风风道、循环风机和回风风道；

FCU单元，包括入口端、出口端和室外风道，所述送风风道、循环风机、入口端、 出口端、船用舱室、回风风道依次气流连通构成新风循环的回路，所述船用舱室、室 外风道、入口端、出口端依次气流连通构成室内风循环的回路；

所述FCU单元的入口端和出口端分别设置有光触媒净化装置，所述光触媒净化 装置包括壳体、一对过滤网、一对中短波紫外光源、多个光触媒网和长波紫外光源， 所述壳体具有进风口和出风口，一对所述中短波紫外光源分别设置在所述进风口和出 风口处，一对所述过滤网设置在一对所述中短波紫外光源之间，多个所述光触媒网并 排布置且位于一对所述过滤网之间，所述长波紫外光源为柱状结构，其贯穿多个所述 光触媒网设置；

所述回风风道内设置有排风组件，还包括一控制单元和用于检测所述长波紫外光源是否断电的检测模块，所述控制单元与所述检测模块信号连接、与所述排风组件控 制连接，所述控制单元配置为：当检测模块检测到所述长波紫外光源断电时，控制所 述排风组件开启工作。

上述技术方案中，优选的，所述壳体的内侧壁涂覆有光触媒涂料。

上述技术方案中，优选的，所述光触媒涂料为纳米二氧化钛。

上述技术方案中，优选的，所述光触媒网上附着有纳米二氧化钛颗粒。

上述技术方案中，优选的，所述光触媒网的比孔隙率为60～70％。

上述技术方案中，优选的，所述壳体内固定有一对沿上下延伸的支撑板，一对所述支撑板分别临近所述进风口和出风口设置。

上述技术方案中，优选的，所述FCU单元还包括热回收组件和换热组件，所述热 回收组件至少设置在所述回风风道上且其配置为与回风风道内的气流进行热交换，以便回收回风气流中的热量，所述换热组件设置在所述送风风道上且其配置为与送风风道内的气流进 行热交换，以便将热量传递至送风气流中。

上述技术方案中，优选的，所述热回收组件为回热器。

上述技术方案中，优选的，所述换热组件包括换热水路和预热盘管，所述换热水路包括进水管、回水管，所述进水管、预热盘管以及回水管依次流体连通构成水流循环的回路。

上述技术方案中，优选的，所述船用舱室设置有多个，每个船用舱室配备有一个所述FCU单元，多个所述FCU单元并联设置，多个所述FCU单元与所述新风单元串联设置。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1.通过在FCU单元的入口端和出口端分别设置光触媒净化装置，将FCU单 元与新风单元串联设置，从而接收新风单元输送的新风时，通过光触媒净化装 置对新风中的有害物质进行消杀，然后再输送至船用舱室内，在光触媒净化装 置的其主要消杀作用的长波紫外光源故障断电时，可通过检测模块和控制单元 控制排风组件开启，从而实现新风的快速排风，使得船用舱室内产生负压，避 免外界的污染空气进入船用舱室内，造成二次污染。

2.光触媒装置采用中短波紫外光源和长波紫外光源，滞留在过滤网上的病菌 物大部分被中短波紫外光源消杀，进入的新风通过过滤网过滤后被长波紫外光 源消杀，能实现自清洁，消杀效果较好。

附图说明

图1是本发明***的结构示意图；

图2是图1中所示***的工作流程示意图；

图3是本发明***的光触媒净化装置的结构示意图；

图4是图3中所示装置的工作流程示意图；

其中附图说明如下：

100、人员密集型船用自清洁空气净化调节***；1、船用舱室；2、新风单元；21、送风风道；22、回风风道；3、FCU单元；31、入口端；32、出口端；33、室外风道；34、热 回收组件；35、换热组件；351、预热盘管；352、进水管；353、回水管；4、光触媒净化装 置；41、壳体；411、进风口；412、出风口；42、过滤网；43、中短波紫外光源；44、光触 媒网；45、长波紫外光源；46、支撑板；47、光触媒涂料；5、排风组件。

具体实施方式

容易理解的是，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本 领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此， 以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当 视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到的上、下等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行 定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状 态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制 性用语。需要说明的是，FCU单元是指传统的FCU空调***，(英文名：fan coil unit)简称风机盘管机组，是传统空调***的末端装置，其工作原理是：机组内 不断的在循环所在房间的空气，使空气通过冷水(热水)盘管后被冷却(加热)， 以保持房间温度的恒定；主要依靠风机的强制作用，使空气通过加热器表面时 被加热，因而强化了散热器与空气间的对流换热，能够迅速加热房间内的空气。

如图1、图2所示，一种人员密集型船用自清洁空气净化调节***100，它 包括船用舱室1、新风单元2、FCU单元3、光触媒净化装置4、排风组件5以 及控制单元(图未示)。

船用舱室1设置有3个，3个船用舱室并联设置，每个船用舱室1配备有一 个独立的舱门、独立的厕所，每个船用舱室的一侧设置有走道。

新风单元2包括送风风道21、循环风机和回风风道22。FCU单元3包括入 口端31、出口端32、室外风道33、热回收组件34和换热组件35，送风风道21、 循环风机、入口端31、出口端32、船用舱室1、回风风道22依次气流连通构成 新风循环的回路，船用舱室1、室外风道33、入口端31、出口端32依次气流连 通构成室内风循环的回路。

热回收组件34至少设置在回风风道22上且其配置为与回风风道22内的气 流进行热交换，以便回收回风气流中的热量，换热组件35设置在送风风道21 上且其配置为与送风风道21内的气流进行热交换，以便将热量传递至送风气流 中。作为热回收组件34的一个具体应用例子，热回收组件34为回热器。作为 换热组件35的一个具体应用例子，换热组件35包括换热水路和预热盘管351， 换热水路包括进水管352和回水管353，进水管352、预热盘管351以及回水管 353依次流体连通构成水流循环的回路。

船用舱室1设置有多个，每个船用舱室1配备有一个FCU单元3。当然， 船用舱室1的个数不限于三个，也可根据船舶类型、大小具体设置，也可应用 在小船体的单个舱室上。

为了便于对进入的新风气流进行消杀作业，在FCU单元3的入口端31和出 口端32分别设置有光触媒净化装置4。光触媒作为一系列无毒无害、安全可靠 的净化材料，其对于病毒和细菌的杀灭能力已获得国内外的公认，且光触媒作 为主动净化材料，本身不会吸附任何有毒有害物质，自清洁能力也较强，其以 各种形式在空气净化领域的应用也以取得较好的开发。同时激发起催化能力的 紫外光也具有一定的杀菌灭毒能力，可辅助光触媒材料实现综合杀菌灭毒和自 清洁的功能。

回风风道22内设置有排风组件5，还包括一控制单元和用于检测长波紫外 光源45是否断电的检测模块，控制单元与检测模块信号连接、与排风组件5控 制连接。控制单元配置为：当检测模块检测到长波紫外光源45断电时，控制排 风组件5开启工作。***运行时，当长波紫外光源45出现故障断电时，检测模 块将检测信号发送至控制单元，控制单元控制排风组件5的开启排风工作，从 而将船用舱室1的气流快速排出至回风风道22内，以保证船用舱室1内部出现 相对负压，污染物不会由船用舱室1向公共区域扩散，从而保证各个区域和舱 室的相对清洁。

***中，主风道(即送风风道21)的风量只需满足新风的要求，而调节温 度、湿度等功能都可由单独的FCU单元来完成，且兼具了杀菌灭毒的功能，因 此作为送风风道21的风管管径可大大减小且风道布置起来相对较为容易。

在其他实施例中，对于相对净化要求较低的区域可选择共用本地FCU单元 以进一步简化风管布置难度并降低成本，即多个FCU单元3并联设置，多个FCU 单元3与新风单元2串联设置。或是在公共区域将VAV***与该***100共用， 增强局部调节效果并赋予公共区域针对气溶胶等污染物的一定的净化能力。

结合图2所示，***100的工作流程是这样的：外界的气流经新风单元2 的送风风道21进入，经预热盘管351加热后送入FCU单元3中，分别经其入口 端31和出口端32处的光触媒净化装置4得以净化，净化后的新风被送入船用 舱室1内。然后船用舱室1内的回风一部分经厕所的排风口直接排出至回风风 道22中，形成新风的循环，另一部分经室外风道33再次进入FCU单元3的入 口端31，再次净化后被送入船用舱室1内循环使用。为减少热量散热，热回收 组件在回风风道22内回收一部分热量存储，以备将热量传递给新进的新风气流。

结合图3、图4所示，光触媒净化装置4包括壳体41、一对过滤网42、一 对中短波紫外光源43、多个光触媒网44和长波紫外光源45，壳体41具有进风 口411和出风口412，一对中短波紫外光源43分别设置在进风口411和出风口 412处，一对过滤网42设置在一对中短波紫外光源43之间，多个光触媒网44 并排布置且位于一对过滤网42之间，长波紫外光源45为柱状结构，其贯穿多 个光触媒网44设置。

壳体41内固定有一对沿上下延伸的支撑板46，一对支撑板46分别临近进 风口411和出风口412设置。光触媒网44的比孔隙率为60～70％。光触媒网44 上附着有纳米二氧化钛颗粒。壳体41的内侧壁涂覆有光触媒涂料47。光触媒涂 料47为纳米二氧化钛。以光触媒净化网、光触媒涂料以及不同波段的紫外光的 组合对船用舱室1内部空气进行主动式杀菌灭毒净化，并借助中短波紫外光实 现自清洁。区别于传统的吸附性被动净化，不会产生二次污染，且功能作用高 效、持久、稳定。

再结合图4所示，光触媒净化装置4的净化流程是这样的：新风从进风口 411进入壳体41内，长波紫外光源45发射长波UVA紫外光，使光触媒网44上 的二氧化钛产生反应并防止其产生臭氧，同时长时间照射可以杀灭过滤网42内 侧附着的细菌病毒，净化后的新风从出风口412排出。过滤网42外侧的紫外光 源43发射中短波UVB与UVC紫外光，需要清理过滤网42或修理更换时可单 独长时间开启中短波紫外光源43，对过滤网42外侧表面实现短时间的强力杀毒。

本例中，为保证空气流通率，光触媒网44的个数可设置为1～4个。采用新 型光触媒涂料作为辅助净化手段，其在可见光或无光的情况下仍可保持一段时 间的杀菌灭毒功能，主要成分为日本第六代光触媒材料。采用UVA长波段紫外 光灯作为光触媒激发光源，其可发出波长为320～380nm的紫外光线。采用能激 发出UVB中波段和UVC短波段的紫外光灯作为自清洁的紫外光源，其可发出 波长为200～300nm的紫外光线。

光触媒材料的自清洁性可大幅提升***正常工作的时间，降低运维压力。 对于附着在过滤网42上的细菌病毒，可通过中短波紫外光来照射清除，进一步 加强***的自清洁能力。光触媒涂料47可使得长波紫外光源45在故障时对内 部空气进行净化，防止运维人员维修时感染。

可通过改变紫外光源的强度以及新风单元的新风的循环速度，可改变*** 杀菌灭毒的能力，使其拥有更强的适用性。其故障一般发生在紫外光灯上，维 修较为方便，且故障后涂料和光触媒网仍能在微弱的光照下发挥一定作用，舱 室内也为负压状态，因此仍能维持部分的杀菌灭毒能力，阻止室内污染物的堆 积与扩散。

综上所述，本发明针对以豪华邮轮为代表的人员密集型船舶，将网状光触 媒净化材料作为净化核心，辅助以不同波段的紫外线照射与光触媒涂料的布置， 通过串联的方式与传统的FCU单元相结合，以较低的运维压力减少感染力较强 的病毒在船员中交叉感染的风险，形成新型的带有主动杀菌灭毒能力的自清洁 空气净化调节***。***内不存在具有吸附特性的被动净化物质，二次污染风 险较低且可保持出港后长时间的正常运作，船舰到港后对该***的维护与消杀 工作也较简单。在其他实施例中，针对不同的场合与环境，还可结合常用的VAV ***，进一步在保持高效杀灭细菌病毒实现空气调节与净化的前提下，降低船 舶能耗、减轻运维压力，同时不影响房间的使用功能与美观程度。

本申请的技术范围不仅仅局限于上述说明书中的内容，本领域技术人员可 以在不脱离本申请技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而 这些变形和修改均应当属于本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种人员密集型船用自清洁空气净化调节***，包括：

至少一个船用舱室(1)；

新风单元(2)，包括送风风道(21)、循环风机和回风风道(22)；

FCU单元(3)，包括入口端(31)、出口端(32)和室外风道(33)，所述送风风道(21)、循环风机、入口端(31)、出口端(32)、船用舱室(1)、回风风道(22)依次气流连通构成新风循环的回路，所述船用舱室(1)、室外风道(33)、入口端(31)、出口端(32)依次气流连通构成室内风循环的回路；其特征在于，

所述FCU单元(3)的入口端(31)和出口端(32)分别设置有光触媒净化装置(4)，所述光触媒净化装置(4)包括壳体(41)、一对过滤网(42)、一对中短波紫外光源(43)、多个光触媒网(44)和长波紫外光源(45)，所述壳体(41)具有进风口(411)和出风口(412)，一对所述中短波紫外光源(43)分别设置在所述进风口(411)和出风口(412)处，一对所述过滤网(42)设置在一对所述中短波紫外光源(43)之间，多个所述光触媒网(44)并排布置且位于一对所述过滤网(42)之间，所述长波紫外光源(45)为柱状结构，其贯穿多个所述光触媒网(44)设置；

所述回风风道(22)内设置有排风组件(5)，还包括一控制单元和用于检测所述长波紫外光源(45)是否断电的检测模块，所述控制单元与所述检测模块信号连接、与所述排风组件(5)控制连接，所述控制单元配置为：当检测模块检测到所述长波紫外光源(45)断电时，控制所述排风组件(5)开启工作。

2.根据权利要求1所述的人员密集型船用自清洁空气净化调节***，其特征在于：所述壳体(41)的内侧壁涂覆有光触媒涂料(47)。

3.根据权利要求1所述的人员密集型船用自清洁空气净化调节***，其特征在于：所述光触媒涂料(47)为纳米二氧化钛。

4.根据权利要求1所述的人员密集型船用自清洁空气净化调节***，其特征在于：所述光触媒网(44)上附着有纳米二氧化钛颗粒。

5.根据权利要求1所述的人员密集型船用自清洁空气净化调节***，其特征在于：所述光触媒网(44)的比孔隙率为60～70％。

6.根据权利要求1所述的人员密集型船用自清洁空气净化调节***，其特征在于：所述壳体(41)内固定有一对沿上下延伸的支撑板(46)，一对所述支撑板(46)分别临近所述进风口(411)和出风口(412)设置。

7.根据权利要求1所述的人员密集型船用自清洁空气净化调节***，其特征在于：所述FCU单元(3)还包括热回收组件(34)和换热组件(35)，所述热回收组件(34)至少设置在所述回风风道(22)上且其配置为与回风风道(22)内的气流进行热交换，以便回收回风气流中的热量，所述换热组件(35)设置在所述送风风道(21)上且其配置为与送风风道(21)内的气流进行热交换，以便将热量传递至送风气流中。

8.根据权利要求7所述的人员密集型船用自清洁空气净化调节***，其特征在于：所述热回收组件(34)为回热器。

9.根据权利要求7所述的人员密集型船用自清洁空气净化调节***，其特征在于：所述换热组件(35)包括换热水路和预热盘管(351)，所述换热水路包括进水管(352)、回水管(353)，所述进水管(352)、预热盘管(351)以及回水管(353)依次流体连通构成水流循环的回路。

10.根据权利要求1所述的人员密集型船用自清洁空气净化调节***，其特征在于：所述船用舱室(1)设置有多个，每个船用舱室(1)配备有一个所述FCU单元(3)，多个所述FCU单元(3)并联设置，多个所述FCU单元(3)与所述新风单元(2)串联设置。

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