[发明专利]一种紫外灭菌消毒装置及其设置方法

说明书

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，特别涉及一种紫外灭菌消毒装置及其设置方法。

背景技术

紫外线消毒技术被广泛应用于各种灭菌消毒领域，紫外线源可以是紫外线LED或紫外线汞蒸汽放电灯等。在空气净化领域，也可以通过紫外线消毒的方式杀灭空气中的有害物质，达到提高空气质量的目的。紫外线会破坏微生物的DNA、RNA，对微生物具有杀灭作用。紫外线对一些有害有机物具有分解作用，结合臭氧、过氧化氢等氧化分解效果更好。无论何种紫外线源，其紫外剂量决定紫外灭菌消毒的效果，即：微生物一次杀灭率、有害有机物一次去除率。

紫外剂量=紫外照度×辐照时间，从理论上分析，欲一次性将经过紫外辐照区域的细菌、病毒等微生物杀灭则需要经过紫外辐照区域的每一个（每一个菌落单位）细菌、病毒等微生物均能够接受到足够剂量的紫外线辐照。理论上可以采用低的紫外照度，通过延长辐照时间来达到消毒杀菌的效果，此类方法较易实施。但该方法具有一定的先天缺陷：即为延长紫外照射时间，通常需要增加紫外源照射消毒区域的面积或体积，从而达到彻底消毒的目的，因此该方法实用性不强。现实中很多紫外灭菌消毒装置受体积和成本影响，采用低的紫外照度、短的辐照时间，通过循环引流照射增加照射次数，其杀菌消毒效率非常低。

目前现有空气净化器、中央空调气流管道内紫外灭菌消毒装置一般采用4W、8W、15W、20W、30W、40W常规汞蒸汽放电紫外线灯管，灯电流密度或功率密度低，紫外辐照度低，没有设置一个有效的紫外灭菌消毒腔，空气流经紫外辐照区的时间短，实际的紫外剂量远小于灭菌消毒所需的紫外剂量，是通过多次循环并结合过滤来达到一定的灭菌消毒效果，一次性的灭菌消毒率低，对于高传染性、高致病性的细菌、病毒，仍有很大的风险。如市场某一设置了紫外灭菌消毒的小型空气净化器，使用一支外径15mm4W小功率紫外线灯管，结合光触媒，腔体内涂二氧化钛，风速1.5m/s，紫外剂量远小于1mJ/cm²，光触媒也不能快速灭菌，系统整体达不到好的灭菌消毒功能。再如医用手推紫外灭菌消毒车，灭菌消毒腔体为长方体灭菌消毒腔：长60cm、宽40cm、高10cm，采用三支H型紫外线灯并排放置，紫外线灯管径19mm，功率40W，风速2.0m/s，边缘的最小照度为：5mW/cm²，平均紫外剂量约为：0.3mJ/cm²（mWs/cm²），每秒流量为：0.48m3。拟定基准剂量为5mJ/cm²（mWs/cm²），基准流量为10m³/h（0.00278m³/s即0.00278立方米每秒）。达到基准剂量5mJ/cm²，紫外灭菌消毒腔体体积与单位时间（每秒）的流量比值为：0.83。达到基准剂量5mJ/cm²，基准流量10m³/h所需紫外线灯的功率为：23.2W。

现有紫外线空气消毒装置通常设计简单，紫外剂量常远小于要求的生物剂量，一次性灭菌消毒效率低，整体灭菌消毒效率也不理想。一般的空气消毒用的紫外线灯，其管电流密度小于0.2A/cm²，灯周围的紫外照度值低，要达到杀灭微生物的目标紫外剂量需要很多数量的紫外线灯管及很长的紫外消毒腔体。采用现有技术把紫外剂量提高，提高一次性灭菌消毒效率，一方面装置体积庞大、成本高，也不便于放置；另一方面在气流流速的热传导作用下，现有普通紫外线灯253.7nm能量效率大幅下降，系统能耗高。灭菌消毒腔的体积V与紫外剂量J和流量Q比值V/(JQ)，及紫外线灯的功率P与紫外剂量J和流量Q比值P/(JQ)是衡量紫外灭菌消毒装置性能的两项重要指标。以基准剂量5mJ/cm²、基准流量10m³/h（0.00278m³/s即0.00278立方米每秒）计，现有技术从上述例推算可知：达到基准剂量5mJ/cm²，紫外灭菌消毒腔体积与每秒的流量（即每秒1m3）的比值>0.8；达到基准剂量5mJ/cm²，基准流量10m³/h所需的灯功率>22.0W。