Принципы проектирования ветроэнергоактивных зданий

Рис. 15. Здания с размещенными на них ветроколесами

Ветер традиционно учитывают в градостроительном, архитектурном и теплотехническом аспектах проектирования зданий. Расчетными факторами являются скорость и распределение направлений ветра - роза ветров. С учетом ветра решаются следующие основные вопросы градостроительного проектирования: взаимное расположение промышленных зон и селитебных территорий с точки зрения уменьшения загрязненности воздушного бассейна промышленными выбросами в атмосферу, а также оптимизация аэродинамического режима микрорайонов городов и промышленных объектов. В архитектурном и теплотехническом проектировании ветер учитывается как фактор аэродинамического давления через расчетную ветровую нагрузку на конструкции, а также при разработке систем аэрации зданий и проведении расчетов воздухопроницаемости и вентиляции ограждающих конструкций. При этом кинетическая энергия ветра, преобразующаяся при взаимодействии с неподвижными конструкциями здания в фактор давления (положительного или отрицательного), а также порождающая инфильтрацию, в том числе холодного воздуха, в помещения и обусловленные этим повышенные теплопотери зданий в отопительном сезоне, естественно, рассматривается специалистами как негативный природно-климатический фактор.

Попытки использовать энергию ветра для оптимизации энергетического баланса зданий и экономии энергии других источников, предпринимавшиеся в разных странах, сводятся к размещению в окрестностях здания или на его конструкциях известных ветродвигателей одноцелевого назначения (рис. 15) и не имеют прямого отношения к архитектурно-строительному проектированию зданий.

Наша задача заключается в выработке представления о ветроэнергоактивном здании как объекте жилого, промышленного сельскохозяйственного или иного назначения, конструкции которого наделены дополнительной функцией улавливать и преобразовывать энергию ветра в другие полезные виды энергии - электрическую, тепловую, механическую. Одновременно необходимо определить основные приемы и дать исходные рекомендации по проектированию ветроэнергоактивных зданий на основе принципа полифункциональности. Для выработки таких представлений необходимо учитывать следующее:

ветер как возобновляемый источник энергии, взаимодействуя со зданиями, представляет собой производную от солнечной энергии, выраженную в виде адвективного перемещения в приземном слое воздушных масс, наделенных кинетической и тепловой энергией;

энергетическое воздействие ветра на здание характеризуется интенсивностью и направленностью, а также периодическими или апериодическими изменениями этих величин;

здание или комплекс зданий, в свою очередь, деформируют воздушные потоки, дополнительно турбулизируют их, внося локальные изменения в направление и местную интенсивность потоков, порождаемых ветром.

Практическое использование энергии ветра зданиями возможно путем усиления локального воздействия конструкций на воздушный поток и отбора энергии подвижными трансформируемыми элементами здания или его инженерного оборудования. Отсюда вытекают следующие принципы проектирования ветроэнергоактивных зданий.

Принцип первый: ветроэнергоактивное здание должно быть снабжено подвижно укрепленными эелментами полифункционального назначения с возможностью их трансформации в элементы ветроколеса.

Принцип второй: ветроэнергоактивное здание может быть снабжено защитными конструктивными элементами гюлифункционального назначения, форма и пространственная ориентация которых обеспечивают деформирование потоков ветра и их местную интенсификацию в зоне активной работы элементов ветроколеса.

Принцип третий: часть ветроэнергоактивного здания может быть спроектирована в форме, удобной для размещения около или вокруг нее двигателя ветро-энергоустановки, состоящего преимущественно из элементов полифункционального типа. Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи

Наводнения виды, причины, примеры, проблемы Невской дамбы Человечество ежедневно сталкивается со множеством суровых природных явлений. На Земле ежегодно происходят десятки тысяч гроз, примерно 10 тыс. наводнений, свыше 100 тыс. землетрясений, многочисленные пожары и оползни, извержения вулканов и тропические циклоны. В Сло ...