CN104990194B - 一种建筑外墙用的依附式风道系统 - Google Patents

Abstract

一种建筑外墙用的依附式风道系统，它涉及一种风道系统。在汽车尾气排放较多的受污染较重街道峡谷中，存在因静风、逆温等不利天气条件下使街道峡谷中的空气污染集聚的问题难以解决，局部环境微气候难以改善的问题。本发明包括底部风筒组件、顶部风筒组件、植被夹层、多个标准部风筒组件，顶部风筒组件、多个标准部风筒组件和底部风筒组件从上至下依次连通且均位于建筑外墙上；底部风筒本体的底端连通有入风罩，入风罩的底部为主进风口，入风罩的侧壁上加工有侧向进风口，底部风筒本体通过固定夹固定连接在建筑外墙上；顶部风筒本体的顶部设置有风帽，斜支撑倾斜固接在顶部风筒本体和建筑物顶层楼板之间。本发明用于改善建筑物之间的空气质量。

Description

一种建筑外墙用的依附式风道系统

技术领域

本发明具体涉及一种建筑外墙用的依附式风道系统。

背景技术

随着城市交通的快速发展，大中城市的机动车保有量在逐年增加，而机动车尾气排放造成的污染也日益严重。机动车尾气包括CO、NOx、碳氢化合物和颗粒物等，是形成PM2.5的主要污染源之一。街道峡谷是指城市中道路及周围连续建筑物形成的城市大气边界层下垫面中的狭长低谷。城市街道峡谷的特殊地理条件以及微气候特征会影响污染物的传输扩散，对街道上活动的人群，包括驾驶员与行人的健康造成不利影响。同时，自然通风作为一项具有很大潜力的节能技术，在建筑通风中得到了广泛的应用。街道峡谷周边临街建筑通过自然通风将室外空气引入室内，然而在街道峡谷内污染物扩散的情况下，建筑自然通风可能会将室外被污染的空气引入室内，此外，由于街道峡谷空气污染所具有的爬墙效应，会进一步加剧恶化建筑物室内空气品质，对于临街建筑物来说，底部1-3层室内空气污染尤为严重。同时在静风、逆温等不利天气条件，影响街道峡谷内的空气流通，街道峡谷内空气污染的问题难以解决，街道峡谷内的微气候难以改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种建筑外墙用的依附式风道系统，以解决在汽车尾气排放较多的受污染较重街道峡谷中，因静风、逆温等不利天气条件下使街道峡谷中的空气污染集聚的问题难以解决，局部环境微气候难以改善的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种建筑外墙用的依附式风道系统，它包括底部风筒组件、顶部风筒组件、植被夹层、多个标准部风筒组件，所述顶部风筒组件、多个标准部风筒组件和底部风筒组件均位于建筑外墙上，所述顶部风筒组件、多个标准部风筒组件和底部风筒组件从上至下依次连通形成风道；

所述底部风筒组件包括底部风筒本体、入风罩和固定夹，所述底部风筒本体的底端连通有入风罩，入风罩的底部为主进风口，入风罩的侧壁上加工有侧向进风口，底部风筒本体通过固定夹固定连接在建筑外墙上；

多个标准部风筒组件从上到下首尾顺次连通，每个标准部风筒组件包括标准部风筒本体，每两个相邻标准部风筒本体之间可拆卸连接；

顶部风筒组件包括顶部风筒本体、风帽和斜支撑，所述顶部风筒本体的顶部设置有风帽，斜支撑倾斜设置在顶部风筒本体和建筑物顶层楼板之间，斜支撑的一端与顶部风筒本体固定连接，斜支撑的另一端固定连接在建筑物顶层楼板上；

底部风筒本体的顶端与多个标准部风筒组件中处于最下端的标准部风筒本体相连通，顶部风筒本体与多个标准部风筒组件中处于最上端的标准部风筒本体相连通，植被夹层从上至下依次铺设在顶部风筒本体、多个标准部风筒本体以及底部风筒本体的内壁上。

本发明与现有技术相比的有益效果：

1、本发明是为了辅助城市街道峡谷因建筑物密集或过高而形成的不利于之间空气流通而设置的，尤其能够改善街道峡谷中地面及建筑物外环境的空气质量，对街道峡谷建筑物底层外环境及建筑物之间的空气的循环和净化效果突出。通过底部风筒组件、顶部风筒组件、植被夹层和多个标准部风筒组件之间的配合设置使处于建筑物底部的受污染的空气直接排除，植被夹层可净化顶部风筒组件、植被夹层和多个标准部风筒组件之间的空气。利用植被夹层吸热降温、光合作用及吸附空气污染颗粒特性，有效改善街道峡谷空气质量进而间接改善街道峡谷中建筑物室内微气候和空气质量。

2、入风罩的设置，有效增加吸纳周边尾气的范围和效果。其上紧邻的侧入风口，利用底部风筒本体产生较强的吸附作用，将高于入风罩区域的街道底层污染空气也能够吸纳过来，扩大底部风筒组件的辐射范围。辅助入风口的开口位置根据是建筑物层高而具体设置，灵活性强，辅助入风口用于吸纳不同层高所对应的污染的空气。借助植被夹层中植物杆茎及叶片的呼吸与光合作用，吸附并处理空气中的有害物质，释放新鲜氧气和负氧离子，从而达到净化、过滤室外污染空气效果，避免空气污染的迁徙。

3、本发明适于设置在机动车流量较大，汽车尾气排放较多的污染较重街道临街建筑中，用于改善局部环境微气候，将停滞于街道底层高度区域的汽车尾气通过风道输送至建筑顶层屋面之上随风吹散。亦可用于其它环境，如较为封闭的庭院空间和峡谷区域。

4、本发明设置位置依附于建筑外墙，对于消除街道峡谷中污染空气的爬墙效应，更为直接有效，从而间接改善街道峡谷临街建筑及其他污染区域建筑物室内空间空气质量和微气候。适用于城市办公、商业区等机动车密集区域，或居住小区道路周边与庭院内建筑组群。本发明用于净化城市街道峡谷空气污染中的多种有害成分，有利于维系城市居民的身心健康，同时增加建筑立面形式的变化，起到美化城市的作用。

5、本发明通过设置在风筒顶部风帽的处理，有利于风筒保持正压运行，并强化了地面与屋顶高空空气温差在风筒中形成的拔风效应，避免屋顶风向变化造成的风口处风的倒灌现象，促使有害气体快速排出。

6、本发明主要作用在于改善或解决街道峡谷地面环境及临街与邻近建筑物底部层高范围室内空气污染严重的问题。本发明对于改善其它区域，尤其是能够改善较封闭的庭院空间、狭谷区域环境的空气对流与空气质量。

附图说明

图1是本发明的主视结构剖面图；

图2是底部风筒组件1的俯视结构示意图；

图3是顶部风筒组件2与建筑物顶层之间连接关系的主视示意图；

图4是本发明两个相邻标准部风筒本体3-1之间变径榫接的主视结构示意图；

图5是本发明两个相邻标准部风筒本体3-1之间弹性连接的主视结构示意图，图中箭头弹性连接体18的压缩方向；

图6是弹性连接体18、底部风筒本体1-1、固定夹1-3和建筑外墙之间的连接关系示意图；

图7是具体实施方式四中风帽2-2的主视结构示意图；

图8是当风帽2-2为无动力旋转风帽时的主视结构示意图；

图9是具体实施方式六中风帽2-2的主视结构示意图；

图10是挡风板10、四根双向牵引绳11和滑轮总成15之间连接关系的俯视结构示意图，图中去掉太阳能板8和太阳能板用支架9；

图11是本发明的第一使用状态图；

图12是本发明的第二使用状态图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图12说明本实施方式，本实施方式包括底部风筒组件1、顶部风筒组件2、植被夹层4、多个标准部风筒组件3，所述顶部风筒组件2、多个标准部风筒组件3和底部风筒组件1均位于建筑外墙上，所述顶部风筒组件2、多个标准部风筒组件3和底部风筒组件1从上至下依次连通形成风道；

所述底部风筒组件1包括底部风筒本体1-1、入风罩1-2和固定夹1-3，所述底部风筒本体1-1的底端连通有入风罩1-2，入风罩1-2的底部为主进风口，入风罩1-2的侧壁上加工有侧向进风口1-4，底部风筒本体1-1通过固定夹1-3固定连接在建筑外墙上；

多个标准部风筒组件3从上到下首尾顺次连通，每个标准部风筒组件3包括标准部风筒本体3-1，每两个相邻标准部风筒本体3-1之间可拆卸连接；

顶部风筒组件2包括顶部风筒本体2-1、风帽2-2和斜支撑2-3，所述顶部风筒本体2-1的顶部设置有风帽2-2，斜支撑2-3倾斜设置在顶部风筒本体2-1和建筑物顶层楼板之间，斜支撑2-3的一端与顶部风筒本体2-1固定连接，斜支撑2-3的另一端固定连接在建筑物顶层楼板上；

底部风筒本体1-1的顶端与多个标准部风筒组件3中处于最下端的标准部风筒本体3-1相连通，顶部风筒本体2-1与多个标准部风筒组件3中处于最上端的标准部风筒本体3-1相连通，植被夹层4从上至下依次铺设在顶部风筒本体2-1、多个标准部风筒本体3-1以及底部风筒本体1-1的内壁上。

本实施方式中底部风筒组件1对应的是建筑物中底层部位而设置的风筒组件；顶部风筒组件2对应的是建筑物中顶层部位而设置的风筒组件；多个标准部风筒组件3对应的是建筑物中标准层部位而设置的风筒组件。

入风罩1-2设置为喇叭型，其宽口朝下设置以增加吸纳周边尾气的范围和效果。其上紧邻的侧入风口，利用风道中较强的吸附作用，将高于主进风口区域的空气吸纳过来，扩大风道的辐射范围。本发明设置在建筑外墙立面外，可配合景观效果进行设计，巧妙融入立面造型的构成。因此，本发明可以是独立式的，作为建筑外墙立面构图的元素，以强化形态，夸张的方式出现，也可以形成含蓄的风格，隐蔽在建筑形体与立面的凹凸变化中，嵌于建筑墙体之中。另一种设置位置是将本发明与雨水口合并设计，这种情况下雨水口将适度扩大截面尺寸，并进行特殊处理，在屋檐雨水口与风道连接，风道继续向上延伸，超出屋顶1.5-2.5m，也可以根据造型需要进一步拔高风道，但需采取进一步加固措施。在下雨的时候，风道履行雨水管功能，屋面雨水顺雨水口沿风道落下，汇集在建筑地面的散水坡或雨水收集槽中，转入地面雨洪管理系统进行深度处理。在天气晴好的时候，风道履行通风功能，改善地面微气候和空气质量。

当本发明与雨水管结合设计时，底部风筒组件1、顶部风筒组件2和多个标准部风筒组件3组成的风道内环境处于阴暗潮湿状态，可设植物插板，种植苔藓类表面附着型低矮、层植被，以对污染空气进行净化和吸附，达到对PM2.5污染的过程性治理，避免污染的迁徙。当风道独立设置时，可采用风道管壁可采用渗透性材料，有利于雨水的浸入，或采用顶部喷淋水雾的方法，使风道内部管壁处于潮湿状态，维系苔藓植被的生长条件。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式中所述底部风筒本体1-1的侧壁上还加工有辅助入风口1-5，所述辅助入风口1-5与入风罩1-2顶部之间的竖直距离为3～5m。

本实施方式中所述侧向进风口1-4与入风罩1-2底部之间的竖直距离为10～20cm；底部风筒本体1-1的侧壁相隔1-2个楼层处加设有辅助入风口1-5。本实施方式中辅助入风口1-5的设定位置根据具体情况灵活设置，其用于吸纳不同底部区域楼层的空污染。通常，在街道垂直涡旋的作用下，地面一至三层为街道汽车尾气污染最为严重的区域，且二至三层通常为最大污染空域，所以在此设置了辅助入风口1-5。因为本发明的整体高度为3-7层及以上，风道强劲的拔风作用将造成本发明风道狭腔气流的快速流动，辅助入风口1-5的开设，对于风道内气流风向的改变忽略不计，或可根据实际情况予以特殊设置，进行调整。其它未提及的组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图4、图5和图8说明本实施方式，本实施方式中每两个相邻标准部风筒本体3-1之间变径榫接或弹性连接；底部风筒本体1-1的顶端与多个标准部风筒组件3中处于最下端的标准部风筒本体3-1之间变径榫接或弹性连接；顶部风筒本体2-1与多个标准部风筒组件3中处于最上端的标准部风筒本体3-1之间变径榫接或弹性连接。本实施方式中弹性连接需要借助弹性连接体18实现，弹性连接体18为弹性材料制成的套体，当每两个相邻标准部风筒本体3-1之间弹性连接时，弹性连接体18固定连接在每两个相邻标准部风筒本体3-1之间以实现二者的弹性连接，增强本发明的灵活性，同理于底部风筒本体1-1的顶端与多个标准部风筒组件3中处于最下端的标准部风筒本体3-1之间的弹性连接；顶部风筒本体2-1与多个标准部风筒组件3中处于最上端的标准部风筒本体3-1之间弹性连接。其它未提及的组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图7和图10说明本实施方式，本实施方式中所述风帽2-2包括主体框架5、吸风扇6、顶盖板7、太阳能板8、太阳能板用支架9、四个挡风板10、四根双向牵引绳11和滑轮组件15，所述主体框架5为矩形框体且设置在顶部风筒本体2-1的顶端，吸风扇6设置在主体框架5内，顶盖板7设置在主体框架5的顶面上，顶盖板7上安装有太阳能板用支架9，太阳能板用支架9上安装有太阳能板8，主体框架5的四个侧面各设置有一个挡风板10，每个挡风板10的上端与主体框架5相铰接，顶盖板7上还安装滑轮组件15，相向两个挡风板10的板面上安装有两根并列设置的双向牵引绳11，每根双向牵引绳11的一端固定连接在相向两个挡风板10中一个挡风板的板面端部上，每根双向牵引绳11的另一端通过顶盖板7上滑轮组件15后固定连接在相向两个挡风板10中另一个挡风板的板面端部上。

本实施方式中每对对向开启挡风板顶部10通过两根双向牵引绳11进行闭合控制，每根双向牵引绳11的两端分别固定在相向两个挡风板10的板面端部上，设置在顶盖板7上的滑轮组件15是为了支撑双向牵引绳11而设置，保证牵引顺畅，同时还能够防止双向牵引绳11磨损而断裂，延长双向牵引绳11的使用寿命。滑轮组件15包括八个滑轮呈井字形排列。每根双向牵引绳11的一端固定连接在相向两个挡风板10中一个挡风板的板面端部上，每根双向牵引绳11的另一端依次通过设置在顶盖板7上的两个滑轮后固定连接在相向两个挡风板10中另一个挡风板的板面端部上。通过挡风板10上的双向牵引绳11，使主体框架5四周分别通过四个挡风板10的反向开合随风向调节四周的正负风压，灵活性强。其它未提及的组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图9说明本实施方式，本实施方式中所述风帽2-2包括主体框架5、底座12、连接柱16和三个导风筒17，所述主体框架5为矩形框体且设置在顶部风筒本体2-1的顶端，底座12设置在主体框架5内，连接柱16的底部固定连接在底座12上，三个导风筒17沿连接柱16的轴向方向固定连接在连接柱16的顶部，每两个相邻导风筒17之间的夹角为120°。

本实施方式所述风帽2-2为三叉型风帽，其优点是利用“空吸原理”研发，巧妙借助自然风能转化为抽吸力，使风筒排风口始终保持负压状态，有效地防止了污染空气倒灌的现象。此风帽由于是360°采风,直接将风能转换为抽吸力，避免旋转风帽先将风能转换为机械动力，再由动力再产生抽吸力所造成的能耗损失，性能更为优越，同时兼具防雨水倒进、积雪封堵功能。

风帽2-2为还可设为无动力旋转风帽。其优点是利用自然风让风帽旋转产生抽吸力，以达到防风排烟的效果，而且能够根据360不同风向自动调整角度，维持风道的正压运行，旋转风帽一般采用玻璃钢材质。旋转式风帽适宜应用于具有稳定风速地区，避免在无风条件下，风帽就给风筒造成巨大的阻力，也不适合应用于经常刮大风的地区，避免大风驱动叶片高速旋转而造成的损坏。

本发明中风帽为市场上现有技术，要求无动力，360°防倒灌风，具有较低阻力系数，并且能产生抽吸力。便于维修，耐久，有效确保风筒热压效应始终能正常发挥。其次是部件间隙合理，给排烟造成的阻力小，从而获得较大排气量。同时要求在防雨水倒进，避免雨水冲压阻碍底部污染空气向上排出。推荐使用基于“伯努利”原理研发的筒形风帽，屋顶高空气流绕圆筒流动，使其圆筒背面产生负压，而排风口外部环境基本处于负压区内，使风筒中气流顺利排放出来，增大了克服系统阻力的作用。也可以采用空吸原理设计的三叉型风帽和旋转式风帽，以及为本发明专门设计的双向挡风板风帽。不建议采用百叶窗风帽以及伞形风帽，前者自身结构造成风筒中排气阻力较大，防风雨倒进能力较差，更无抽吸效果。后者伞盖会妨碍气流的垂直抬升，降低气流的抬升高度，从而增大了有害物的落地浓度，影响风筒中有害气体的挥发，要采取措施防止其他进风口被风筒排出的有害气体所污染，要求两者之间的水平距离不小于12m，垂直距离亦应保持一定安全距离。本发明中采用的风帽适宜采用耐腐蚀与耐风化的玻璃钢、不锈钢、塑料等材质制作。其它未提及的组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式六：结合图9说明本实施方式，本实施方式中所述太阳能板用支架9为三角形支架，太阳能板8倾斜设置在三角形支架上，太阳能板8的高端靠近建筑外墙设置。其它未提及的组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式七：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式中每个挡风板10与主体框架5之间的张角为0～83°挡风板10的最大张角为83°，使得挡风板10被迎风吹起时，仍保持水平微垂状态，一是避免挡风板10在迎风时不至于被吹翻，二是具有适合被风下压的倾角，保持对风向变化的敏感性，当风向改变时能易于抵住迎风侧风帽开口，避免风的倒灌，阻碍风道中污染空气顺风帽开口向上扩散。当迎风面挡风板10被风吹下时，对侧挡风板板面在双向牵引绳11的作用下被拉起，风口形成负压区，有利于风道中的污染空气排出。其它未提及的组成及连接关系与具体实施方式六相同。

Claims (7)

1.一种建筑外墙用的依附式风道系统，其特征在于：它包括底部风筒组件(1)、顶部风筒组件(2)、植被夹层(4)、多个标准部风筒组件(3)，所述顶部风筒组件(2)、多个标准部风筒组件(3)和底部风筒组件(1)均位于建筑外墙上，所述顶部风筒组件(2)、多个标准部风筒组件(3)和底部风筒组件(1)从上至下依次连通形成风道；

所述底部风筒组件(1)包括底部风筒本体(1-1)、入风罩(1-2)和固定夹(1-3)，所述底部风筒本体(1-1)的底端连通有入风罩(1-2)，入风罩(1-2)的底部为主进风口，入风罩(1-2)的侧壁上加工有侧向进风口(1-4)，底部风筒本体(1-1)通过固定夹(1-3)固定连接在建筑外墙上；

多个标准部风筒组件(3)从上到下首尾顺次连通，每个标准部风筒组件(3)包括标准部风筒本体(3-1)，每两个相邻标准部风筒本体(3-1)之间可拆卸连接；

顶部风筒组件(2)包括顶部风筒本体(2-1)、风帽(2-2)和斜支撑(2-3)，所述顶部风筒本体(2-1)的顶部设置有风帽(2-2)，斜支撑(2-3)倾斜设置在顶部风筒本体(2-1)和建筑物顶层楼板之间，斜支撑(2-3)的一端与顶部风筒本体(2-1)固定连接，斜支撑(2-3)的另一端固定连接在建筑物顶层楼板上；

底部风筒本体(1-1)的顶端与多个标准部风筒组件(3)中处于最下端的标准部风筒本体(3-1)相连通，顶部风筒本体(2-1)与多个标准部风筒组件(3)中处于最上端的标准部风筒本体(3-1)相连通，植被夹层(4)从上至下依次铺设在顶部风筒本体(2-1)、多个标准部风筒本体(3-1)以及底部风筒本体(1-1)的内壁上。

2.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用的依附式风道系统，其特征在于：所述底部风筒本体(1-1)的侧壁上还加工有辅助入风口(1-5)，所述辅助入风口(1-5)与入风罩(1-2)顶部之间的竖直距离为3～5m。

3.根据权利要求2所述的一种建筑外墙用的依附式风道系统，其特征在于：每两个相邻标准部风筒本体(3-1)之间变径榫接或弹性连接；底部风筒本体(1-1)的顶端与多个标准部风筒组件(3)中处于最下端的标准部风筒本体(3-1)之间变径榫接或弹性连接；顶部风筒本体(2-1)与多个标准部风筒组件(3)中处于最上端的标准部风筒本体(3-1)之间变径榫接或弹性连接。

4.根据权利要求3所述的一种建筑外墙用的依附式风道系统，其特征在于：所述风帽(2-2)包括主体框架(5)、吸风扇(6)、顶盖板(7)、太阳能板(8)、太阳能板用支架(9)、四个挡风板(10)、四根双向牵引绳(11)和滑轮组件(15)，所述主体框架(5)为矩形框体且设置在顶部风筒本体(2-1)的顶端，吸风扇(6)设置在主体框架(5)内， 顶盖板(7)设置在主体框架(5)的顶面上，顶盖板(7)上安装有太阳能板用支架(9)，太阳能板用支架(9)上安装有太阳能板(8)，主体框架(5)的四个侧面各设置有一个挡风板(10)，每个挡风板(10)的上端与主体框架(5)相铰接，顶盖板(7)上安装有滑轮组件(15)，相向两个挡风板(10)的板面上安装有两根并列设置的双向牵引绳(11)，每根双向牵引绳(11)的一端固定连接在相向两个挡风板(10)中一个挡风板的板面端部上，每根双向牵引绳(11)的另一端通过顶盖板(7)上滑轮组件(15)后固定连接在相向两个挡风板(10)中另一个挡风板的板面端部上。

5.根据权利要求3所述的一种建筑外墙用的依附式风道系统，其特征在于：所述风帽(2-2)包括主体框架(5)、底座(12)、连接柱(16)和三个导风筒(17)，所述主体框架(5)为矩形框体且设置在顶部风筒本体(2-1)的顶端，底座(12)设置在主体框架(5)内，连接柱(16)的底部固定连接在底座(12)上，三个导风筒(17)沿连接柱(16)的轴向方向固定连接在连接柱(16)的顶部，每两个相邻导风筒(17)之间的夹角为120°。

6.根据权利要求4所述的一种建筑外墙用的依附式风道系统，其特征在于：所述太阳能板用支架(9)为三角形支架，太阳能板(8)倾斜设置在三角形支架上，太阳能板(8)的高端靠近建筑外墙设置。

7.根据权利要求6所述的一种建筑外墙用的依附式风道系统，其特征在于：每个挡风板(10)与主体框架(5)之间的张角为0～83°。