CN107178821B - 利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低pm2.5的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置。包括设备壳体、一级风机、均压室、二级风机、布风通道，左、右上升通道，左、右下降预热室，左、右上升预热室，电加热室及发热体，下降蓄热室，酸性、碱性耐火材料蓄热体，长、短耐热钢棒，上升蓄热室、相变蓄热体，前、后常温风通道，暖风喷出导板、智能控制供电箱、各种耐热钢隔板等。本发明通过采用独特的两个及两个以上的三室组合模块，可使用低谷电可全天采暖，还有高温燃烧、高温吸附化合、横向传热和余热回收功能，可以“无成本”彻底净化室内空气，不产生二次污染，免维护，还可避免烧伤、烫伤、烤坏家具、火灾和触电等事故，适合室内冬天蓄能采暖空气净化。

Description

利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置

技术领域

本发明涉及室内采暖领域，具体是一种利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置。

背景技术

现有利用低谷电蓄能式采暖技术中，如下技术具有代表性：

CN101713564A公开的高压电蓄能供暖装置，CN205783261U公开的低谷电蓄热采暖设备等，是利用密闭强制循环空气将高温蓄热体的热量传输到换热器中的水（或其他流体）中，再将热水强制循环到各暖气片中，实现了传统形式的集中采暖。这种设计思想要配备复杂的水管路和暖气片，不仅投资较高，并且水垢还会影响设备的寿命和供暖均匀性，而驱动密闭循环空气的变频风机工作在较高温度下，其寿命和安全性也存在一定的问题，并且只能实现采暖功能，而没有消毒和降低PM2.5的功能。

CN105240898A公开了一种相变蓄热的取暖器，利用相变材料的相变热进行蓄热，在同等蓄热能力情况下，减少了蓄热体的重量，并且直接加热空气，省去了水换热环节，简化了设备，仍然不具备降低PM2.5和消毒功能。

CN2052 08707U公开了一种利用金属丝网蓄热体循环加热空气的多用途取暖器，其设计思想中，在采暖的同时，增加了食物加热的功能，但其蓄热能力明显不足，不具备利用低谷电的功能，没有设计防止烧伤、烫伤、甚至火灾事故的措施，是一种随用随开的采暖装置，具备一定的消毒功能，仍没有降低PM2.5的功能。

现有室内空气净化（消毒、降低PM2.5）技术中，如下技术具有代表性：

CN106512722A公开的一种光催化空气净化器，CN204786926U公开的光催化空气净化消毒模块，CN201834788U公开的消毒及光催化氧化装置，CN1981878A公开的空气净化设备、装有该设备的空气净化系统及其用途，CN103742988A公开的一种空气净化介质单元、空气净化装置及空气净化方法，CN101799203A公开的空调系统等离子体纳米光催化空气净化消毒装置，采用了过滤、吸附、光催化氧化等技术。其中过滤技术包括：粗效过滤网、中效过滤网、HEPA高效过滤网，甚至静电驻极过滤网、光触媒过滤网、活性炭过滤网等的一种或几种叠层而成；吸附技术包括：活性炭、活性炭纤维、分子筛等网或多孔颗粒层；光催化氧化技术包括紫外线源和光催化触媒，紫外线源为185nm、254nm、100--400nm、230--300nm的紫外线灯具或等离子体放电过程中产生的氮气紫外线（350--400nm），少数也有400--700nm区域的可见光或700--2000nm的红外光，光催化触媒为TiO2、SnO2、ZnO、PbO2、WO3、ZrO2、CdS、SrTiO3、Fe2O3，多为纳米且多微孔的一种或几种物质的涂层网或板，少数也有在光催化剂中叠加或附加金属催化剂（Au、Ag、Ru、Rn、Pd、Os、Ir、Pt中的一种或多种），甚至叠加或附加臭氧分解催化剂（MnO2、CeO2、MgO、Cu2O、Cr2O3、NiO）的一种或多种。

这些技术中过滤的滤网特别是高效滤网需要定期清洗甚至更换，吸附材料也需要定期解吸，在此过程中不仅麻烦，需要一定的技能且有一定的残留物质，容易形成二次污染。另外，还有一些单独采用紫外线杀菌或单独采用臭氧发生器杀菌的技术，其杀菌的彻底性达不到预期，而臭氧浓度过高，本身也是一种污染。

现有具有采暖功能的室内空气净化技术中，如下技术具有代表性：

CN1602964A公开了一种高温消毒灭菌机，该发明融合了过滤、臭氧发生器、加热（电热管或高温烟管）消毒、紫外线照射箱、制冷制热组件、活性炭网，从理论上是可以提高消毒效果的，但对每项技术前述的问题和弱点却没有相应的改进措施，也没有给出被加热的空气的适宜温度范围，从其结构特性看，空气被加热温度很可能低于800℃。此时空气中少量有机污染物的氧化可能不完全而造成消毒不彻底，因而其实用性有待观察。

CN1602965A公开了一种燃烧式高温消毒灭菌装置，该发明提出了一种结构简单，性能优良的换热结构，利用燃烧后的高温废气加热空气而消毒，同时利用进风吸热，降低了排风温度，节约了能耗，适用于空气消毒和即时采暖，没有蓄热的功能，并且受到双蜗旋形材料性能和使用寿命的限制，空气被加热的温度不宜超过800℃。此时，空气中少量有机污染物的氧化可能不完全，而造成消毒不彻底，而温度过高或达到使用寿命时，还容易形成燃烧废气与被消毒空气的混合，形成更严重的污染。

CN105674429A公开了一种具有空气净化功能的对流式采暖器，CN104474884A公开了一种热光电联合式光催化空气净化器，CN206018842U公开了一种带加热功能的空气净化器，CN103807960A公开了一种多功能空气净化器；也基本在前述现有空气净化技术的基础上增加了加热功能，适用于空气消毒和即时采暖，均不具备利用低谷电蓄能采暖功能。

同时具有蓄热式采暖和空气净化功能的已有技术：

CN101344315A公开了一种对流式电加热管蓄热电暖器，尽管在权利要求书和说明书中没有提到具有消毒功能，然而确实具有一定的消毒功能，并且稍加改进，其消毒功能还会进一步提高。仍然没有设计防止烧伤、烫伤甚至火灾事故的措施。

最值得赞佩的是CN105115015A公开的智能除尘杀菌空气净化蓄热式电暖器，明确提出了蓄热式采暖与空气净化同时实现的概念，在设备底部设置了臭氧发生器极板组件，并且使室内空气直接穿过蓄热板，使设备增加了较强的除尘杀菌功能，也取消了水换热系统，整个设备得到简化。稍显不足的是仍然没有设计防止烧伤、烫伤、甚至火灾事故的措施，而蓄热能力也显不足，出风温度会比较高，这就限制了经过高温处理的空气量，并且如果臭氧浓度过低其消毒效果下降，而臭氧浓度过高又是二次污染。

综上所述，现有的过滤、吸附、紫外线、光催化、臭氧等空气净化消毒技术，均不同程度地存在着二次污染（污染物或细菌积累在过滤材料或吸附材料上，或新产生少量NOx，或臭氧浓度较高等），和使用维护复杂，寿命短等问题；而蓄热式采暖技术中，却对空气净化考虑甚少。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置。至少设置有两个三室组合模块，把核心热工部分设计成兼有强大高温燃烧功能和高温吸附化合功能，并通过强化水平横向传热，使其具有强大余热回收功能，直接利用高温蓄能采暖的能量，“无成本”地、免维护地、更彻底地进行室内空气的消毒、降低PM2.5工作，以此降低运行成本，避免产生二次污染，并提高安全可靠性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置，包括设备壳体、一级风机、二级风机、布风通道、电加热室；

设备壳体内部下方的装置底板上设有一级风机，装置底板与其上方的蓄热箱底板之间通过布风通道底板设有二级风机，装置底板与布风通道底板之间构成均压室，布风通道底板与蓄热箱底板之间构成布风通道；

基于二级风机的第一路加压风，在布风通道上方的设备壳体内部按竖向气体通道布置方式至少设置两个三室组合模块，设置三个以上三室组合模块时，按前后左右或前后叠层中的一种或两种方式混合布置；设置两个三室组合模块时，按前后布置，其中前三室组合模块包括中间的上升蓄热室和两侧的具有同等功能的左下降预热室、右下降预热室，前三室组合模块内设有相变蓄热体；后三室组合模块包括中间的下降蓄热室和两侧的具有同等功能的左上升预热室、右上升预热室，后三室组合模块上方联通电加热室，电加热室设有电发热体，后三室组合模块内自上而下设有酸性耐火材料蓄热体、碱性耐火材料蓄热体、短耐热钢棒、长耐热钢棒；加压风自后三室组合模块两侧的左上升通道、右上升通道进入两个三室组合模块，两个三室组合模块的出风口位于上升蓄热室的上端并汇合于暖风出口；第一路加压风在两个三室组合模块中逆流运动，完成预热升温、蓄热降温和空气净化；

基于一级风机的第二路常温风及所述的两个三室组合模块，在两个三室组合模块外侧与设备壳体之间，设置有前常温风通道和后常温风通道，前常温风通道和后常温风通道的出风口与上升蓄热室上端的出风口在暖风出口汇合。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果阐述如下：

众所周知，室内污染高于一般室外环境，而冬天的室内污染更甚，已严重威胁人类健康，其主要污染物为：

第一类也是比例最大的室内污染物为有机污染物，包括抽烟、做饭油烟、饭菜挥发物，家庭用具、装饰和织物挥发物与碎屑，人体分泌代谢物等气态或固态的污染物。

第二类室内污染物为各种细菌和昆虫以及杀灭后遗留的残余物。

第三类室内污染物为二氧化硫、硫化氢、氧化氮等常规污染物。

第四类室内污染物为其它入室的PM2.5、PM10等粉尘。

本发明首先考虑的是在利用低谷电蓄热采暖过程中，可以很方便地将所处理的空气加热到800℃～1150℃的高温状态，而在此高温空气中，几乎上述一切，包括大部分PM2.5在内的污染物都将燃烧和被氧化，而其残留物质（包括气态物和粉尘）只有四种属性：碱性物质，酸性物质，两性物质和中性物质，同样在800℃～1150℃的条件下，这些物质的表面活性和化学活性很大，很容易发生物理吸附和化学反应，而被碱性或酸性耐火材料所吸附化合和固定，也就是说高温下，酸性耐火材料蓄热体使碱性、两性和中性污染物得到脱除（通过TiO2的催化反应还具有利用有机污染物还原脱除少量NOx的功能），碱性耐火材料蓄热体使酸性、两性和中性污染物得到脱除，其最终产物只会是空气中CO2和H2O有微量增加，这是最天然，最可靠，最彻底，不产生二次污染的消毒方法，而且除采暖成本外，不增加其他成本，相当于“无成本”空气净化，也避免了其它空气净化技术中所必需的频繁更换、二次污染等问题。

其次就是如何利用低谷电，在短时间（5～7小时）内，贮蓄充足在其他时间（17～19小时）也能够进行高温消毒，降低PM2.5和采暖的热能和条件，这需要比现有蓄热采暖技术有更加强大的蓄热能力和使用具有净化功能的蓄热材料，并且需要把加热到800℃～1150℃的高温空气的热量再回收回来，用于蓄热和预热新进入的低温空气，只有这样才能在有限的总热量和一定的小时供热量下，使经过高温净化的空气量达到最大，连续24小时均有稳定的800℃～1150℃空气净化功能和采暖功能，这又要求蓄热材料和整个装置具有强大的水平横向传热和余热回收功能。

再其次就是，如果将空气加热到1200℃以上或有电弧等状态，也会产生热力型NOx污染，这是本发明利用电发热体或发热棒，并采用严格的超温保护措施，自动把高温区（包括发热体表面）温度控制在800℃～1150℃的原因。

更明确地，本发明特别强化的功能为：蓄热功能、物理化学吸附化合功能、水平横向传热和余热回收功能，不需频繁更换部件或解吸，也无二次污染的可能。

综上所述，与已有技术相比，本发明在保持更小体积的同时，具有更强大的蓄热能力、传热能力和余热回收能力，减少了高温区的全天的温度变化差值，始终保持存有800℃以上的高温区域（这是彻底燃烧的温度下限），经过高温消毒的风量增加了许多，增大了室内空气净化换气率，在稳定蓄热采暖的同时，可实现24小时连续“无成本”、无二次污染、更彻底的空气净化。即使在任何时间突然断电，本发明仍然会依靠空气喷出口与入口的高差，所产生的自然抽力，继续发挥着一定程度的空气运动、蓄热、传热、余热回收和消毒的功能，而不会出现任何险情。

进一步的，本发明优选方案是：

后三室组合模块位于设备壳体内的中后侧，由高温区前隔板、高温区后隔板、高温区左隔板、高温区右隔板、蓄热箱顶板、蓄热箱底板，以及内衬的耐火保温层托板、中温保温层、高温保温层围成，并由左耐热钢隔板和右耐热钢隔板分隔成并列布置的左上升预热室、下降蓄热室和右上升预热室。

后三室组合模块中，设有酸性耐火材料蓄热体、碱性耐火材料蓄热体的区域为高温区，高温区中的酸性耐火材料蓄热体、碱性耐火材料蓄热体为利于水平横向传热，贯穿左上升预热室、下降蓄热室和右上升预热室三室的整体结构；或为在下降蓄热室正中间分离的两块整体结构，即整体两室贯穿式蓄热体，三室之间仅以内部充满泥浆的凹凸子母密封结构分隔。

所述酸性耐火材料蓄热体是表面负载多孔纳米TiO2或SiO2涂层的高密度SiC砖或硅砖、表面负载多孔纳米TiO2或SiO2涂层的高密度粘土砖、莫来石砖、堇青石砖、高铝砖其中之一，或者是，不烧预制块或浇注料现浇结构；酸性耐火材料蓄热体有竖直贯通的气体通道。

所述碱性耐火材料蓄热体，是表面负载多孔纳米CaCO3涂层的高密度镁铝尖晶石砖、镁砖、白云石砖其中之一，或者是，不烧预制块或浇注料现浇结构，碱性耐火材料蓄热体有竖直贯通的气体通道。

后三室组合模块中，设有短耐热钢棒、长耐热钢棒的区域为中温区，中温区的短耐热钢棒、长耐热钢棒为贯穿左上升预热室、下降蓄热室和右上升预热室三室的整根结构，或在下降蓄热室正中位置将短耐热钢棒和长耐热钢棒断开，而形成两室贯穿结构，隔离三室的左耐热钢隔板和右耐热钢隔板与短耐热钢棒、长耐热钢棒之间焊接结构。

前三室组合模块位于设备壳体内的前侧，由左下降预热室左隔板、右下降预热室右隔板、左下降预热室前隔板、上升蓄热室前隔板、右下降预热室前隔板、高温区前隔板、装置顶板和蓄热箱底板围成，并由左下降预热室右隔板和右下降预热室左隔板分隔成并列布置的左下降预热室、上升蓄热室和右下降预热室。

前三室组合模块中设置的相变蓄热体为贯穿左下降预热室、上升蓄热室和右下降预热室三室的整根结构蓄热体，或在下降蓄热室正中位置将相变蓄热体断开，而形成两室贯穿结构的蓄热体，前三室组合模块全部为中低温区，相变蓄热体蓄热的同时，把上升蓄热室的热量导至两侧的左下降预热室和右下降预热室中，左下降预热室右隔板和右下降预热室左隔板与相变蓄热体为焊接结构；

相变蓄热体为密封灌注低熔点合金的无缝不锈钢椭圆管。也可采用其它相变材料，在此温度下，利用熔化潜热，更进一步加强了横向导热、余热回收能力和蓄热能力，大幅度减少了装置外形尺寸。而椭圆外形既改善了传热，减少了风阻，还减少了内部相变材料在相变过程中的体积变化所造成的内应力，延长了寿命。

右上升通道右面板的中下部低温区内设有智能控制供电箱，智能控制供电箱根据室内温度需要，智能变频控制一级风机和二级风机的开停和频率；根据温度检测结果，智能控制电加热室内设置的电发热体低谷电的电热功率；智能控制供电箱还设有漏电保护、超电流保护、超温保护和故障提示电器单元。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图（图2中Ｂ―Ｂ剖视图）；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图2中C-C剖视图；

图4为图2中D-D剖视图；

图5为暖风喷出口示意图（图4中A向视图）；

图6为图2中E-E剖视图；

图7为图2中F-F剖视图；

图中：设备壳体1；一级风机2；均压室3；二级风机4；布风通道5；左上升通道6；右上升通道7；左下降预热室8；右下降预热室9；左上升预热室10；右上升预热室11；电加热室12；电发热体13；耐火顶板14；高温保温层15；中温保温层16；酸性耐火材料蓄热体17；下降蓄热室18；碱性耐火材料蓄热体19；短耐热钢棒20；长耐热钢棒21；左耐热钢隔板22；右耐热钢隔板23；上升蓄热室24；相变蓄热体25；左下降预热室右隔板26；右下降预热室左隔板27；装置底板28；蓄热箱底板29；布风通道底板30；布风通道前侧板31；布风通道后侧板32；装置前面板33；装置后面板34；前常温风通道35；后常温风通道36；装置顶板37；蓄热箱顶板38；高温区前隔板39；高温区后隔板40；高温区左隔板41；高温区右隔板42；耐火保温层托板43；左下降预热室前隔板44；左下降预热室左隔板45；右下降预热室前隔板46；右下降预热室右隔板47；上升蓄热室前隔板48；暖风喷出导板49；左上升通道左面板50；右上升通道右面板51；智能控制供电箱52；滚轮53。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明。

参见图1-图7，一种具有两个前后布置的三室组合模块的利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置，为可移动、立式结构，设备壳体１（内表面涂有薄层绝热涂料，外表面有各种装饰措施）内部下方的装置底板28上设有一级风机2，与之上的蓄热箱底板29所围成的空间为均压室3，蓄热箱底板29下布置了布风通道5和二级风机4，将进一步加压的风（为第一路风）又分为两股分别送入两侧的左上升通道6和右上升通道7；所述装置以中垂线左右对称布置，为理解方便，只按第一路风的左侧一股风的风路来叙述：左上升通道6位于设备壳体1内的左后侧，由左上升通道左面板50、装置后面板34、高温区左隔板41、高温区前隔板39和装置顶板37围成，其中高温区前隔板39的左上角开有通风口，将风送入左下降预热室8的顶部，使风再进行下降运动和预热；左下降预热室8位于设备壳体1内的左前侧，其内设有相变蓄热体25，由左下降预热室左隔板45、高温区前隔板39、左下降预热室右隔板26、左下降预热室前隔板44、装置顶板37和蓄热箱底板29围成，其中高温区前隔板39的下面紧靠左下降预热室右隔板26的位置开有通风口，将风再送入左上升预热室10的底部，使风再进行上升运动和预热；左上升预热室10、下降蓄热室18和右上升预热室11位于设备壳体1内的中后侧，其内自上而下设有电加热室12、酸性耐火材料蓄热体17、碱性耐火材料蓄热体19、短耐热钢棒20、长耐热钢棒21、左耐热钢隔板22和右耐热钢隔板23，由高温区左隔板41、高温区后隔板40、高温区右隔板42、高温区前隔板39、蓄热箱顶板38和蓄热箱底板29，以及内衬的耐火保温层托板43、中温保温层16、高温保温层15所围成；沿左上升预热室10上升并被预热的风，在顶部被电发热体13进一步加热到800℃～1150℃，左上升预热室10的酸性耐火材料蓄热体17之上为自由空间（只布置有电发热体13）的电加热室12，与下降蓄热室18和右上升预热室11相联通，因而这部分800℃～1150℃的风（左股风）与右股风（800℃～1150℃，右股风的运动与左股风完全对称一致，本文不再多述）汇合后（即第一路风），又可沿下降蓄热室18进行下降运动，并把部分热量储蓄进酸性耐火材料蓄热体17、碱性耐火材料蓄热体19、短耐热钢棒20、长耐热钢棒21内；在高温区前隔板39的下部正中还开有更大的通风口，前述两股汇合的热风由此被送入上升蓄热室24，上升蓄热室24位于设备壳体1内的中前侧，由左下降预热室右隔板26、高温区前隔板39、右下降预热室左隔板27、上升蓄热室前隔板48、蓄热箱底板29和暖风喷出导板49围成；上升蓄热室24内布置有相变蓄热体25，把热风的热量进一步储蓄起来，而热风就降温为暖风，在顶部的暖风喷出导板49的导引下，与第二路常温风（下述）混合后，喷出设备壳体1外。

上述第一路风在上述折转运动（实现了高效逆流传热）、（600℃～1000℃）酸性和碱性预热、（800℃～1150℃）酸性和碱性蓄热过程中，同时完成了细菌、PM2.5等污染物的燃烧、物理化学吸附和化合固定，彻底净化后的暖风进入室内。这种独特的三室组合模块的设计思想是：在蓄热室（布置在中间，空气放热）和两个预热室（紧靠布置在其两侧，空气吸热）之间，采用了有效的密封结构和整体三室贯穿式蓄热体，或在蓄热室中间分离的整体两室贯穿式蓄热体，可消除膨胀应力，而气体采用逆流运动，强化了水平横向传热和余热回收。无论是后半夜低谷电加热阶段，还是白天纯放热阶段，各室还在连续地保持着高效运行功能（空气运动、蓄热、传热、余热回收和消毒）。

第二路常温风由一级风机2供应，在所述设备壳体1下部的均压室3上方也分为前股风和后股风；前常温风通道35位于设备壳体1的前方（正面），由左下降预热室左隔板45、左下降预热室前隔板44、上升蓄热室前隔板48、右下降预热室前隔板46、右下降预热室右隔板47、装置前面板33、暖风喷出导板49、装置顶板37及布风通道前侧板31围成，前股风经前常温风通道35上升后，从前述第一路风的暖风喷出导板49下面的通风口处，与第一路风混合后，喷出设备壳体1外；后常温风通道36位于设备壳体1的后方中间（背面），由高温区左隔板41、装置后面板34、高温区右隔板42、高温区后隔板40围成，后股风经后常温风通道36上升后，在设备壳体1顶部，再折转90度，从装置顶板37与蓄热箱顶板38之间的夹缝中，向前运动，在暖风喷出导板49上的通风口处，与第一路风混合后，喷出设备壳体1外。如图5所示，第二路风（常温）的前股风和后股风，将前述的第一路风（暖风）包裹在中间，混合良好，避免了高温，且整个设备壳体1外表面，均布置的是较低风温的通道，避免了烧伤、烫伤、火灾的可能性。四个滚轮53布置于设备壳体1下方的装置底板28的下面，用于支撑整个装置。

进一步的，本实施例中，高温区为左上升预热室10、下降蓄热室18和右上升预热室11这三个室（即后三室组合模块）的中上部分，其内自上而下设有电加热室12（三室联通）、电发热体13、酸性耐火材料蓄热体17、碱性耐火材料蓄热体19，由于所述三个室的气体通道设计面积较大，气体流速很慢，因而同一水平面的气体压差很小，而本发明的关键点之一就是加强导热和余热回收，以此增加蓄热能力、增加经过高温区的第一路风的风量（增加净化换气率）和稳定高温区24小时存在800℃～1150℃的区域，由此所述三个室在同一水平面的耐火材料蓄热体设计成一块砖（或在下降蓄热室18中间分离的两块砖，整体两室贯穿式蓄热体，可消除膨胀应力），所述三个室之间的密封设计了凹凸子母密封结构，砌筑时，只要凹凸子母密封结构内充满泥浆，就可保证密封效果，靠整块砖较强的导热能力，把下降蓄热室18的热量导至两侧的左上升预热室10和右上升预热室11中，加强了余热回收和蓄热能力。而其它较低温度区域的隔板或密封结构，则采用耐热钢焊接密封结构。

进一步的，本实施例中，中温区（450℃～600℃）为左上升预热室10、下降蓄热室18和右上升预热室11这三个室（即后三室组合模块）的下部，其内布置的蓄热体为整根三室贯穿的短耐热钢棒20和长耐热钢棒21（也可采用其它导热蓄热耐热材料或热管等），或在下降蓄热室18正中位置将短耐热钢棒20和长耐热钢棒21断开，而形成两室贯穿结构，相邻两室的密封为左耐热钢隔板22和右耐热钢隔板23焊接结构，在此温度下，耐热钢棒寿命长，与空气传热表面积大，加工方便，比重大，蓄热能力强，表面光滑，不易粘结粉尘而堵塞，导热能力更强，把下降蓄热室18的热量导至两侧的左上升预热室10和右上升预热室11中，进一步加强了余热回收能力和蓄热能力。

进一步的，本实施例中，中低温区（80℃～500℃）为左下降预热室8、上升蓄热室24和右下降预热室9这三个室（即前三室组合模块）的全部，其内布置的蓄热体为整根三室贯穿的相变蓄热体25，或在上升蓄热室24正中位置将相变蓄热体25断开，而形成两室贯穿结构，（也可采用其它导热蓄热耐热材料或热管等，在蓄热的同时，把上升蓄热室24的热量导至两侧的左下降预热室8和右下降预热室9中），相邻两室的密封为左下降预热室右隔板26和右下降预热室左隔板27焊接结构。相变蓄热体25为无缝不锈钢椭圆管内密封灌注低熔点合金（锡、锌等，也可采用其它相变材料），在此温度下，利用熔化潜热，更进一步加强了横向导热、余热回收能力和蓄热能力，大幅度减少了装置外形尺寸。而椭圆外形既改善了传热，减少了风阻，还减少了内部相变材料在相变过程中的体积变化所造成的内应力，延长了寿命。

进一步的，本实施例中，右上升通道右面板51的中下部低温区内设有智能控制供电箱52，可以根据室内温度需要，智能变频控制一级风机2和二级风机4的开停和频率；还可根据本装置温度检测结果，智能可控硅控制低谷电的电热功率，也可人工干预，还有漏电保护，超电流保护，超温保护，防止烧伤、烫伤、烤坏家具、火灾和触电等的安全保障措施和故障提示功能。

考虑到居民用户自己铺设的电源不会很大，难以满足高功率用电设备的电力供应，本实施例采用了每屋一套的分散采暖的布置方式，也避免了水换热器及水暖系统的投资和寿命短的问题。

更具体的，所述酸性耐火材料蓄热体17，优选材料为表面负载多孔纳米TiO2或SiO2涂层的高密度SiC砖或硅砖，也可为表面负载多孔纳米TiO2或SiO2涂层的高密度粘土砖、莫来石砖、堇青石砖、高铝砖或其它酸性耐火材料，也可为不烧预制块或浇注料现浇结构，还要有竖直贯通的气体通道。

更具体的，所述碱性耐火材料蓄热体19，优选材料为表面负载多孔纳米CaCO3涂层的高密度镁铝尖晶石砖，也可为镁砖或白云石砖或其它碱性耐火材料，表面负载涂层的材料也可为Na2CO3或K2CO3，也可为不烧预制块或浇注料现浇结构，还要有竖直贯通的气体通道。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置，包括设备壳体（1）、一级风机（2）、二级风机（4）、布风通道（5）、电加热室（12），其特征在于：

设备壳体（1）内部下方的装置底板（28）上设有一级风机（2），装置底板（28）与其上方的蓄热箱底板（29）之间通过布风通道底板（30）设有二级风机（4），装置底板（28）与布风通道底板（30）之间构成均压室（3），布风通道底板（30）与蓄热箱底板（29）之间构成布风通道（5）；

二级风机（4）的第一路加压风，在布风通道（5）上方的设备壳体（1）内部按竖向气体通道布置方式布置，至少设置两个三室组合模块，设置三个以上三室组合模块时，按前后左右或前后叠层中的一种或两种方式混合布置；设置两个三室组合模块时，按前后布置，其中前三室组合模块包括中间的上升蓄热室（24）和两侧的具有同等功能的左下降预热室（8）、右下降预热室（9），前三室组合模块内设有相变蓄热体（25）；后三室组合模块包括中间的下降蓄热室（18）和两侧的具有同等功能的左上升预热室（10）、右上升预热室（11），后三室组合模块上方联通电加热室（12），电加热室（12）设有电发热体（13），后三室组合模块内自上而下设有酸性耐火材料蓄热体（17）、碱性耐火材料蓄热体（19）、短耐热钢棒（20）、长耐热钢棒（21）；第一路加压风自后三室组合模块两侧的左上升通道（6）、右上升通道（7）进入两个三室组合模块，两个三室组合模块的出风口位于上升蓄热室（24）的上端并汇合于暖风出口；第一路加压风在两个三室组合模块中运动，完成预热升温、蓄热降温和空气净化，具体的，第一路加压风分为两股风，分别送入左上升通道（6）和右上升通道（7），再分别进入左下降预热室（8）和右下降预热室（9）的顶部，两股风分别沿左上升预热室（10）和右上升预热室（11）上升并被预热，再被电发热体（13）进一步加热到800℃～1150℃，这两股800℃～1150℃的风汇合后被送入上升蓄热室（24），与第二路常温风混合后，喷出设备壳体（1）外；

一级风机（2）的第二路常温风的风道，在两个三室组合模块外侧与设备壳体（1）之间，设置有前常温风通道（35）和后常温风通道（36），前常温风通道（35）和后常温风通道（36）的出风口与上升蓄热室（24）上端的出风口在暖风出口汇合；

后三室组合模块位于设备壳体（1）内的中后侧，由高温区前隔板（39）、高温区后隔板（40）、高温区左隔板（41）、高温区右隔板（42）、蓄热箱顶板（38）、蓄热箱底板（29），以及内衬的耐火保温层托板（43）、中温保温层（16）、高温保温层（15）围成，并由左耐热钢隔板（22）和右耐热钢隔板（23）分隔成并列布置的左上升预热室（10）、下降蓄热室（18）和右上升预热室（11）；

后三室组合模块中，设有酸性耐火材料蓄热体（17）、碱性耐火材料蓄热体（19）的区域为高温区，高温区中的酸性耐火材料蓄热体（17）、碱性耐火材料蓄热体（19）为利于水平横向传热，贯穿左上升预热室（10）、下降蓄热室（18）和右上升预热室（11）三室的整体结构；或为在下降蓄热室（18）正中间分离的两块整体结构，即整体两室贯穿式蓄热体，三室之间仅以内部充满泥浆的凹凸子母密封结构分隔；

前三室组合模块位于设备壳体（1）内的前侧，由左下降预热室左隔板（45）、右下降预热室右隔板（47）、左下降预热室前隔板（44）、上升蓄热室前隔板（48）、右下降预热室前隔板（46）、高温区前隔板（39）、装置顶板（37）和蓄热箱底板（29）围成，并由左下降预热室右隔板（26）和右下降预热室左隔板（27）分隔成并列布置的左下降预热室（8）、上升蓄热室（24）和右下降预热室（9）；

前三室组合模块中设置的相变蓄热体（25）为贯穿左下降预热室（8）、上升蓄热室（24）和右下降预热室（9）三室的整根结构蓄热体，或在下降蓄热室（18）正中位置将相变蓄热体（25）断开，而形成两室贯穿结构的蓄热体，前三室组合模块全部为中低温区，相变蓄热体（25）蓄热的同时，把上升蓄热室（24）的热量导至两侧的左下降预热室（8）和右下降预热室（9）中，左下降预热室右隔板（26）和右下降预热室左隔板（27）与相变蓄热体（25）为焊接结构；

后三室组合模块中，设有短耐热钢棒（20）、长耐热钢棒（21）的区域为中温区，中温区的短耐热钢棒（20）、长耐热钢棒（21）为贯穿左上升预热室（10）、下降蓄热室（18）和右上升预热室（11）三室的整根结构，或在下降蓄热室（18）正中位置将短耐热钢棒（20）和长耐热钢棒（21）断开，而形成两室贯穿结构，隔离三室的左耐热钢隔板（22）和右耐热钢隔板（23）与短耐热钢棒（20）、长耐热钢棒（21）之间焊接结构。

2.根据权利要求1所述的利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置，其特征在于：所述酸性耐火材料蓄热体（17）是表面负载多孔纳米TiO2或SiO2涂层的高密度SiC砖或硅砖、表面负载多孔纳米TiO2或SiO2涂层的高密度粘土砖、莫来石砖、堇青石砖、高铝砖其中之一，或者是，不烧预制块或浇注料现浇结构；酸性耐火材料蓄热体（17）有竖直贯通的气体通道。

3.根据权利要求1所述的利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置，其特征在于：所述碱性耐火材料蓄热体（19），是表面负载多孔纳米CaCO3涂层的高密度镁铝尖晶石砖、镁砖、白云石砖其中之一，或者是，不烧预制块或浇注料现浇结构，碱性耐火材料蓄热体（19）有竖直贯通的气体通道。

4.根据权利要求1所述的利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置，其特征在于：相变蓄热体（25）为密封灌注低熔点合金的无缝不锈钢椭圆管。

5.根据权利要求1所述的利用低谷电蓄能采暖、消毒、降低PM2.5的装置，其特征在于：右上升通道右面板（51）的中下部低温区内设有智能控制供电箱（52），智能控制供电箱（52）根据室内温度需要，智能变频控制一级风机（2）和二级风机（4）的开停和频率；根据本温度检测结果，智能控制电加热室（12）内设置的电发热体（13）低谷电的电热功率；智能控制供电箱（52）还设有漏电保护、超电流保护、超温保护和故障提示电器单元。

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