一种高层建筑外墙的生态协同结构的制作方法

1.本实用新型涉及建筑设计技术领域，具体为一种高层建筑外墙的生态协同结构。


背景技术：

2.随着经济社会的快速发展，各种高层办公建筑、住宅建筑越来越多，应用越来越广泛。随着绿色、生态建筑设计理念的不断发展，绿色、环保、节能、健康成为高层建筑的核心设计目标之一，但是实现起来却有较多的困难。
3.自然界普遍存在着大气的垂直温差现象。大气的温度一般是随距地面的高度增加而下降，每升高100m气温所下降的度数叫垂直温度递减率。对高层建筑外墙附近空气监测到的平均垂直温度递减率约为1.65℃/100m。实际上，温度梯度的变化很大，有时可出现温度随距地面高度的增加反而上升，称为气温逆增或逆温。垂直温差对大气中对流有很大影响，当高空温度显著低于地面温度时，地面热空气迅速上升，上层冷空气下降可形成对流；此外，当高层建筑外墙为迎风面时，其高层外墙处的气压远大于低层外墙处的气压，也会引起上下层空气的对流。但是，目前的高层建筑的外墙立面多为平面，该对流的流向紊乱、并不能实现对高层与低层的生态调节。
4.现有的高层建筑的公共消防通道外墙立面及其内墙立面，一般都是对外完全封闭的(使用防火门使其与楼梯间等公共通道隔离，使用墙体与外部空间及其他内部空间隔离)，也没有窗户等自然通风设计，在发生火灾的时候，其内部进入的烟雾等无法排出；长期不能更换新风，内部空气也较为污浊，不利于人体健康。
5.同时，采用实心结构的高层建筑外墙体，在设计时一般主要考虑采用保温、隔热、防水材料设计实现建筑节能的目的，但是缺乏在高度方向跨层的纵向生态协同设计。现有的通风必须在设有门窗的地方进行，其他部分均为实心结构。特别是在对应楼梯间、公共通道等处位置的外墙，均没有设计自然通风、调温的结构。在许多建筑中，虽然公共通道等处位置的外墙上设有玻璃窗等通风设施，但是，由于防尘、防雨、防虫等各种原因，大多数常年关闭，起不到通风换气的作用。
6.对于高度超过20米的高层建筑而言，其高层外墙立面所受到的外部风压，要远大于低层外墙立面的风压；其迎风面的风压，远大于背风面的风压；高层外墙立面附近的外部空气温度，要大于低层外墙立面附近的外部空气温度；而且，随着建筑总楼层的增加，该现象就更为明显。
7.所以，目前的高层办公建筑的外墙，外部空气对流不受控，不具备使建筑墙体内外部、及建筑上下部各楼层进行纵向的空气与温度协同调节功能，不能满足建筑物绿色、环保、节能、健康、自然的生态协同设计要求。


技术实现要素：

8.针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种高层建筑外墙的生态协同结构，通过设置使内外部空气自然对流调节的通风管、使高层建筑外墙外部空气对流受控，对高
层建筑垂直高度差所造成的气压、气温差形成的对流进行引导、用于自然生态调节，以解决建筑纵向空气与温度不能与自然环境协同调节的问题，同时要满足建筑物绿色、环保、节能、健康、自然的生态协同设计要求。
9.技术方案
10.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
11.一种高层建筑外墙的生态协同结构，包括墙体，其特征在于：在所述建筑外墙的墙体上、对应设定楼层内部公共通道的位置，至少设有一贯通该墙体厚度、连通内外部空气的通风管；所述通风管为外形轮廓呈喇叭状、两端设有开口的圆形管道，其中朝向墙体内侧面的开口为喇叭的大口、朝向墙体的外侧面的开口为小口；所述的通风管轴向截面的外形轮廓为弧形，并且该弧形的开口向下，以防止外部雨水侵入到建筑内部。
12.所述通风管两个开口(大口、小口)之间的通道为水平延伸的“s”形，该通道轴向的截面呈波浪形，其管径自外向内逐渐增大。该通风管使其大口侧的空气易于通过该通道、连续的排出到建筑外部，而使小口侧的外部空气在对流时间歇式的通过该通道、进入到建筑内部。
13.在所述墙体的外立面上，还设有多个跨层上下贯通、相互平行的竖向对流导风槽，所述竖向对流导风槽包括两侧凸起的墙围及墙围内的通道；所述的通道对应设定楼层公共通道的位置，所述的通风管设置在该通道内。
14.所述竖向对流导风槽的水平方向的截面呈
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形，而且其截面积自上而下依次增大，引导在该导风槽内的建筑高层墙体外部温度较低、气压较高的空气，与建筑低层墙体外部的温度较高、气压较低的空气形成对流。
15.所述的通风管向内开口处的管径为0.4～0.6m,向外开口处的管径为0.2～0.3m。
16.所述通风管的每一开口处，均罩设有一滤网；该滤网的面积略大于通风管向外的开口面积；所述的滤网上，设有多个通风网眼。
17.所述墙体上对应每处滤网的四角，均设有一埋入墙体内的锚杆，通过该锚杆的托板及螺母将滤网固定在墙体上，封住通风管向外的开口。
18.所述的墙体上、对应设定楼层公共通道的位置设置的流导风槽及通风管均为多个。
19.所述的多个流导风槽，为间隔设置、相互平行；所述的多个的通风管，同楼层为水平等高排列或高低交错排列，其圆心的连线呈水平的直线或波浪线。
20.所述的设定楼层内部公共通道，包括楼梯间通道及公共消防通道等公共通道。
21.有益效果
22.与现有技术相比，本实用新型提供的高层建筑外墙的生态协同结构，具备以下有益效果：
23.(1)本实用新型提供的高层建筑外墙的生态协同结构，通过在外墙特定位置上设置可使内外部空气自然对流调节、受控对流的通风管，利用高层建筑纵向的高度差所造成的气压、气温的差进行自然生态调节，解决了墙体纵向空气与温度不能与自然环境协同调节的问题，同时也满足建筑物绿色、环保、节能、健康、自然的生态协同设计要求。
24.(2)本实用新型提供的高层建筑外墙的生态协同结构，通过在墙体外立面设置多个跨层上下贯通、相互平行的竖向对流导风槽，以及开设在竖向对流导风槽内通风管的配
合工作，使墙体具备内外部空气受控对流、各楼层进行纵向的空气与温度协同调节功能。各楼层墙体外立面附近空气，在气压或温度发生变化时，能通过导风槽及通风管进行上下或内外的对流，使墙体纵向高度上、各处内外部的空气压力与温度趋于一致，实现了墙体纵向空气与温度自然、协同调节，满足了建筑物绿色、环保、节能、健康、自然的生态协同设计要求。
25.(3)本实用新型提供的高层建筑外墙的生态协同结构，通过竖向对流导风槽和通风管的协同配合，即可实现对建筑墙体纵向空气与温度自然、协同调节，其结构简洁、合理，易于实施。
26.(4)实用新型提供的高层建筑外墙的生态协同结构，其在建筑的玻璃窗等通风设施常年关闭的情况下，仍然可以保持内外部通风换气、调节温度的作用。
27.(5)本实用新型无需提供外部能源及人工干预，在建筑正常使用状态下，能持续保持较慢的内外部换气、调温过程，使公共通道内的空气保持新鲜；在高层建筑发生断电、火灾或通风系统故障的情况下，仍然能够保持内外部的空气对流和温度调节，为人们逃生、救援、减灾等活动创造有利条件。
附图说明
28.图1是实施例1的高层建筑外墙的生态协同结构的整体外形结构示意图；
29.图2是图1中的墙体、竖向对流导风槽和通风管的立体结构示意图；
30.图3是图1中的墙体、竖向对流导风槽和通风管的纵向剖视结构示意图；
31.图4是实施例1的外墙立面外侧面的主视结构示意图；
32.图5是实施例1的外墙立面内侧面的主视结构示意图；
33.图6是实施例2的墙体、竖向对流导风槽和通风管的纵向剖视结构示意图。
34.图中：1、墙体；2、对流导风槽；3、通风管；4、滤网。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.实施例1
37.请参阅图1
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5，本实用新型实施例提供的高层建筑外墙的生态协同结构，该建筑为20层，其包括高约70米的墙体1，墙体1的厚度为0.4～0.6m，采用钢筋混凝土框架支撑、预制水泥砌块与混凝土粘结层叠而成；在所述建筑外墙的墙体1上、对应设定楼层(本实施例中为双层楼层)内部公共通道的位置，设有多个贯通该墙体1厚度、连通内外部空气的通风管3；所述通风管3为外形轮廓呈喇叭状、两端设有开口的圆形管道，其中朝向墙体内侧面的开口为喇叭的大口、朝向墙体的外侧面的开口为小口；所述的通风管3轴向截面的外形轮廓为弧形，并且该弧形的开口向下，以防止外部雨水侵入到建筑内部。
38.所述通风管3的两个开口(大口、小口)之间的通道为水平延伸的“s”形，该通道轴向的截面呈波浪形，其管径自外向内逐渐增大。该通风管使其大口侧的空气易于通过该通
道、连续的排出到建筑外部，而使小口侧的外部空气在对流时间歇式的通过该通道、进入到建筑内部。
39.在所述墙体1的外立面上，还设有多个跨层上下贯通、相互平行的竖向对流导风槽2，所述竖向对流导风槽2包括两侧凸起的墙围及墙围内的通道；所述的通道对应设定楼层(例如设定为双层楼层)公共通道的位置，所述的通风管3设置在该通道内，使其在墙体外部空气对流的带动下，进行墙体内外部空气的对流。
40.所述竖向对流导风槽2的水平方向的截面呈
“┖┚”
形，而且其截面积自上而下依次增大、其墙围部分的厚度自上而下依次增大，引导在该导风槽2内的建筑高层墙体外部温度较低、气压较高的空气，与建筑低层墙体外部的温度较高、气压较低的空气形成对流。
41.具体的，该竖向对流导风槽2，在自然环境的作用下，将高层建筑外墙立面高处(例如10层以上的高层)的气流导入低处(例如10层以下的低层)，使低处(低层)湿热的空气向上扩散，加快外墙立面附近的空气对流；在该空气对流的过程中，流经通风管3外部的气流在小口处形成负压，将建筑物内部的空气向外吸出；当通风管3外部的外墙立面为迎风面、其气流在小口处形成正压时，则外部空气进入到建筑物内部，从而调整建筑内外部的空气压力；当建筑物内部的空气温度低于外部的空气温度时，外部空气经由通风管进入到建筑物内部使内部温度上升，反之，当内部空气温度高于外部空气时，内部空气由通风管进入外部，使建筑物内部降温，从而调整建筑内外部的空气温度。
42.所述的通风管3向内开口处的管径为0.4～0.6m,向外开口处的管径为0.2～0.3m；两个开口之间的管径，为逐渐变化。该尺寸下的通风管3，不仅通风、调温的效率高，而且对墙体1的强度影响也较小。在其他实施例中，该通风管3的管径也可以根据建筑墙体的厚度、结构与强度等情况，选择其他合适的尺寸，也可以达到本实用新型的技术效果。
43.所述通风管3的每一开口处(包括大口、小口)的外侧，均罩设有一滤网4；该滤网的面积略大于通风管3向外的开口面积，将开口封闭；所述的滤网4上，设有多个通风网眼，用来阻止外部异物、鸟类、昆虫等进入到建筑内部。
44.所述墙体1上对应每处滤网4的四角，均设有一埋入墙体1内的锚杆，通过该锚杆的托板及螺母将滤网4固定在墙体1上，封住通风管3向外的开口；该锚杆可以将滤网牢固的固定在墙体1上，能够有效的保证滤网4与墙体1结合的牢固性；同时，在滤网4破损时，也方便更换。
45.本实施例中，所述的墙体1上、对应设定楼层公共通道的位置设置的流导风槽2及通风管3均为多个。
46.其中，所述的多个流导风槽2，为间隔设置、相互平行；所述的多个的通风管3，同楼层的通风管3之间为水平等高排列，其圆心的连线呈水平的直线。
47.所述高层建筑的设定楼层内部公共通道，为所设定楼层的内部楼梯间通道及公共消防通道，以及其他通道，具体可根据实际需要选择。本实施例中选择的是公共消防通道。设定的楼层，可以为每一层，也可以仅选择单层、双层，或者相互间隔的数层。通常无需每层都设置。
48.本实施例中的通风管3为喇叭状，而且喇叭大口朝向墙体1内侧，当竖向对流导风槽2内的空气上下对流时，所产生的负压更易于将建筑内部的空气自然吸出，导风效果好。所述的通风管3的轴向截面为弧形，并且该弧形的开口向下，能有效避免外部强风或者雨水
进入到建筑内部。
49.本实用新型实施例提供的高层建筑生态协同设计方案，通过设置相互配合的通风管3和导风槽2，在自然条件下，使墙体1外立面附近的空气，在建筑内外部、上下部的气压或温度出现差异时，进行建筑内外部、上下部的自然调节；可以同时对建筑高层与低层，内部与外部的空气压力、温度进行自然调节，而无需提供外部能源或人工干预，解决了高层建筑高度方向的上下部、内外部的空气与温度不能进行生态协同、自然调节的问题，能够实现建筑物绿色、环保、节能、健康、自然的生态协同设计理念。
50.实施例2
51.请参见附图6，本实施例中提供的高层建筑外墙的生态协同结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：
52.所述通风管3的两个开口之间的通道，其外形轮廓为水平延伸的“s”形，该通道轴向的截面呈波浪形，其管径自外向内逐渐增大。这种设计的目的在于，在外部空气对流时，该通风管3可使其大口侧的空气易于通过该通道、连续的排出到建筑外部，而使小口侧的外部空气在对流时(特别是强对流时)间歇或分流后再通过该通道、进入到建筑内部，避免外部强风直接吹入到建筑内部，也可以防止强风将雨水等吹入到建筑内部。
53.所述的多个的通风管3，同楼层为高低交错排列，其圆心的连线呈波浪线；在竖向对流导风槽2内的空气上下对流时，可以在不同的位置、产生负压，将建筑内部的空气自然吸出，有效的提高通风效率(提高内外部换气率)。
54.本实用新型的工作原理：先在墙体1的外立面上设有多个跨层上下贯通、相互平行的竖向对流导风槽2，在竖向对流导风槽2内设置通风管3；在建筑高层与低层、内部与外部的气压、气温发生自然变化而存在差值时，使墙体1外立面的上部的空气可以对流到下部，内部的空气可以对流到外部，从而实现对建筑物各处温度、气压的自然调节，达到自然通风、调温、节能的效果。
55.本实用新型中的通过设置使内外部空气自然对流调节的通风管、使高层建筑外墙外部空气对流受控，对高层建筑垂直高度差所造成的气压、气温差形成的对流进行引导、用于各楼层的自然生态调节。
56.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。