霧霾驅(qū)散和地表空氣降溫系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及城市霧霾的治理和城市熱島效應(yīng)的減緩。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣污染和逆溫層作用可能導(dǎo)致霧霾的發(fā)生。在城市市區(qū)，由于無風(fēng)并且缺少上下空氣對流，大量的機(jī)動車排出的煙霧和其它污染源產(chǎn)生的漂浮物不易擴(kuò)散，地表空氣中微細(xì)顆粒物(PM2.5)的濃度可能會急劇上升，給人們的身體健康造成極大的危害。
[0003]為了減少霧霾天氣的危害，地方政府一方面勸阻人們減少戶外活動，另一方面可以通過行政手段推廣零排放機(jī)動車的使用，限制燃油機(jī)動車的行駛和工業(yè)污染源的排放。盡管如此，目前世界上還缺乏驅(qū)散霧霾的有效手段。
[0004]此外，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人口密度的逐漸增大，人們生活水平的不斷提高，大量的食物能、電能和其它能源在有限的時(shí)間空間內(nèi)被消耗轉(zhuǎn)化成熱能，最終排放到周圍空氣中。因而，從城市之外觀察，它就像一個(gè)會發(fā)熱的島。再加上，夏天日曬時(shí)間長特別是南方地區(qū)，城市熱島效應(yīng)更加明顯。熱島效應(yīng)不但影響人們的身體健康，而且由于空調(diào)的普遍使用，從而進(jìn)一步增大電能消耗，增加污染物排放。
[0005]合理的城市規(guī)劃建設(shè)，如風(fēng)道的設(shè)計(jì)，大面積綠化等，可以弱化熱島效應(yīng)。但實(shí)際上往往是天氣的變化，如降雨和刮風(fēng)，才能短暫地有效消除熱島效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明設(shè)計(jì)一種新的高空抽氣系統(tǒng)。它主要由氣球、高空抽氣機(jī)、送風(fēng)管道、地面增壓風(fēng)扇、高強(qiáng)度纜繩、滑輪基座、絞盤機(jī)、電源及控制器組成(如圖1所示)。當(dāng)氣球把高空抽氣機(jī)帶到合適高度以后，控制器可以啟動本系統(tǒng)開始工作，把比較干凈的高空空氣通過一定高度的垂直管道向地面移動，再通過適當(dāng)長度的水平管道在合理的出口位置排入周圍的空氣中。這樣一方面出口處的新鮮空氣就會與周圍地面空氣混合，從而稀釋周圍地面空氣中污染物的濃度；另一方面，隨著本系統(tǒng)工作時(shí)間的增長，大量的高空空氣被抽到地面，致使出口附近局部空氣總?cè)萘吭黾?；此外，由于高空空氣壓力和溫度與地表空氣不同，出口附近的混合空氣的氣壓和溫度就會與周圍不同，不可避免地混合空氣會發(fā)生膨脹和移動，或平移，或上升，方向不確定。進(jìn)而，帶動周圍高污染濃度地面空氣的移動。
[0007]單位時(shí)間內(nèi)，本系統(tǒng)的抽氣能力與高空抽氣機(jī)的功率大小有關(guān)。高空抽氣機(jī)的允許重量受到氣球的總有效載荷的限制。為了降低抽氣機(jī)進(jìn)氣氣流對氣球浮力的影響，可以通過試驗(yàn)確定合理的抽氣機(jī)組合(如圖2所示)。此外，還可以考慮在抽氣機(jī)進(jìn)氣口安裝延長進(jìn)氣管。在適宜的天氣條件下，本系統(tǒng)可以長時(shí)間連續(xù)工作。
[0008]在發(fā)生霧霾的城市周圍及市區(qū)，通過合理布置一定數(shù)量的高空抽氣系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)較大面積的局部空氣的平移，或上下對流，從而降低逆溫層的影響。理想情況下，可以驅(qū)散籠罩城市上空的霧霾。
[0009]盛夏季節(jié)，在發(fā)生熱島效應(yīng)的城市周圍及市區(qū)，通過合理布置一定數(shù)量的高空抽氣系統(tǒng)，可以把溫度比較低的高空空氣大量地抽到地面，從而降低局部地面空氣溫度，并且產(chǎn)生一定的氣流，把市區(qū)污染空氣帶走。這樣，一方面可以改善城市空氣質(zhì)量；另一方面可以降低城市的能源消耗，減少污染物的排放。
【附圖說明】
[0010]圖1是高空抽氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中1-氣球(充氦氣或氫氣)；2_氣球系留繩(多條)；3_高空抽風(fēng)機(jī)(單個(gè)或多個(gè)組合體)；4_垂直送風(fēng)管道(輕型柔軟)；5_地面軸流式風(fēng)扇；6_地面排風(fēng)管道；7-出風(fēng)口 ；8_高空空氣排到地面；9_方向舵(防風(fēng)吹旋轉(zhuǎn)或扭結(jié))；10-高空空氣被吸入抽風(fēng)機(jī)；11-氣球纜繩(鋼絲繩，或輕型高強(qiáng)度纜繩，附加捆綁電源電纜和控制信號線)；12_管道固定扣帶；13-滑輪；14-氣球纜繩(水平段)；15-纜繩絞盤機(jī)(電動機(jī)，絞盤)；16_電源及控制器。
[0012]圖2是高空抽風(fēng)機(jī)的組合示意圖。
[0013]圖a):單個(gè)抽風(fēng)機(jī)方案，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)朝上，工作時(shí)可以產(chǎn)生向上的提升力。圖中1-抽風(fēng)機(jī)；2_垂直送風(fēng)管道；3_高空空氣被吸入。
[0014]圖b):兩個(gè)抽風(fēng)機(jī)方案，180度反向排列，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)水平或斜向上，工作時(shí)合力為零，或可產(chǎn)生向上的提升力。圖中1-抽風(fēng)機(jī)(兩個(gè)相同)；2_抽風(fēng)機(jī)風(fēng)管(兩個(gè)相同)；3-垂直送風(fēng)管道；4-抽風(fēng)機(jī)組合梁(固定和懸吊)；5—高空空氣被吸入。
[0015]圖c):三個(gè)抽風(fēng)機(jī)方案，120度對稱排列，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)水平或斜向上，工作時(shí)合力為零，或可產(chǎn)生向上的提升力。圖中1-抽風(fēng)機(jī)(三個(gè)相同)；2_抽風(fēng)機(jī)組合梁(固定和懸吊)。
[0016]圖d):四個(gè)抽風(fēng)機(jī)方案，90度對稱排列，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)水平或斜向上，工作時(shí)合力為零，或可產(chǎn)生向上的提升力。圖中1-抽風(fēng)機(jī)(四個(gè)相同)；2_抽風(fēng)機(jī)組合梁(固定和懸吊)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本系統(tǒng)采用大型球形系留氣球。在浮力相同的情況下，與飛艇氣球相比，球形氣球?qū)Φ孛婀ぷ鲄^(qū)面積的要求較低。氣球的最大上升高度，應(yīng)視具體需求而定。一般在500米到1000米之間。
[0018]由于氦氣資源有限，價(jià)格昂貴，但無安全隱患，可以考慮僅限于城市市區(qū)的高空抽氣系統(tǒng)使用；氫氣容易燃燒爆炸，但資源豐富，價(jià)格便宜，可以考慮僅限于城市周圍的高空抽氣系統(tǒng)使用。此外，在本系統(tǒng)工作完成后，可以考慮對氣球氦氣和氫氣進(jìn)行回收儲存，以備下次使用。
[0019]通過試驗(yàn)，如果技術(shù)成熟可靠，可以考慮使用太陽能板在高空直接對抽氣機(jī)和輔助設(shè)備供電。這樣可以避免供電電纜的能耗損失和本身重量。
[0020]垂直送風(fēng)管道應(yīng)采用輕型柔軟材料，以減輕重量，并用扣帶固定到氣球纜繩上，以防止扭結(jié)。地面軸流式風(fēng)扇和地面排風(fēng)管道應(yīng)把高空空氣送到較遠(yuǎn)的出風(fēng)口，以降低地面空氣流動對本系統(tǒng)運(yùn)行的影響。
[0021]為了保證本系統(tǒng)能夠長期在高空安全運(yùn)行，應(yīng)考慮在高空合適的部位安裝避雷針，小型降落傘，警示燈，風(fēng)速儀，空氣質(zhì)量測試儀，攝像頭，無線數(shù)據(jù)通信裝置等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高空抽氣系統(tǒng)，包括氣球、高空抽氣機(jī)、送風(fēng)管道、地面增壓風(fēng)扇、高強(qiáng)度纜繩、滑輪基座、絞盤機(jī)、電源及控制器，其特征在于可以把大量的比較干凈的高空空氣抽到地面，從而稀釋周圍地面空氣中污染物的濃度，并造成局部空氣的平移或上升，削弱逆溫層的影響，進(jìn)而驅(qū)散籠罩城市上空的霧霾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高空抽氣系統(tǒng)，其特征在于盛夏季節(jié)，在發(fā)生熱島效應(yīng)的城市，可以把溫度比較低的高空空氣大量地抽到地面，從而降低局部地面空氣溫度，改善城市空氣質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高空抽氣系統(tǒng)，其特征在于高空抽氣機(jī)的組合及進(jìn)氣口方向設(shè)置可以改善提升力，并且降低抽氣機(jī)進(jìn)氣氣流對氣球浮力的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高空抽氣系統(tǒng)，其特征在于垂直送風(fēng)管道采用輕型柔軟材料，以減輕重量，并且用扣帶綁附到氣球纜繩上，加以固定和防止扭結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高空抽氣系統(tǒng)，其特征在于通過地面軸流式風(fēng)扇和地面排風(fēng)管道把高空空氣送到較遠(yuǎn)的出風(fēng)口，以保證高空抽氣系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高空抽氣系統(tǒng)，其特征在于電源及控制器對絞盤機(jī)和高空抽氣機(jī)分別進(jìn)行操作控制。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高空抽氣系統(tǒng)，主要由氣球、高空抽氣機(jī)、送風(fēng)管道、地面增壓風(fēng)扇、高強(qiáng)度纜繩、滑輪基座、絞盤機(jī)、電源及控制器組成。在發(fā)生霧霾的城市周圍及市區(qū)，通過合理布置一定數(shù)量的高空抽氣系統(tǒng)，可以從一定高度把大量的比較干凈的高空空氣抽到地面，從而稀釋周圍地面空氣中污染物的濃度；同時(shí)由于局部地面空氣總?cè)萘康脑黾?，以及混合空氣的氣壓和溫度與周圍空氣的差別，必然造成局部空氣的平移或上升。理想情況下，可以局部削弱逆溫層的影響，進(jìn)而驅(qū)散籠罩城市上空的霧霾。盛夏季節(jié)，在發(fā)生熱島效應(yīng)的城市，可以把溫度比較低的高空空氣大量地抽到地面，從而降低局部地面空氣溫度，改善城市空氣質(zhì)量。
【IPC分類】E01H13-00
【公開號】CN104652345
【申請?zhí)枴緾N201510033932
【發(fā)明人】馬東升
【申請人】馬東升
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月23日