建筑外立面霧森系統應用探討研究

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嚴重的環境問題，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量和高溫問題。霧森系統以其具有的降溫除塵優勢成為該文探討改善居住環境問題方法的入口。該文主要提出了將霧森系統應用于建筑外立面從而改善城市中心居住環境的設想，探討了建筑外立面霧森系統的布置方式及組成部分的相關構想，分析了建筑外立面霧森系統的作用效果及意義，為改善城市熱島效應和空氣質量問題尋求一個新方向。

關鍵詞：霧森系統 建筑外立面 降溫 空氣質量

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、生產與消費等領域消耗的化石能源數量和產生的揚塵陡然增多，排放的溫室氣體數量日益加大，道路、建筑揚塵增多，人居環境日趨惡化，城市空氣質量問題和高溫問題的解決迫在眉睫。霧森系統是一項以水為原料，通過高壓處理，將水霧化懸浮于空氣中的技術，它具有降溫、除塵、增濕、保健、造景等功能。為此，霧森系統不失為一項能在小范圍內快速解決高溫和空氣質量問題的有效措施。霧森系統目前的應用十分廣泛，在旅游造景、居住小區、道路除塵等方面都能見到它的身影。然而這些應用都僅限于在地面進行二維平面局部區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境的目的。反觀之安裝于高樓建筑外立面的霧森系統以其簡單、高效、應用面積廣的優勢可成為改善城市上空高溫和空氣環境的一個研究新方向。

1 霧森系統與建筑及環境的結合，布置方式思考

該文所設想的建筑外立面霧森系統是將霧森系統與城市中心不同類型建筑物、構筑物相結合，形成建筑化、智能化為一體的新型霧森系統，從而改善建筑周邊環境的空氣質量及夏季高溫問題。關于其布置方式的設想主要分為以下幾種。

1.1 道路霧森

將霧森系統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筑物上，管道與市政水管網相結合，根據需求來確定霧森系統的安裝間距，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 居住小區霧森

將居住小區的消防用水和蓄水池水作為霧森系統水源，從建筑設計層面將霧森系統的設備與小區住宅樓有機結合布置，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吸熱，降低了房屋外表面的溫度，從而降低室內溫度，對室內空調節能也有一定作用。

1.3 城市商業中心霧森

霧森系統噴嘴及管道的布置方式同商業中心高樓建筑的外墻裝飾設計結合，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可改善城市商業中心上空高溫及霧霾環境，降低室內外溫度從而起到節能效果；夜晚同建筑裝飾化照明相結合，制造燈影水幕，也可為城市商業中心增添一道新風景。

2 建筑外立面霧森系統的組成設計思考

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

2.1 水源

建筑外立面霧森系統的供水同以往需要從遠處抽水供應的霧森系統不同，針對居住小區和商業中心的建筑外立面霧森系統的供應水源可同建筑本身相結合。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。在原有的消防系統上增設管道，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相結合。

2.2 殺菌過濾系統

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

2.3 增壓系統

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，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量。

2.4 信號反饋控制系統

建筑外立面霧森系統有四個信號反饋控制系統，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；第二個用來控制調節噴霧壓力大小；第三個用來控制噴嘴的旋轉噴射方向及閉合半徑；第四個信號反饋調整系統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，系統再根據數值決定噴霧大小，噴霧時間長短。這里關于怎樣檢測溫度、濕度以及空氣中PM2.5值提供了兩種方案。

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

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

3 建筑外立面霧森系統效果及意義探討

3.1 降溫增濕

建筑外立面霧森系統產生的霧氣擴散均勻，粒徑小，當接觸到干熱的空氣時，瞬間即會被蒸發，并在此過程中將大量熱量帶走。以霧環繞的建筑，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，從而減少室內空調能耗，起到建筑節能的效果。

3.2 除塵

建筑外立面霧森系統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的經濟與生態效益探討

4.1 經濟效益

關于建筑外立面霧森系統應用設想的目的主要在于改善空氣質量和高溫問題，觀之目前國內外所采用的措施無不是減排、限車，通過降低工業廢氣等的排放以及保護環境的措施來降低PM2.5的含量，普遍周期較長，見效慢且需要大量經濟投入。而建筑外立面霧森系統具有零散性，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同時擁有多個優勢，防治效果明顯，可行性強，經濟投入小且能有效改善建筑外環境質量。

4.2 生態效益

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

（2）霧森系統本身還能根據建筑本身的形態，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。霧森系統與消防系統的有機結合，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致的管道不通。

（4）建筑節能。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、電扇、空氣加濕器等的使用程度，起到節能的作用。

5 結語

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

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