[发明专利]利用烟囱效应发电的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用气流发电方法，特别涉及一种利用烟囱效应发电的方法。

背景技术

目前的气流发电机主要是风力发电机，其发电原理是，自然界的风力推动风车转动产生机械能，然后再把机械能转换成电能。由于自然界的风力是非恒定的，因此风力发电机需要复杂的结构才能在一定的条件下实现稳定的发电。而且当无风时，风力发电机就不能发电。

实际上，除了人们经常感觉到的风外，还存在许多人们不太注意的“气流”，比如在烟囱中形成的气流。但是，烟囱的主要作用是拔火拔烟、排走烟气，改善燃烧条件。此外，高层建筑内部一般设置数量不等的楼梯间、排风道、送风道、排烟道、电梯井及管道井等竖向井道，当室内温度高于室外温度时，室内热空气因密度小，便沿着这些垂直通道自然上升，透过门窗缝隙及各种孔洞从高层部分渗出，室外冷空气因密度大，由低层渗入补充，这就形成烟囱效应。烟囱效应是室内外温差形成的热压及室外风压共同作用的结果，通常以前者为主，而热压值与室内外温差产生的空气密度差及进排风口的高度差成正比。这说明，室内温度越是高于室外温度，建筑物越高，烟囱效应也越明显，同时也说明，民用建筑的烟囱效应一般只是发生在冬季。就一栋建筑物而言，理论上视建筑物的一半高度位置为中和面，认为中和面以下房问从室外渗入空气，中和面以上房间从室内渗出空气。

在烟囱效应的作用下，室内有组织的自然通风、排烟排气得以实现，但其负面影响也是多方面的：首先，风沙通过低层部分各种孔洞、缝隙吹入室内，消耗热量并污染室内；其次，风通过电梯井由底层厅门人口被抽到顶层的过程中，导致梯门不能正常关闭；第三，当发生火灾时，随着室内空气温度的急剧升高，体积迅速增大，烟囱效应更加明显，此时，各种竖井成为拔火拔烟的垂直通道，是火灾垂直蔓延的主要途径，从而助长火势扩大灾情。有资料显示，烟气在竖向管井内的垂直扩散速度为3-4m/s，意味着高度为100m的高层建筑，烟火由底层直接窜至顶层只需30s左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用烟囱效应发电的方法，用于在有风和无风状态下都能持续不断地利用气流发电。

本发明的上述目的是这样实现的，一种利用烟囱效应发电的方法，包括以下步骤：

建立从地面到空中的气流通道；

在所述气流通道中安装利用气流发电的气流发电机；

向所述气流通道的入口供热，使所述气流通道入口处的空气密度小于气流通道出口处的空气密度；以及

利用气流通道的高度以及所述在气流通道入口处与出口处形成的空气密度差所生成的强气流，来驱动所述气流发电机发电。

在上述方法中，通过制造气流通道的入口与出口之间的空气密度差，形成比较稳定的气流，由此驱动气流发电机发电。因此本发明可以克服风力发电机依赖于自然界风力以及发电不稳定的缺陷。

本发明的烟囱效应是指利用气流通道的高度和空气密度差，在所述气流通道中形成使空气上升或下降运动的抽吸力ΔH，其中：

抽吸力ΔH＝gh(ρ1-ρ2)，

在式中，h是气流通道入口至气流通道出口的垂直距离，ρ1是气流通道出口处的室外温度下的大气密度，ρ2是气流通道入口的热空气密度，g是重力加速度。

本发明的气流通道是具有通畅空气流通空间的竖立建筑物，比如烟囱状塔。

本发明的气流发电机是涡轮发电机，这样的发电机可以有多台，比如32台。多台这样的涡轮发电机可以分别安装在气流通道的底部，也可以分别安装在气流通道的顶部。

其中，本发明的向气流通道入口供热的步骤包括：利用修建在所述气流通道底部的太阳能集热器将太阳能转换成热能，然后把热能或热空气导入所述气流通道入口。

本发明的向气流通道入口供热的步骤还包括：将所述太阳辐射集热器收集的热能存储到热能存储单元中，以便在无阳光的时候，释放所存储的热能。

另一方面，本发明还可以利用以下步骤实现向所述气流通道入口供热：将修建在所述气流通道底部附近的发酵池中产生的热气导入所述气流通道入口。

本发明还可以同时利用太阳能加热和发酵加热，实现对气流通道入口的加热。

此外，在具有地热资源的地方，还可以利用地热资源实现对气流通道入口的加热。也就是，将地热导入气流通道的入口。

为了综合利用太阳能和风力，本发明还包括辅助发电的步骤，即：在气流通道的外侧安装风力发电机，将风力转换成电能；以及在气流通道的外表面安装太阳能电池，将太阳能转换成电能。这样可以最大程度地提高发电效率。