[实用新型]建筑环境中的风能集结结构

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种建筑环境中集结风能的结构。

背景技术

随着全球能源危机的加剧，可再生的绿色能源的开发势在必行。风能作为一种无污染、可再生的清洁能源在风力发电中得到了广泛应用，在具有风力资源的地区得到了重视，风力发电装置受风力风速的影响一般安装在空旷地区。

与建筑物和建筑环境一体的风能利用具有众多的优点，所得风能可直接用于本建筑和所在小区，不必远距离输送。与建筑一体的风能利用系统可为建筑的外型设计带来全新的概念，所建风能集结型建筑亦可成为本地区的特色建筑，成为旅游的新景观。虽然城市的风力资源也很丰富，但是由于建筑物密集，影响风的流动，不能充分发挥风力发电装置的效能。只有使风力强化，提高风速，才能充分发挥风力发电装置的效能。如何在不消耗能源的情况下使建筑环境中的风力强化集结、提高风速，将建筑物作为风力强化和收集的载体，目前还未见诸报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单、能够强化风力、提高风速的建筑环境中的风能集结结构。

本实用新型采用以下技术解决方案：

建筑环境中的风能集结结构由迎流段、风力透平段和扩压段组成，三段依次连接在一起，迎流段的两侧面由外向内收缩，风力透平段的两侧面平行，扩压段的两侧面由内向外扩张。

迎流段侧面与风力透平段侧面的夹角为30～50°，最优化的夹角为41°左右。

本实用新型可以制成一种装置，作为一种产品，依照建筑物型式的不同安装在不同的位置：扩散体型建筑物之间以及建筑物的通道内，形成风能集结型建筑，可以有效的疏导气流、减小气流紊乱度，收集风能，提高风力。可以实现电力的自给自足，即“零能耗”建筑，与常规的火力发电装置相比，无污染、初投资及运行费用低；与常规的输变电相比，可省去电力输送装置且无输送过程中引起的电力损耗。

本实用新型使进风口收缩，风速增大；出风口向外扩张，风速减小，静压增大，可以获得风速大且稳定性好的气流组织，高速风冲击风力透平段的发电装置，增加了风能的输出效率。由于城市建筑物浸没在大气边界层内，一般建筑物周围风的流动具有明显的紊乱性、随机性和各向异性，本实用新型应用在建筑环境中可以有效的疏导气流、减小紊乱度，充分利用风能。

附图说明

附图是本实用新型的结构示意图。

图中：1、迎流段，2、风力透平段，3、扩压段。

具体实施方式

附图给出了本实用新型的结构示意图，由迎流段1、风力透平段2、扩压段3组成，这三段依次连接在一起。迎流段1的两侧面由外向内收缩，其侧面与风力透平段2的侧面夹角称为扩散角α，侧面长度为c，该段作用是使风能聚集，增强风力，提高风速。风力透平段2的两侧面平行，两侧面的间距为a、长度为b，该段可安装风力发电装置，强化的风力和提高的风速能充分发挥其效能。扩压段3的两侧面由内向外扩张，风速减小，静压增大。风的流动方向与风力透平段2侧面的夹角称为投射角β。

经试验，本实用新型提供的建筑环境中的风能集结结构在尺寸上有以下特性：

1.风的来流方向与风力透平段平行时(风向投射角β＝0)，当扩散角α＝0～30°，随着扩散角α的增加，风速、风能密度增加；当迎流段与风力透平段之间的夹角α＝30～50°时，风通道即风力透平段内风速、风能密度较大，当扩散角α＝41°时，风速最大；当扩散角α＝50～80°时，随着扩散角α的增加，风速、风能密度减小。

2.风的来流方向与风力透平段平行(风向投射角β＝0)，风力透平段长度b及迎流段长度c保持不变，随着间距a的增加，风速明显减小，风能的集结效应变差。

3.风的来流方向与风力透平段平行(风向投射角β＝0)，间距a及迎流段长度c保持不变，随着风力透平段长度b的增大，风速梯度减小，风速稳定、紊流度小。

4.由于风的随机性，风向总是变化的，风向不会总是与风力透平段平行(风向投射角β≠0)。随着风向投射角的增加，风力透平段风速减小、风能密度减小。当风向投射角β为一25°～25°时，风力透平段内的风速仍可以得到有效的利用。

因此，本实施例中迎流段1侧面与风力透平段2侧面的夹角选取为30～50°，最优化的夹角为41°。