建筑風(fēng)能特點(diǎn)及其利用研究(5頁(yè)).doc

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建筑風(fēng)能特點(diǎn)及其利用研究(5頁(yè)).doc

1、建筑風(fēng)能特點(diǎn)及其利用研究摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，城市規(guī)模逐漸擴(kuò)大，大規(guī)模和高層建筑出現(xiàn)的越來越多，電力矛盾也日漸突出，在建筑環(huán)境中利用風(fēng)能發(fā) 電具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文通過介紹建筑環(huán)境中風(fēng)能的特點(diǎn)，闡述了建筑環(huán) 境中風(fēng)能利用的優(yōu)勢(shì)；并分析了目前利用建筑環(huán)境中風(fēng)力發(fā)電技術(shù)存在的問題，對(duì)城市建筑中的風(fēng)能利用提供重要參考。關(guān)鍵詞：建筑風(fēng)能，風(fēng)環(huán)境，風(fēng)能利用中圖分類號(hào)：TK81文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1建筑風(fēng)能利用優(yōu)勢(shì)及城市風(fēng)環(huán)境的特點(diǎn)1. 1建筑環(huán)境中風(fēng)能利用優(yōu)勢(shì)隨著傳統(tǒng)能源逐漸消耗殆盡、生活環(huán)境日益惡化等問題的出現(xiàn)，可再生能源的開發(fā)利用已成為世界各國(guó)的共識(shí)。作為一種清潔而無污染的可再生能

2、源，風(fēng)能因其開發(fā)利用便捷，成本低廉受到了廣泛關(guān)注。在我國(guó)，S 前風(fēng)電技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但風(fēng)電機(jī)組多安裝于曠野、沙漠或近海等偏遠(yuǎn) 區(qū)域，輸送過程中電力損耗大、費(fèi)用高。若利用城市中建筑環(huán)境的風(fēng)能發(fā) 電并直接用于建筑本身，則可降低電能在輸送上的投資和損耗，同時(shí)緩解城市電力緊張的問題，是一種一舉兩得的選擇。而隨著社會(huì)的發(fā)展，越來越多的高層建筑群在城市中出現(xiàn)，這為建筑風(fēng)能的利用創(chuàng)造了條件。空氣在流動(dòng)過程中與建筑物相互作用，形成了獨(dú)特的建筑風(fēng)場(chǎng)分布，尋找合適的方法將這些風(fēng)能加以充分利用，有利于發(fā)展綠色建筑和低能耗建筑，實(shí) 現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。所以，建筑環(huán)境中的風(fēng)能利用具有較人的優(yōu)勢(shì), 引起了國(guó)

3、內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，成為能源開發(fā)利用的熱點(diǎn)。1. 2城市風(fēng)環(huán)境的特點(diǎn)高層建筑群是現(xiàn)代城市的主耍組成，它們高度、規(guī)模不等而布局集中, 對(duì)城市風(fēng)環(huán)境影響很大。山于建筑物的存在，空氣流動(dòng)時(shí)的阻力增加，所以相比郊區(qū)和偏遠(yuǎn)地區(qū)，城市風(fēng)能具有風(fēng)速較小，紊流大等特點(diǎn)。但城市也能在局部產(chǎn)生岀較大的風(fēng)力，例如，當(dāng)建筑群高度較大時(shí)，空氣流動(dòng)受到高樓的阻擋，大部分氣流從建筑上部和兩側(cè)流過，還有一部分沿建筑向下被帶到地面，并分向左右兩側(cè)，這樣建筑頂部的氣流沿建筑被引到地面上來，加大了建筑周圍的風(fēng)速。同時(shí)城市街區(qū)類似地形復(fù)雜的山區(qū)，街道及建筑物之間就會(huì)像山中的風(fēng)口，流線較密，風(fēng)速加大，從而在無風(fēng)的情況下制

4、造出局部大風(fēng)1。如果兩棟建筑物之間的距離不合理，風(fēng)通過中間的巷道時(shí)，由于受到兩棟樓之間的通道擠壓，會(huì)形成強(qiáng)大的風(fēng)，產(chǎn)生“夾道效應(yīng)”。這種空間風(fēng)量較集中，能量較大。若建筑物的迎風(fēng)面有開洞，則山于迎風(fēng)面與背風(fēng)面壓差的存在，會(huì)形成明顯的穿堂風(fēng)。2城市建筑風(fēng)能利用的研究根據(jù)前面分析，城市建筑環(huán)境中的氣流具有湍流增強(qiáng)和風(fēng)速減緩的特點(diǎn)。為提高建筑風(fēng)能的利用效率，需要構(gòu)建風(fēng)能利用建筑的風(fēng)場(chǎng)，再以此為基礎(chǔ)進(jìn)行建筑外形優(yōu)化，從而使風(fēng)力得到強(qiáng)化和集中。2. 1建筑風(fēng)環(huán)境的研究方法為構(gòu)建風(fēng)能利用建筑的風(fēng)場(chǎng)，首先需進(jìn)行建筑風(fēng)環(huán)境研究，目前建筑風(fēng)環(huán)境的研究方法主要有三種：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、風(fēng)洞試驗(yàn)以及計(jì)算機(jī)仿真模擬。

5、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法無疑是最有效、最直接的方法，但此方法存在嚴(yán)重的缺陷，一是在建筑建成之前，其無法為設(shè)計(jì)者提供參考；二是対于高層建筑，其測(cè) 量的成本非常昂貴；所以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法多作為驗(yàn)證手段進(jìn)行。風(fēng)洞試驗(yàn)法首先按一定比例制作實(shí)際建筑物的模型，然后將其放置在風(fēng)洞中，并利用相似準(zhǔn)則在風(fēng)洞中產(chǎn)生類似于實(shí)際建筑周圍的風(fēng)場(chǎng)，并將測(cè)試儀器放置在模型外表及其附近測(cè)得風(fēng)速、風(fēng)壓等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析建筑對(duì)風(fēng)環(huán)境的影響；計(jì)算機(jī)仿真模擬法，又稱為數(shù)值風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)方法，是利用數(shù)值手段對(duì)建筑風(fēng) 壞境進(jìn)行再現(xiàn)模擬的方法，其具冇模擬真實(shí)和理想條件的能力，可以構(gòu)建建筑原型的計(jì)算模型，并模擬實(shí)際的建筑風(fēng)環(huán)境，彌補(bǔ)了風(fēng)洞試驗(yàn)只能進(jìn) 行縮

6、小模型實(shí)驗(yàn)的不足，而且具有成本低、周期短等優(yōu)點(diǎn)；存在的缺點(diǎn)是需要風(fēng)洞試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。R前，關(guān)于建筑風(fēng)環(huán)境的研究主要是通過計(jì)算機(jī)仿真模擬來分析模擬建筑環(huán)境屮的空氣流動(dòng)及相關(guān)的流體動(dòng)力學(xué)問題，并結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)研究建筑周圍的風(fēng)場(chǎng)。2.2風(fēng)力集中器研究高效利用建筑風(fēng)能的關(guān)鍵是找出安裝風(fēng)力機(jī)的合適位置。由于建筑物存在，城市風(fēng)環(huán)境具有紊流加劇、局部風(fēng)速增強(qiáng)的特點(diǎn)，可通過將建筑外形設(shè)計(jì)成風(fēng)力集屮器的方法得到最佳氣流組織。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)各種建筑對(duì)風(fēng)能的聚集效果進(jìn)行了分析，提出了多種可使風(fēng)能強(qiáng)化和集聚的模型，其中最具有代表性的是Sander. Mertens根據(jù)建筑中風(fēng)力機(jī)的

7、安裝位置提出的三種基本集中器模型2：擴(kuò)散體(Diffuser)型、平板(Plate) 型、非流線體(Bluff Body)型。其中，擴(kuò)散體風(fēng)力集中器是利用建筑間的風(fēng)道聚集風(fēng)能，并安裝風(fēng)力機(jī)進(jìn)行發(fā)電；平板型風(fēng)力集中器是利用平板型建筑物中間的空洞聚集加強(qiáng)風(fēng)，驅(qū)動(dòng)風(fēng)力機(jī)發(fā)電；非流線體風(fēng)力集中器是利用建筑頂部較大的風(fēng)速，將風(fēng)力機(jī)放置在建筑物頂部，進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電; 基于這三種基木模型可以從不同方面研究建筑風(fēng)能的利用，分析不同的建筑外形的空氣流動(dòng)的情況。3存在問題3國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)風(fēng)能利用的研究正在逐步深入，但目前城市中的風(fēng)能利用情況并不是很理想。尚存在如下問題：目前的風(fēng)力集屮器多是三種基本型式形

8、狀，很少有研究在此基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，這樣的集風(fēng)建筑往往有較人局限性；另外針對(duì)建筑環(huán)境中風(fēng)特點(diǎn)而提出的風(fēng)力集中器，在良好的條件時(shí)確實(shí)能起到風(fēng)能強(qiáng)化和集結(jié)的效果。但城市中的風(fēng)紊流性強(qiáng)，具有隨機(jī) 性和間歇性，在這種情況下如何盡量多的收集風(fēng)能還需深入研究；在利用建筑物增強(qiáng)風(fēng)能以提高發(fā)電效率時(shí)，也遇到了一些問題，例如風(fēng)速越大風(fēng) 能的利用效率顯然越高，但建筑物結(jié)構(gòu)有一定的抗風(fēng)要求，在兩者矛盾的情況下，如何平衡才能使總體效率達(dá)到最優(yōu)；風(fēng)力機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)一定會(huì)存在噪音及一些安全隱患，與在野外環(huán)境風(fēng)力發(fā)電相比，建筑環(huán)境中的風(fēng)能利用對(duì)人們工作生活的影響更大，怎樣在保證人們安全、舒適的基礎(chǔ)上合理開發(fā)建筑風(fēng)能

9、也是冇待解決的問題；建筑的朝向?qū)Τ鞘协h(huán)境的風(fēng)能利用冇很大影響,也對(duì)采光遮陽(yáng)具有決定性作用，如何在滿足釆光、遮陽(yáng)要求的前提下，充分發(fā)展建筑風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。以上這些問題都是在城市風(fēng)能利用時(shí)需要考慮的因素。逐步解決以上這些問題，可使建筑風(fēng)能得到廣泛充分利用，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。參考文獻(xiàn):1 潘雷，陳寶明，王奎之.城市樓群風(fēng)及其風(fēng)能利用的探討山東暖通空調(diào)，2007, 2:608-6132 Sander Metens. Wind Energy Conversion in the Built Environme nt. 1st SWH In ternational Conf erence on Renewable En ergies 7th 10th . Segovia. 20033 楊蓉.高層建筑屋頂風(fēng)能利用研究D廈門：華僑大學(xué),2011

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