探析城市中風(fēng)力發(fā)電與建筑一體化設(shè)計(jì)

王鵬

摘 要：在當(dāng)前城市化發(fā)展的進(jìn)程中，我國正面臨著嚴(yán)峻的能源危機(jī)以及環(huán)境問題，隨著風(fēng)能以及新能源的出現(xiàn)，環(huán)境的破壞得到一定的緩解，因此需要相關(guān)研究人員進(jìn)一步對這方面的問題加以研究，探討風(fēng)能發(fā)電的重要意義，只有這樣才能對環(huán)境起到有效的維護(hù)作用。在我國現(xiàn)階段的風(fēng)能發(fā)電過程中，相關(guān)企業(yè)主要集中在三北地區(qū)以及東南沿海的一些城市，如果要想將其輸送到其他地區(qū)，就會帶來一定的損失，運(yùn)輸成本也會相對較高，為了解決這一難題，就需要將建筑與風(fēng)力發(fā)電有機(jī)地結(jié)合在一起，以此實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的進(jìn)一步發(fā)展，本文以此為出發(fā)點(diǎn)展開了進(jìn)一步的闡述。

關(guān)鍵詞：風(fēng)能發(fā)電；建筑；一體化；設(shè)計(jì)

中圖分類號：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

通過將風(fēng)能發(fā)電與建筑有機(jī)地結(jié)合在一起，這一想法已經(jīng)得到了實(shí)踐，可以說是具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是這一設(shè)計(jì)理念也并不是十全十美的，例如在風(fēng)能發(fā)電的過程中難以避免的會出現(xiàn)一些噪音的現(xiàn)象，在這種情況下就需要進(jìn)一步開展降低噪音的措施，否則就會對人們的正常生活帶來不必要的損失，這也是城市風(fēng)能發(fā)電與建筑一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)比較緩慢的主要原因。但是這一形式的建造是具有顯著意義的，不但在經(jīng)濟(jì)方面可以帶來很大的效益，其發(fā)展前景也十分顯著，我國應(yīng)該充分認(rèn)識到這一發(fā)展趨勢，并且加以進(jìn)一步的完善，為了更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

1.風(fēng)力發(fā)電與建筑一體化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

在時(shí)代發(fā)展的過程中，風(fēng)能發(fā)電不同于太陽能的發(fā)電，二者之間的顯著差別在于風(fēng)能發(fā)電沒有時(shí)間的限制，隨時(shí)隨地就能為人們的生活帶來能量。并且風(fēng)能發(fā)電是具有顯著意義的，其并不是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，既可以單獨(dú)使用，同時(shí)也能與其他的發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合在一起使用，促進(jìn)效能的進(jìn)一步提升。在建筑風(fēng)能應(yīng)用的過程中，首要的前提條件就是風(fēng)環(huán)境，如果可以在這方面得到滿足，那么就可以得到正常的工作，在城市中，風(fēng)速與郊區(qū)相比是相對較小的，或者是在高大建筑物周圍，會出現(xiàn)一定的阻礙，也會在不同程度造成風(fēng)速受到影響，產(chǎn)生狹管效應(yīng)，這是在使用風(fēng)能的過程中需要注意的問題。

2.城市中風(fēng)場對建筑的影響

在城市的發(fā)展建設(shè)過程中，風(fēng)速的變化與高度的增加有著十分密切的聯(lián)系，城市規(guī)模呈現(xiàn)出不斷擴(kuò)大的趨勢，建筑物在布置的過程中也呈現(xiàn)出集中化的發(fā)展，所以樓群風(fēng)的現(xiàn)象是十分明顯的，一旦受到建筑物的阻擋，就會從左右兩側(cè)穿過，產(chǎn)生漩渦風(fēng)，還有一部分風(fēng)會引向地面，這樣就會在無形之中增大地面的風(fēng)速，產(chǎn)生了穿堂風(fēng)以及漩渦風(fēng)等，在城市的建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分考慮到這方面的影響，所以在對其進(jìn)行布置的過程中，需要防止以下幾種風(fēng)效應(yīng)，由此降低風(fēng)害對人們造成的影響。例如逆風(fēng)、分流風(fēng)以及下沖風(fēng)等，這樣才能有效的控制城市中風(fēng)場對建筑帶來的影響。

3.風(fēng)力機(jī)與建筑結(jié)合的形式

在現(xiàn)代化的發(fā)展建設(shè)過程中，主要朝著建筑與風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合的方式發(fā)展，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。一是在建筑屋頂上安裝風(fēng)機(jī)，二是在建筑物中間設(shè)置風(fēng)機(jī)，三是在建筑物的空洞中安裝風(fēng)機(jī)，在這三種形式的基礎(chǔ)上，形成了二者相互結(jié)合的形式。但是在實(shí)際應(yīng)用的過程中，不同的形式具有各自的優(yōu)勢與缺點(diǎn)。以第一種形式來看，其具有較大的風(fēng)力，對于環(huán)境造成的干擾也相對較小，是獲得風(fēng)力的最佳位置，但是在安裝的過程中應(yīng)該注意的問題是需要在高出屋面一定距離的基礎(chǔ)上安裝風(fēng)機(jī)，這樣才能對渦流區(qū)產(chǎn)生劈開的效果。在建筑物中間安裝風(fēng)機(jī)，那么產(chǎn)生的是峽谷風(fēng)，建筑物的體積越大，風(fēng)力也就越強(qiáng)，在安裝的過程中，以垂直軸風(fēng)力機(jī)以及水平軸風(fēng)力機(jī)為宜。剩下的一種設(shè)計(jì)在建筑物空洞中的風(fēng)機(jī)能夠?qū)L(fēng)力匯聚在一起，起到強(qiáng)化的作用，這種風(fēng)主要是穿堂風(fēng)，在這種環(huán)境下則主要是安裝定向式的風(fēng)力機(jī)。選擇上述三種形式還是應(yīng)該從實(shí)際情況入手選擇最為合適的一種，這樣才能將風(fēng)力的效果得到最大化的發(fā)揮。

4.風(fēng)電建筑一體化設(shè)計(jì)的建筑平面布局形式

在對風(fēng)電建筑進(jìn)行布置的過程中，是具有特殊工作原理以及外觀設(shè)計(jì)要求的，所以這種建筑形式與一般的建筑具有一定的差異性，在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，除了要保證功能與美學(xué)的效果外，還應(yīng)該注意滿足空氣動力學(xué)的要求，通常情況下也可以稱之為是“形式隨風(fēng)”的原則，需要以周圍的環(huán)境為首要前提條件，滿足環(huán)境的要求，建筑物的體積還需要滿足對風(fēng)力的引導(dǎo)作用，這樣風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功能才能得到最大化的發(fā)揮。滿足風(fēng)力發(fā)電的要求。在現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者認(rèn)為在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面的原則作為出發(fā)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。

首先是在布局的過程中，應(yīng)該滿足風(fēng)電建筑的位置要求，盡量保證空曠，減少周圍建筑對風(fēng)力的阻礙，這樣風(fēng)力才能最大化。其次是在建筑的整體面積方面，需要盡量保證其處于迎風(fēng)面的位置，并且與主導(dǎo)風(fēng)向相互一致，角度應(yīng)該在30°以內(nèi)。第三，如果風(fēng)電建筑是以雙子塔的類型為主，那么在設(shè)計(jì)的過程中就應(yīng)該保證單塔表面的光滑性，而背面則主要以腎形或者是飛鏢形為主，這樣可以達(dá)到效果的最優(yōu)。這兩種類型的建筑可以保證處于40°以及50°之間的氣流達(dá)到最為理想的效果。

5.案例介紹

迪拜計(jì)劃建造一座隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的大廈。整個(gè)建筑外墻面都作為受風(fēng)體，最大程度地利用高空風(fēng)能。在旋轉(zhuǎn)樓層之間安裝48臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每臺電機(jī)裝機(jī)容量0.3MW。迪拜全年可利用風(fēng)時(shí)超過4000h，一臺電機(jī)全年可發(fā)電60～120萬kWh。

結(jié)語

截至目前，城市中的風(fēng)能利用并不理想，但是面對城市化程度越來越高的現(xiàn)實(shí)，城市風(fēng)能利用應(yīng)綜合考慮其長遠(yuǎn)的生態(tài)因素，改進(jìn)目前存在的缺陷，逐步擺脫對常規(guī)能源的依賴，以減少對環(huán)境進(jìn)一步的破壞，使城市得以可持續(xù)發(fā)展。

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