CN101718474A - 太阳能热水-紫外灯杀菌装置 - Google Patents

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殷建平
张小松
李舒宏
张月红
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CHANGZHOU SUNHOME SOLAR WATER HEATER MANUFACTURE Co Ltd
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    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Abstract

太阳能热水-紫外灯杀菌装置，其特征在于该装置包括太阳能真空管集热器(1)、循环水泵(2)、紫外灯一体水箱(3)以及管路；其中，紫外灯一体水箱(3)、循环水泵(2)、太阳能真空管集热器(1)由管路连接成一个封闭的环路；在紫外灯一体水箱(3)的侧面设有进水口(5)、出水口(6)、供水口(7)，紫外灯(4)位于石英套管(8)内，石英套管(8)设在紫外灯一体水箱(3)中。该装置将太阳能热水装置与紫外灯杀菌技术相结合，采用紫外灯与水箱一体装置，提供更有效、更可靠、更安全的太阳能热水系统杀菌模式，是一种符合卫生标准的生活热水装置。

Description

太阳能热水-紫外灯杀菌装置
技术领域
本发明基于物理方法、光热理论和热力学原理，提出了太阳能热水系统与紫外灯杀菌装置一体化。涉及紫外光杀菌技术、太阳能热利用技术和换热技术。
背景技术
传统的化石能源资源日益枯竭，并且利用过程中严重污染环境，制约了世界经济的可持续发展。与此同时，人们对能源的需求日益俱增，已成为重要的战略物资，在这种情况下，利用可再生能源是必然的趋势，尤其太阳能作为一种“取之不尽，用之不竭”的安全、节能、环保等新能源越来越受到世人的注意。
目前，太阳能热水装置由于其价格适中、运行费用低等特点，在热水工程市场和国际市场都取得了不俗的业绩，同时国家的家电下乡政策，太阳能热水装置拥有更开阔的前景。
随着人民生活水平的提高，保健意识的增强，对于生活用水的品质要求也越来越严格。据近期调查显示，生活用水在3天内会滋生出大量的污染物，主要污染指标为细菌总数、霉菌和酵母菌，随着水储存时间的增加，水箱内微生物大量繁殖，存在引起大肠菌群和致病菌的可能性，从而生活用水不符合细菌学指标，违法生活热水标准。为了控制生活用水中微生物污染，改造现有结构是努力方向，目前主要方法存在2种，(1)在供水管网末端连接UV消毒设备；(2)利用O3直接对生活用水进行杀菌。
利用臭氧直接进行生活用水杀菌，其优点是有很强的杀菌力和没有二次污染。但是臭氧发生发生装置较为复杂，投资大和运行费用较高；臭氧在水中不稳定，容易放失，因而不能在配水管网中继续保持杀菌能力；臭氧不能贮存，只能边生产边使用。最后，水温对臭氧的溶解度影响显著。半衰期也主要取决于水温，水温高则半衰期短，水温低则半衰期长。由于臭氧的物理特性，在太阳能热水系统中利用臭氧对生活热水杀菌存在一定的局限性。
利用紫外灯对生活用水杀菌，其优点：(1)杀毒效率高，杀菌时间非常短，例如对霉菌孢子、水藻等几类常见细菌病毒的杀菌时间在一秒之内，杀菌效率高达99％；(2)不产生二次污染；(3)无生物免疫力，紫外线杀菌是通过破坏微生物遗传物质DNA，干扰其复制和转录，使其失去繁殖能力进而对其灭活的，属于物理方法杀菌；(4)杀菌广谱性(5)运行安全性高、运行维护费用低、安装操作简便、占地小、可以连续大量消毒等。但是紫外光杀菌也存在不能提供剩余的消毒能力和细菌再生和再污染的问题。传统的紫外灯杀菌装置，造成一定的UV剂量的浪费和杀菌不均匀性。本专利采用紫外灯与水箱一体装置，属于封闭式紫外杀菌装置，改变要尽量使水流在反应器内部形成活塞流以充分接受辐照的传统设计观念，提出新的观念：利用自身的结构使得紫外能量在水体里更加均匀地分布，对水的流动不作特别要求。同时，新的生活热水标准(GB5749-2006)中的微生物指标增加了对贾第鞭毛虫、隐孢子虫的检测和限值，这无疑为紫外线技术在我国水处理中的应用起到了巨大的推动作用。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种符合卫生标准的生活热水装置，该装置将太阳能热水装置与紫外灯杀菌技术相结合，采用紫外灯与水箱一体装置，提供更有效、更可靠、更安全的太阳能热水系统杀菌模式。
技术方案：本发明的装置以提供符合卫生标准的生活热水为目标，将太阳能热水系统与紫外灯杀菌系统一体化的装置。该装置包括太阳能真空管集热器、循环水泵、紫外灯一体水箱以及管路；其中，紫外灯一体水箱、循环水泵、太阳能真空管集热器由管路连接成一个封闭的环路；在紫外灯一体水箱的侧面设有进水口、出水口、供水口，紫外灯位于石英套管内，石英套管设在紫外灯一体水箱中。
本发明提出的太阳能热水-紫外灯杀菌装置中，水箱与紫外灯一体装置是本专利的关键点.水箱的结构是紫外灯杀菌效果的因素之一。本方案的水箱采用不锈钢材料，水箱采用圆筒形状，竖立放置，箱体外侧加保温层，水箱内表面通过化学研磨成抛光处理。紫外灯置于水箱内部，利用石英套管作为紫外灯的套管，将紫外灯与生活热水分隔开，以保证紫外灯在水箱内部安全、稳定、可靠的杀菌。
工作过程如下：生活用水通过循环水泵，进入太阳能集热器，吸收太阳能，通过不断循环加热至设定水温，关闭循环水泵，开紫外灯进行杀菌。
有益效果：本发明的优点是：
1.该装置控制生活热水中微生物污染，提高了生活热水的品质。
2.水箱与紫外灯一体化装置，利用水箱结构特点，生活热水紫外杀菌均匀。
3.水箱与紫外灯的结构相对独立，便于紫外灯的安装和拆卸。
附图说明
图1是太阳能热水-紫外灯杀菌装置的原理图。
图2是紫外灯一体水箱3的结构示意图。
其中包括：太阳能真空管集热器1、循环水泵2、紫外灯一体水箱3、紫外灯4、进水口5、出水口6、供水口7、补水口9、石英套管8。
具体实施方式
本发明在太阳能热水系统的基础上，充分考虑到生活热水微生物污染的影响，结合紫外灯杀菌原理，提出了太阳能热水-紫外灯杀菌装置。本设计利用太阳能真空管集热器对循环水进行加热，减少了太阳能集热器对周围环境的热量损失，提高了太阳能的热利用率和装置的总能源利用率。本设计通过使用物理方法-紫外灯杀菌，紫外线杀菌是通过破坏微生物遗传物质DNA，干扰其复制和转录，使其失去繁殖能力进而对其灭活的。由于紫外线杀菌特性，解决了生物体产生免疫力，使杀菌效率下降的缺点。紫外灯可以杀死例如霉菌孢子、水藻等几类常见细菌病毒，还可以杀死氯气以至臭氧无法或不能有效杀灭的寄生虫类(如隐性包囊虫cryptosporidium，贾第鞭毛虫giardia等)；而且水温对紫外灯的杀菌效果没有影响；紫外灯杀菌效率高，几乎达到99％。
本发明的太阳能热水-紫外灯杀菌装置包括太阳能真空管集热器1、循环水泵2、紫外灯一体水箱3以及管路；其中，紫外灯一体水箱3、循环水泵2、太阳能真空管集热器1由管路连接成一个封闭的环路；在紫外灯一体水箱3的侧面设有进水口5、出水口6、供水口7，在紫外灯一体水箱3顶部设有补水口9，紫外灯4位于石英套管8内，石英套管8设在紫外灯一体水箱3中。
本设计将紫外灯与水箱一体化，传统紫外光在水系统中的设计观念：尽量使水流在反应器内部形成活塞流以充分接受辐照，所以一般的紫外光杀菌是在水循环的情况下进行的。由于微生物细菌的光复活性(微生物自身具有修复机制，这使得已经被紫外线杀灭的细菌在光照条件下发生复活现象)，将紫外灯设计在循环水路中的思路在太阳能热水系统中是不可取的。为了避免微生物的光复活性，也为了紫外灯能够高效的利用，本专利采用了紫外灯与水箱一体，同时水温达到设定温度，关闭了循环水泵之后，才可以利用紫外灯杀菌。当利用紫外灯时，紫外灯的套管温度急剧升温，温度高达700℃-1000℃，这对于已加热的生活热水(50℃-80℃)是一个巨大的热源，不仅对灯套管进行了冷却，还进一步加热了生活热水，余热得到合理的利用。从理论和实践方面考虑，可以在水箱内部设置螺旋叶，增加扰动湍流，不仅可以加强传热，而且防止死水区，使得紫外能量在热水体内更加分布均匀。
本设计紫外灯与水箱一体装置，基于装置造价和杀菌特性，采用不锈钢为整体材料。水箱外侧加保温层，减少生活热水的热量损失。箱体内表面做抛光处理，紫外光经其反射，沿生活热水返回石英套管。石英具有以下的一些优点：①透光性能好。石英玻璃在紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率在93％以上，特别是在紫外光谱区，最大透过率可达80％以上；②热稳定性好。石英玻璃的热膨胀系数极小，能承受剧烈的温度变化，将石英玻璃加热至1100℃左右，放入常温水中也不会炸裂；③内高温；④耐腐蚀；⑤电绝缘性好。基于石英的热物性，利用石英套管隔开紫外灯与生活热水，保证了紫外灯与水箱一体装置的安全、稳定、可靠的运行。

Claims (1)

1.一种太阳能热水-紫外灯杀菌装置，其特征在于该装置包括太阳能真空管集热器(1)、循环水泵(2)、紫外灯一体水箱(3)以及管路；其中，紫外灯一体水箱(3)、循环水泵(2)、太阳能真空管集热器(1)由管路连接成一个封闭的环路；在紫外灯一体水箱(3)的侧面设有进水口(5)、出水口(6)、供水口(7)及顶部设有补水口(9)，紫外灯(4)位于石英套管(8)内，石英套管(8)设在紫外灯一体水箱(3)中。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101973600A (zh) * 2010-10-13 2011-02-16 南京工业大学 一种太阳能水处理的方法及其装置
CN106395975A (zh) * 2015-07-27 2017-02-15 美是德实业有限公司 水道循环杀菌模块、反渗透过滤器系统及储水桶杀菌方法
CN106517409A (zh) * 2016-12-19 2017-03-22 圆融健康科技（深圳）有限公司 杀菌装置、热水器及杀菌方法
CN106587253A (zh) * 2016-12-19 2017-04-26 圆融健康科技（深圳）有限公司 杀菌装置、热水器及杀菌方法
CN111501914A (zh) * 2020-04-25 2020-08-07 上海南汇压力容器厂有限公司 一种防死水气压罐

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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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