CN102261714A - 用于多层建筑物的空气致动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于多层建筑物的空气致动系统，其包括：设置在所述多层建筑物内的升降机系统，该升降机系统包括升降机轿厢以及所述升降机轿厢在其中上下运动的井道；空气入口，其设置在多层建筑物中的任意楼层内，并且将所述建筑物的内部与所述井道连通；空气出口，其设置在多层建筑物中的任意楼层内，并且将所述建筑物的外部与所述井道连通；以及空气处理单元，其选设置于所述空气出口的附近并与所述空气出口相连，其中，所述升降机轿厢的运动导致所述井道内的空气经所述空气出口并通过所述空气处理单元而流到所述建筑物的外部。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于多层建筑物的空气致动系统。
背景技术
近年来，城市中的空气污染已经成为社会各方普遍关注的问题。空气污染物的种类包含很多，它们的形态可能是固体状的粒子，也可能是气体，或是这些形态的混合物存在。城市中比较常见的空气污染物包括悬浮微粒、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物(NOX)和碳氢化合物等，其中大多是由人为因素而产生。如果空气中的污染物数量少的话，对人体和环境的影响会比较轻微，但当这些污染物增加至危险水平，就必须想办法将其从空气里移除。
室外的空气往往容易受到大规模的污染，例如大量的工业排放、交通工具的排放等。然而，空气污染并不只限于室外，吸烟、燃料燃烧、建筑物材料、家具用品也会给室内的空气造成污染。虽然室内污染物的危害程度往往较低，但由于接触时间很长，其累积接触量可能很高。在如今的建筑物中，室内污染因子日渐增多，但通风换气能力因密闭的结构设计却反而减弱，这使得有些室内污染物的浓度可能高达室外浓度的十倍以上。这些室内污染物通常被直接排放到外部环境中，对外部环境中的空气质量造成了很大的影响。
另外，在人口密集的大城市中，尤其是在某些中心区域内，建筑物之间的间距一般很小。因此，从一栋建筑物中排出的空气很难有机会与周围环境中的新鲜空气进行交换。这样，从一栋建筑物中排出的已经被消耗的空气在很长的时间内只能在小范围的区域内流动，或者干脆直接进入到相邻的其它建筑物内。这导致室内和室外的空气质量均明显恶化。
目前，市场上已有各式各样的空气净化器，用来促进建筑物内的空气流通并对其进行净化。然而，此类空气净化器一般需要提供专门的空气输送通道，而且还需要专用的动力装置以提供能量供应。这导致其成本相当高，同时维护起来也非常麻烦。因此，这些空气净化器往往难以在办公楼或居民住宅中普及使用。
发明内容
因此，需要一种空气致动系统，其能够有效地增强建筑物内的空气流通，同时能够在空气排出建筑物之前对其进行净化，但不需要高额的成本投入。
为了解决这一问题，本发明在一方面提供了一种用于多层建筑物的空气致动系统，其包括：设置在所述多层建筑物内的升降机系统，该升降机系统包括升降机轿厢以及所述升降机轿厢在其中上下运动的井道；空气入口，其设置在多层建筑物中的任意楼层内，并且将所述建筑物的内部与所述井道连通；空气出口，其设置在与所述空气入口不同的楼层内，并且将所述建筑物的外部与所述井道连通；以及空气处理单元，其设置于所述空气出口的附近并与所述空气出口相连。其中，所述升降机轿厢的运动导致所述井道内的空气经所述空气出口并通过所述空气处理单元而流到所述建筑物的外部。
在一个实施例中，所述空气致动系统包括一个空气入口和一个空气出口，其中两者都设置于多层建筑物的底层中。每个空气入口和空气出口可以通过阀来打开或关闭。
在另一个实施例中，所述空气致动系统包括多个空气入口/空气出口，其设置于多层建筑物另外的层中。
本发明在另一方面提供了一种空气致动方法，其利用如上文所述的空气致动系统来在多层建筑物内致动空气。
根据本发明的空气致动方法，当升降机轿厢在井道内向上运动时，仅打开空气入口，使得轿厢的向上运动将建筑物内部的空气经该空气入口被抽吸到井道内，然后压迫井道内空气向上运动。当升降机轿厢向下运动时，仅打开空气出口，使得轿厢的向下运动压迫井道内的空气也向下运动。被致动的空气进入到位于该空气出口处的空气处理单元内进行处理，之后排到建筑物的外部。这样，建筑物内部的空气能够通过井道内轿厢的运动而顺畅地从建筑物中排出。
本发明的一个优势在于：利用建筑物中现成的升降机系统来实现致动空气的目的。由于平时升降机上下运动已经十分频繁，这样就为空气致动系统的工作提供了足够的能量。因此，不需要为根据本发明的空气致动系统提供额外的动力装置，从而大大降低了其运行成本。由于升降机系统本身是需要进行定期维护的，因此根据本发明的空气致动系统的维护成本也大大降低。
本发明的另一个优势在于：可通过设置空气处理单元来对流入和/或流出建筑物的空气质量进行处理、例如净化，从而移除空气中的大部分悬浮颗粒以及氮氧化物。因此，能够确保已被污染的或者质量下降的空气不会被直接排回周边环境中，从而有利于空气的循环，提高城市中的空气质量。
在另外一个优选实施例中，空气处理单元还设置成能够对流出建筑物的空气质量进行检测和记录。这样，就可以方便地对流出建筑物的空气进行质量控制，以便根据实际的空气质量情况来增加或降低空气处理单元的空气净化力度。
附图说明
图1是根据本发明的空气致动系统的示意图；
图2A和2B显示了根据本发明的空气致动系统的一个优选实施例；
图3A和3B显示了根据本发明的空气致动系统的另一优选实施例；
图4是根据本发明的空气致动系统中的气-水/气-固交换单元的示意图。
具体实施方式
下面参考附图来详细地描述本发明。
图1显示了本发明的空气致动系统100，其包括设置在多层建筑物50中的升降机系统70，该升降机系统70包括升降机轿厢2和轿厢2可在其内上下运动以到达不同楼层6的井道1。
在多层建筑物50的底层设置有一空气入口3，其将多层建筑物的内部与井道1连通。因此，建筑物50内的被人们消耗过的空气可通过该空气入口3而进入到井道1内。在多层建筑物50的底层设置有一空气出口4，其将井道1与多层建筑物50的外部连通。因此，井道1内的空气可通过该空气出口4而排放到建筑物的外部。
需要说明的是，虽然在图1中为了方便说明起见而示出了空气入口3和空气出口4都设置在多层建筑物50的底层中，然而可以理解，它们也能够设置在该建筑物的其它楼层中。在一个实例中，空气入口3和空气出口4都设置在不同于底层的同一楼层中。在另一个实例中，空气入口3和空气出口4分别设置在不同的楼层中。同样，虽然在图1中只示出了一个空气入口和一个空气出口，但本领域的技术人员应当了解也可以在多层建筑物中设置多个空气入口和多个空气出口。
在本发明中，升降机轿厢2在井道1内的上下运动可以看作是活塞在气缸内的上下运动，即，轿厢2相当于活塞而容纳轿厢的井道1相应地作为气缸。这样，现有的升降机系统70就能如同活塞效应一样起到致动空气的作用。
当轿厢2在井道1内沿着背离空气入口3的第一方向(在该实施例中为向上的方向)运动时，便形成了一种抽吸效应。在这种情况下，建筑物内部的空气将经由空气入口3而被抽吸到井道1内。当轿厢2在井道1内沿着与第一方向相反的第二方向运动时，轿厢2又如同活塞一样压迫井道1内被吸入的空气经由空气出口4而排放到建筑物的外部。
为了解决室外空气污染的问题，可以在空气出口4的附近处设置空气处理单元8，用来对排出建筑物的空气进行适当的处理。在一个实施例中，该空气处理单元8优选地包括空气质量净化装置。关于该空气质量净化装置的具体构造，将在下文中参照图4进行详述。
这样，当升降机轿厢2向下运动时，井道1内处于升降机轿厢2下方的空气(即在建筑物的内部已经被人们所消耗过并通过轿厢2的运动而被吸入井道1内的空气)会被升降机轿厢2通过活塞效应而迫使朝向空气出口4流动。因此，空气将进入到空气处理单元8内并在其中进行适当的处理、例如净化处理，以便除去其中的二氧化碳(CO2)、氮氧化合物(NOx)以及挥发性有机化合物(VOC)等污染成分。
空气入口或出口的大小优选地大约等于井道横截面积的20％-30％，更优选地为井道横截面积的25％。根据计算流体力学的原理可以算出，如果升降机轿厢的面积占井道横截面积的60％，那么当轿厢以2.5米/秒的速度运动且空气入口/出口大小为井道横截面积的25％时，空气将以3.8米/秒的速度经由空气入口被抽吸入井道内或者经由空气出口排出，该空气流速已经足够能由空气处理单元来对空气进行良好的处理。目前，常规的升降机轿厢面积通常都大于井道横截面积的60％。因此，本发明的空气致动系统完全可以利用现有的多层建筑物中的升降机系统，而不必对该升降机系统进行任何改造。这使得根据本发明的空气致动系统的成本大大降低。
由于升降机每天的运行非常频繁，因此它能够使空气被充分地抽吸入井道内，并使井道内的空气充分地排出建筑物。这样便可利用现有升降机系统来致使空气频繁地流出建筑物，增强了空气交换的力度，从而为改善建筑物内的空气质量提供了基础。由于升降机系统是多层建筑物中现有的，因此不必为该空气致动系统提供额外的动力装置。
另外，在另一实施例中，可在空气入口和空气出口处设置风扇，以便在空气流速较慢时加速空气的流动。
图2A和2B显示了根据本发明的空气致动系统100的工作方式。如图所示，该空气致动系统100包括空气入口3和空气出口4，以及设置在该空气出口4附近并与其连接的空气处理单元8。每个空气入口3和空气出口4处都提供有阀(未示出)。
如图2A所示，当升降机轿厢2沿背离空气入口3的方向运动时、即在轿厢1内上升时，打开空气入口3并关闭空气出口4，使得轿厢2的向上运动将建筑物内部的空气经空气入口3被抽吸到井道内，然后压迫井道内被吸入的空气向上运动。如图2B所示，当升降机轿厢2朝向空气出口4运动时、即在轿厢1内下降时，打开空气出口4并关闭空气入口3，使得轿厢2的向下运动压迫井道1内的空气也向下运动。被致动的空气进入到位于空气出口4处的空气处理单元8内进行处理，之后排到建筑物的外部。这样，建筑物内部的空气能够通过井道内轿厢的运动而顺畅地从建筑物中排出。
图3A和3B显示了根据本发明的另一优选实施例。该实施例中的空气致动系统200包括两个空气入口和两个空气出口，即设置在多层建筑物的一层、例如顶层的第一空气入口103和第一空气出口104，以及设置在多层建筑物的另一层、例如底层的第二空气入口113和空气出口114。在两个空气出口104，114的附近分别设置有空气处理单元108，118。
根据该优选实施例，如图3A所示，当升降机轿厢102沿背离第一空气入口103的方向运动时、即在轿厢101内下降时，仅打开第一空气入口103和第二空气出口114。这样，轿厢102的向下运动将建筑物内部的空气抽吸到井道内轿厢102上方的区域中，并且同时压迫井道内轿厢102下方区域中的空气向下运动。被致动的空气最终经由第二空气出口114进入到位于底层的空气处理单元118内。该空气在空气处理单元118进行处理，之后排到建筑物的外部。
类似地，如图3B所示，当升降机轿厢102沿朝向第一空气入口103的方向运动时、即在轿厢101内上升时，仅打开第二空气入口113和第一空气出口104。这样，轿厢102的向上运动将建筑物内部的空气抽吸到井道内轿厢102下方的区域中，并且同时压迫井道内轿厢102上方区域中的空气向上运动。被致动的空气最终经由第一空气出口104进入到位于顶层的空气处理单元108内。该空气在空气处理单元108进行处理，之后排到建筑物的外部。
如上所述，根据本发明的该优选实施例的空气致动系统能够根据升降机的运动情况实时地调整空气出口/入口的开启与关闭，使得空气致动的效率达到最高，并基本上消除了井道内空气流互相冲突的可能性。
容易理解，空气出口和空气入口处阀的开启与关闭可以通过一个未示出的控制单元来实现。能够实现上述开启与关闭的控制单元的具体构造是所属领域的技术人员所熟知的，因此为节约篇幅起见而在此略去。
由于在本发明的空气致动系统中将升降机轿厢用作致动空气的活塞，因此，井道内被致动的空气量将与升降机轿厢的横截面积成一定比例。在理想的完全密封的情况下、即升降机轿厢的横截面积接近等于井道横截面积时，能够提供最理想的空气致动效果。因此，通过适当减小升降机轿厢与升降机井道之间的间距，就能够增强建筑物内的空气流动能力。可以根据具体情况的需要来决定是否需要对现有的升降机轿厢与升降机井道之间的间距进行调整。
图4显示了根据本发明的空气处理单元中的空气质量净化系统的一个实施例。在该实施例中，空气质量净化系统是一个气-水交换单元20。该气-水交换单元20设置在空气致动系统的空气出口处，用于对将要从建筑物中流出的空气进行净化。如图所示，该水-气交换单元20包括空气进入口9、交换室10、混合器11、液泵12、管道系统13、液体喷洒头14、液体箱15以及空气排放口16。本领域的技术人员容易理解，其它形式的空气质量净化系统也能够用于该空气处理单元中。
空气进入口9用于接收待净化的空气并将其引入交换室10。液泵12用于将液体箱15中的液体压入管道系统13中，从而使液体能通过液体喷洒头14连续不断地喷洒到混合器11中。这样，待净化的空气就能与液体在混合器11内进行充分的混合。液体箱15中的液体可以是水，经空气进入口9进入的空气与水充分混合，并通过一过滤器，从而去除空气中的大部分呼吸悬浮颗粒。液体箱15中的液体也可以是尿素，经空气进入口9进入的空气与尿素充分混合，并通过一过滤器，从而去除空气中的大部分氮氧化物。之后，去除了悬浮颗粒或氮氧化物的洁净空气经空气排放口16排放到外部环境中。这显然有助于改善外部环境的空气质量。
在一个实施例中，交换室10中具有固体，用于隔离二氧化碳或其它空气处理方式。在这种情况下，气-水交换单元被替换为气-固交换单元。
在一个优选实施例中，该空气处理单元还可以具有空气质量检测装置，用于对最终排出的空气质量进行监控，以防止不达标空气的排出。同时，该空气质量检测装置可对经空气处理单元处理的空气进行检测和记录，以便根据空气的实际净化程度来决定加大或减小空气净化的力度。容易理解，这种功能可由上述控制单元来实现。
本领域的技术人员应当理解，该气-水/气-固交换单元也可设置于多层建筑物的空气进入口处，用于对从外部进入建筑物内的空气进行处理，以确保周边环境中已受污染的空气能在进入建筑物前就得到净化。在多层建筑物的空气进入口处也可设置上述空气质量检测装置，用来对进入该建筑物的空气进行检测和记录。
另一方面，本发明还提供了一种用于在建筑物内致动空气的方法。根据该方法，当升降机轿厢在井道内向上运动时，仅打开空气入口，使得轿厢的向上运动将建筑物内部的空气经该空气入口被抽吸到井道内，然后压迫井道内的空气向上运动。当升降机轿厢向下运动时，仅打开空气出口，使得轿厢的向下运动压迫井道内的空气也向下运动。被致动的空气进入到位于该空气出口处的空气处理单元内进行处理，之后排到建筑物的外部。
由此，利用根据本发明的空气致动方法，建筑物内的空气能够有效地流通，并经相应的处理如净化之后再排出建筑物。这导致建筑物内的空气条件得到改善，同时也提高了外部环境的空气质量。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。另外，在不脱离本发明原理的情况下，也可以进行多种改变以使得特定的环境或材料适于本发明的教导。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (14)
1.一种用于多层建筑物的空气致动系统，包括：
设置在所述多层建筑物内的升降机系统，其包括升降机轿厢以及所述升降机轿厢在其中上下运动的井道；
空气入口，其设置在多层建筑物中的任意楼层内，并且将所述建筑物的内部与所述井道连通；
空气出口，其设置在多层建筑物中的任意楼层内，并且将所述建筑物的外部与所述井道连通；以及
空气处理单元，其设置于所述空气出口的附近并与所述空气出口相连，
其中，所述升降机轿厢的运动导致所述井道内的空气经所述空气出口并通过所述空气处理单元而流到所述建筑物的外部。
2.根据权利要求1所述的空气致动系统，其特征在于，当所述轿厢在所述井道内沿着背离所述空气入口的第一方向运动时，所述空气入口打开而所述空气出口关闭，并且
当所述轿厢在所述井道内沿着与所述第一方向相反的第二方向运动时，所述空气入口关闭而所述空气出口打开。
3.根据权利要求1所述的空气致动系统，其特征在于，所述空气入口和所述空气出口的打开/关闭通过相应的阀来控制。
4.根据权利要求1-3中任一所述的空气致动系统，其特征在于，所述空气致动系统包括一个空气入口和一个空气出口，其设置于多层建筑物的同一层中。
5.根据权利要求4所述的空气致动系统，其特征在于，所述空气入口和所述空气出口设置于多层建筑物的底层或顶层中。
6.根据权利要求1-3中任一所述的空气致动系统，其特征在于，所述空气致动系统包括一个空气入口和一个空气出口，两者分别设置于多层建筑物的不同楼层中。
7.根据权利要求1-3中任一所述的空气致动系统，其特征在于，所述空气致动系统包括两个空气入口和两个空气出口，其中所述多层建筑物的一层中设置有第一空气入口和第一空气出口，而所述多层建筑物的另一层中设置有第二空气入口和第二空气出口。
8.根据权利要求7所述的空气致动系统，其特征在于，所述空气致动系统设置成，当所述轿厢在所述井道内沿着背离所述第一空气入口的第一方向运动时，所述第一空气入口和第二空气出口打开而所述第二空气入口和第一空气出口关闭，并且
当所述轿厢在所述井道内沿着与所述第一方向相反的第二方向运动时，所述第二空气入口和第一空气出口打开而所述第一空气入口和第二空气出口关闭。
9.根据前述权利要求中任一项所述的空气致动系统，其特征在于，空气入口和空气出口的横截面积均占所述井道横截面积的20％-30％，优选地占25％。
10.根据前述权利要求中任一项所述的空气致动系统，其特征在于，在所述空气入口或空气出口处还设置有风扇，以增强空气的流动性。
11.根据前述权利要求中任一项所述的空气致动系统，其特征在于，所述井道内的被致动的空气量与所述升降机轿厢的横截面积成比例。
12.根据前述权利要求中任一项所述的空气致动系统，其特征在于，所述空气处理单元包括空气质量净化装置。
13.根据权利要求12所述的空气致动系统，其特征在于，所述空气质量净化装置包括气-水交换单元或气-固交换单元。
14.根据权利要求13所述的空气致动系统，其特征在于，空气在所述水-气交换单元中与水或尿素充分混合并通过一过滤器，从而去除所述空气中大部分的呼吸悬浮颗粒、氮氧化物或二氧化碳，之后再排到所述建筑物的外部。
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| C06 | Publication | ||
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111130 |