CN103230616A

CN103230616A - 全天候光催化空气净化系统

Info

Publication number: CN103230616A
Application number: CN2013101476909A
Authority: CN
Inventors: 吴江; 胡程镇; 赵丽丽; 石宙; 齐雪梅; 李忺; 赵丹
Original assignee: Shanghai University of Electric Power
Current assignee: Shanghai University of Electric Power; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN103230616B

Abstract

本发明涉及一种全天候光催化空气净化系统，由供能系统和净化系统组成，供能系统中的太阳能电池板连接蓄电池，并通过蓄电池供电输电线连接净化系统，太阳能电池板表面分布有太阳能热水玻璃管，太阳能热水玻璃管进水口连接净化系统冷却水的出水口；净化系统中的空气净化器箱体中心设置净化器空气净化反应通道，净化器空气净化反应通道中固定钛丝网固定器，钛丝网固定器上固定有固态TiO₂钛丝网，净化器反应通道周围放置有若干个紫外光灯，净化器空气净化反应通道上、下方分别设置通风风扇。本发明可以用于超市、工厂、学校、医院等公共场合，同时也可以很方便的安装在家庭屋顶或阳台实现空气净化、热水供应、太阳能发电三位一体的实用型多功能空气净化器。

Description

全天候光催化空气净化系统

技术领域

本发明涉及一种空气净化系统，尤其是一种利用太阳能发电技术，光触媒杀菌技术，传热技术的空气净化系统。

背景技术

近年来，随着全球气候条件的变差，全球许多地区空气质量每况愈下，直接威胁到人类健康，自2003年“非典”侵袭全球大多数国家和地区以来，人们对于空气质量的要求日渐提高，随之出现的许多行业中，空气净化器的生产与研发占据了重要的地位，为了顺应人们的期望和要求，目前市面上的空气净化器主流的是采用银离子净化技术、负离子技术。低温等离子技术、光触媒技术、净离子群技术。第一代缺点是产品成本高，细菌杀灭率低，对病毒几乎没有杀灭特性，之后的几代杀菌效果均较好，特别是净离子群技术，是目前国际公认的医用空间净化技术，然而相比成本，光触媒技术的成本较低，对于应用到一般的空气净化场合，光触媒技术是一项很好的选择。

如专利号：200710143631.9，光催化空气净化器，专利号：201010101297.2，雾化光催化空气净化器，专利号：200410083957.3，立式光催化空气净化器等。上述专利品种多样，但是很少有采用太阳能供能并且能产生其他可利用物的净化器，在大规模应用方面局限性较强，市场竞争力不强。

由于我国地域辽阔，地区环境差异大，电力资源分布不均，例如，在广大的西部地区具有丰富的太阳光资源，然而电能供应存在较大问题，因此太阳能的利用成为一项重要的解决电能消耗问题的措施。同时，在中部及东部地区，虽然电力资源相对丰富，但是节能减排、环保降耗成为一项社会关注的热点。针对以上矛盾，本发明能很好缓解并适当解决以上矛盾，从而，对基于太阳能的空气净化装置提出以下要求。

1、根据我国大部分地区的平均日照时间以及日照强度确定太阳能电池板的面积，安装角度等参数。在必要地区采取适应该地区的电池板类型（本发明实验室测试使用的是槽式电池板）。同时保证供电量以及热水供应，以适应大部分地区的供热需求。

2、由于紫外光直接照射对人体有很大伤害，因此，本装置反应在箱体内完成，而箱体内外壁图上黑色物质，防止紫外光外泄，保证安全。

3、紫外灯根据需要选择适当的功率，以保证空气杀菌彻底。另外，紫外灯需设置冷却系统，本发明采用水冷夹套冷却，冷水自下端往上流，保证冷却充分。

4、钛丝网设置成图2所示形状，以保证TiO₂与空气接触充分，同时TiO₂固定在钛丝网上，不能随空气流动而流失。

5、空气通道上下方设置通风扇，控制空气流速，保证空气净化充分。

6、整个装置易于安装在屋顶，阳台等处。

发明内容

本发明是要提供一种全天候光催化空气净化系统，该系统高效、安全、节能，采用太阳能供能，同时，对产生的热水加以利用提高能源利用效率，适于工厂、超市、学校、医院等机关事业单位的各种大、小规模的空气净化，亦适用于家庭的空气净化。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种全天候光催化空气净化系统，由供能系统和净化系统组成，供能系统包括太阳能电池板、太阳能热水玻璃管、蓄电池、蓄电池供电输电线，太阳能电池板通过蓄电池储电输电线连接蓄电池，并通过蓄电池供电输电线连接净化系统，太阳能电池板表面分布有太阳能热水玻璃管，太阳能热水玻璃管进水口连接中净化系统冷却水的出水口；净化系统包括钛丝网固定器、净化器空气净化反应通道、空气净化器箱体、通风风扇、紫外光灯，空气净化器箱体中心设置净化器空气净化反应通道，净化器空气净化反应通道中固定钛丝网固定器，钛丝网固定器上固定有固态TiO₂钛丝网，净化器反应通道周围放置有若干个紫外光灯，净化器空气净化反应通道上、下方分别设置通风风扇，紫外光灯和通风风扇分别通过输电线与蓄电池连接。

净化器空气净化反应通道周围放置有四盏紫外光灯，且四盏紫外光灯并联连接，紫外光灯外装有紫外光灯水冷夹套，紫外光灯水冷夹套上、下端分别连接冷却水的出、进水口。

固态TiO₂钛丝网呈两圆锥合底后形状；净化器空气净化反应通道7呈长方体，其内外壁涂有用于阻止紫外光外泄的黑色物质。

本发明的有益效果是：

1．净化器空气净化反应通道里的钛丝网上，钛丝网的结构呈两圆锥合底后形状，此结构保证了TiO₂与空气的接触面积，使光催化进行得充分而彻底，对空气的净化效果有很大提高。

2、风扇可控制空气流速：在净化器空气净化反应通道上下端分别设置一个通风扇，保证吸入和排出空气，上下通风扇的转速均是可调的，从而保证了空气光催化的充分性，同时也避免了空气因流动性差在玻璃通道里积累。

3、紫外灯分布：本发明紫外灯按“紫外灯分布图”所示均匀分布，保证了空气的受光面积，使催化反应充分而彻底。紫外灯并联连接，保证了光催化的稳定进行。

4、净化器空气净化反应通道呈长方体，其内外壁涂有黑色物质，阻止了紫外光的外泄，造成对人体的伤害。

5、紫外光灯以及通风扇的供电均由太阳能发电供给，对于多余的电量，将其输入太阳能电池板末端连接的蓄电池，蓄电池储存的电量供给没有阳光时运行该装置。

6、水冷方式的利用：紫外灯外部周围分布有圆形玻璃水冷夹套，水冷夹套的冷却水由下部往上方流动，吸收紫外光灯的热量，在该处的冷却水吸收紫外灯的热量之后通入太阳能电池板表面分布的玻璃管，经过玻璃管时，由于路程较长，能够很好地吸收太阳能电池板的余热进行再热，最后流出的热水加以利用。此处太阳能电池板表面分布的水管起到了提高太阳能发电效率的作用。

本发明结合节能降耗的理念将空气净化与新能源利用结合，是前所未有的创新，本发明可以用于超市、工厂、学校、医院等公共场合，同时也可以很方便的安装在家庭屋顶或阳台实现空气净化、热水供应、太阳能发电三位一体的实用型多功能空气净化器。由此可见，本发明具有很高的经济和社会价值。本发明成本较低，而且相比已有的许多专利和产品有着诸多优点，

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是供能系统结构示意图；

图3是净化系统结构示意图；

图4是紫外光灯分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如1所示，本发明的全天候光催化空气净化系统，由供能系统和净化系统组成。

（1）供能系统

如图2所示，供能系统包括太阳能电池板1、太阳能热水玻璃管2、蓄电池3、蓄电池供电输电线5，太阳能电池板1通过蓄电池储电输电线4连接蓄电池3，并通过蓄电池供电输电线5连接净化系统，太阳能电池板1表面分布有热水玻璃管2，太阳能热水玻璃管2进水口连接中净化系统冷却水的出水口。

太阳能电池板1经太阳光照射发电经蓄电池储电输电线4输入蓄电池3储存起来，当供给后续净化系统工作时，储存的电能经蓄电池供电输电线5流出供给净化系统工作。太阳能电池板表面分布有太阳能热水玻璃管2，太阳能热水玻璃管2中的水来自后续净化系统冷却水的出水口。此种设计保证了冷却水的利用，经过两次加热，水温达到了可利用水平。同时，太阳能电池板表面的玻璃管通冷水可解决太阳能电池板因温度过高效率降低的问题。

（2）净化系统

如图3所示，净化系统包括钛丝网固定器6、净化器空气净化反应通道7、空气净化器箱体8、通风风扇9、紫外光灯10，空气净化器箱体8中心设置净化器空气净化反应通道7，净化器空气净化反应通道7中固定钛丝网固定器6，钛丝网固定器6上固定有固态TiO₂钛丝网，净化器反应通道7周围放置有若干个紫外光灯10，净化器空气净化反应通道7上、下方分别设置通风风扇9，紫外光灯10和通风风扇9分别输电线12与蓄电池3连接。紫外光灯10外装有紫外光灯水冷夹套11，紫外光灯水冷夹套11上、下端分别连接冷却水的出、进水口。

首先，冷却水通过紫外光灯水冷夹套11后流出与前述太阳能电池板1表面分布的玻璃水管相连，这就是整个水冷工作流程，该流程中最终由太阳能电池表面出水管流出的热水可以加以利用，提高了太阳能利用率。

对于空气净化流程，首先在空气净化器箱体8的中心设置净化器空气净化反应通道7，通道中固定有如图2所示的钛丝网TiO₂固定器6，该固定器上固定有固态TiO₂钛丝网，该空间结构保证了空气与TiO₂的充分接触。紫外灯照射TiO₂产生光生空穴[Hole+]和光生电子[e-]，二者对空气中的有机污染物有分解作用，在与细菌内的有机物反应之后，生成 CO₂和 H₂O，从而达到杀菌效果。在净化器空气净化反应通道上下方均设置有通风风扇，保证空气流速和空气净化完全充分。

如图4所示，四盏紫外光灯10采用并联连接，易于控制和检修，在保证了光照充足的条件下又能减少能耗。紫外光灯10工作依靠输电线12与供能系统中的蓄电池3供电输电线连接，利用蓄电池3储存的电能工作，另外，通风风扇9的电能也来自于该蓄电池3。

本发明已经在实验室完成基本模型，并且在对教室空气进行了净化处理作为实验案例，空气经过通风扇吹入空气净化反应通道后其中的病菌被光催化反应产生的光生空穴[Hole+]和光生电子[e-]杀灭，最后生成CO₂和 H₂O经过下端口流出。

本发明具有很高的实用性，市场上已经产生的各种空气净化要么因成本较高，价格不够实惠；要么是空气净化效果不好。此外与本发明装置相比还有功能集成化程度低，耗能大，经济效益低等缺点，本发明很好的解决了以上各种矛盾，一举多得，且结构简单，成本低廉，适用范围广。

该装置已经完成实验、组装、调试，系统工作可靠性系数高，可广泛应用于家庭、超市、医院、宾馆、学校以及工业生产车间的空气净化，市场前景非常乐观。

Claims

1.一种全天候光催化空气净化系统，由供能系统和净化系统组成，其特征在于：所述供能系统包括太阳能电池板（1）、太阳能热水玻璃管（2）、蓄电池（3），太阳能电池板（1）通过蓄电池储电输电线（4）连接蓄电池（3），并通过蓄电池供电输电线（5）连接净化系统，太阳能电池板（1）表面分布有太阳能热水玻璃管（2），太阳能热水玻璃管（2）进水口连接净化系统冷却水的出水口；所述净化系统包括钛丝网固定器（6）、净化器空气净化反应通道（7）、空气净化器箱体（8）、通风风扇（9）、紫外光灯（10），空气净化器箱体（8）中心设置净化器空气净化反应通道（7），净化器空气净化反应通道（7）中固定钛丝网固定器（6），钛丝网固定器（6）上固定有固态TiO₂钛丝网，净化器反应通道（7）周围放置有若干个紫外光灯（10），净化器空气净化反应通道（7）上、下方分别设置通风风扇（9），紫外光灯（10）和通风风扇（9）分别通过输电线（12）与蓄电池（3）连接。

2.根据权利要求1所述的全天候光催化空气净化系统，其特征在于：所述净化器空气净化反应通道（7）周围放置有四盏紫外光灯（10），且四盏紫外光灯（10）并联连接，紫外光灯（10）外装有紫外光灯水冷夹套（11），紫外光灯水冷夹套（11）上、下端分别连接冷却水的出、进水口。

3.根据权利要求1所述的全天候光催化空气净化系统，其特征在于：所述固态TiO₂钛丝网呈两圆锥合底后形状。

4.根据权利要求1所述的全天候光催化空气净化系统，其特征在于：所述净化器空气净化反应通道（7）呈长方体，其内外壁涂有用于阻止紫外光外泄的黑色物质。