破案了!原来屋顶上不停转圈的大圆球,是干这个的……
来源:科普中国
发布时间:2024-06-17
浏览次数:857

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在许多建筑物的屋顶上,我们常能见到一些金属圆球,它们在阳光下闪着光,似乎与周围的环境格格不入。这些金属圆球实际上是无动力风帽的一部分,也被称作风球或通风球。

今天,就来带大家了解一下这个小东西的前世今生。

无动力风帽的作用

无动力风帽是一种安装在建筑物屋顶的通风装置,主要用于住宅、工厂、仓库等需要通风换气的场所。

它们的主要作用包括:

1

改善室内空气质量

通过自然通风,排出室内的热气、湿气、烟雾和有害气体,改善室内空气质量;

2

降低室内温度

促进热空气上升排出,减少夏季室内温度,减少空调使用,节约能源;

3

防止霉菌生长

减少室内湿气,防止墙壁和屋顶的潮湿,预防霉菌生长;

4

延长建筑寿命

通过减少湿气和有害气体对建筑材料的侵蚀,延长建筑的使用寿命。

无动力风帽的结构

无动力风帽通常由以下几个部分组成:风叶、风脖、内部的支架和轴承

我们所看到的那一圈弧形风叶,是根据空气动力学的原理,经过周密的科学计算得到的结果。它不仅可以使风帽在工作的时候不会受到雨水的侵入,还可以大大提高排风效率。

可以说,风叶是整个风帽最重要的组成部分。

风帽内部结构 来源 | 某电商平台

风脖指的是连接风叶与固定在建筑物屋顶的基座之间的那一部分。风脖的作用是支撑风叶,并确保它能灵活地随着风向的变化而旋转,从而实现有效的空气流动和通风。

内部支架是固定风叶和风脖的部分,一般由铝合金或尼龙材料制成,可以支撑风帽的重量和转动。

轴承是连接风帽和屋顶的部分,一般由钢材或铜材制成,可以保证风帽的平稳和灵活。

无动力风帽的工作原理

无动力风帽之所以称为“无动力”,并不是因为它们一点动力都不需要,而是说它们不需要额外的电能,只靠自然风就足以驱动。其工作原理与抽油烟机和烟囱的原理都有相似之处,它们本质上都是通过室内外气体压力差来实现内外气体的交换。

来源丨网络

1

依靠自然风力

当室外的自然风吹动风帽,扇叶在转动过程中的离心作用可降低其周围的气压,形成负压区,即风帽内气压低于室内气压。由于压力差的存在,室内平行方向流动的空气会部分转变为由下向上垂直方向流动的空气,从而将屋内不新鲜的空气抽到室外。

2

依靠热压差

当室内温度高于室外时,室内高温气体上升并向外涌出,会推动扇叶转动。扇叶周边空气流速加快、气压减小,烟道内空气在气压差作用下上升,也能达到抽出室内气体的作用。

无动力风帽的优缺点

节能环保角度来看,无动力风帽利用自然风力进行通风,无需电力,连续运转高效节能,无噪音、无火花、具防爆性;从成本效益来看安装成本较低,维护简单,长期来看经济效益显著,因为减少了对电力的依赖。

再者,风帽的设计多样,可以增加建筑物的美观度,有些设计如球型莲花状,具有很好的装饰效果。

安全角度来讲,风帽还能在特殊情况下保障用户的人身安全。如果楼道或是公共区域发生了火灾事故,这个通风设备就能加快内部烟尘气体的排出,从而给遇险者带来更充足的逃生空间,减少事故引起的损失。

当然,无动力风帽也有一些缺点。例如,在风力较小的地区,无动力风帽可能无法正常运行,导致排烟效果不佳;在空气质量差的地区,风帽可能会将室外的污染空气吸进室内,造成二次污染。

由此看来,无动力风帽作为一种简单而高效的自然通风设备,在改善室内空气质量、节能环保等方面发挥了重要作用。通过巧妙的设计和合理的应用,它不仅在过去的建筑中取得了显著成效,也将在未来的绿色建筑中扮演更加重要的角色。

参考文献

[1]李夏婕.豫西地区地坑院室内自然通风优化设计[D].西安建筑科技大学,2021.

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/MFom3jroYBb7PkPgae7D7Q

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/8J-InLFF_BHTWaK9SghQ2Q

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/Oagf6kTPL98B6YOduASaiw

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来源丨力学科普(id:lxkp_cstam)

责编丨王梦如

审校丨徐来 林林

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