建筑外立面雾森系统应用探讨研究

李彭源 韦国庆 洪巧丹

摘 要：高温和雾霾成为目前全国范围内严重的环境问题，该文探讨研究的目的在于寻求一条快速有效的方法来改善空气质量和高温问题。雾森系统以其具有的降温除尘优势成为该文探讨改善居住环境问题方法的入口。该文主要提出了将雾森系统应用于建筑外立面从而改善城市中心居住环境的设想，探讨了建筑外立面雾森系统的布置方式及组成部分的相关构想，分析了建筑外立面雾森系统的作用效果及意义，为改善城市热岛效应和空气质量问题寻求一个新方向。

关键词：雾森系统 建筑外立面 降温 空气质量

中图分类号：TP201 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（b）-0125-02

20世纪下半叶，随着我国城市化进程的加快，城市交通、建筑、生产与消费等领域消耗的化石能源数量和产生的扬尘陡然增多，排放的温室气体数量日益加大，道路、建筑扬尘增多，人居环境日趋恶化，城市空气质量问题和高温问题的解决迫在眉睫。雾森系统是一项以水为原料，通过高压处理，将水雾化悬浮于空气中的技术，它具有降温、除尘、增湿、保健、造景等功能。为此，雾森系统不失为一项能在小范围内快速解决高温和空气质量问题的有效措施。雾森系统目前的应用十分广泛，在旅游造景、居住小区、道路除尘等方面都能见到它的身影。然而这些应用都仅限于在地面进行二维平面局部区域的降温造景等作用，对于高楼密集，用地紧张的城市中心并不能大面积运用来达到改善城市中心居住环境的目的。反观之安装于高楼建筑外立面的雾森系统以其简单、高效、应用面积广的优势可成为改善城市上空高温和空气环境的一个研究新方向。

1 雾森系统与建筑及环境的结合，布置方式思考

该文所设想的建筑外立面雾森系统是将雾森系统与城市中心不同类型建筑物、构筑物相结合，形成建筑化、智能化为一体的新型雾森系统，从而改善建筑周边环境的空气质量及夏季高温问题。关于其布置方式的设想主要分为以下几种。

1.1 道路雾森

将雾森系统喷嘴及其管道采用缠绕法、悬挂法或夹具法安装于街道和车道两旁的行道树或路灯等构筑物上，管道与市政水管网相结合，根据需求来确定雾森系统的安装间距，主要对步行街道的降温除尘以及车道上道路扬尘的沉降起作用。这种方式需要对雾森系统喷雾时间长短，每日最适合喷雾的时间段，以及粒径的大小等参数做更精确的实验分析，以致对街道上行走的行人及车道上行驶的车辆不会造成较大影响。

1.2 居住小区雾森

将居住小区的消防用水和蓄水池水作为雾森系统水源，从建筑设计层面将雾森系统的设备与小区住宅楼有机结合布置，可采用横排式布置或竖排式布置，喷嘴间距及喷雾时间等参数可通过实验测定确定。这种布置方式可以喷灌住宅下部的植物绿地，住宅竖直方向上的部分种植绿化，以及屋顶花园的种植绿化。夏季高温下，喷出的水珠大量蒸发吸热，降低了房屋外表面的温度，从而降低室内温度，对室内空调节能也有一定作用。

1.3 城市商业中心雾森

雾森系统喷嘴及管道的布置方式同商业中心高楼建筑的外墙装饰设计结合，可采用横排式、竖直式，或几何图形式来布置，用卡槽式的方法将管道和喷嘴固定。喷嘴的间距可通过实验测定后确定。白天，高楼外立面雾森系统可改善城市商业中心上空高温及雾霾环境，降低室内外温度从而起到節能效果；夜晚同建筑装饰化照明相结合，制造灯影水幕，也可为城市商业中心增添一道新风景。

2 建筑外立面雾森系统的组成设计思考

该文设想的建筑外立面雾森系统主要由原有建筑可用水源，杀菌过滤系统、增压系统、信号反馈控制系统、高压管道系统、超细雾喷嘴组成（见图1）。

2.1 水源

建筑外立面雾森系统的供水同以往需要从远处抽水供应的雾森系统不同，针对居住小区和商业中心的建筑外立面雾森系统的供应水源可同建筑本身相结合。利用建筑本身的消防用水，建筑顶层的蓄水池这两大水源来供水。在原有的消防系统上增设管道，使用消防用水，可以起到保证消防管道的畅通，防治消防管道因长时间不用导致的管道不通等问题。针对道路雾森的水源可同市政水管网相结合。

2.2 杀菌过滤系统

建筑外立面雾森系统通过杀菌过滤水体净化技术，过滤所有对人体有害的活性成分，使原水成为喷雾系统的专业用水，从而保证人体在喷雾环境中不会吸入有害物质。

2.3 增压系统

通过高压撞击水分子，能使水分子分散成粒径较小的水雾，并带有大量的负氧离子，使空气得以净化。由于粒径较小，更容易蒸发，对建筑下部街道的行人不会有影响，而且水雾附着在空气中的固体颗粒上，逐步累积可使空中悬浮的可吸入固体颗粒下沉。这对城市中心上空的漂浮颗粒物能起到较好的沉降效果，从而改善城市上空空气质量。

2.4 信号反馈控制系统

建筑外立面雾森系统有四个信号反馈控制系统，第一个用来检测水体过滤净化是否达到标准，以保证喷雾用水的绝对安全；第二个用来控制调节喷雾压力大小；第三个用来控制喷嘴的旋转喷射方向及闭合半径；第四个信号反馈调整系统则是用来将检测到的温度，湿度以及空气中的PM2.5值及时反馈给系统，系统再根据数值决定喷雾大小，喷雾时间长短。这里关于怎样检测温度、湿度以及空气中PM2.5值提供了两种方案。

（1）将空气质量检测装置与建筑外立面雾森系统相结合，这种方法可以准确反应整个建筑周围的空气质量，使系统更为精确地进行喷雾参数取定，然而投资比较大。

（2）与国家气象检测系统结合，通过移动传输平台得到该栋建筑所处区域的大致空气质量值进而确定喷雾参数，这种方案投资比较小，而且取得的生态效益也很明显，但精确度不高。

3 建筑外立面雾森系统效果及意义探讨

3.1 降温增湿

建筑外立面雾森系统产生的雾气扩散均匀，粒径小，当接触到干热的空气时，瞬间即会被蒸发，并在此过程中将大量热量带走。以雾环绕的建筑，就相当于制造了一个温度围场，以致高楼建筑外立面及其周围的空气温度得以降低，从而减少室内空调能耗，起到建筑节能的效果。

3.2 除尘

建筑外立面雾森系统通过对水的物理软化处理，将水雾化后喷洒到空气当中，小水珠下落的过程中吸附周边的悬浮颗粒物从而达到降尘的效果。

4 建筑外立面雾森系统的经济与生态效益探讨

4.1 经济效益

关于建筑外立面雾森系统应用设想的目的主要在于改善空气质量和高温问题，观之目前国内外所采用的措施无不是减排、限车，通过降低工业废气等的排放以及保护环境的措施来降低PM2.5的含量，普遍周期较长，见效慢且需要大量经济投入。而建筑外立面雾森系统具有零散性，安装简易，不受限制，可逐步扩散，可细水长流。因此对于短期防治措施，建筑外立面雾森系统同时拥有多个优势，防治效果明显，可行性强，经济投入小且能有效改善建筑外环境质量。

4.2 生态效益

（1）突破传统雾森系统的局限。将对象扩展到了多层、中高层或高层建筑物和街边构筑物上，从而能够在高楼密集度大、热岛效应明显、空气粉尘多、人口集中度大的城市中心进行雾森系统的安装，起到改善环境、降低温度的作用。

（2）雾森系统本身还能根据建筑本身的形态，搭配不同的造型，起到改善美化建筑外观造型和功能的作用。

（3）维护消防系统。雾森系统与消防系统的有机结合，使用消防用水，可以起到保证消防管道的畅通，防治消防管道因长时间不用导致的管道不通。

（4）建筑节能。雾化的水不仅能除尘还能降温增湿，从而减少或减弱人们对空调、电扇、空气加湿器等的使用程度，起到节能的作用。

5 结语

建筑外立面雾森系统是一个新型的構想，为了快速即时地解决PM2.5等颗粒物污染问题，需构思雾森系统与建筑的新型结合方式及各设备组成，进行系统的可行性探讨研究。道路雾森系统和城市商业中心都有很广阔的研究内容，需要对系统的设计参数进行实验分析，而且智能化一体化是系统的发展方向。该文主要针对雾森系统的发展前景提出可能的设想，并进行分析探讨，希望能开阔环境保护措施的思路，加快环境治理的进程。

参考文献

[1] 张敏，郑占峰.雾森在湿地公园的应用分析[J].安徽农业科学，2008（22）：9505-9506.

[2] 岑丽芳.上海世博后雾森在园林中的应用及发展[J].城市建设理论研究：电子版，2012（17）.

[3] 张敏.园林喷雾景观的研究[D].保定：河北农业大学，2009.

[4] 宋克威，孟强.谈幕墙设计对建筑外立面设计的影响[J].城市建设理论研究，2014（14）.

[5] 赵雄伟，李春友，葛静茹，等.森林环境中空气负离子研究进展[J].西北林学院学报，2007（2）：57-61.

[6] 张荣健.佳木斯城市绿地空气负离子分布规律及其影响因素的研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2007.

[7] 张波.建筑外立面节能设计探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2013（18）.