CN112089882B - 一种半导体热电片空气杀菌净化的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体杀菌技术领域，并具体公开了一种半导体热电片空气杀菌净化的方法及系统。所述方法包括：根据空气杀菌温度、输出空气温度选择半导体热电片，其通电后的热端的温度范围包含空气杀菌温度，冷端的温度范围包含输出空气温度；将半导体热电片的热端置于空气杀菌净化流道，冷端置于空气输出流道，向空气杀菌净化流道通入空气，使得空气经由空气杀菌净化流道进行杀菌净化处理后进入所述空气输出流道，以降温至输出空气温度后输出。所述系统包括半导体热电片、空气杀菌净化流道以及空气输出流道。本发明充分利用半导体热电片制热、制冷的特点，实现对空气进行高温杀菌，并将空气温度降至所需温度，杀菌效果好，能量利用效率高。

Description

一种半导体热电片空气杀菌净化的方法及系统
技术领域
本发明属于半导体杀菌技术领域，更具体地，涉及一种半导体热电片空气杀菌净化的方法及系统。
背景技术
半导体热电片的工作原理是基于帕尔贴效应，当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。半导体热电片的优点是：不需要任何制冷剂，可连续工作，工作时没有震动和噪音；热惯性非常小，制冷制热时间很快；便于控制，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制等。
目前主要对于半导体热电片的使用往往是利用热端和冷端中的一端进行制热或者制冷，而另一端并没有得到有效的应用，因此其能量利用效率一般较低。
基于上述缺陷和不足，本领域亟需提出一种热电片应用空气杀菌净化设计方法，充分利用半导体热电片既能够制热又能够制冷的特点，使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统，从而提高能量利用效率。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种半导体热电片空气杀菌净化的方法及系统，其中结合半导体热电片自身的特征及空气杀菌净化的工艺特点，相应设计了半导体热电片空气杀菌净化的方法及系统，并对其关键组件如半导体热电片、空气杀菌净化流道和空气输出流道的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可充分利用半导体热电片制热、制冷的特点，实现对空气进行高温杀菌，并将空气温度降至所需温度，杀菌效果好，能量利用效率高。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种半导体热电片空气杀菌净化的方法，包括以下步骤：
1)根据空气杀菌温度、输出空气温度选择半导体热电片，其中，该半导体热电片通电后的热端的温度范围包含所述空气杀菌温度，该半导体热电片通电后的冷端的温度范围包含输出空气温度；
2)将该半导体热电片的热端置于空气杀菌净化流道，所述冷端置于空气输出流道，向所述空气杀菌净化流道通入空气，使得空气经由空气杀菌净化流道进行杀菌净化处理后进入所述空气输出流道，并在所述空气输出流道中降温至输出空气温度后输出。
作为进一步优选的，步骤1)中，所述空气杀菌温度的范围为50℃～160℃，所述输出空气温度根据需要以及半导体热电片热端和冷端的温差范围确定；
优选的，所述空气杀菌温度的范围为60℃～90℃；
优选的，空气杀菌净化流道和/或空气输出流道中还设有空气净化装置。
作为进一步优选的，步骤2)还包括以下步骤：
采用增大空气流动阻力的方式增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间和/或延长所述空气杀菌净化流道的长度，以增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间以及加强空气与所述热端的换热；
采用增大空气流动阻力的方式增加空气在所述空气输出流道中的流动时间和/或延长所述空气输出流道的长度，以增加空气在所述空气输出流道中的流动时间以及加强空气与所述冷端的换热，输出满足温度需求的空气。
作为进一步优选的，所述增大空气流动阻力的方式包括在所述空气杀菌净化流道以及所述空气输出流道中布置多个呈阵列排布的换热片，以实现对流动空气的多层扰动，或者采用曲线型、折线形的所述空气杀菌净化流道以及所述空气输出流道，以实现对流动空气的多层扰动；
进一步优选的，延长空气在所述空气杀菌净化流道以及所述空气输出流道中的方法包括：采用Z字形或者螺旋形的空气杀菌净化流道和空气输出流道。
作为进一步优选的，所述换热片的布置方法如下：
21)选取换热片的材料；
22)设计所述空气杀菌净化流道中换热片的几何尺寸以及布置方式，将所述空气杀菌净化流道中换热片的材料、几何尺寸以及布置方式进行排列组合；
23)计算所述半导体热电片在不同功率下的各排列组合下空气在所述空气杀菌净化流道中流动的时间以及空气在所述空气杀菌净化流道出口处的温度，选取流动时间及所述空气杀菌净化流道出口处的温度均满足要求的排列组合，进入步骤24)，否则，返回至步骤22)，重新设计所述空气杀菌净化流道中换热片的几何尺寸以及布置方式；
24)设计所述空气输出流道中换热片的几何尺寸以及布置方式，将所述空气输出流道中换热片的材料、几何尺寸以及布置方式进行排列组合；
25)计算各排列组合下空气在所述空气输出流道中流动的时间以及空气在所述空气输出流道出口处的温度，选取流动时间及所述空气输出流道出口处的温度均满足要求的排列组合作为所述空气输出流道中换热片的布置方式，否则，返回至步骤24)，重新设计所述空气输出流道中换热片的几何尺寸以及布置方式。
作为进一步优选的，步骤2)中，还需计算所述空气杀菌净化流道中热端的换热系数、换热量以及空气流动阻力系数；
以及所述空气输出流道中冷端的换热系数、换热量以及空气流动阻力系数。
按照本发明的另一个方面，还提供了一种半导体热电片空气杀菌净化系统，包括半导体热电片、空气杀菌净化流道以及空气输出流道，其中，
所述半导体热电片通电后的热端的温度范围包含所述空气杀菌温度，该半导体热电片通电后的冷端的温度范围包含输出空气温度；
所述半导体热电片的热端置于所述空气杀菌净化流道中，所述半导体热电片的冷端置于所述空气输出流道中，所述空气杀菌净化流道的出口与所述空气输出流道的入口连接，以此方式，向所述空气杀菌净化流道通入空气，使得空气经由空气杀菌净化流道进行杀菌净化处理后进入所述空气输出流道，并在所述空气输出流道中降温至输出空气温度后输出。
作为进一步优选的，所述空气杀菌净化流道中设有第一换热装置，用于加强空气与所述热端的换热以及增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间；
所述空气输出流道中设有第二换热装置，用于加强空气与所述冷端的换热以及增加空气在所述空气输出流道中的流动时间。
作为进一步优选的，所述第一换热装置包括多个呈阵列排布的第一换热片，该第一换热片一端与热端固定连接，另一端为自由端或者与所述空气杀菌净化流道固定连接；
所述第二换热装置包括多个呈阵列排布的第二换热片，该第二换热片的一端与所述冷端固定连接，另一端为自由端或者与所述空气输出流道固定连接。
作为进一步优选的，所述空气杀菌净化流道和所述空气输出流道为Z字形或者螺旋形流道。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明结合半导体热电片自身的特征及空气杀菌净化的工艺特点，相应设计了半导体热电片空气杀菌净化的方法及系统，并对其关键组件如半导体热电片、空气杀菌净化流道和空气输出流道的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可充分利用半导体热电片制热、制冷的特点，实现对空气进行高温杀菌，并将空气温度降至所需温度，杀菌效果好，能量利用效率高。同时，可根据对空气温度的需求选择不同的半导体热电片，适用性强。
2.本发明空气杀菌温度的范围为50℃～160℃，优选的，为60℃～90℃，能满足杀菌要求，同时还设有净化装置，以实现对空气中颗粒物质的过滤净化。
3.本发明采用增大空气流动阻力的方式增加空气在流道中的流动时间和/或延长流道的长度，以增加空气在流道中的流动时间以及加强空气与所述热端的换热，提高杀菌效果以及半导体热电片的工作效率，能量利用率高。
4.本发明布置多个呈阵列排布的换热片，以实现对流动空气的多层扰动，或者采用曲线型、折线形的所述空气杀菌净化流道以及所述空气输出流道，以实现对流动空气的多层扰动，一方面以增加空气在流道中的流动时间以及加强空气与所述热端的换热，另一方面可增大空气与换热片的接触面积，进一步提高杀菌效果。
5.本发明通过对换热片的布置进行特定性设计，在满足杀菌的条件下，降低半导体热电片的工作功率，杀菌效果好，能量利用效率高，适用性强。
6.本发明杀菌主要通过两个手段实现，一个是加热空气杀菌净化流道中的空气来实现杀菌，另一个是通过换热片对细菌的吸附，使得被吸附的细菌在碰到换热片后，被换热片所携带的高温杀死。
附图说明
图1是本发明优选实施例涉及的一种半导体热电片空气杀菌净化的方法的流程图；
图2是本发明实施例2涉及的一种半导体热电片空气杀菌净化系统的立体结构示意图；
图3是图2的前视图；
图4是图2的俯视图；
图5是本发明实施例3涉及的一种半导体热电片空气杀菌净化系统的结构示意图；
图6是图5的A-A剖视图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-空气入口，2-半导体热电片，3-第一换热片，4-第二换热片，5-空气杀菌净化流道，6-空气输出流道，7-连接通道，8-进气螺旋结构-，9-出气螺旋结构，10-出气口，11-进气口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明实施例提供的一种半导体热电片空气杀菌净化的方法，包括以下步骤：
S01：半导体热电片选取阶段。即，首先确定应用方向及设备，选择合适规格的半导体热电片，即热电片热端的温度范围和冷端的温度范围均在预设的温度范围内，然后调整热端温度Thot，根据热电片温差预估冷端温度Tcold，调节热电片电流t的大小，模拟和测量热电片热端以及冷端温度变化的区间，若热端和冷端的温度范围均在预设的温度范围内，则进入步骤S02，否则，更换半导体电热片，即选择不同材料的半导体热电片。具体而言，根据空气杀菌温度、输出空气温度选择半导体热电片，其中，该半导体热电片通电后的热端的温度范围包含所述空气杀菌温度，该半导体热电片通电后的冷端的温度范围包含输出空气温度。其中，所述空气杀菌温度的范围为50℃～160℃，所述输出空气温度根据需要以及半导体热电片热端和冷端的温差范围确定。如，输出空气用于供呼吸，则输出空气温度的范围为20℃～30℃，其空气杀菌温度可根据半导体热电片热端和冷端的温差范围以及细菌消杀的温度范围来确定。如，所述空气杀菌温度的范围可为60℃～90℃，也可为60℃、70℃、80℃、100℃中的任一种或者任意两个温度值组合成的温度范围。
S02：空气杀菌净化流道以及空气输出流道设计阶段。即对空气杀菌净化流道以及空气输出流道中的换热片进行设计和优化，首先选取换热片材料、不同几何尺寸的热电片以及换热片的不同布置方式，并对上述的几组参数进行随机组合，模拟和测量各组合下空气杀菌净化流道以及空气输出流道的进出口处的空气温度，若空气杀菌净化流道出口处的温度达到杀菌要求，且空气输出流道出气口的空气温度满足要求，则进入步骤S03，否则重新选取换热片材料、不同几何尺寸的热电片以及换热片的不同布置方式。具体而言，将该半导体热电片的热端置于空气杀菌净化流道，所述冷端置于空气输出流道，向所述空气杀菌净化流道通入空气，使得空气经由空气杀菌净化流道进行杀菌净化处理后进入所述空气输出流道，并在所述空气输出流道中降温至输出空气温度后输出。
其中在空气进入通道流通的过程中，采用增大空气流动阻力的方式增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间和/或延长所述空气杀菌净化流道的长度，以增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间以及加强空气与所述热端的换热；采用增大空气流动阻力的方式增加空气在所述空气输出流道中的流动时间和/或延长所述空气输出流道的长度，以增加空气在所述空气输出流道中的流动时间以及加强空气与所述冷端的换热，输出满足温度需求的空气。
优选的，空气杀菌净化流道和/或空气输出流道中还设有空气净化装置。该空气净化装置用于过滤空气中的颗粒物质，因此，其滤芯可根据对空气质量需求选用不同规格的滤芯。
所述增大空气流动阻力的方式包括在所述空气杀菌净化流道以及所述空气输出流道中布置多个呈阵列排布的换热片，以实现对流动空气的多层扰动，或者采用曲线型、折线形的所述空气杀菌净化流道以及所述空气输出流道，以实现对流动空气的多层扰动，同时，换热片还可以实现对细菌的吸附，使得被吸附的细菌在碰到换热片后，被换热片所携带的高温杀死。
进一步优选的，延长空气在所述空气杀菌净化流道以及所述空气输出流道中的方法包括：采用Z字形或者螺旋形的空气杀菌净化流道和空气输出流道。
S03：换热片及半导体热电片功率优化阶段。分别模拟计算各组合下空气杀菌净化流道和空气输出流道中的换热量Q和换热系数h，模拟计算热端和冷端空气进出口的压力，分别为Pin和Pout，模拟计算进出口处的压降△p及阻力系数f，模拟计算热性能因子x，并判断本次方案与上次方案相比热性能因子x提高百分比是否达到阈值，若热性能因子x提高百分比达到阈值(一般而言，该阈值为1％)，则该组合满足要求，否则，返回至步骤S02。接着计算系统的能量利用率η，并判断能量利用率η是否满足要求若是，则该组合满足要求，整理该组合的数据，否则，返回至步骤S02。在本发明的优选实施例中，所述换热片的布置方法如下：
21)选取换热片的材料；
22)设计所述空气杀菌净化流道中换热片的几何尺寸以及布置方式，将所述空气杀菌净化流道中换热片的材料、几何尺寸以及布置方式进行排列组合；
23)计算所述半导体热电片在不同功率下的各排列组合下空气在所述空气杀菌净化流道中流动的时间以及空气在所述空气杀菌净化流道出口处的温度，选取流动时间及所述空气杀菌净化流道出口处的温度均满足要求的排列组合，进入步骤24)，否则，返回至步骤22)，重新设计所述空气杀菌净化流道中换热片的几何尺寸以及布置方式；
24)设计所述空气输出流道中换热片的几何尺寸以及布置方式，将所述空气输出流道中换热片的材料、几何尺寸以及布置方式进行排列组合；
25)计算各排列组合下空气在所述空气输出流道中流动的时间以及空气在所述空气输出流道出口处的温度，选取流动时间及所述空气输出流道出口处的温度均满足要求的排列组合作为所述空气输出流道中换热片的布置方式，否则，返回至步骤24)，重新设计所述空气输出流道中换热片的几何尺寸以及布置方式。
按照本发明的另一个方面，还提供了一种半导体热电片空气杀菌净化系统，包括半导体热电片、空气杀菌净化流道以及空气输出流道，其中，所述半导体热电片通电后的热端的温度范围包含所述空气杀菌温度，该半导体热电片通电后的冷端的温度范围包含输出空气温度；所述半导体热电片的热端置于所述空气杀菌净化流道中，所述半导体热电片的冷端置于所述空气输出流道中，所述空气杀菌净化流道的出口与所述空气输出流道的入口连接，以此方式，向所述空气杀菌净化流道通入空气，使得空气经由空气杀菌净化流道进行杀菌净化处理后进入所述空气输出流道，并在所述空气输出流道中降温至输出空气温度后输出。
其中，所述空气杀菌净化流道中设有第一换热装置，用于加强空气与所述热端的换热以及增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间；所述空气输出流道中设有第二换热装置，用于加强空气与所述冷端的换热以及增加空气在所述空气输出流道中的流动时间。
如图2、图3以及图4所示，所述第一换热装置包括多个呈阵列排布的第一换热片，该第一换热片一端与热端固定连接，另一端为自由端或者与所述空气杀菌净化流道固定连接；所述第二换热装置包括多个呈阵列排布的第二换热片，该第二换热片的一端与所述冷端固定连接，另一端为自由端或者与所述空气输出流道固定连接。
当然，在本发明中，还可通过对空气杀菌净化流道和所述空气输出流道进行特定性的设计，以增加空气在该两个流道中的流通时间，如图3和图4所示，空气杀菌净化流道和所述空气输出流道为Z字形或者螺旋形流道。
实施例1
如图1所示，一种半导体热电片应用于空气杀菌净化系统设计的方法，包括以下几个部分：
(1)确定应用方向以及所需达到的冷端和热端的的温度，选择合适的半导体热电片，并通过测试电流大小来调试温度范围使之满足所需要求，判断的一个条件就是：热电片的热端温度范围与冷端温度范围是否都能达到所需的温度范围，即热端的温度范围为空气杀菌温度，冷端的温度范围为输出的空气温度，该输出的空气温度可根据输出空气的应用场景确定，如人体舒适的温度。本发明中，供电电流I大小以及供电电压V就可以确定输入功率P：
P＝VI
半导体热电片选择可以考虑的因素尺寸大小、额定电流、温差等，包括两个或者多个热电片的组合设计等。
(2)热电片冷热端温度达到所需要求之后，就需要对热电片的热端与空气杀菌净化流道以及冷端与空气输出流道的换热进行设计，加强空气流体与热端、冷端的换热，使之既能够在流经热端的时候充分加热能够达到杀菌消毒的温度，也能够在流经冷端时能够达到正常的室温，从而净化空气并达到人体舒适的温度。
在换热过程中，本发明通过对空气杀菌净化流道和空气输出流道的结构以及空气杀菌净化流道和空气输出流道中布置的结构进行特定性的设计，以达到温度调控以及高效换热的目的。在流道内布置结构方面，本发明可采用在两个流道中布置换热装置，一方面加强空气与冷、热端的换热，另一方面，用于空气在流道中的扰流，进一步加强换热效果，同时，还用于延长空气在流道中停留的时间，实现空气的充分杀菌净化。如在两个流道中均设置多个呈阵列排布的换热片，换热片采用传热效果较好的金属材料。同时在对换热片布置方式优化的过程中，考虑的影响因素有换热片的材料、形状、尺寸、阵列布置方式等，在建立相关换热片的模型之后，可以通过CFD(计算流体力学)软件Fluent、CFX等进行相关模拟，监控热端以及冷端出口的温度Tout，热端出口的温度是衡量是否达到杀菌消毒的一个重要的因素，冷端出口的温度是衡量是否达到冷却的一个重要的因素。
同时，本发明通过对空气杀菌净化流道和空气输出流道的结构进行特定性的设计，增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间和/或延长所述空气杀菌净化流道的长度，以增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间以及加强空气与所述热端的换热，同时，增加空气在所述空气输出流道中的流动时间和/或延长所述空气输出流道的长度，以增加空气在所述空气输出流道中的流动时间以及加强空气与所述冷端的换热，输出满足温度需求的空气。具体而言，可采用Z字形、螺旋形流道或者其他可延长空气流动路线的方式。
另外本发明也可以额外通过实验的方法测量一个杀菌效果，取样进出口的流体，分别检测其含有的细菌病毒等，计算杀菌率的大小。
(3)通过一些计算来说明换热以及流动的阻力情况，并最后通过冷热端整体的换热之和与消耗的电功率计算整体的装置的效率。
流体流动的换热影响因素很多，主要有以下几个方面：1)流体种类、是否相变，本发明中不考虑流体相变，且流体的种类也是确定的，就是日常的空气；2)流体物性(热导率λ、粘度μ、比热Cp、密度ρ、体积膨胀系数β)，流体种类确定，这些物性参数也就随之确定，但这些物性参数会随着流体的温度变化而发生变化，不过变化幅度不是很大；3)流体温度T，流体的温度也是一个重要的影响因素，会影响之前提到的物性等，根据牛顿冷却公式可知，换热需要冷热的温差；4)流体运动状态(层流、紊流)，不同的流动状态也会影响流体的换热效果，一般而言紊流的换热效果要比层流的效果好，流动状态是根据雷诺数(Re)来判断；5)流体流动原因(强制对流、自然对流)，一般而言强制对流的换热效果好于自然对流；6)换热面形状、大小、位置，和换热片的具体布置方式和换热片形状、尺寸有关。本发明实施例采用传热学中的对流换热系数h来反映换热的大小，根据上面影响因素总结来说，就和以下几个量相关：
h＝f(λ,μ,ρ,Cp,β；u；T；A)
进一步的，本发明中计算流体质量流量，与流速、流通面积、流体密度有关：
qm＝ρuAl
进一步的，计算换热量，本发明只是针对冷端或者热端而言，比如说对于热端，换热量就和质量流量、流体比热以及换热进出口流体的平均温度有关：
Q＝qmCp(Tout-Tin)
进一步的，换热量可以通过牛顿冷却公式计算：
Q＝hAΔT
需要知道固体壁面温度与流体温度的换热温差以及换热面积，就可以得到对流换热系数。温差的计算采用对数平均的方式：
Figure BDA0002703000570000121
通常换热的强弱是通过无量纲数Nu来反映：
Figure BDA0002703000570000122
进一步的，可以根据热端进出口的压降来计算阻力系数：
Figure BDA0002703000570000123
本发明实施例中，通过定义热性能因子来反映整体的热性能与流动性能：
Figure BDA0002703000570000131
同样对于冷端也可以进行上述的计算过程，在计算完热性能因子后，可以记录此时的热性能因子为χ1，再调整换热片的尺寸进行计算，得到一个新的热性能因子χ2，重复过程，直至0≤(χn+1-χn)/χn≤1％，说明整体的换热性能以及流动性能的提高已经达到一个稳定的收敛的状态。
进一步的，可以采用同样的方式计算冷端，热端和冷端的换热量分别为Q1，Q2，进一步的，可以计算总的能量利用效率η：
Figure BDA0002703000570000132
在能量利用效率η达到预设的要求后，整理数据，得到输出电流以及温差、冷热端温度、换热量、阻力系数、整体效率等。
本发明具体实施例中各参数的含义如下：
Figure BDA0002703000570000133
Figure BDA0002703000570000141
实施例2
如图2所示，本实施例涉及的一种半导体热电片空气杀菌净化系统包括多个呈阵列排布的半导体热电片2、空气杀菌净化流道以及空气输出流道，其中，所述半导体热电片2通电后的热端的温度范围包含所述空气杀菌温度，该半导体热电片2通电后的冷端的温度范围包含输出空气温度；所述半导体热电片2的热端置于所述空气杀菌净化流道中，所述半导体热电片2的冷端置于所述空气输出流道中，所述空气杀菌净化流道的出口与所述空气输出流道的入口连接，以此方式，向所述空气杀菌净化流道通入空气，使得空气经由空气杀菌净化流道进行杀菌净化处理后进入所述空气输出流道，并在所述空气输出流道中降温至输出空气温度后输出。
所述空气杀菌净化流道中设有第一换热装置，用于加强空气与所述热端的换热以及增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间；所述空气输出流道中设有第二换热装置，用于加强空气与所述冷端的换热以及增加空气在所述空气输出流道中的流动时间。所述第一换热装置包括多个呈阵列排布的第一换热片3，该第一换热片3一端与热端固定连接，另一端为自由端或者与所述空气杀菌净化流道固定连接；所述第二换热装置包括多个呈阵列排布的第二换热片4，该第二换热片4的一端与所述冷端固定连接，另一端为自由端或者与所述空气输出流道固定连接。
实施例3
如图5和图6所示，本实施例涉及的一种半导体热电片空气杀菌净化系统包括多个呈阵列排布的半导体热电片2、空气杀菌净化流道5以及空气输出流道6，其中，所述半导体热电片2通电后的热端的温度范围包含所述空气杀菌温度，该半导体热电片2通电后的冷端的温度范围包含输出空气温度；所述半导体热电片2的热端置于所述空气杀菌净化流道5中，所述半导体热电片2的冷端置于所述空气输出流道6中，所述空气杀菌净化流道5的出口与所述空气输出流道6的入口连接，以此方式，向所述空气杀菌净化流道5通入空气，使得空气经由空气杀菌净化流道5进行杀菌净化处理后进入所述空气输出流道6，并在所述空气输出流道6中降温至输出空气温度后输出。
在本实施例中，空气杀菌净化流道5的出口通过连接通道7与所述空气输出流道6连通。如图6所示，空气杀菌净化流道5与空气输出流道6的结构相同，均为螺旋形，空气通过空气入口1进入螺旋结构的空气杀菌净化流道5，该螺旋结构又分为进气螺旋结构8以及出气螺旋结构9，进气螺旋结构8的出气口10与出气螺旋结构9的进气口11连通。其中，进气螺旋结构8和出气螺旋结构9间隔平行布置，以此方式，使得整个流道中的热量分布更加均匀，细菌消杀更加彻底。
实施例4
基于所述实施例3的基础上，在空气杀菌净化流道和空气输出流道中还设有多个呈阵列排布的换热片，置于空气杀菌净化流道中的换热片布置方式包括但不局限于以下几个方式，只要实现增强空气流动的扰动、增加空气与换热片的接触面积以及延长空气在空气杀菌净化流道中流动的时间均可：
(1)换热片一端与热端固定连接，另一端为自由端；换热片一端与远离热端的空气杀菌净化流道固定连接，另一端为自由端；换热片一端与热端固定连接，另一端与远离热端的空气杀菌净化流道固定连接；或者上述三种方法的任意组合。
(2)换热片一端与冷端固定连接，另一端为自由端；换热片一端与远离冷端的空气输出流道固定连接，另一端为自由端；换热片一端与冷端固定连接，另一端与远离冷端的空气输出流道固定连接；或者上述三种方法的任意组合。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种半导体热电片空气杀菌净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据空气杀菌温度、输出空气温度选择半导体热电片，其中，该半导体热电片通电后的热端的温度范围包含所述空气杀菌温度，该半导体热电片通电后的冷端的温度范围包含输出空气温度；
步骤1)中，所述空气杀菌温度的范围为50℃～160℃，所述输出空气温度根据需要以及半导体热电片热端和冷端的温差范围确定；
2)将该半导体热电片的热端置于空气杀菌净化流道，所述冷端置于空气输出流道，向所述空气杀菌净化流道通入空气，使得空气经由空气杀菌净化流道进行杀菌净化处理后进入所述空气输出流道，并在所述空气输出流道中降温至输出空气温度后输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，
所述空气杀菌温度的范围为60℃～90℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述空气杀菌净化流道和/或空气输出流道中还设有空气净化装置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)还包括以下步骤：
采用增大空气流动阻力的方式增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间和/或延长所述空气杀菌净化流道的长度，以增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间以及加强空气与所述热端的换热；
采用增大空气流动阻力的方式增加空气在所述空气输出流道中的流动时间和/或延长所述空气输出流道的长度，以增加空气在所述空气输出流道中的流动时间以及加强空气与所述冷端的换热，输出满足温度需求的空气。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述增大空气流动阻力的方式包括在所述空气杀菌净化流道以及所述空气输出流道中布置多个呈阵列排布的换热片，以实现对流动空气的多层扰动，或者采用曲线型、折线形的所述空气杀菌净化流道以及所述空气输出流道，以实现对流动空气的多层扰动；
延长空气在所述空气杀菌净化流道以及所述空气输出流道中的方法包括：采用Z字形或者螺旋形的空气杀菌净化流道和空气输出流道。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述换热片的布置方法如下：
21)选取换热片的材料；
22)设计所述空气杀菌净化流道中换热片的几何尺寸以及布置方式，将所述空气杀菌净化流道中换热片的材料、几何尺寸以及布置方式进行排列组合；
23)计算所述半导体热电片在不同功率下的各排列组合下空气在所述空气杀菌净化流道中流动的时间以及空气在所述空气杀菌净化流道出口处的温度，选取流动时间及所述空气杀菌净化流道出口处的温度均满足要求的排列组合，进入步骤24)，否则，返回至步骤22)，重新设计所述空气杀菌净化流道中换热片的几何尺寸以及布置方式；
24)设计所述空气输出流道中换热片的几何尺寸以及布置方式，将所述空气输出流道中换热片的材料、几何尺寸以及布置方式进行排列组合；
25)计算各排列组合下空气在所述空气输出流道中流动的时间以及空气在所述空气输出流道出口处的温度，选取流动时间及所述空气输出流道出口处的温度均满足要求的排列组合作为所述空气输出流道中换热片的布置方式，否则，返回至步骤24)，重新设计所述空气输出流道中换热片的几何尺寸以及布置方式。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2)中，还需计算所述空气杀菌净化流道中热端的换热系数、换热量以及空气流动阻力系数；
以及所述空气输出流道中冷端的换热系数、换热量以及空气流动阻力系数。
8.一种半导体热电片空气杀菌净化系统，其特征在于，用于实现权利要求1-7任意一项所述的方法，包括半导体热电片、空气杀菌净化流道以及空气输出流道，其中，
所述半导体热电片通电后的热端的温度范围包含所述空气杀菌温度，该半导体热电片通电后的冷端的温度范围包含输出空气温度；
所述半导体热电片的热端置于所述空气杀菌净化流道中，所述半导体热电片的冷端置于所述空气输出流道中，所述空气杀菌净化流道的出口与所述空气输出流道的入口连接，以此方式，向所述空气杀菌净化流道通入空气，使得空气经由空气杀菌净化流道进行杀菌净化处理后进入所述空气输出流道，并在所述空气输出流道中降温至输出空气温度后输出。
9.根据权利要求8所述的一种半导体热电片空气杀菌净化系统，其特征在于，所述空气杀菌净化流道中设有第一换热装置，用于加强空气与所述热端的换热以及增加空气在所述空气杀菌净化流道中的流动时间；
所述空气输出流道中设有第二换热装置，用于加强空气与所述冷端的换热以及增加空气在所述空气输出流道中的流动时间。
10.根据权利要求9所述的一种半导体热电片空气杀菌净化系统，其特征在于，所述第一换热装置包括多个呈阵列排布的第一换热片，该第一换热片一端与热端固定连接，另一端为自由端或者与所述空气杀菌净化流道固定连接；
所述第二换热装置包括多个呈阵列排布的第二换热片，该第二换热片的一端与所述冷端固定连接，另一端为自由端或者与所述空气输出流道固定连接。
11.根据权利要求8所述的一种半导体热电片空气杀菌净化系统，其特征在于，所述空气杀菌净化流道和所述空气输出流道为Z字形或者螺旋形流道。
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