Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Энергоактивные здания с использованием ветровой, гео-, гидротермальной энергии, биогаза

Лекция 8

 

Человечество стоит перед проблемой исчерпания традиционных источников энергии и видит выход в использовании не традиционных, альтернативных. Задача архитекторов – придание привлекательного архитектурно-художественного облика энергоактивным зданиям, а строители призваны дать оптимальные конструктивные решения и продуманные технологии возведения таких зданий.

 

Ветроэнергоактивные здания (ВЭАЗ) – принципы подхода

ВЭАЗ – здания (жилые, промышленные или сельскохозяйственные) наделенные дополнительными функциями – улавливать и преобразовывать энергию ветра в другие виды: электрическую, тепловую или механическую. Скорость ветра на высоте 1,5 м должна составлять не менее 3 м/с.

Ветер – производная от солнца, характеризуется интенсивностью, направленностью и периодичностью, здания деформируют воздушные потоки.

Ветровой поток, проходящий через сечение площадью F со скоростью u, имеет мощность (Вт)

(8.1)

и удельную мощность (Вт/м2)

, (8.2)

где ρ – плотность воздуха (при температуре 15 оС значение ρ = 1,225 кг/м3); ρи2/ 2 – кинетическая энергия.

Следует отметить, что неточность в оценке скорости ветра на 1 – 1,2 м/с для диапазона скоростей 3 – 6 м/с может привести к ошибке в оценке энергии ветра, достигающей 100 % и более.

Учет рельефа осуществляется на основании поправочных коэффициентов, значения которых для уровня 2 м от поверхности земли даются в таблице 7.1.

Пересчет скорости на высоту ветроагрегата осуществляется по степенному закону, приведенному в первой лекции.

Принципы проектирования ВЭАЗ:

1. Здание снабжается подвижными элементами, трансформируемыми в элементы ветроколеса.

Реализация осуществляется:

- использование поворотных створок светопроемов (зенитные фонари на покрытиях);

- придание створкам аэродинамической формы;

- выработка электроэнергии генератором (на рис. 7.1 показана работа по первому принципу).

 

Рис. 7.1. Ветроэнергоактивные элементы зданий - группа зенитных фонарей с защитными створками, трансформируемыми в лопасти ветроколеса: а – разрез, б – план

 

Таблица 7.1 - Коэффициенты изменения скорости ветра в различных условиях рельефа по сравнению с открытым ровным местом (на высоте 2 м)

Форма рельефа Время суток Коэффициент при скорости ветра на ровном месте, м/с
3-5 6-10
Открытое ровное место   1,0 1,0
Вершины открытых возвышенностей более 50 м   менее 50 м   день ночь день ночь   1,4-1,5 1,8-1,7 1,3-1,4 1,7-1,6   1,2 – 1,1 1,5-1,4 1,1 1,3-1,4
Наветренные склоны крутизной 3-10о верхняя часть   средняя часть   нижняя часть   день ночь день ночь день ночь   1,2-1,3 1,4-1,6 1,0-1,1 1,0-1,1 1,0 0,8-0,9   1,0-1,1 1,2-1,3 1,0 1,1 0,9-1,0 1,0
Параллельные ветру склоны крутизной 3-10о верхняя часть   средняя часть   нижняя часть   день ночь день ночь день ночь   12-1,1 1,4-1,3 0,9-1,0 1,1-1,0 0,9-0,8 1,0-0,9   0,9-1,0 1,0-1,1 0,9-0,8 1,0 0,8-0,7 0,8-0,7
Подветренные склоны крутизной 3-10о верхняя часть   средняя часть   нижняя часть   день ночь день ночь день ночь   0,9-0,8 0,9-1,0 0,9-0,8 1,0-1,1 0,8-0,7 -   0,8-0,9 0,9-1,0 0,8-0,9 0,9-1,0 0,7-0,6 -
Дно лощин, долин, оврагов, продуваемых ветром Дно лощин, долин, оврагов: не продуваемых ветром   замкнутых день ночь   день ночь день 12-1,1 1,5-1,3   0,8-0,7 0,6 0,6 1,1-1,0 1,3-1,4   0,7-0,6 - -
Холмы с плоскими вершинами и пологими склонами крутизной 1-3о вершины, верхние части наветренных и подветренных склонов   средние и нижние части таких склонов     день ночь   день ночь     1,2-1,4 1,3-1,5   0,8-1,1 1,0-1,3     - -   - -
         

 

2. Наличие конструктивных элементов здания, увеличивающих интенсивность ветра.

Эффективность достигается за счет:

- нагнетающе-разряжающей форме покрытия (конфузор-диффузор);

- установке в узком месте ветротурбины;

- генерирования энергии (схема на рис. 7.2 дает представление о работе по второму принципу).

Рис. 8.2. Ветроэнергоактивные формы зданий

 

3. Форма здания удобна для размещения ветроколеса. Для этого:

- часть здания превращается в ветроактивную;

- выбранной части придается аэродинамическая форма (цилиндр, многогранник);

- ветротурбина полифункциональна - с разворачивающимися лопастями, каждая из которых имеет возможность касания со смежной лопастью, тем самым снижаются теплопотери или регулируется инсоляция (рис. 7.3. иллюстрирует этот принцип работы).

 

 

Рис. 8.3. Энергоактивные здания с ветроколесом в виде вертикального цилиндра, охватывающего цилиндрический объемный элемент (технический этаж, машинное отделение, муфта): 1- цилиндрический блок здания; 2 – ветроколесо; 3 – трансформируемые лопасти

 

4. Здание своей формой улавливает и концентрирует подачу воздушных потоков к элементам ветроколеса.

5. Здание – опора для ветроколес.

6. Совмещение с другими энергетическими системами (солнечная радиация).

 

Градостроительные приемы повышения эффективности использования ветра:

1. Изучение и учет метеоданных, рельефа, испытания в аэродинамических трубах. Привязка здания в зоне наиболее обеспеченной энергией.

2. Организация с помощью рельефа аэродинамических русел.

3. Взаиморасположение ВЭАЗ для усиления аэродинамического эффекта.

 

Приведенные варианты ВЭАЗ имели целью показать возможности использования здания для целей ветроэнергетики. В будущем могут появиться иные формы реализации этой идеи. В настоящее время нерешенными являются проблемы отбора и аккумулирования энергии, шумо- и виброзащиты и т. п.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
 | Гидротермальные энергоактивные здания (ГидроЭАЗ)
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 559; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.016 сек.