建筑外立面霧森系統(tǒng)應(yīng)用探討研究

李彭源 韋國慶 洪巧丹

摘 要：高溫和霧霾成為目前全國范圍內(nèi)嚴重的環(huán)境問題，該文探討研究的目的在于尋求一條快速有效的方法來改善空氣質(zhì)量和高溫問題。霧森系統(tǒng)以其具有的降溫除塵優(yōu)勢成為該文探討改善居住環(huán)境問題方法的入口。該文主要提出了將霧森系統(tǒng)應(yīng)用于建筑外立面從而改善城市中心居住環(huán)境的設(shè)想，探討了建筑外立面霧森系統(tǒng)的布置方式及組成部分的相關(guān)構(gòu)想，分析了建筑外立面霧森系統(tǒng)的作用效果及意義，為改善城市熱島效應(yīng)和空氣質(zhì)量問題尋求一個新方向。

關(guān)鍵詞：霧森系統(tǒng) 建筑外立面 降溫 空氣質(zhì)量

中圖分類號：TP201 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0125-02

20世紀下半葉，隨著我國城市化進程的加快，城市交通、建筑、生產(chǎn)與消費等領(lǐng)域消耗的化石能源數(shù)量和產(chǎn)生的揚塵陡然增多，排放的溫室氣體數(shù)量日益加大，道路、建筑揚塵增多，人居環(huán)境日趨惡化，城市空氣質(zhì)量問題和高溫問題的解決迫在眉睫。霧森系統(tǒng)是一項以水為原料，通過高壓處理，將水霧化懸浮于空氣中的技術(shù)，它具有降溫、除塵、增濕、保健、造景等功能。為此，霧森系統(tǒng)不失為一項能在小范圍內(nèi)快速解決高溫和空氣質(zhì)量問題的有效措施。霧森系統(tǒng)目前的應(yīng)用十分廣泛，在旅游造景、居住小區(qū)、道路除塵等方面都能見到它的身影。然而這些應(yīng)用都僅限于在地面進行二維平面局部區(qū)域的降溫造景等作用，對于高樓密集，用地緊張的城市中心并不能大面積運用來達到改善城市中心居住環(huán)境的目的。反觀之安裝于高樓建筑外立面的霧森系統(tǒng)以其簡單、高效、應(yīng)用面積廣的優(yōu)勢可成為改善城市上空高溫和空氣環(huán)境的一個研究新方向。

1 霧森系統(tǒng)與建筑及環(huán)境的結(jié)合，布置方式思考

該文所設(shè)想的建筑外立面霧森系統(tǒng)是將霧森系統(tǒng)與城市中心不同類型建筑物、構(gòu)筑物相結(jié)合，形成建筑化、智能化為一體的新型霧森系統(tǒng)，從而改善建筑周邊環(huán)境的空氣質(zhì)量及夏季高溫問題。關(guān)于其布置方式的設(shè)想主要分為以下幾種。

1.1 道路霧森

將霧森系統(tǒng)噴嘴及其管道采用纏繞法、懸掛法或夾具法安裝于街道和車道兩旁的行道樹或路燈等構(gòu)筑物上，管道與市政水管網(wǎng)相結(jié)合，根據(jù)需求來確定霧森系統(tǒng)的安裝間距，主要對步行街道的降溫除塵以及車道上道路揚塵的沉降起作用。這種方式需要對霧森系統(tǒng)噴霧時間長短，每日最適合噴霧的時間段，以及粒徑的大小等參數(shù)做更精確的實驗分析，以致對街道上行走的行人及車道上行駛的車輛不會造成較大影響。

1.2 居住小區(qū)霧森

將居住小區(qū)的消防用水和蓄水池水作為霧森系統(tǒng)水源，從建筑設(shè)計層面將霧森系統(tǒng)的設(shè)備與小區(qū)住宅樓有機結(jié)合布置，可采用橫排式布置或豎排式布置，噴嘴間距及噴霧時間等參數(shù)可通過實驗測定確定。這種布置方式可以噴灌住宅下部的植物綠地，住宅豎直方向上的部分種植綠化，以及屋頂花園的種植綠化。夏季高溫下，噴出的水珠大量蒸發(fā)吸熱，降低了房屋外表面的溫度，從而降低室內(nèi)溫度，對室內(nèi)空調(diào)節(jié)能也有一定作用。

1.3 城市商業(yè)中心霧森

霧森系統(tǒng)噴嘴及管道的布置方式同商業(yè)中心高樓建筑的外墻裝飾設(shè)計結(jié)合，可采用橫排式、豎直式，或幾何圖形式來布置，用卡槽式的方法將管道和噴嘴固定。噴嘴的間距可通過實驗測定后確定。白天，高樓外立面霧森系統(tǒng)可改善城市商業(yè)中心上空高溫及霧霾環(huán)境，降低室內(nèi)外溫度從而起到節(jié)能效果；夜晚同建筑裝飾化照明相結(jié)合，制造燈影水幕，也可為城市商業(yè)中心增添一道新風(fēng)景。

2 建筑外立面霧森系統(tǒng)的組成設(shè)計思考

該文設(shè)想的建筑外立面霧森系統(tǒng)主要由原有建筑可用水源，殺菌過濾系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、信號反饋控制系統(tǒng)、高壓管道系統(tǒng)、超細霧噴嘴組成（見圖1）。

2.1 水源

建筑外立面霧森系統(tǒng)的供水同以往需要從遠處抽水供應(yīng)的霧森系統(tǒng)不同，針對居住小區(qū)和商業(yè)中心的建筑外立面霧森系統(tǒng)的供應(yīng)水源可同建筑本身相結(jié)合。利用建筑本身的消防用水，建筑頂層的蓄水池這兩大水源來供水。在原有的消防系統(tǒng)上增設(shè)管道，使用消防用水，可以起到保證消防管道的暢通，防治消防管道因長時間不用導(dǎo)致的管道不通等問題。針對道路霧森的水源可同市政水管網(wǎng)相結(jié)合。

2.2 殺菌過濾系統(tǒng)

建筑外立面霧森系統(tǒng)通過殺菌過濾水體凈化技術(shù)，過濾所有對人體有害的活性成分，使原水成為噴霧系統(tǒng)的專業(yè)用水，從而保證人體在噴霧環(huán)境中不會吸入有害物質(zhì)。

2.3 增壓系統(tǒng)

通過高壓撞擊水分子，能使水分子分散成粒徑較小的水霧，并帶有大量的負氧離子，使空氣得以凈化。由于粒徑較小，更容易蒸發(fā)，對建筑下部街道的行人不會有影響，而且水霧附著在空氣中的固體顆粒上，逐步累積可使空中懸浮的可吸入固體顆粒下沉。這對城市中心上空的漂浮顆粒物能起到較好的沉降效果，從而改善城市上空空氣質(zhì)量。

2.4 信號反饋控制系統(tǒng)

建筑外立面霧森系統(tǒng)有四個信號反饋控制系統(tǒng)，第一個用來檢測水體過濾凈化是否達到標準，以保證噴霧用水的絕對安全；第二個用來控制調(diào)節(jié)噴霧壓力大??；第三個用來控制噴嘴的旋轉(zhuǎn)噴射方向及閉合半徑；第四個信號反饋調(diào)整系統(tǒng)則是用來將檢測到的溫度，濕度以及空氣中的PM2.5值及時反饋給系統(tǒng)，系統(tǒng)再根據(jù)數(shù)值決定噴霧大小，噴霧時間長短。這里關(guān)于怎樣檢測溫度、濕度以及空氣中PM2.5值提供了兩種方案。

（1）將空氣質(zhì)量檢測裝置與建筑外立面霧森系統(tǒng)相結(jié)合，這種方法可以準確反應(yīng)整個建筑周圍的空氣質(zhì)量，使系統(tǒng)更為精確地進行噴霧參數(shù)取定，然而投資比較大。

（2）與國家氣象檢測系統(tǒng)結(jié)合，通過移動傳輸平臺得到該棟建筑所處區(qū)域的大致空氣質(zhì)量值進而確定噴霧參數(shù)，這種方案投資比較小，而且取得的生態(tài)效益也很明顯，但精確度不高。

3 建筑外立面霧森系統(tǒng)效果及意義探討

3.1 降溫增濕

建筑外立面霧森系統(tǒng)產(chǎn)生的霧氣擴散均勻，粒徑小，當接觸到干熱的空氣時，瞬間即會被蒸發(fā)，并在此過程中將大量熱量帶走。以霧環(huán)繞的建筑，就相當于制造了一個溫度圍場，以致高樓建筑外立面及其周圍的空氣溫度得以降低，從而減少室內(nèi)空調(diào)能耗，起到建筑節(jié)能的效果。

3.2 除塵

建筑外立面霧森系統(tǒng)通過對水的物理軟化處理，將水霧化后噴灑到空氣當中，小水珠下落的過程中吸附周邊的懸浮顆粒物從而達到降塵的效果。

4 建筑外立面霧森系統(tǒng)的經(jīng)濟與生態(tài)效益探討

4.1 經(jīng)濟效益

關(guān)于建筑外立面霧森系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)想的目的主要在于改善空氣質(zhì)量和高溫問題，觀之目前國內(nèi)外所采用的措施無不是減排、限車，通過降低工業(yè)廢氣等的排放以及保護環(huán)境的措施來降低PM2.5的含量，普遍周期較長，見效慢且需要大量經(jīng)濟投入。而建筑外立面霧森系統(tǒng)具有零散性，安裝簡易，不受限制，可逐步擴散，可細水長流。因此對于短期防治措施，建筑外立面霧森系統(tǒng)同時擁有多個優(yōu)勢，防治效果明顯，可行性強，經(jīng)濟投入小且能有效改善建筑外環(huán)境質(zhì)量。

4.2 生態(tài)效益

（1）突破傳統(tǒng)霧森系統(tǒng)的局限。將對象擴展到了多層、中高層或高層建筑物和街邊構(gòu)筑物上，從而能夠在高樓密集度大、熱島效應(yīng)明顯、空氣粉塵多、人口集中度大的城市中心進行霧森系統(tǒng)的安裝，起到改善環(huán)境、降低溫度的作用。

（2）霧森系統(tǒng)本身還能根據(jù)建筑本身的形態(tài)，搭配不同的造型，起到改善美化建筑外觀造型和功能的作用。

（3）維護消防系統(tǒng)。霧森系統(tǒng)與消防系統(tǒng)的有機結(jié)合，使用消防用水，可以起到保證消防管道的暢通，防治消防管道因長時間不用導(dǎo)致的管道不通。

（4）建筑節(jié)能。霧化的水不僅能除塵還能降溫增濕，從而減少或減弱人們對空調(diào)、電扇、空氣加濕器等的使用程度，起到節(jié)能的作用。

5 結(jié)語

建筑外立面霧森系統(tǒng)是一個新型的構(gòu)想，為了快速即時地解決PM2.5等顆粒物污染問題，需構(gòu)思霧森系統(tǒng)與建筑的新型結(jié)合方式及各設(shè)備組成，進行系統(tǒng)的可行性探討研究。道路霧森系統(tǒng)和城市商業(yè)中心都有很廣闊的研究內(nèi)容，需要對系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)進行實驗分析，而且智能化一體化是系統(tǒng)的發(fā)展方向。該文主要針對霧森系統(tǒng)的發(fā)展前景提出可能的設(shè)想，并進行分析探討，希望能開闊環(huán)境保護措施的思路，加快環(huán)境治理的進程。

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