一种城市局部气候调节建筑系统及其气动设计方法

摘要

一种可以对城市局部气候进行调节的高层建筑。通过在建筑中心设置天井，并将天井下端通过通风道与地面外部热空气联通。由于热空气的密度小，受到浮力的作用，可以在天井内形成自下而上的持续流动，不断将地面热空气排向高空。同时，市郊与高空的清洁冷空气会补充到城市的空气中，实现城市局部气候的调节。在通风道内安装涡轮，利用通风进行发电，可以节省建筑的能源消耗。在能耗较大的城市，由于地面温度更高，因而热空气密度更低，受到的浮力更大，使天井内的流速更快，带来更高的涡轮功率。

主权项

本发明为一种可以对城市局部气候进行调节的高层建筑系统，以下简称“气候调节系统”，并且能够实现发电的功能，其结构特征为：气候调节系统内部有一竖直天井，天井内壁做隔热处理；天井出口到地面的距离为H；天井上端出口设置阀门V2，其截面面积为A₂；天井下端截面面积为A₃，A₃≧A₂；通风道处于地下，截面最大尺寸为D；通风道进风口伸出地面，进风口设置阀门V1；进风口到天井的距离为B；通风道壁面做隔热处理；通风道中部设置收缩扩展段，该收缩扩展段的喉部为圆形，半径为R，用于安装涡轮；涡轮半径可表示为R_T=α₀R；通风道经由一段弯管通入天井中，弯管壁面做隔热处理；弯管伸入天井端出口要保证竖直向上，其伸入天井段的长度为L，保证L>0.5D；通风道可有多个，其数量N的适宜范围为2~20个；所有通风道进口截面面积之和为A₁，保证A₁≧A₂；为降低涡轮设计成本，所有通道内涡轮半径相同。