CN104929283A - 自净化防光污染的建筑外墙 - Google Patents

Abstract

本发明公布一种自净化防光污染的建筑外墙，属于房屋建筑技术领域。包括固定在外墙上的基座；所述基座上固定有均匀分布的玻璃球；所述玻璃球上负载有能将水分解为自由基和电子-空穴对的光感应性催化剂。本发明既能防控光污染又具有自净化建筑外环境中的有毒有害物质的作用。

Description

自净化防光污染的建筑外墙

技术领域

本发明涉及房屋建筑技术领域，具体是一种自净化防光污染的建筑外墙。

背景技术

玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法，是现代高层建筑时代的显著特征。它大约于上世纪80年代传入我国，深圳、广州、北京、上海等大中城市大面积采用玻璃幕墙的建筑随处可见，然而由此造成的光污染却是人们始料不及的。玻璃幕墙的光污染（或称为噪光），是指高层建筑的幕墙上采用了涂膜玻璃或镀膜玻璃，当直射日光和天空光照射到玻璃表面上时由于玻璃的镜面反射（即正反射）而产生的反射眩光。

光污染是制造意外交通事故的凶手，矗立的一幢幢玻璃幕墙大厦，就像一大块几十米宽、近百米高的巨大镜子，并对交通情况和红绿灯进行反射（甚至是多次反射），反射光进入高速行驶的汽车内，会造成人的突发性暂时失明和视力错觉，在瞬间会遮住司机的视野，或使他感到头昏目眩，严重地危害行人和司机的视觉功能。那些建在居民小区附近的玻璃幕墙，会对周围的建筑形成反光。据光学专家研究，镜面建筑物玻璃的反射光比阳光照射更强烈，其反射率高达82％～90％，光几乎全被反射，大大超过了人体所能承受的范围。夏日将阳光反射到居室中，强烈的刺目光线最易破坏室内原有的良好气氛，也使室温平均升高4℃～6℃。长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，容易导致视力下降，产生头昏目眩、失眠、心悸、食欲下降及情绪低落等类似神经衰弱的症状，使人的正常生理及心理发生变化，长期下去会诱发生理和心理疾病。此外，玻璃幕墙光洁透明的天生丽质并不耐污染，尤其在大气含尘量较多、空气污染严重、干旱少雨的北方地区，玻璃幕墙极易蒙尘纳垢，这对城市景观而言,非但不能增“光”，反而丢“脸”。所用材质低劣，施工质量不高，出现色泽不均匀，波纹各异，由于光反射的不可控制性，导致了光环境的杂乱。

光污染是在以下特定条件下产生的：

（1）使用了大面积高反射率镀膜玻璃；（2）在特定方向和特定时间下产生；（3）光污染的程度与玻璃幕墙的方向、位置及高度有密切关系。因为人的视角在2米高左右±15度夹角之内影响最大，光反射的强度随反射物到人眼的距离的平方成反比。近年来，各国政府和有关学术团体对光污染问题十分重视，先后公布了一系列技术文件、标准和法令，控制光污染。

我国对幕墙建筑的问题也给予了高度重视，1996年起幕墙工程技术规范、加强建筑幕墙工程管理的暂行规定等法规相继出台，使控制幕墙工程质量有了法规依据。各地根据自己的实际情况，也采取了一些相应的可行措施。光污染问题的出现并不是说玻璃幕墙不要做了，而是怎样去做好。目前高科技的发展已经将幕墙的材质从单一的玻璃发展到钢板、铝板、合金板、大理石板、搪瓷烧结板等等，通过合理设计，将玻璃幕墙和钢、铝、合金等材质的幕墙组合在一起，不但可使高层建筑物更加美观，可更有效地减少幕墙反光而导致的光污染，还能进一步减轻高层建筑物的自重，充分发挥幕墙建材的优点。玻璃幕墙反射光的影响程度，取决于定向反射光的强度，可以采用全透明或半透明的玻璃来减弱反射光的强度，但大部分的光线直接射入室内，势必造成室内温度升高。目前，可以采用的构造形式有两种：

（1）双层玻璃通风构造。这种构造在不同的季节有不同的作用。夏季，放下半透明卷帘，开启排风管道和通风口，通过卷帘反射后能除去大部分辐射热。冬季，封闭通风口，关掉排风机，双层玻璃又可起到保温的作用，防止室内热量散失，这样做的缺点是投资费用较大。

（2）红外热构造。通过介质膜镀层的透红外特性，利用吸热水管能够将阳光中的大部分热能吸收作为大楼热水源热源的一部分，无论夏季和冬季都能有效地使用。不足之处在于对玻璃幕墙厚度要求较大，但可以通过幕墙外挂出等措施加以调整。玻璃对玻璃幕墙起着关键性的作用，要根据玻璃的一些参数慎重地选择玻璃幕墙的玻璃类型，选用具有减少眩光性能的玻璃，这些参数包括建筑地点的光气候参数，对可见光的透射数、反射系数，对日光的透射系数、反射系数和吸收系数，还有热透射系数、热膨胀系数，以及厚度、最大尺寸、重量、抗风力等。但众所周知，玻璃对于光具有透射、吸收和反射特性。玻璃幕墙就根据这些特性采用了不同类型的玻璃。用于玻璃幕墙的玻璃一般有透明玻璃、着色玻璃、吸热玻璃、涂膜玻璃、镀膜玻璃、夹层玻璃和光化学玻璃等。只是这些玻璃幕墙上使用的玻璃中可以了解到它们各自的优缺点。

另外,建筑周边环境中的有毒有害气体在太阳光和人造光源的照射,发生一系列的转化。如果转化能够降低有毒有害物质的毒性或者使得有毒有害物质得到彻底的降解矿化，当然是我们很希望看到的。但是大部分转化都会生成更加复杂或者毒性更强的物质，严重危害建筑环境中的人类和生物健康。要使得这种转化能够有利于建筑环境中有害物质的净化，才可能使建设环境设计在节能的同时，绿色和环保。而一般的玻璃幕墙往往会产生光反射造成物理性污染，且不具备自净化建筑外环境的功能，因此找到一种既能防控光污染又具有自净化建筑外环境中的有毒有害物质是建筑外环境，特别是幕墙设计的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种自净化防光污染的建筑外墙，既能防控光污染又具有自净化建筑外环境中的有毒有害物质的作用。

本发明通过以下技术方案实现：一种自净化防光污染的建筑外墙，包括固定在外墙上的基座；所述基座上固定有均匀分布的玻璃球；所述玻璃球上负载有能将水分解为自由基和电子-空穴对的光感应性催化剂。

其进一步是：所述的玻璃球替换为均匀分布在基座上的圆弧形凹槽或凸起；所述圆弧形凹槽或凸起的表面上负载有能将水分解为自由基和电子-空穴对的光感应性催化剂。

所述基座的材质为玻璃、混凝土或者高分子材料。

所述催化剂是以细砂和精煤作为掺杂材料的复合掺杂的二氧化钛催化剂。

所述催化剂的制备方法是：

1以钛酸四丁酯、细砂和精煤的混合研磨形成的粉体为材料，采用溶胶凝胶方法制备；其中每62毫升钛酸四丁酯液体对应细沙0.02wt%(约0.0124g)和精煤0.03wt%(约0.01g)。

2上述步骤得到的复合掺杂的二氧化钛经马弗炉煅烧550℃保持4小时后冷却取出；

3上述步骤得到的复合掺杂的二氧化钛经研钵研磨，然后过0.074mm的分子筛后，存放在干燥器中备用。

所述催化剂在玻璃球成型阶段粘附在玻璃球表面，或以贴膜的形式固定在成型后的玻璃球表面。

所述玻璃球相互之间留有间隙，玻璃球露出基座部分小于半球。

所述玻璃球相互之间紧靠，玻璃球露出基座部分大于半球。

在玻璃制造过程中或者幕墙安装过程中打磨使其表面尽量形成较为规则漫反射，从而避免太阳光照射到玻璃幕墙上时,产生反射而造成光污染。同时由于圆形玻璃球是负载有光感应性催化剂，当太阳光照射到幕墙表面时，产生分解水形成自由基（·OH）和电子-空穴对，这些氧化性微粒的存在能使得吸附在幕墙表面或游离于附近的携带有害化合物的雾霾等降解而无害化。第三，这样的结构增加了幕墙表面积能够多吸附更多的携带有害化合物的雾霾和其他水分子比如PM2.5和PM10。第四，随着天气的变化，幕墙表面形成水膜会减少光反射，也能溶解有害化合物，从而降低建筑外环境的气体和固体污染，经雨水冲刷亦能达到自净化墙面的作用。这里的净化包括处理附着在表面的污垢以外，也包括建筑外环境中的有机物的有效降解。

附图说明

图1是本发明第一实施例结构示意图；

图2是本发明第二实施例结构示意图；

图3是本发明第三实施例结构示意图；

图4是本发明第四实施例结构示意图。

图中：1、基座；2、玻璃球。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，现结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1所示，一种自净化防光污染的建筑外墙，基座1固定在外墙上；基座上固定有均匀分布的玻璃球2，玻璃球2相互之间留有一定距离，玻璃球2露出基座部分小于半球；玻璃球2上负载有能将水分解为自由基和电子-空穴对的光感应性催化剂。其中基座1的的材质为玻璃、混凝土或者高分子材料。

实施例二

如图2所示，一种自净化防光污染的建筑外墙，基座1固定在外墙上；基座上固定有均匀分布的玻璃球2，玻璃球相互之间紧靠，玻璃球露出基座部分大于半球；玻璃球2上负载有能将水分解为自由基和电子-空穴对的光感应性催化剂。其中基座1的的材质为玻璃、混凝土或者高分子材料。

实施例三

如图3所示，一种自净化防光污染的建筑外墙，基座1固定在外墙上；基座的表面是均匀分布的圆弧形凹槽，使其表面尽量形成较为规则漫反射，基座的表面上负载有能将水分解为自由基和电子-空穴对的光感应性催化剂。其中基座1的的材质为玻璃。

实施例四

如图4所示，一种自净化防光污染的建筑外墙，基座1固定在外墙上；基座的表面是均匀分布的圆弧形凸起，使其表面尽量形成较为规则漫反射，基座的表面上负载有能将水分解为自由基和电子-空穴对的光感应性催化剂。其中基座1的的材质为玻璃。

实施例一至四中所用的催化剂是以细砂和精煤作为掺杂材料的复合掺杂的二氧化钛催化剂；（其中细砂、精煤、二氧化钛的比份写一下，最好给它们各自定一个范围）。

所述催化剂的制备方法是：

1以钛酸四丁酯、细砂和精煤的混合研磨形成的粉体为材料，采用溶胶凝胶方法制备；其中每62毫升钛酸四丁酯液体对应细沙0.02wt%(约0.0124g)和精煤0.03wt%(约0.01g)。

2上述步骤得到的复合掺杂的二氧化钛经马弗炉煅烧550℃保持4小时后冷却取出；

3上述步骤得到的复合掺杂的二氧化钛经研钵研磨，然后过0.074mm（200目）的分子筛后，存放在干燥器中备用。

实施例一至四中催化剂的固定方法是：催化剂在玻璃球成型阶段粘附在玻璃球表面，或以贴膜的形式固定在成型后的玻璃球或基座表面。

Claims (8)

1.一种自净化防光污染的建筑外墙，其特征在于：包括固定在外墙上的基座；所述基座上固定有均匀分布的玻璃球；所述玻璃球上负载有能将水分解为自由基和电子-空穴对的光感应性催化剂。

2.根据权利要求1所述的自净化防光污染的建筑外墙，其特征在于：所述的玻璃球替换为均匀分布在基座上的圆弧形凹槽或凸起；所述圆弧形凹槽或凸起的表面上负载有能将水分解为自由基和电子-空穴对的光感应性催化剂。

3.根据权利要求1或2所述的自净化防光污染的建筑外墙，其特征在于：所述基座的材质为玻璃、混凝土或者高分子材料。

4.根据权利要求1或2所述的自净化防光污染的建筑外墙，其特征在于：所述催化剂是以细砂和精煤作为掺杂材料的复合掺杂的二氧化钛催化剂。

5.根据权利要求4所述的自净化防光污染的建筑外墙，其特征在于：所述催化剂的制备方法是：

1以钛酸四丁酯、细砂和精煤的混合研磨形成的粉体为材料，采用溶胶凝胶方法制备；其中每62毫升钛酸四丁酯液体对应细沙0.02wt%和精煤0.03wt%；

2上述步骤得到的复合掺杂的二氧化钛经马弗炉煅烧550℃保持4小时后冷却取出；

3上述步骤得到的复合掺杂的二氧化钛经研钵研磨，然后过0.074mm的分子筛后，存放在干燥器中备用。

6.根据权利要求1所述的自净化防光污染的建筑外墙，其特征在于：所述催化剂在玻璃球成型阶段粘附在玻璃球表面，或以贴膜的形式固定在成型后的玻璃球表面。

7.根据权利要求1所述的自净化防光污染的建筑外墙，其特征在于：所述玻璃球相互之间留有间隙，玻璃球露出基座部分小于半球。

8.根据权利要求1所述的自净化防光污染的建筑外墙，其特征在于：所述玻璃球相互之间紧靠，玻璃球露出基座部分大于半球。