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垂直风道建设假想
如何利用太阳能使“烟囱”底部温度增高,让风道内的空气具有上升动力呢?可以借鉴澳大利亚太阳塔的办法:风道下端周围建造大面积的太阳能玻璃暖房,利用温室加温。白天利用闷棚技术,让太阳光透过玻璃加热温室空气,积累热量。温室外壁阻止热量向外辐射,温室底部铺设蓄热物质。
澳大利亚的太阳塔利用太阳能加热空气造成空气对流,推动涡轮机实现发电。
太阳落山以后,打开通风管道,逐渐释放热量。每秒通风量1500立方米,20点到次日8点共43200秒,总通风量可高达6000万立方米,通过温室入口控制风流量,温室内空气与外部冷空气混合后输入通风管道,可以通过高温以及水池等蓄能材料,减少温室容量,希望温室总容量和蓄热能力可以带动20倍的通风量。那么我们需要的温室容量为324万立方米,温室高30米时,共需要温室面积10万立方米左右,长340米,宽300米。
笔者设想,建立一个或多个250米高的通风塔,不仅可以解决逆温层的问题,也可以解决无风天气的风源问题。
阿联酋的迪拜塔身为世界第一高楼,出于防火需要,建筑师设计了很多横向风道来限制烟囱效应带来的空气垂直对流。这与治理雾霾的设计角度刚好相反。
“超级烟囱”的其他功能
风道的建设可以考虑设置涡流发电装置。澳大利亚太阳塔的发电成本较高,经济方面的核算较难通过。出于经济的考虑,我们在建立风道时,可以不附加发电功能,这样对风力强度的要求会下降,对温室面积、管道高度、发电设备等投资的要求,均会大大减少。
考虑到城市规划和美学方面的要求,“超级烟囱”外观装饰可以参考上海对旧烟囱进行装饰的思路,可安装具有观赏性的巨大LED温度计或广告屏等实用功能。
如果要节约成本,也可以论证一下能否对现存的废弃老烟囱进行改造,使其变身为垂直风道。
当然,建造通道也可以考虑利用光秃陡峭的山体,或者建成金字塔状,不一定非得是烟囱或高塔的形式。
参照太阳塔的实践模式,本文提出的清除雾霾风道也应该通过小型样机试验,验证设想的可行性,获得温室尺寸的实际数据,对造价进行估算。
俗话说,隔行如隔山。笔者有关修建“超级烟囱”——垂直风道的设想,还仅仅是一个假想,只是提出一个别人或许还没想到的思路,具体能否实现,还需要建筑学家、热力学家和太阳能专家等各个领域专家的仔细论证,也欢迎社会大众参与讨论如何解决城市雾霾问题。
2013年8月17日是雾霾在烈日作用下垂直扩散比较典型的一天。当天凌晨,北京城区PM2.5的浓度还高达每立方米100多微克,到了照片拍摄时的16:35,被阳光炙烤大半天的PM2.5只剩下每立方米20多微克。
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