专利名称：高层建筑自然通风散热系统及其散热方法
技术领域：
本发明涉及建筑设备、建筑通风、建筑节能领域。具体的，涉及一种建筑垂直向的管道，向上延伸到建筑顶部，向下直插入地下，利用入地恒温原理和热空气向上浮动原理对整个建筑降温。管道在建筑顶部设有开合装置，夏季时开合，放出热空气，冬季时关闭，通过地热收集热空气。
背景技术：
高层建筑由于风压环境的不稳定，通风需要仪器设备来解决，随着技术的改进，利用自然风进行通风成为了建筑师的首选，通过生态综合技术来满足建筑通风的前提下进行散热，可以大大改善建筑节能的稳定性和持久性。就当前的通风散热领域，相对于其它的节能领域显得比较独立。就当前的散热而言，空调技术已经日益成熟，而且降温性能和节能性能已经有所提高，然而这些设备依然是零星的布设在建筑各处，而没有整体的和建筑形成一种宏观的联系，因为整个建筑造型决定了与之可行的散热系统，零星的布局会破坏这种整体性。唯有配合整个建筑的通风来实现建筑散热，才能进一步改善建筑节能手段。
发明内容
本发明整合高层建筑结构的特点，通过热空气向上的原理及地热恒温的原理来重新整合高层建筑的通风系统，在满足通风的同时来提高建筑散热的效率。本技术要解决的问题是如何保证散热井中的气流快速的通过楼顶，将热量传递出去以及防止热空气从底部进入。本发明结合了高层建筑本身与地面垂直向距离较多的特点，用一种围合的方式使得内部形成一个高耸连通的通道环境，在此环境中继续向地下挖掘，利用土地吸热均衡的原理来保证下方的温度大大低于周边环境，通过加湿机来增加这段空间中的水分，使得空气的导热性增加，这样，高湿度且温度低的空气在接触到周边高层室内环境后就会温度升高，形成一个上升的气流，从建筑顶部排除，从而带走高层建筑中的热量。此外为了保证良好的通风，应当将离地面近的热风优先接触这个用于散热的热传导体，再输向室内，而原理地面高风压中的空气却直接导入建筑内部，通风口种植一些绿化也有利与降低空气温度。本发明提出的一种高层建筑散热通风系统，包括散热井、通风管道、通风口和加热机，其中:
散热井由高层建筑中预留出的一个围合空间构成，散热井的横截面大小随建筑层高的增加而增加，散热井深挖，底部位于地面以下；
通风管道布置在高层建筑的侧面，所述通风管道连接到散热井的底部，底部空气充分吸收大地温度后传导到通风管道；
加湿机布置在散热井底部，以此增加散热井内部的空气湿度，进而增加空气的导热
性；高层建筑的四个侧面上分别开设底部通风口 1、中部通风口 2和顶部通风口 3，其中底部通风口 I和中部通风口 2的通风管道入口处布置有用于降低温度的植物；底部通风口 I通过空气管道8连接散热井的底部；
高层建筑内的所有室内功能区中均布设有上下两条通风口，促进室内的空气循环，下通风口位于靠近室内地面的内墙一侧，上通风口则布置一条管道，延伸到内墙另一侧开设洞口 ；
顶部通风口及所有室内功能区中布设有上下两条通风口处均设有开闭门闸，以保证高层建筑适合在不同季节中节能。本发明的高层建筑散热通风方法，包括以下步骤:在高层建筑中预留出一个围合空间，此空间作为散热井，散热井的横截面大小随建筑层高的增加而增加；将用于散热井向下深挖，连接到地底下；从建筑侧面布置一个通风管道连接到散热井的底部，底部空气充分吸收大地温度后传导到通风管道；在散热井底部，布置一台加湿机，以此来增加散热井内部的空气湿度，进而增加空气的导热性；在高层建筑的四个面上分别开设底部通风口 1、中部通风口 2和顶部通风口 3，其中底部通风口 2和中部通风口 3的通风管道入口处要布置用于降低温度的植物；在高层建筑内的所有室内功能区中要布设上下两条通风口以促进室内的空气循环，下通风口位于靠近室内地面的内墙一侧，上通风口则要布置一条管道，延伸到内墙另一侧开设洞口 ；在所有的通风口处布置开关闸，保证高层建筑适合在不同季节中节能
本发明的特点是耗电少，只需要在通道最底部增加一台加湿机，来促进空气中的湿度，就可以改善整个建筑的散热性能。本发明充分利用了大地恒温的方法，地表温度由于受到光辐射的影响，昼夜温差厉害，所以地表空气的温度受其影响，白天会比较热。然而地底下的温度由于与太阳隔绝，所以保持着一个均衡的温度，在地底铺设一个通气管道，将地表的热空气通过此管道吸入中间的散热井，就可以降低空气中的热量。本发明的优势在于:
1.结合了建筑通风和建筑散热`的整体性，加速了建筑的散热能力。2.通过中间的散热管道，保证了功能区良好的循环通风。3.将绿化种植在通风口附件可以自动排除低气压区的空气污染，降低空气温度。
图1为冬季高层建筑启动保温模式系统组图。图中标号:1为底部通风口，2为中部通风口，3为顶部通风口，4为开闭门闸，5为高风压的冷空气区，6为低风压的热空气区，7为植物，8为空气管道，9为大地中的冷温度区，10为加湿机，11为散热井中的热空气区，12为散热井。
具体实施例方式下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。实施例1:为了保证大地中的冷温度区能够释放足够的冷空气，并形成向上的气流，合理的控制地底的湿度是关键，如果空气在地底停留的时间太少，空气就会浑浊，从而影响高层中较低几层的空气质量。因此要在底层区增加一些促进空气流动的通风管道连接于中间的散热系统，为了净化空气，并且降低风压区中的热空气温度，在管道口处要布置绿化设施。这样，整个功能区不单单只是从垂直的散热通道进行散热，水平方向用于连接散热管道的通风管道也可以带功能区的热量。就功能区本身的通风散热而言，良好的室内冷空气循环是保证室内人员舒适度的关键，根据冷降热涨的原理，可以在室内上下布置两个通风口，其中下测的通风口只需要在内墙一侧开设一个洞口，而上层通风口要延伸与另一端开设洞口，使得室内空气形成整体的循环。高层建筑同样也受到季节的影响，如果遇到冬季，储藏热量才能保证建筑的保暖效果，所以所有顶上和中部的通风口和散热管道口中都要设置一个开关闸，将热量锁定在立面。在高层建筑中预留出一个围合空间，此空间作为散热井12，横截面大小根据建筑层高的增加而增加。将用于散热的围合空间向下深挖，连接到地底下，并从建筑侧面布置一个通风管道连接到散热区的底部，空气被充分吸收了大地温度后传导到这里。在散热井12底部，布置一台加湿机10，以此来增加内部的空气湿度。在建筑四个面的底部、中部和顶部各开设一条连接散热井的通风口，分别为底部通风口 1、中部通风口 2和顶部通风口 3，其中底通风口 I和中层通风口 2的通风管道入口处要布置植物7，用以绿化，以充分降低空气温度，提升空气质量。在所有的室内功能区中要布设上下两条通风口，底下的沿墙面处开设通风口，顶上则要布置一条管道连向室内的另一边，开设通风口以促进室内的空气循环。在所有的通风口处布置开关闸，保证高层建筑适合在不同季节中节能。高风压的冷空气区5，低风压的热空气区6，大地中的冷温度区9，散热井中的热空气区11，所示的冷热空气区是指空气对流循环系统形成的在建筑中的特定区域。此区域中热空气密度小在上部，冷空气密度大在下部，空气流动形成循环保持通风。本技术要解决的问题是如何保证散热井中的气流快速的通过楼顶，将热量传递出去以及防止热空气从底部进入。本·发明充分利用了大地恒温的方法，地表温度由于受到光辐射的影响，昼夜温差厉害，所以地表空气的温度受其影响，白天会比较热。然而地底下的温度由于与太阳隔绝，所以保持着一个均衡的温度，在地底铺设一个通气管道，将地表的热空气通过此管道吸入中间的散热井，就可以降低空气中的热量。此外在底层的对外通风口布置植物，也是有效降低流入空气温度的有效方法，只要充分对散热井内注入冷空气，通过加湿，就会充分将室内热量导到井内空气中，空气受热发生膨胀，并向顶部流动就形成了散热井内部气流的运动与循环。整个系统在温差偏热的季节能发挥显著的功效，只需要有供应加湿机的电力和水，就促进了整个高层建筑的降温，为建筑散热的系统整合提出了新的方向。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的一个可行性实施例的具体说明，但是该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围之内。
权利要求
1.一种高层建筑散热通风系统，其特征在于包括散热井、通风管道、通风口和加热机，其中 散热井由高层建筑中预留出的一个围合空间构成，散热井的横截面大小随建筑层高的增加而增加，散热井深挖，底部位于地面以下； 通风管道布置在高层建筑的侧面，所述通风管道连接到散热井的底部，底部空气充分吸收大地温度后传导到通风管道； 加湿机布置在散热井底部，以此增加散热井内部的空气湿度，进而增加空气的导热性； 高层建筑的四个侧面上分别开设底部通风口(I)、中部通风口(2)和顶部通风口(3)，其中底部通风口(I)和中部通风口(2)的通风管道入口处布置有用于降低温度的植物；底部通风口(I)通过空气管道(8)连接散热井的底部； 高层建筑内的所有室内功能区中均布设有上下两条通风口，促进室内的空气循环，下通风口位于靠近室内地面的内墙一侧，上通风口则布置一条管道，延伸到内墙另一侧开设洞口 ； 顶部通风口及所有室内功能区中布设有上下两条通风口处均设有开闭门闸，以保证高层建筑适合在不同季节中节能。
2.一种如权利要求I所述的高层建筑散热通风系统的通风方法，其特征在于具体步骤如下 在高层建筑中预留出一个围合空间，此空间作为散热井，散热井的横截面大小随建筑层高的增加而增加； 将用于散热井向下深挖，连接到地底下； 从高层建筑侧面布置一个通风管道连接到散热井的底部，底部空气充分吸收大地温度后传导到通风管道； 在散热井底部，布置一台加湿机，以此来增加散热井内部的空气湿度，进而增加空气的导热性； 在高层建筑的四个侧面上分别开设底部通风口(I)、中部通风口(2)和顶部通风口(3)，其中底部通风口(I)和中部通风口(2)的通风管道入口处要布置用于降低温度的植物； 在高层建筑内的所有室内功能区中要布设上下两条通风口以促进室内的空气循环，下通风口位于靠近室内地面的内墙一侧，上通风口则要布置一条管道，延伸到内墙另一侧开设洞口 ； 在所有的通风口处布置开关闸，保证高层建筑适合在不同季节中节能。
全文摘要
本发明涉及一种高层建筑散热通风系统，采用一种围合的方式使得内部形成一个高耸连通的通道环境，在此环境中继续向地下挖掘，利用土地吸热均衡的原理来保证下方的温度大大低于周边环境，通过加湿机来增加这段空间中的水分，这样，高湿度且温度低的空气在接触到周边高层室内环境后就会温度升高，形成一个上升的气流，从建筑顶部排除，从而带走高层建筑中的热量。此外为了保证良好的通风，应当将离地面近的热风优先接触这个用于散热的热传导体，再输向室内，而原理地面高风压中的空气却直接导入建筑内部，通风口种植一些绿化也有利与降低空气温度。
文档编号E04F17/04GK103255905SQ201310157630
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月2日 优先权日2013年5月2日
发明者杨丽 申请人:同济大学