一种净化大气污染的方法和系统 |
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| 申请号 | CN200910211324.9 | 申请日 | 2009-10-26 | 公开(公告)号 | CN101773758A | 公开(公告)日 | 2010-07-14 |
| 申请人 | 东利科技有限公司; | 发明人 | 王中介; 林冠夫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 净化 大气污染的系统(10)，所述系统(10)包括 建筑物 (20)的至少一个进 风 口(30)，用于从大气导入污染空气(15)；风道(55)，用于将所述污染空气(15)导入位于所述建筑物(20)内的过滤系统(80)，以过滤所述污染空气；及建筑物(20)的至少一个出风口(81)，用于将经过滤的空气(90)导入大气中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种净化大气污染的方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种净化大气污染的方法和系统技术领域[0001] 本发明涉及净化污染的方法和系统，更具体地说，涉及一种净化大气污染的方法和系统。 背景技术[0002] 在许多工业城市和城镇，大气污染是一主要的健康和环境问题。传统上，焦点主要放在解决污染源的排放，以降低大气污染。 [0003] 因此，期望有一种方法和系统，其通过永久地除去空气中的污染物，以净化大气污染。进一步地，更期望将该方法和系统在大范围应用，以低成本的方式除去空气中的大量污染物。 发明内容[0005] 根据本发明的一方面，本发明提出一种净化大气污染的方法，包括以下步骤： [0007] 将所述污染空气导入位于所述建筑物内的过滤系统，以过滤所述污染空气； [0008] 通过建筑物的至少一个出风口，将经过滤的空气导入大气中。 [0009] 在本发明所述的方法中，所述污染空气是通过一风道引导的。 [0010] 在本发明所述的方法中，所述风道是以下其中之一：建筑物中的升降梯间、管道或预设的空隙。 [0011] 本发明所述的方法进一步包括：根据风向，选择所述建筑物的具有至少一个进风口的一侧面，以获得最优的空气流速，以便风通过所述至少一个进风口将所述污染空气吹入建筑物。 [0012] 本发明所述的方法进一步包括：选择所述建筑物的具有至少一个进风口的楼层，以便将不同高度出现的大气污染导入所述过滤系统。 [0014] 本发明所述的方法进一步包括：在所述风道内设置至少一个风扇，以便导入所述污染空气，并将其导向所述过滤系统。 [0015] 在本发明所述的方法中，所述至少一个风扇设置在升降梯间内的升降厢中，所述升降厢具有顶部开口和底部开口，以便污染空气穿过所述升降厢。 [0016] 根据本发明的另一个方面，本发明提供一种净化大气污染的系统，所述系统包括： [0017] 建筑物的至少一个进风口，用于从大气导入污染空气； [0018] 风道，用于将所述污染空气导入位于所述建筑物内的过滤系统，以过滤所述污染空气；及 [0019] 建筑物的至少一个出风口，用于将经过滤的空气导入大气中。 [0020] 在本发明所述的系统中，所述风道是以下其中之一：建筑物中的升降梯间、管道或预设的空隙。 [0022] 在本发明所述的系统中，所述至少一个进风口是以下其中之一：窗户、门或建筑物屋顶的开口。 [0023] 本发明所述的系统进一步包括至少一个风扇，其设置在所述风道内，以便导入所述污染空气，并将其导向所述过滤系统。 [0024] 在本发明所述的系统中，所述至少一个风扇设置在升降梯间内的升降厢中，所述升降厢具有顶部开口和底部开口，以便污染空气穿过所述升降厢。 [0026] 在本发明所述的系统中，所述过滤系统是水过滤系统，以从所述污染空气中移除灰尘和颗粒物质。 [0027] 本发明所述的系统进一步包括控制系统，用于根据所述风速计的测量值，选择性地开启或关闭所述建筑物的所述一侧面的窗户和门，以增加需净化的污染空气的流速。 [0029] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： [0030] 图1是依据本发明一实施例的建筑物的立体结构示意图； [0031] 图2是依据本发明一实施例的净化大气污染的系统的横截面图； [0032] 图3是依据本发明另一实施例的净化大气污染的系统的横截面图； [0033] 图4是依据本发明又一实施例的净化大气污染的系统的横截面图； [0034] 图5是依据本发明再一实施例的净化大气污染的系统的横截面图； [0035] 图6是依据本发明一实施例的净化大气污染的方法的处理流程图； [0036] 图7是依据本发明一实施例的用于净化大气污染的系统中设置促流连接器的示意图； [0037] 图8是图7中的促流连接器的横截面图。 具体实施方式[0038] 如图1～5所示，提供了一种净化大气污染15的系统10。该系统10通常包括：建筑物20的至少一个进风口30、风道55、设置在建筑物20内的过滤系统80、以及建筑物20的至少一个出风口81。优选的，该过滤系统80位于建筑物20内。进风口30将被污染的空气15从大气中导入。风道55将被污染的空气15导入过滤系统80，以将该空气中的污染物永久地除去。出风口81将经过滤的空气90导入到大气中。该经过滤的空气90可以在地平面释放或者通过空气导管在更高的高度释放。 [0039] 建筑物20可作为一污染收集系统10。尽管可使用具有单一楼层的建筑物，作为优选，该建筑物20是具有至少9个楼层的高层建筑物。该建筑物20具有至少一个升降梯间55和/或垂直管道/通风系统。理论上，该建筑物20设置在环境中具有大气污染或出现烟雾的区域或城市中或附近。该建筑物20可以是非居住型的或居住型的。旧的、非使用的或居住不安全的建筑物最适于用作该系统20，因为其运作成本低且启动投资较少。该系统10也可设置在生成大量污染空气的电厂附近。该系统10也可设置在位于电厂附近的几个建筑物内，以净化大量的污染空气。 [0040] 如图7和图8所示，建筑物20具有窗户30，其用作系统10的进风口30，以从大气中将空气中的污染物15导入。在建筑物20的房间31中，窗户30和门32可全部或部分地打开，这取决于风向和需要净化的污染物的源头位置。促流连接器(flow forcing coupler)701设置在房间的门32和升降梯门之间，以将空气中的污染物15导入升降梯间55中。促流连接器701可由木头或类似材料制成。促流连接器701的一端为一较大的物理过滤器702，用以阻止大颗粒，例如残渣和物理垃圾或鸟类进入系统10。过滤器702设置在建筑物20中每个套房或房间31的主门入口。促流连接器701的另一端为驱动风扇703。 驱动风扇703有助于导入和驱动空气中的污染物15进入升降梯间55。 [0041] 风道55定义为在同一楼层上从窗口30到升降梯门，接着从升降梯门经过升降梯间55，向下到水过滤系统80。尽管升降梯间55和管道/通风设备系统已进行描述，但是从窗户30最终到过滤系统80的任何类型的空气管道或者串联空气管道均可使用。在空气收集楼层的升降梯间55的升降梯门必须保持打开，以使得污染空气15流向地面楼层。整个地面楼层用作污染物/灰尘的收集控制中心。 [0042] 空气动力驱动装置例如风扇60或旋风除尘器设置在升降梯间55内，以将从窗户30吸入的污染空气导入升降梯间55，使得其向下流动到建筑物20的更低楼层。风扇60无須总是处于工作状态，如果风速可产生足够的空气流的话，风扇60可以停止工作。 [0043] 大气中的污染物例如灰末或者颗粒存在于建筑物20附近或在建筑物20附近循环。污染空气15通过进风口30进入建筑物20。污染空气15穿过中间的促流连接器进入升降梯间55。顺着风流通道5，空气流汇聚在一起，并在几个风扇60或旋风除尘器的向下吹动下，通过升降梯间55向下流动。污染空气15到达建筑物20的地面楼层，并由过滤系统80进行过滤。到达地面楼层的污染空气15在由水过滤系统80过滤之前，穿过静电除尘器70。系统10中使用的水过滤系统80的一个例子在申请日为2008年1月15日、申请号为61/021321的美国临时专利申请中公开，在此将其内容进行全文引用。粉末和灰尘通过该多级水过滤系统80。超过90％的飞尘在该空气被释放到外界环境中前被收集到。预计粒度大于100um的粉末和灰尘被水过滤系统80捕捉到。轴流式风扇70用于将空气导入水过滤系统80。 [0044] 根据大气中污染物的高度，可以通过不同的方式设置该系统10。如图2所示，升降厢51静止在地面楼层的下面，以提供空间给空气流和风扇或旋风除尘器60。通过将升降厢电缆移除或使其空闲，升降机房50停止运作。 [0045] 如图3所示，如果维修人员使用升降厢51在建筑物20的楼层之间运动，其将打开升降厢51的顶棚和地板以便空气垂直进出。当维修人员未移动升降厢时，该升降厢51将运动到更高楼层，以便将该楼层的空气导向地面楼层。风扇或旋风除尘器可设置在升降厢51的底部，以便将污染空气向下吹。 [0046] 如图4所示，如果污染空气15从建筑物20的单一面进入，建筑物20该侧的窗户30被打开。建筑物20的另一侧可用作别的用途，例如作为居住或存储空间。典型的十楼层高层建筑物20具有大小为100cm×120cm的窗户以及90cm×200cm的门入口。9个楼层的窗户可用作进风口30。在一实施例中，每一楼层仅有一个窗户30打开。在促流连接器处设置有最小为每分钟400立方英尺(CFM)的风扇。每分钟最小为4000立方英尺的空气容量将导入升降梯间55。升降梯间55的横截面为180cm×180cm。升降厢51处于空闲且完全被降至升降梯间55底部的凹陷处，以便有足够的空间可让空气流入地面楼层处的水过滤系统80中。 [0047] 污染空气15接着进入两个相分离但是类似的水过滤系统80中。通过运行速度大约为3000CFM的轴流式风扇，污染空气被导入过滤系统80。污染空气大约以每秒5米的速度，从升降梯间55流入水过滤系统80。为了更好的运行，该系统需要空气速率保持在大约每秒5米。升降梯间内的气流是大约每秒5米的速度，其与排出的空气90的流速大致相同。排放的空气90的流速大致保持在每秒6米。 [0048] 与进入进风口30处的污染空气相比，出风口81处的空气90中的微粒水平大约降低50％。与进入进风口30处的污染空气相比，出风口81处的空气90中的灰尘水平大约降低90％。经过成功处理后，空气中可吸入悬浮颗粒(RSP)水平为标准的PM10。 [0049] 如图5所示，如果污染空气15从建筑物20的上部进入，升降厢51被移动到建筑物20顶部的升降机房50附近的最大高度处。接着，污染空气15垂直地向下导入升降梯间55，直到其到达地面楼层，并在该处由水过滤系统80进行过滤。 [0050] 为了使得沿着风流通道5保持最优的流速，在建筑物20的外部例如楼顶设置风速计52。该风速计52测量风向和风速。风速计52的测量值由一处理器进行处理，以确定将建筑物20哪一面的窗户30应该打开，以使得污染空气15保持最优的流速进入建筑物20进行净化。这还意味着，如果风速足够推动污染空气15向下流动到地面楼层，风扇60可关闭，从降低耗电量。 [0051] 在另一实施例中，取代使用风速计52，历史的每年风向数据可用于确定在一年中的特定月份，建筑物20的哪一面窗户应该打开。 [0052] 较低高度处的大气污染可以由该系统10进行净化。典型的十楼层高层建筑物20具有大小为100cm×120cm的窗户，且门入口大小为90cm×200cm。建筑物20的9个楼层可用作进风口30。第二楼层的十个窗户被打开，在升降梯入口的每一侧上的促流连接器处设置两个最小空气流量为400CFM的风扇。两个升降梯门打开，并且根据实际条件，以彼此相对的方式或相互垂直的方式，安装促流连接器。升降厢51停止，并在第三楼层保持空闲，以留出足够的空间，让空气流过水过滤系统80。总计为800CFM的污染空气15被导入横截面为180×180cm的升降梯间55。 [0053] 如图6所示，描述了操作过程中系统10的典型方案。首先，步骤601中，确定需要净化的污染空气15的高度位置。步骤602中，根据确定的高度，确定相应的楼层。或者，无需确定高度，而简单地使用建筑物20的地面以上的所有楼层。步骤603中，通过风速计52检测风速和风向。步骤604中，选择建筑物20的朝向风向的一侧。或者，无需确定建筑物20的一侧面，可使用建筑物20的一个或多个侧面。步骤605中，开启窗户及建筑物20的套房/房间的门32，以提供污染空气15到达升降梯间55的流动通道。步骤606中，污染空气 15流入建筑物20，顺着风流通道5向下从升降梯间55流到地面楼层。步骤607中，经由从窗户30穿过套房门并进入升降梯间55进而到达水过滤系统80所定义的风道55，引导污染空气沿着风流通道5流动。步骤608中，如果自然风速不够快，开启升降梯间55中的风扇 30，以增加空气流速。步骤609中，当污染空气到达地面楼层，通过静电除尘器70和水过滤系统80将其过滤。步骤610中，经过滤的空气90通过出风口再次回到大气，该出风口也可以是一窗户81。步骤611中，维修人员时常清除过滤器处收集的污染物，并以已知的方法对其进行处理。 [0054] 执行系统10的成本最低。该成本将包括租用建筑物20的成本(如果需要的话)，及相关人员例行移除水过滤系统80所捕捉到的污染物、清洁静电除尘器70和过滤器32、开启合适的窗户30和门以接收大气污染15的成本。可选择的实施例中，可使用气动活塞控制系统自动地控制窗户30和门的运行，以开启和关闭合适的窗户30和门。该控制系统可通过中心计算机根据接收风速计52获取的风测量值来控制。通过安装在建筑物20楼顶的太阳能电池板或别的可再生能源对风扇60和别的电子设备进行供电，以最小化电力使用成本。 [0055] 进风口30总的横截面积可大于出风口81总的横截面积。通过促使更大容量的空气穿过建筑物20以进行净化并从出风口81排出，将产生附加的空气压力。附加的空气压力将有助于推动污染空气穿过建筑物20，并减小对风扇60的依赖。 [0056] 大气污染可包括大气中过量存在的CO2和SO2。 [0057] 尽管在此已经描述了水过滤系统80位于地面楼层，可以理解的，其可以设置在建筑物20的任意楼层。 [0058] 尽管在此公开为水过滤系统80，可以理解的，也可使用别的可永久移除空气中污染物的过滤系统。 [0059] 尽管在此公开的是窗户30作为进风口30和出风口81，可以理解的，建筑物20上开设的任意形状或形式的可使得污染空气进入建筑物20的通孔均可作为合适的进风口30，建筑物20上开设的任意形状或形式的可使得经过滤空气离开建筑物20进入大气的通孔均可作为合适的出风口81。 |
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