CN115789754B - 一种具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统，用于对建筑内部的空气进行超高温消杀和采暖，包括：依次连通的进气管路、超高温管壳式换热器、热蒸汽余热回收系统、回气管路，建筑内部的空气通过进气管路、超高温管壳式换热器、热蒸汽余热回收系统及回气管路实现超高温消杀和采暖循环；超高温消杀管道设于壳体内部且具有首尾相连的多个管程，其两端分别连通进气口和出气口；壳体内具有通过进液口填充进入的液体，液体在填充后被加压，从而使得通过加热器可将液体加热至不低于135℃。本发明能够对室内循环空气实现彻底的细菌与病毒消杀功能。

Description

一种具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统及方法

技术领域

本发明涉及建筑采暖领域，具体涉及一种具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统及方法。

背景技术

建筑采暖时，为了提升室内空气质量，需要经常开窗通风，否则不利于人体健康，特别是在人员密集的办公楼、商场等场所。若长时间不开窗通风，会增加通过空气传播细菌、病毒的风险。但建筑的采暖需求和通风换气需求存在矛盾：通风换气会带来热量损失，不利于采暖建筑的节能。通风换气很容易造成室内温度迅速下降，当关闭窗户以后，由于墙体的蓄冷，温度也不会及时恢复，会对热舒适性产生较大的影响，为了提升居民的热舒适性，会额外增加建筑的能耗。

针对采暖需求和通风需求矛盾的问题，现在工程上通过使用高性能过滤系统清洁空气以及使用新风系统对室内排出气体进行余热回收的方法解决。使用高性能过滤系统清洁空气，可以降低室内空气污染程度，但是过滤系统的滤网等耗材费用较高，而且需要额外动力推动空气流经滤网，增加了阻力能耗。

浙江工业大学团队2021年申请的中国发明专利CN113865149A中，提出了一种高温灭新冠病毒的复合热泵系统。系统通过气冷器与冷凝器对室外空气进行二次进热，从而达到105℃以上的高温。然而在该系统中，空气仅通过气冷器和冷凝器两个节点进行瞬时高温加热，气体在循环中停留的时间较短，因此该系统仅适用于对室外空气等病毒浓度较低的空气进行杀菌消毒。

在另一篇中国发明专利CN112484218A中，提出了一种建筑物和封闭空间高温杀菌灭新冠病毒热泵空调装置，包括压缩机、高温热交换器和膨胀机。依据自所述压缩机的气体输入端流入的气体的温度进行调校所述压缩机的压缩比，使气体流入到压缩机后进压缩机加压可升温至100℃以上，从而所述热泵空调装置中的气体能够在压缩机的气体输出端处被瞬间高温净化消毒。然而，在该装置中气体经过压缩机的瞬时高温（100℃以上）持续时间同样过短，一次循环内无法实现有效消杀；此外，在该装置中采用压缩机对气体进行压缩也增加了额外的能耗。

实验表明，在空气中新型冠状病毒在56℃的空气中不到30分钟即可全部灭活；在100℃的高温条件下，约10分钟可杀死新型冠状病毒。一些耐热细菌的存活时间甚至更长。然而在上述两个方案中，由于循环过程中高温空气保持100℃及以上的时间过短，因此均无法有效实现细菌与病毒的消杀。

对此，本发明提出一种具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统及方法，可以兼顾采暖需求和细菌与病毒的消杀需求，并且相较于已有的通风换气方式更加节能。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统，用于对建筑内部的空气进行超高温消杀和采暖，系统包括：

依次连通的进气管路、超高温管壳式换热器、热蒸汽余热回收系统、回气管路，建筑内部的空气通过进气管路、超高温管壳式换热器、热蒸汽余热回收系统及回气管路实现超高温消杀和采暖循环；其中，

进气管路上设有风机，用于将室内空气吸入到管路系统；

超高温管壳式换热器具有进液口、进气口、安全阀口加热器、超高温消杀管道、壳体、出气口和排液口，进气口与进气管路相连，出气口与热蒸汽余热回收系统相连，超高温消杀管道设于壳体内部且具有首尾相连的多个管程，其两端分别连通进气口和出气口；壳体内具有通过进液口填充进入的液体，液体在填充后被密封加压，从而使得通过加热器可将液体加热至不低于135℃；安全阀口用于在加热时将壳体内部的压力控制在预设范围；排液口用于排出液体；

热蒸汽余热回收系统用于将经过超高温管壳式换热器后的空气进行降温，同时将余热回收利用；

回气管路将经过热蒸汽余热回收系统后的空气输入建筑内部。

优选的，系统还包括：空气流量传感器及温度传感器；

空气流量传感器设于超高温管壳式换热器的进气口和/或出气口，用于检测空气流通的流量；温度传感器设于超高温管壳式换热器的出气口或超高温消杀管道中，用于检测空气的温度。

优选的，所述超高温管壳式换热器（05）采用如下方式设计：

通过控制进气管路中空气流量使得空气流量Q满足：

Q*t=C*n

其中，Q是需控制的空气流量，单位为m³/s，t是一天时间的秒数，t=86400s；C是建筑内部的容积，单位为m³；n是一天换气次数；

超高温管壳式换热器的管程数量N、单个管程长度L满足：

N*L/v≥t₀

t₀为细菌或病毒在消杀温度下彻底消杀所需时间；

超高温消杀管道的管道的横截面积A满足：

A*v=Q

其中，单个管程长度L单位为m，v是超高温消杀管道内空气流速，单位为m/s。

优选的，系统还包括控制器，控制器用于控制风机的转速，以及加热器的加热温度；其中

在第一模式下，控制器根据温度传感器检测的温度控制加热器进行加热，使得温度传感器检测的结果不低于135℃且不高于150℃；同时控制器根据空气流量传感器检测的结果控制风机的转速，使得空气流量传感器检测的空气流量不高于预设的第一空气流量Q1；

在第二模式下，控制器根据温度传感器检测的温度控制加热器进行加热，使得温度传感器检测的结果不高于50℃。

优选的，热蒸汽余热回收系统为管壳式换热器，其中经过超高温管壳式换热器的空气通过热蒸汽余热回收系统的管层进行降温，热蒸汽余热回收系统的壳层内通有自来水，吸收余热后作为供应建筑内部的热水使用。

优选的，还包括静电除尘系统，其连接热蒸汽余热回收系统，用于除去粉尘与其他固态颗粒物，经过热蒸汽余热回收系统降温处理的空气通过静电除尘系统后，经由回气管路返回室内。

优选的，还提供了一种具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖方法，方法包括以下步骤：

S10，向超高温管壳式换热器通入液体后关闭阀门密封，并打开加热器将液体加热到预设温度以上；

S20，将室内空气通过风机吸入进气管路，并通过进气口进入超高温管壳式换热器的超高温消杀管道；

S30，通过控制风机的转速来控制管道系统中空气的流速，使得换气次数满足使用要求；

S40，从超高温管壳式换热器的出气口排出的气体在经过热蒸汽余热回收系统后，通过回气管路排入建筑内部。

优选的，在步骤S10中，进一步包括：将超高温管壳式换热器中的液体加热到135℃-150℃。

优选的，在步骤S30中，空气在超高温管壳式换热器的超高温消杀管道中通过的时间大于细菌或病毒在超高温消杀管道消杀温度下彻底消杀所需时间t₀。

与以往的相关技术相比，本发明提出的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

（1）本发明提出的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统，在无需高性能过滤系统/滤网耗材的情况下实现了细菌与病毒消杀功能，降低室内空气污染程度，提升了建筑采暖系统的安全性和可靠性；

（2）本发明提出的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统通过设置超高温消杀管道，并且超高温消杀管道采用多个管程，使得空气在超高温的管道下加热足够长的时间，从而能够对室内循环空气实现彻底的细菌与病毒消杀功能；

（3）本发明提出的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统通过超高温管壳式换热器进行加热，与采用压缩机的空调系统的现有技术相比，大幅降低了能耗；

（4）本发明具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统量化表征了超高温管壳式换热器的管程数量N、单个管程长度L，从而能够根据不同室内场景相应的设计系统，在实现有效细菌与病毒消杀功能与建筑采暖同时，能够实现能耗的大幅降低与优化。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统的示意图。

图2为本发明超高温管壳式换热器的结构示意图。

图3为本发明超高温管壳式换热器的管板的结构示意图。

附图说明：01建筑内部，02进气管路，03冷却水出水管路，热水供应室内使用，04回气管路，05超高温管壳式换热器，06冷却水进水管路，07热蒸汽余热回收系统，08静电除尘系统，09进液口，10进气口，11安全阀口，12加热器，13超高温消杀管道，14封头，15管板，16壳体，17出气口，18排液口，19管孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

附图1-3所描述的为本发明实施的较佳示意图，但是本发明所涉及的具体技术形式也可以以其他类似的方式实施，并不仅限于附图1-3所给出的框架和顺序。更精确地讲，本发明所给出的实施流程是该发明所涉及技术领域中较为透彻全面理解本发明技术路线的较好方式。

除本发明外另有定义词汇外，本发明中所使用的全部技术和科学术语均与本发明技术领域内所属技术人员通常理解的内容相同。本发明内容和实施路线中所使用的术语只是为了更好地表达本发明技术流程中具体实施的步骤，并不仅仅局限在所描述的术语内。

在合理情况下，本发明公开的实施方式中各个示例是可以互相组合的。

本发明的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统工作原理基于本发明人团队的以下研究设计完成：根据现有的研究表明，在空气中新型冠状病毒在56℃的空气中不到30分钟即可全部灭活；在100℃的高温条件下，理论上约10分钟可杀死新型冠状病毒。而本发明人团队通过实验发现，实际上在100℃的高温条件下约2-3分钟基本上就可以杀死绝大多数的细菌和病毒。然而，根据上述理论，对密闭建筑中的空气进行在56℃进行30分钟消杀或在100℃下进行2-3分钟的消杀是难以实现的。经过工程计算发现，无论是通过流通空气或者密闭的形式，执行上述消杀均需要制造过于庞大的高温消杀设备，不仅设备造假昂贵、能耗巨大，而且不具备经济性和实用性。

同时，经过本发明人团队的研究发现，采用135℃-150℃的超高温瞬时消杀（Ultra- high temperature instantaneous sterilization,UHT），则仅需2s~3s即能够完全杀死包括新型冠状病毒在内的绝大多数已知细菌和病毒，实现空气净化。超高温瞬时消杀（UHT）过程，通常是指将流体或半流体在2s~8s内加热到135℃~150℃，然后再迅速冷却到30℃~40℃这个过程。由于细菌和病毒对高温的敏感性，高温导致蛋白质的不可逆变化，使酶失活，新陈代谢丧失，使细菌和病毒灭活，可利用瞬间高温可完全杀死细菌和病毒。基于上述原理，发明人团队设计出了本发明的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统及方法。

图1是本发明一实施例的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统的示意图。参考图1，在一个实施例中本发明的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统安装于某个建筑内部，具体的例如可以安装于建筑的地板下方或者顶部空间，特别用于在冬季对建筑内部01的空气进行超高温消杀和采暖。上述系统包括：依次连通的进气管路02、超高温管壳式换热器05、热蒸汽余热回收系统07、回气管路04，建筑内部的空气通过进气管路02、超高温管壳式换热器05、热蒸汽余热回收系统07及回气管路04实现超高温消杀和采暖循环。

图2是本发明一实施例的超高温管壳式换热器的示意图。超高温管壳式换热器05具有进液口09、进气口10，安全阀口11，加热器12，超高温消杀管道13、封头14、管板15、壳体16、出气口17和排液口18，进气口10与进气管路02相连，出气口17与热蒸汽余热回收系统07相连，超高温消杀管道13设于壳体16内部且具有首尾相连的多个管程，其两端分别连通进气口10和出气口17；壳体16内具有通过进液口09填充进入的液体（例如可以是水），液体在填充后被密封加压，从而使得通过加热器12可将液体加热至135℃-150℃而不会沸腾。与传统采用流动介质的换热器不同，壳层内高压高温热水封闭不流动，壳层工作压力0.5MPa以上，可将热水加热至150℃而不会沸腾。

图3为本发明超高温管壳式换热器的管板15的结构示意图。可以看到管板15具有多个密集的管孔19，超高温消杀管道13的多个管程穿设于管孔19，并且首尾连通，从而在超高温管壳式换热器05实现超长的超高温消杀管道13长度。将超高温管壳式换热器05内部的超高温消杀管道13首尾相连，形成较长的管道通路，从而确保空气在超高温管壳式换热器05内部的管道中停留足够长的时间。在一个实施例中，管道通路内空气流速约10m/s，若在150℃下，根据研究表明至少需要2s杀灭所有细菌和病毒，此时可以设定总管道长度在50m以上，从而确保空气会在换热器中至少经过3s~5s（大于2s），确保细菌和病毒的彻底消杀。此外，也可通过控制管路长度和空气流速来控制消杀温度、时间和室内温度。

为了实现上述控制，系统还可以包括：空气流量传感器及温度传感器。空气流量传感器可以设于超高温管壳式换热器05的进气口10和/或所述出气口17，用于检测空气的实时流量，进而计算出空气流速。温度传感器设于超高温管壳式换热器05的出气口17或超高温消杀管道13中，用于检测空气的温度。上述空气流量传感器及温度传感器为现有技术，均可以在市场上购得。

在一个实施例中，为了满足在不同室内面积的建筑中使用，超高温管壳式换热器05的各参数可采用如下方式设计，从而满足上述彻底消杀的需求。

通过控制进气管路中空气流量使得空气流量Q满足：

Q*t=C*n

其中，Q是需控制的空气流量，单位为m³/s，t是一天时间的秒数，t=86400 s；C是建筑内部的容积，单位为m³；n是一天换气次数；

超高温管壳式换热器（05）的管程数量N、单个管程长度L满足：

N*L/v≥t₀

t₀为细菌或病毒在所述超高温消杀管道（13）消杀温度下彻底消杀所需时间；

所述超高温消杀管道（13）的管道的横截面积A（单位为㎡）满足：

A*v=Q

其中，单个管程长度L单位为m，v是所述超高温消杀管道（13）内空气流速，单位为m/s。

可根据此公式确定高温消杀管壳式换热器的设计参数，换热器的长度为两个封头深度与壳体长度之和，壳体长度与管道长度接近，可近似认为管道长度即壳体长度：

换热器的横截面积须大于所有管程的管道横截面积总和：

，可推知换热器的内半径：

确定壳体的长度和半径后，即可根据消杀温度确定工作压力的要求，取安全系数，选取合适的钢材，对换热器的壳体厚度进行计算：

式中，是圆筒的计算厚度，单位为mm；是计算压力，单位为MPa；是圆筒的内直径，单位为mm，可近似为2；是设计温度下圆筒材料的许用应力，单位为MPa；是焊接接头系数；之后根据标准选取合适的封头即可。

热蒸汽余热回收系统也是一个管壳式换热器，用于给超高温消杀后的空气降温，经过超高温消杀换热器的高温蒸汽不能直接排入室内，需要再经过一个管壳式换热器，把空气温度降至30℃-40℃，这个管壳式换热器的管层为空气，壳层为自来水。热蒸汽余热回收系统的管壳式换热器可以采用与超高温管壳式换热器类似的结构，因此不再赘述。自来水被加热后，可以供应建筑内部的热水使用。此外，热蒸汽余热回收系统也可以直接用普通的换热器。

在一个具体的实施例中，系统可以根据需要选择执行细菌与病毒消杀模式（第一模式）与采暖模式（第二模式）。具体的，例如可以在一天的某些时段自动选择执行第一模式，在执行完成第一模式后自动转为第二模式。或者根据用户的选择，执行上述模式中的其中一种。

在第一模式下，控制器根据温度传感器检测的温度控制加热器12进行加热，使得温度传感器检测的结果不低于130℃且不高于150℃；同时所述控制器根据所述空气流量传感器检测的结果控制所述风机的转速，使得所述空气流量传感器检测的空气流量不高于预设的第一空气流量Q1。根据公式A*v=Q1，在已知超高温消杀管道13的管道的横截面积A的情况下，通过对Q1的控制即可以实现对空气流速v的控制，从而实现对空气通过超高温消杀管道13时间的控制。在一个实施例中，某管道的横截面积A=0.1㎡，空气流速v需要控制在不高于10m/s，则根据公式A*v=Q1可得出，Q1=1m³/s。在第一模式下，能够实现对建筑内部的空气执行超高温消杀。

在第二模式下，控制器根据温度传感器检测的温度控制加热器12进行加热，使得温度传感器检测的结果不高于50℃。在第二模式中，仅执行普通的采暖模式。当超高温消杀完成后，空气已经得到了净化，在一些情况下并不需要持续不断的进行超高温消杀。一段时间内通过切换执行第二模式能够有效的节能。

在一个实施例中，热蒸汽余热回收系统07为管壳式换热器，其中经过超高温管壳式换热器05的空气通过热蒸汽余热回收系统07的管层进行降温，热蒸汽余热回收系统07的壳层内通有自来水，吸收余热后作为供应建筑内部的热水使用。

在一个实施例中，系统还包括静电除尘系统08，其连接热蒸汽余热回收系统07，用于除去粉尘与其他固态颗粒物，经过热蒸汽余热回收系统07降温处理的空气通过静电除尘系统08后，经由回气管路04返回室内。

本发明还提供一种具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖方法，所述方法包括以下步骤：

S10，向超高温管壳式换热器05通入液体，并打开加热器12将液体加热到预设温度以上；

S20，将室内空气通过风机吸入进气管路02，并通过进气口10进入超高温管壳式换热器05的超高温消杀管道13；

S30，通过控制所述风机的转速来控制管道系统中空气的流速，使得换气次数满足使用要求；

S40，从超高温管壳式换热器05的出气口17排出的气体在经过热蒸汽余热回收系统07后，通过回气管路04排入建筑内部。

在一个实施例中，在步骤S10中，进一步包括：将超高温管壳式换热器05中的液体加热到135℃-150℃。

在一个实施例中，在步骤S30中，空气在超高温管壳式换热器05的超高温消杀管道13中通过的时间大于细菌或病毒在上述温度下的消杀时间。例如，对于新型冠状病毒的消杀时间可以取大于5s，对于一般的细菌和病毒消杀可以取大于3s。

以下通过在两个实际建筑物内建设和设计本发明的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统为例，进一步详细说明本发明技术方案的设计和使用方法。

优选实施例一：

某办公空间长宽均为10m，高3m，室内容积为300m³（估算值），要求一天换气3次，且需要确保细菌完全杀灭。若取消杀温度为150℃，设计管道通路内空气流速约10m/s，要求空气在高温消杀换热器中经过5s。

首先控制进气管路中空气流量使得空气流量Q满足：

Q*t=C*n

其中，Q是需控制的空气流量，单位为m³/s，t是一天时间的秒数，t=86400 s；C是建筑内部的容积，单位为m³，取C=300m³；n是一天换气次数，取n=3；可计算得Q=0.0104m³/s。

取高温消杀换热器内管道长度为1m，由于N*L/v≥t₀，（t₀=5s）则可知管程不小于50个，可取管程为50。同时，设计管道通路内空气流速约10m/s，由A*v=Q可知一个管程中所有的管道的横截面积A等于0.00104㎡。换热器的长度为两个封头与壳体长度之和，壳体长度与管道长度接近，可近似认为管道长度即壳体长度。换热器的横截面积须大于管道横截面积总和：，可推知换热器的半径：,即。确定壳体的长度和半径后，即可根据消杀温度确定工作压力的要求，取安全系数，取钢材为Q235钢，许用应力为113Mpa，取焊接系数=0.95，对换热器的壳体厚度进行计算，，可知1.63mm，由标准GB/T 151-2014，可取=5mm，即换热器的壳体厚5mm。之后根据标准GB/T 25198-2010，选取300mm作为换热器外径，选取深度为175mm的HHA球形封头作为封头，换热器的长度，约为1.35m。设计完成。

优选实施例二：

某商业空间长均为300m，宽为100m，高为5m，室内容积为150000m³，要求一天换气3次，设计管道通路内空气流速约10m/s，且需要确保细菌完全杀灭。若取消杀温度为150℃，要求空气在高温消杀换热器中经过5s。

首先控制进气管路中空气流量使得空气流量Q满足：

Q*t=C*n

其中，Q是需控制的空气流量，单位为m³/s，t是一天时间的秒数，t=86400 s；C是建筑内部的容积，单位为m³，取C=300m³；n是一天换气次数，取n=3；可计算得Q=5.21m³/s。

若取高温消杀换热器内管道长度为6m，由于N*L/v≥t₀，（t₀=5s）则可知管程不小于9，可取管程为10。同时，由A*v=Q，其中Q=5.21m³/s，v=10m/s可知一个管程中所有的管道的横截面积A等于0.521㎡。换热器的长度为两个封头与壳体长度之和，壳体长度与管道长度接近，可近似认为管道长度即壳体长度。换热器的横截面积须大于管道横截面积总和：，可推知换热器的半径：,即。确定壳体的长度和半径后，即可根据消杀温度确定工作压力的要求，取安全系数，取钢材为Q235钢，许用应力为113Mpa，取焊接系数=0.95，对换热器的壳体厚度进行计算，，可知16.2mm，由标准GB/T 151-2014，可取=16.5mm，即换热器的壳体厚16.5mm。之后根据标准GB/T 25198-2010，选取3000mm作为换热器外径，选取深度为1540mm的HHA球形封头作为封头，换热器的长度，约为9.08m。设计完成。

确定高温消杀管壳式换热器的设计参数后选择合适的换热器安装。之后将经过高温消杀换热器后的热蒸汽通入热蒸汽余热回收系统用于给超高温消杀后的空气降温，经过超高温消杀换热器的高温蒸汽不能直接排入室内，需要再经过管壳式换热器，把空气温度降至30℃-40℃，这个管壳式换热器的管层为空气，壳层为自来水。自来水被加热后，可以供应建筑内部的热水使用。热蒸汽余热回收系统也可以直接用普通的换热器。经过热蒸汽余热回收系统降温处理的空气由静电除尘系统除去粉尘与其他固态颗粒物，压回室内。

在本发明中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统，用于对建筑内部的空气进行超高温消杀和采暖，其特征在于，所述系统包括：

依次连通的进气管路（02）、超高温管壳式换热器（05）、热蒸汽余热回收系统（07）、回气管路（04），建筑内部的空气通过所述进气管路（02）、所述超高温管壳式换热器（05）、所述热蒸汽余热回收系统（07）及所述回气管路（04）实现超高温消杀和采暖循环；其中，

所述进气管路（02）上设有风机，用于将室内空气吸入到管路系统；

所述超高温管壳式换热器（05）具有进液口（09）、进气口（10）、安全阀口（11）、加热器（12）、超高温消杀管道（13）、壳体（16）、出气口（17）和排液口（18），所述进气口（10）与所述进气管路（02）相连，所述出气口（17）与热蒸汽余热回收系统（07）相连，所述超高温消杀管道（13）设于所述壳体（16）内部且具有首尾相连的多个管程，其两端分别连通所述进气口（10）和所述出气口（17）；所述壳体（16）内具有通过所述进液口（09）填充进入的液体，所述液体在填充后被密封加压，从而使得通过所述加热器（12）可将所述液体加热至不低于135℃且不高于150℃；所述安全阀口（11）用于在加热时将所述壳体（16）内部的压力控制在预设范围；所述排液口（18）用于排出所述液体；

所述热蒸汽余热回收系统（07）用于将经过所述超高温管壳式换热器（05）后的空气进行降温，同时将余热回收利用；

所述回气管路（04）将经过所述热蒸汽余热回收系统（07）后的空气输入建筑内部；

所述超高温管壳式换热器（05）采用如下方式设计：

通过控制进气管路中空气流量使得空气流量Q满足：

Q*t=C*n

其中，Q是需控制的空气流量，单位为m³/s，t是一天时间的秒数，t=86400s；C是建筑内部的容积，单位为m³；n是一天换气次数；

超高温管壳式换热器（05）的管程数量N、单个管程长度L满足：

N*L/v≥t₀

t₀为细菌或病毒在所述超高温消杀管道（13）消杀温度下彻底消杀所需时间；

所述超高温消杀管道（13）的管道的横截面积A（单位为㎡）满足：

A*v=Q

其中，单个管程长度L单位为m，v是所述超高温消杀管道（13）内空气流速，单位为m/s。

2.根据权利要求1所述的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统，其特征在于，所述系统还包括：空气流量传感器及温度传感器；

所述空气流量传感器设于所述超高温管壳式换热器（05）的进气口（10）和/或所述出气口（17），用于检测空气流通的流量；所述温度传感器设于所述超高温管壳式换热器（05）的所述出气口（17）或所述超高温消杀管道（13）中，用于检测空气的温度。

3.根据权利要求2所述的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统，其特征在于，所述系统还包括控制器，所述控制器用于控制所述风机的转速，以及所述加热器（12）的加热温度；其中

在第一模式下，所述控制器根据所述温度传感器检测的温度控制所述加热器（12）进行加热，使得所述温度传感器检测的结果不低于135℃且不高于150℃；同时所述控制器根据所述空气流量传感器检测的结果控制所述风机的转速，使得所述空气流量传感器检测的空气流量不高于预设的第一空气流量Q1；

在第二模式下，所述控制器根据所述温度传感器检测的温度控制所述加热器（12）进行加热，使得所述温度传感器检测的结果不高于50℃。

4.根据权利要求1所述的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统，其特征在于，所述热蒸汽余热回收系统（07）为管壳式换热器，其中经过所述超高温管壳式换热器（05）的空气通过所述热蒸汽余热回收系统（07）的管层进行降温，所述热蒸汽余热回收系统（07）的壳层内通有自来水，吸收余热后作为供应建筑内部的热水使用。

5.根据权利要求1所述的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统，其特征在于，还包括静电除尘系统（08），其连接所述热蒸汽余热回收系统（07），用于除去粉尘与其他固态颗粒物，经过所述热蒸汽余热回收系统（07）降温处理的空气通过所述静电除尘系统（08）后，经由所述回气管路（04）返回室内。

6.一种具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中之一所述的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖系统，所述方法包括以下步骤：

S10，向所述超高温管壳式换热器（05）通入液体后关闭阀门密封，并打开加热器（12）将液体加热到预设温度以上；

S20，将室内空气通过风机吸入进气管路（02），并通过所述进气口（10）进入所述超高温管壳式换热器（05）的超高温消杀管道（13）；

S30，通过控制所述风机的转速来控制管道系统中空气的流速，使得换气次数满足使用要求；

S40，从超高温管壳式换热器（05）的出气口（17）排出的气体在经过热蒸汽余热回收系统（07）后，通过所述回气管路（04）排入建筑内部。

7.根据权利要求6所述的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖方法，其特征在于，在所述步骤S10中，进一步包括：将所述超高温管壳式换热器（05）中的液体加热到135℃-150℃。

8.根据权利要求6所述的具有细菌与病毒消杀功能的建筑采暖方法，其特征在于，在所述步骤S30中，空气在所述超高温管壳式换热器（05）的超高温消杀管道（13）中通过的时间大于细菌或病毒在所述超高温消杀管道（13）消杀温度下彻底消杀所需时间t₀。

Images