雾霾驱散和地表空气降温系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及城市雾霾的治理和城市热岛效应的减缓。
【背景技术】
[0002]空气污染和逆温层作用可能导致雾霾的发生。在城市市区，由于无风并且缺少上下空气对流，大量的机动车排出的烟雾和其它污染源产生的漂浮物不易扩散，地表空气中微细颗粒物(PM2.5)的浓度可能会急剧上升，给人们的身体健康造成极大的危害。
[0003]为了减少雾霾天气的危害，地方政府一方面劝阻人们减少户外活动，另一方面可以通过行政手段推广零排放机动车的使用，限制燃油机动车的行驶和工业污染源的排放。尽管如此，目前世界上还缺乏驱散雾霾的有效手段。
[0004]此外，随着城市规模的不断扩大，人口密度的逐渐增大，人们生活水平的不断提高，大量的食物能、电能和其它能源在有限的时间空间内被消耗转化成热能，最终排放到周围空气中。因而，从城市之外观察，它就像一个会发热的岛。再加上，夏天日晒时间长特别是南方地区，城市热岛效应更加明显。热岛效应不但影响人们的身体健康，而且由于空调的普遍使用，从而进一步增大电能消耗，增加污染物排放。
[0005]合理的城市规划建设，如风道的设计，大面积绿化等，可以弱化热岛效应。但实际上往往是天气的变化，如降雨和刮风，才能短暂地有效消除热岛效应。
【发明内容】
[0006]本发明设计一种新的高空抽气系统。它主要由气球、高空抽气机、送风管道、地面增压风扇、高强度缆绳、滑轮基座、绞盘机、电源及控制器组成(如图1所示)。当气球把高空抽气机带到合适高度以后，控制器可以启动本系统开始工作，把比较干净的高空空气通过一定高度的垂直管道向地面移动，再通过适当长度的水平管道在合理的出口位置排入周围的空气中。这样一方面出口处的新鲜空气就会与周围地面空气混合，从而稀释周围地面空气中污染物的浓度；另一方面，随着本系统工作时间的增长，大量的高空空气被抽到地面，致使出口附近局部空气总容量增加；此外，由于高空空气压力和温度与地表空气不同，出口附近的混合空气的气压和温度就会与周围不同，不可避免地混合空气会发生膨胀和移动，或平移，或上升，方向不确定。进而，带动周围高污染浓度地面空气的移动。
[0007]单位时间内，本系统的抽气能力与高空抽气机的功率大小有关。高空抽气机的允许重量受到气球的总有效载荷的限制。为了降低抽气机进气气流对气球浮力的影响，可以通过试验确定合理的抽气机组合(如图2所示)。此外，还可以考虑在抽气机进气口安装延长进气管。在适宜的天气条件下，本系统可以长时间连续工作。
[0008]在发生雾霾的城市周围及市区，通过合理布置一定数量的高空抽气系统，可以实现较大面积的局部空气的平移，或上下对流，从而降低逆温层的影响。理想情况下，可以驱散笼罩城市上空的雾霾。
[0009]盛夏季节，在发生热岛效应的城市周围及市区，通过合理布置一定数量的高空抽气系统，可以把温度比较低的高空空气大量地抽到地面，从而降低局部地面空气温度，并且产生一定的气流，把市区污染空气带走。这样，一方面可以改善城市空气质量；另一方面可以降低城市的能源消耗，减少污染物的排放。
【附图说明】
[0010]图1是高空抽气系统的结构示意图。
[0011]图中1-气球(充氦气或氢气)；2_气球系留绳(多条)；3_高空抽风机(单个或多个组合体)；4_垂直送风管道(轻型柔软)；5_地面轴流式风扇；6_地面排风管道；7-出风口 ；8_高空空气排到地面；9_方向舵(防风吹旋转或扭结)；10-高空空气被吸入抽风机；11-气球缆绳(钢丝绳，或轻型高强度缆绳，附加捆绑电源电缆和控制信号线)；12_管道固定扣带；13-滑轮；14-气球缆绳(水平段)；15-缆绳绞盘机(电动机，绞盘)；16_电源及控制器。
[0012]图2是高空抽风机的组合示意图。
[0013]图a):单个抽风机方案，进风口应朝上，工作时可以产生向上的提升力。图中1-抽风机；2_垂直送风管道；3_高空空气被吸入。
[0014]图b):两个抽风机方案，180度反向排列，进风口应水平或斜向上，工作时合力为零，或可产生向上的提升力。图中1-抽风机(两个相同)；2_抽风机风管(两个相同)；3-垂直送风管道；4-抽风机组合梁(固定和悬吊)；5—高空空气被吸入。
[0015]图c):三个抽风机方案，120度对称排列，进风口应水平或斜向上，工作时合力为零，或可产生向上的提升力。图中1-抽风机(三个相同)；2_抽风机组合梁(固定和悬吊)。
[0016]图d):四个抽风机方案，90度对称排列，进风口应水平或斜向上，工作时合力为零，或可产生向上的提升力。图中1-抽风机(四个相同)；2_抽风机组合梁(固定和悬吊)。
【具体实施方式】
[0017]本系统采用大型球形系留气球。在浮力相同的情况下，与飞艇气球相比，球形气球对地面工作区面积的要求较低。气球的最大上升高度，应视具体需求而定。一般在500米到1000米之间。
[0018]由于氦气资源有限，价格昂贵，但无安全隐患，可以考虑仅限于城市市区的高空抽气系统使用；氢气容易燃烧爆炸，但资源丰富，价格便宜，可以考虑仅限于城市周围的高空抽气系统使用。此外，在本系统工作完成后，可以考虑对气球氦气和氢气进行回收储存，以备下次使用。
[0019]通过试验，如果技术成熟可靠，可以考虑使用太阳能板在高空直接对抽气机和辅助设备供电。这样可以避免供电电缆的能耗损失和本身重量。
[0020]垂直送风管道应采用轻型柔软材料，以减轻重量，并用扣带固定到气球缆绳上，以防止扭结。地面轴流式风扇和地面排风管道应把高空空气送到较远的出风口，以降低地面空气流动对本系统运行的影响。
[0021]为了保证本系统能够长期在高空安全运行，应考虑在高空合适的部位安装避雷针，小型降落伞，警示灯，风速仪，空气质量测试仪，摄像头，无线数据通信装置等。
【主权项】
1.一种高空抽气系统，包括气球、高空抽气机、送风管道、地面增压风扇、高强度缆绳、滑轮基座、绞盘机、电源及控制器，其特征在于可以把大量的比较干净的高空空气抽到地面，从而稀释周围地面空气中污染物的浓度，并造成局部空气的平移或上升，削弱逆温层的影响，进而驱散笼罩城市上空的雾霾。
2.根据权利要求1所述的一种高空抽气系统，其特征在于盛夏季节，在发生热岛效应的城市，可以把温度比较低的高空空气大量地抽到地面，从而降低局部地面空气温度，改善城市空气质量。
3.根据权利要求1所述的一种高空抽气系统，其特征在于高空抽气机的组合及进气口方向设置可以改善提升力，并且降低抽气机进气气流对气球浮力的影响。
4.根据权利要求1所述的一种高空抽气系统，其特征在于垂直送风管道采用轻型柔软材料，以减轻重量，并且用扣带绑附到气球缆绳上，加以固定和防止扭结。
5.根据权利要求1所述的一种高空抽气系统，其特征在于通过地面轴流式风扇和地面排风管道把高空空气送到较远的出风口，以保证高空抽气系统运行的稳定性。
6.根据权利要求1所述的一种高空抽气系统，其特征在于电源及控制器对绞盘机和高空抽气机分别进行操作控制。
【专利摘要】本发明公开一种高空抽气系统，主要由气球、高空抽气机、送风管道、地面增压风扇、高强度缆绳、滑轮基座、绞盘机、电源及控制器组成。在发生雾霾的城市周围及市区，通过合理布置一定数量的高空抽气系统，可以从一定高度把大量的比较干净的高空空气抽到地面，从而稀释周围地面空气中污染物的浓度；同时由于局部地面空气总容量的增加，以及混合空气的气压和温度与周围空气的差别，必然造成局部空气的平移或上升。理想情况下，可以局部削弱逆温层的影响，进而驱散笼罩城市上空的雾霾。盛夏季节，在发生热岛效应的城市，可以把温度比较低的高空空气大量地抽到地面，从而降低局部地面空气温度，改善城市空气质量。
【IPC分类】E01H13-00
【公开号】CN104652345
【申请号】CN201510033932
【发明人】马东升
【申请人】马东升
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月23日