一种应用于热水系统的耦合式消毒装置的制作方法

本实用新型涉及建筑给排水热水的技术领域，具体涉及一种应用于热水系统的耦合式消毒装置。

背景技术：

热水系统是建筑给排水系统的重要组成部分，随着经济的发展，目前建筑热水系统越来越普及，热水系统已成为体现建筑项目质量和档次的重要指标。而提高供水的安全可靠性将是热水系统今后很重要的发展方向之一，故采取适当的技术措施，保证热水供应的安全可靠性，也是设计人员需要重点考虑的问题。

热水供水点的安全控制重点是防止细菌传播，而现今热水供水系统加热方式主要分为水源加热与空气源加热两种，其中，空气源加热采用的是新型能源，使得热水出口温度只能达到40摄氏度左右，而由于军团菌在20~50℃的水温中可以存活，最适生长温度为35~46℃，因此，容易滋生军团菌，而军团菌是热水供水系统中典型的条件致病菌，其带来的健康风险不可忽视。而建筑热水供水系统具有水流间歇性停滞、消毒剂余量低及温度适宜微生物繁殖等特点，这为微生物的再生长创造了良好的条件。

虽然可以通过将热水供水温度控制在60~65℃，回水温度控制在55~60℃，提高供回水温度来有效控制军团菌的滋生，但是，由于能耗问题，热水供水系统通常无法长时间保持此温度，因此，需要其他辅助方法杀灭水中细菌。目前常用的消杀方法有臭氧消毒、紫外光消毒和氯消毒等。臭氧消毒成本费用过高，军团菌对氯有耐受性，故现多采用紫外光消杀方法。但是，单纯使用紫外光杀菌消毒方法也存在以下不足：1、单独使用紫外线杀菌消毒的方式其灭菌效果不能够持续，生物有可能复活，其管道容易结垢；2、紫外光杀菌消毒不能处理病菌内部的有毒复合物，不能有效的防止军团菌的再生，而且管道内生成的生物膜和水垢也会使紫外线效能显著下降。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种联合杀菌消毒，有效提高紫外光的杀菌效率，同时将水中不可被分解的病菌内部有毒复合物直接氧化为水和二氧化碳的应用于热水系统的耦合式消毒装置。

解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种应用于热水系统的耦合式消毒装置，包括管体以及位于管体上的盖体，管体上下端分别设有对接热水供水系统循环管网的进水管和出水管，所述管体腔体中部设有钛网，钛网至少一侧表面上负载有多个以阵列形式均匀排列的tio2纳米管，在管体内壁上沿周向设有多个可拆卸连接有灭菌灯带，灭菌灯带沿高度方向设有多个紫外线灯珠，所述紫外线灯珠的紫外光线照射钛网上的tio2纳米管，形成耦合式紫外消毒与光催化消毒。

本方案通过与管体连通的进水管和出水管，而进水管和出水管分别对接热水供水系统循环管网，这样，使得热水形成一个循环状态，再通过盖体与钛网可拆卸连接，用于支撑呈管状结构的钛网；同时，以钛网为基底，采用阳极氧化技术在其钛网原位生成多个以阵列形式均匀排列的tio2纳米管，这样方式制得的tio2纳米管和基底结合结合更为牢固，机械稳定性及热稳定性更好，与传统的tio2镀层方式相比，更适用于热水供水系统，避免出现镀层剥落且不易修补以及泄露的问题，易于更替，降低了成本。

另外，通过灭菌灯带上紫外线灯珠发出的紫外线通过直射或折射照射到位于管体中部的具有阵列tio2纳米管的钛网上，发生光催化反应，其上的tio2纳米管因紫外辐射能而被激发电子，产生一系列自由基反应或氧化还原反应，实现了紫外消毒与光催化消毒的耦合作用，极短的时间内对热水中有害细菌（多为军团菌）具有高效灭活效果。

同时，在进行维护或清垢时，仅需将钛网，对各个部分进行单独操作处理即可，一定程度上省去产品更替的成本。

进一步，在管体内壁上设有多个沿周向等距离排列的u型板，u型板与灭菌灯带可拆卸连接，所述u型板呈弧形结构，并贴合管体内壁，u型板外壁两侧设计呈圆弧形结构。

这样设计，将u型板整体框体结构设计为弧形结构，并贴合管体内壁，能保证u型板与管体内壁无缝连接，同时，再将u型板外壁两侧设计呈圆弧形结构，起到整流作用，能有效避免u型板周围缝隙处出现结垢现象，也可通过圆弧形结构方便清理结垢，同时，也方便将灭菌灯带进行拆卸。

进一步，所述u型板采用石英玻璃材质制作而成。

这样设计，通过石英玻璃材质制作而成的u型板能够增加紫外线灯珠发射光线的面积，与传统灯管形式相比，传统灯管所发射的紫外光有部分会被遮挡，这样就导致这部分的紫外光是无用的，造成了能源的浪费及成本损失，而本方案中将u型板采用石英玻璃制作而成，能有效规避这一问题，能有效利用紫外线的散射性，使紫外线照射更加全面，有效提高钛网产生光催化作用，提高耦合消毒作用。

进一步，所述盖体底部设有供钛网顶部卡接的卡槽。通过卡接方式，将钛网与盖体可拆卸连接，方便钛网拆卸。

进一步，所述进水管和出水管分别位于管体的两侧，所述进水管和出水管通过法兰盘分别与热水供水系统循环管网对接。

这样设计，将进水管和出水管分别位于管体的两侧，使得进水管和出水管为异侧布置，强化管体内流动状态，有效避免同侧布置形成回水、死水区，影响热水回水的消毒效果，通过法兰盘将进水管和出水管与热水供水系统循环管网稳固连接。

进一步，所述钛网的开孔比在30%-70%。

本方案与传统钛板结构相比，其不仅能通过钛网的网孔设计充分利用紫外光照射面积，且热水在通过网孔时产生湍流、涡流等现象，增强对水垢的冲刷能力，延长材料的使用寿命。

进一步，所述钛网的内表面和外表面均原位生成有多个以阵列形式均匀排列的tio2纳米管。这样设计，使得钛网具有两面透光性，提高了光催化反应的有效面积，提高了tio2纳米管利用率。

进一步，还包括与灭菌灯带电连接的控制器。通过控制器来控制灭菌灯带的启闭，当不需要进行消毒时，控制器关闭，此时流经管体内的热水回水不存在消毒作用；需要消毒时，控制器开启，灭菌灯带对热水进行消毒。

相比现有技术，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型构思巧妙，应用于建筑热水系统低温回水区，通过进水管和出水管采用异侧形式，可改善水流流态，避免出现死水区从而引起细菌滋生，同时，通过紫外线灯珠对热水进行紫外消毒，除此之外，紫外线灯珠对钛网上的tio2纳米管起到光催化作用，在短波长的紫外光杀菌和tio2纳米光催化的协同作用下，能有效提高热水供水系统中军团菌消杀效率，对建筑热水供水系统中军团菌杀灭作用更彻底，比单一的紫外光系统杀菌效果更好。

2、本实用新型将钛网的内表面和外表面均原位生成有多个以阵列形式均匀排列的tio2纳米管，并且将钛网的开孔比控制在30%-70%，这样设计，既能实现钛网使用同时可有效改善热水回水在装置内的流态，网孔可使热水在流动过程中产生湍流、涡流等现象，增强对水垢的冲刷能力，一定程度上缓解装置易结垢的现象，延长了装置的使用寿命；又能与灭菌灯带的使用相结合，同时，双面负载有原位生成的tio2纳米管阵列的钛网，具有两面透光性，增大了光催化消毒面积，能显著提高了其灭菌灯带和钛网的利用率，有利于保证热水消毒的稳定性、安全性，相较于传统装置的涂层形式，不会出现易剥落、更替整个管体等问题，一定程度上也节约了装置成本。

3、利用灭菌灯带与u型板相结合的形式，提高了紫外光利用效率，更为节能环保，使用寿命更长，在一定程度降低了成本，另外可解决传统紫外灯圆柱形灯管形式安装在壁面上形成的缝隙处结垢不易清理的问题。

4、相较于传统的镀层或涂层tio2形式，本实用新型采用在钛网原位生成tio2纳米管阵列的方式使得其与基底材料（钛网）的结合性极佳，机械性能好，耐水流冲击，在热水系统中更稳定，不易出现因水流长期冲击涂层剥落等问题，有利于保证热水供应系统安全性，并易于更换、维护。

附图说明

图1为本实用新型应用于热水系统的耦合式消毒装置的结构示意图；

图2为本实用新型应用于热水系统的耦合式消毒装置中的管体的俯视图；

图3为本实用新型应用于热水系统的耦合式消毒装置中的u型板的结构示意图；

图4为本实用新型应用于热水系统的耦合式消毒装置中的钛网的结构示意图。

图中：管体1、进水管2、出水管3、灭菌灯带4、tio2纳米管5、盖体6、u型板7、控制器8、紫外线灯珠9、钛网10。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作其中说明。

本实施例：参见图1-图4，一种应用于热水系统的耦合式消毒装置，包括管体1以及位于管体1上的盖体6，管体1上下端分别设有对接热水供水系统循环管网的进水管2和出水管3，管体1中部设有呈管状结构的钛网10，其钛网10除了管状结构，还可设计呈曲面结构等，钛网10顶部可拆卸连接在盖体6上，且钛网10至少一侧表面上原位生成有多个以阵列形式均匀排列的tio2纳米管5，在管体1内壁上设有多个沿周向等距离排列的u型板7，u型板7内可拆卸连接有灭菌灯带4，灭菌灯带4沿高度方向设有多个紫外线灯珠9，紫外线灯珠9的紫外光线照射钛网10上的tio2纳米管5，形成耦合式紫外消毒与光催化消毒。

本方案通过与管体1连通的进水管2和出水管3，而进水管2和出水管3分别对接热水供水系统循环管网，这样，使得热水形成一个循环状态，再通过盖体6与钛网10可拆卸连接，用于支撑呈管状结构的钛网10；同时，以钛网10为基底，采用阳极氧化技术在其钛网10原位生成多个以阵列形式均匀排列的tio2纳米管5，这样方式制得的tio2纳米管5和基底结合结合更为牢固，机械稳定性及热稳定性更好，与传统的tio2镀层方式相比，更适用于热水供水系统，避免出现镀层剥落且不易修补以及泄露的问题，易于更替，降低了成本。

另外，通过灭菌灯带4上紫外线灯珠9发出的紫外线通过直射或折射照射到位于管体1中部的具有阵列tio2纳米管5的钛网10上，发生光催化反应，其上的tio2纳米管5因紫外辐射能而被激发电子，产生一系列自由基反应或氧化还原反应，实现了紫外消毒与光催化消毒的耦合作用，极短的时间内对热水中有害细菌（多为军团菌）具有高效灭活效果。

同时，在进行维护或清垢时，仅需将钛网10和灭菌灯带4拆卸，对各个部分进行单独操作处理即可，一定程度上省去产品更替的成本。

将本装置立式安装在热水供水系统中循环泵前后管段，除此之外，其本装置还可安装在热水供水系统其它地方，并与循环泵联动使用，通过热水出口温度决定热水供水系统中循环泵的启动，当热水小于50摄氏度，则开启循环泵，使低温热水通过热水供水系统循环管网回流至热水供水系统中的加热器加热至标准的热水温度，当热水低于50摄氏度，则循环泵停止工作，在热水供水系统热水循环管网内的水流是静止，此时，就不需要启动本装置，避免造成不必要的能量浪费。

同时，由于加热方式中的空气源加热采用的是新型能源，使得热水出口温度只能达到40摄氏度左右，而本装置能够对空气源进行加热，其次，本装置不但对所有加热方式具有普遍适用性，对于空气源加热适用性更好。

作为优选，u型板7呈弧形结构，并贴合管体1内壁，u型板7外壁两侧设计呈圆弧形结构。

这样设计，将u型板7整体框体结构设计为弧形结构，并贴合管体1内壁，能保证u型板7与管体1内壁无缝连接，同时，再将u型板7外壁两侧设计呈圆弧形结构，起到整流作用，能有效避免u型板7周围缝隙处出现结垢现象，也可通过圆弧形结构方便清理结垢。

作为优选，u型板7采用石英玻璃材质制作而成。

这样设计，通过石英玻璃材质制作而成的u型板7能够增加紫外线灯珠9发射光线的面积，与传统灯管形式相比，传统灯管所发射的紫外光有部分会被遮挡，这样就导致这部分的紫外光是无用的，造成了能源的浪费及成本损失，而本方案中将u型板7采用石英玻璃制作而成，能有效规避这一问题，能有效利用紫外线的散射性，使紫外线照射更加全面，有效提高钛网10产生光催化作用，提高耦合消毒作用。

作为优选，盖体6底部设有供钛网10顶部卡接的卡槽。通过卡接方式，将钛网10与盖体6可拆卸连接，方便钛网10拆卸，其中，盖体6是通过法兰盘连接，进行清垢工作时只需打开盖体6取出可拆卸的钛网即可，清垢时只需关闭两侧进水管2和出水管3的阀门加进行冲洗。

作为优选，进水管2和出水管3分别位于管体1的两侧，进水管2和出水管3通过法兰盘分别与热水供水系统循环管网对接。

这样设计，将进水管2和出水管3分别位于管体1的两侧，使得进水管2和出水管3为异侧布置，强化管体1内流动状态，有效避免同侧布置形成回水、死水区，影响热水回水的消毒效果，通过法兰盘将进水管2和出水管3与热水供水系统循环管网稳固连接。

作为优选，钛网10的开孔比在30%-70%，优选其钛网10的开孔比为50%。

本方案与传统钛板结构相比，其不仅能通过钛网10的网孔设计充分利用紫外光照射面积，且热水在通过网孔时产生湍流、涡流等现象，增强对水垢的冲刷能力，延长材料的使用寿命。

作为优选，钛网10的内表面和外表面均原位生成有多个以阵列形式均匀排列的tio2纳米管5。这样设计，使得钛网10具有两面透光性，提高了光催化反应的有效面积，提高了tio2纳米管5利用率。

作为优选，还包括与灭菌灯带4电连接的控制器8。通过控制器8来控制灭菌灯带4的启闭，当不需要进行消毒时，控制器8关闭，此时流经管体1内的热水回水不存在消毒作用；需要消毒时，控制器8开启，灭菌灯带4对热水进行消毒。

具体使用如下：

热水供水系统循环管网通过法兰盘分别与本实用新型的进水管2和出水管3连接。在本实用新型未运行时，控制器8关闭，此时流经管体1内的热水回水不存在消毒作用；在本实用新型运行时，控制器8开启，由热水供水系统循环管网接入的热水回水由进水管2流入，流经管体1时会受到设于管壁的灭菌灯带4的紫外线灯珠9的照射，短波长紫外线有较强的杀菌能力，同时，位于管体1中部受到紫外线照射的负载有原位生成的tio2纳米管5阵列的钛网10上，其上的tio2纳米管5因紫外辐射能而被激发电子，产生一系列自由基反应或氧化还原反应，实现了紫外消毒与光催化消毒的耦合作用，极短的时间内对热水中有害细菌（多为军团菌）具有高效灭活效果；最后，热水回水经消毒后通过出水管3流出。

在进行维护或清垢时，仅需将钛网10和灭菌灯带4拆卸，对各个部分进行单独操作处理即可，一定程度上省去产品更替的成本。

本实用新型中灭菌灯带4采用uvcled，与传统紫外汞灯相比，uvcled具有启动迅速、使用寿命较长等特点，允许开关次数更多，安全等优势，能快速响应循环泵的启闭，因为汞灯的启动一般需要预热20分钟左右，所以能实现消毒的瞬时性。同时，可在u型板7内设置多个紫外灯带，使紫外线照射更加全面，被充分利用，提高耦合消毒作用；玻璃u型板7框体结构设计为圆弧状结构，起到整流作用，能有效避免u型板7周围缝隙处易结垢、不易清理的问题。

本实用新型构思巧妙，结构简单，设计合理，通过进水管2和出水管3采用异侧形式，可改善水流流态，避免出现死水区从而引起细菌滋生，同时，通过紫外线灯珠9对热水进行紫外消毒，除此之外，紫外线灯珠9对钛网10上的tio2纳米管5起到光催化作用，在短波长的紫外光杀菌和tio2纳米光催化的协同作用下，能有效提高热水供水系统中军团菌消杀效率，对建筑热水供水系统中军团菌杀灭作用更彻底，比单一的紫外光系统杀菌效果更好。

本实用新型将钛网10的内表面和外表面均原位生成有多个以阵列形式均匀排列的tio2纳米管5，并且将钛网10的开孔比控制在30%-70%，这样设计，既能实现钛网10使用同时可有效改善热水回水在装置内的流态，网孔可使热水在流动过程中产生湍流、涡流等现象，增强对水垢的冲刷能力，一定程度上缓解装置易结垢的现象，延长了装置的使用寿命；又能与灭菌灯带4的使用相结合，同时，双面负载有原位生成的tio2纳米管5阵列的钛网10，具有两面透光性，增大了光催化消毒面积，能显著提高了其灭菌灯带4和钛网10的利用率，有利于保证热水消毒的稳定性、安全性，相较于传统装置的涂层形式，不会出现易剥落、更替整个管体1等问题，一定程度上也节约了装置成本。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。