Abstract This study proposes a novel double-skin facade integrated with TiO2 plates (T-DSF) for decomposing ambient air Benzene, Toluene, Ethylbenzene, and O-xylenes (BTEX) by utilizing the photocatalytic oxidation technique under natural sunlight. The performance of photocatalytic decomposition on the TiO2 plates was quantitatively compared using the predicted age of air and the amount of BTEX processed. Eighteen cases, i.e., 3 placement strategies of TiO2 plates by 6 airflow gap sizes, were evaluated using a validated computational fluid dynamics (CFD) model to design an optimal T-DSF. The study reveals that the designed T-DSF with 3-m wall height, 1-m wall width, 0.3-m cavity depth, and 0.1-m inlet and outlet height, in which the TiO2 plates are staggered on the external and internal glasses with a 0.02-m airflow gap, can clean about 77 m3/day of ambient air with 20 ppb BTEX (annual average) in Boulder, CO. The sensitivity analysis of solar radiation intensity was studied, which indicates that this system has a stable performance for decomposing BTEX under different solar radiations. Furthermore, the potential impact of particulate matter from ambient air on the photocatalytic oxidation performance was investigated, which was neglectable. This study presents a promising and passive design that can effectively treat BTEX in the atmosphere by taking advantage of UV radiation in natural sunlight and solar-driven natural convection. The concept can be applied in other ventilated cavity wall systems such as the Trombe wall while the key parameters need further fine-tuning.

中文翻译：

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一种新的双层外墙系统，集成了用于分解 BTEX 的 TiO2 板

摘要 本研究提出了一种新型的双层外墙与 TiO2 板 (T-DSF) 集成，通过在自然阳光下利用光催化氧化技术分解环境空气中的苯、甲苯、乙苯和邻二甲苯 (BTEX)。使用预测的空气年龄和处理的 BTEX 量，定量比较了 TiO2 板上的光催化分解性能。使用经过验证的计算流体动力学 (CFD) 模型评估了 18 种情况，即 3 种 TiO2 板的放置策略和 6 种气流间隙尺寸，以设计最佳 T-DSF。研究表明，设计的 T-DSF 壁高为 3 米，壁宽为 1 米，腔深为 0.3 米，入口和出口高度为 0.1 米，其中 TiO2 板在外玻璃和内玻璃上交错排列具有 0.02 米的气流间隙，可以在科罗拉多州博尔德用 20 ppb BTEX（年平均值）清洁约 77 m3/天的环境空气。 研究了太阳辐射强度的敏感性分析，表明该系统在不同太阳辐射下分解 BTEX 具有稳定的性能。此外，研究了环境空气中颗粒物对光催化氧化性能的潜在影响，这是可以忽略的。这项研究提出了一种有前途的被动设计，可以通过利用自然阳光中的紫外线辐射和太阳能驱动的自然对流来有效地处理大气中的 BTEX。该概念可应用于其他通风空腔墙系统，例如 Trombe 墙，而关键参数需要进一步微调。研究了太阳辐射强度的敏感性分析，表明该系统在不同太阳辐射下分解BTEX具有稳定的性能。此外，研究了环境空气中颗粒物对光催化氧化性能的潜在影响，这是可以忽略的。这项研究提出了一种有前途的被动设计，可以通过利用自然阳光中的紫外线辐射和太阳能驱动的自然对流来有效地处理大气中的 BTEX。该概念可应用于其他通风空腔墙系统，例如 Trombe 墙，而关键参数需要进一步微调。研究了太阳辐射强度的敏感性分析，表明该系统在不同太阳辐射下分解BTEX具有稳定的性能。此外，研究了环境空气中颗粒物对光催化氧化性能的潜在影响，这是可以忽略的。这项研究提出了一种有前途的被动设计，可以通过利用自然阳光中的紫外线辐射和太阳能驱动的自然对流来有效地处理大气中的 BTEX。该概念可应用于其他通风空腔墙系统，例如 Trombe 墙，而关键参数需要进一步微调。研究了环境空气中颗粒物对光催化氧化性能的潜在影响，这是可以忽略的。这项研究提出了一种有前途的被动设计，可以通过利用自然阳光中的紫外线辐射和太阳能驱动的自然对流来有效地处理大气中的 BTEX。该概念可应用于其他通风空腔墙系统，例如 Trombe 墙，而关键参数需要进一步微调。研究了环境空气中颗粒物对光催化氧化性能的潜在影响，这是可以忽略的。这项研究提出了一种有前途的被动设计，可以通过利用自然阳光中的紫外线辐射和太阳能驱动的自然对流来有效地处理大气中的 BTEX。该概念可应用于其他通风空腔墙系统，例如 Trombe 墙，而关键参数需要进一步微调。