風(fēng)能發(fā)電與太陽能發(fā)電

風(fēng)能發(fā)電與太陽能發(fā)電——二者在建筑中的應(yīng)用制作人：王佳怡董杭

張幸辰聞婷

?風(fēng)力發(fā)電?高層建筑風(fēng)力發(fā)電設(shè)計原理?風(fēng)力機的類型?風(fēng)力機的安裝部位?一體化的建筑外形?高層建筑風(fēng)力發(fā)電設(shè)計實例?太陽能發(fā)電?光電技術(shù)的原理?光電技術(shù)的類型?光電技術(shù)的安裝特點?光電裝置的建筑設(shè)計實例?風(fēng)能與太陽能發(fā)電的結(jié)合?風(fēng)力發(fā)電?高層建筑風(fēng)力發(fā)電設(shè)計原理?高層建筑風(fēng)力的特點

區(qū)域風(fēng)力資源和局部風(fēng)環(huán)境式建筑能利用的先決條件，只有在兩者同時滿足的前提下，高層風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)才能有效工作。風(fēng)力發(fā)電在建筑應(yīng)用上的優(yōu)勢在高層建筑上體現(xiàn)的最為明顯，并且應(yīng)用的也是最為廣泛和成熟的。高層建筑垂直風(fēng)向示意高層建筑水平風(fēng)向示意?風(fēng)力機的類型

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力機（風(fēng)輪葉片），發(fā)電機，蓄電，傳輸?shù)炔糠纸M成。按旋轉(zhuǎn)軸方向可分為：1.水平軸類2.垂直軸類?風(fēng)力機的安裝部位1.屋頂

風(fēng)力大，環(huán)境干擾小，是安裝的最佳位置2.樓身洞口風(fēng)力被匯聚和強化，產(chǎn)生強勁的“穿堂風(fēng)”，適合安裝定向式風(fēng)力機3.建筑邊角除了有自由通過的風(fēng)，還有建筑形體引導(dǎo)過來的風(fēng)，此處可安裝小型風(fēng)力機組，甚至可以將整個外墻作為發(fā)電機的受風(fēng)體

風(fēng)電機常見種類4.建筑夾縫建筑物之間垂直縫隙可以產(chǎn)生“峽谷風(fēng)”，且風(fēng)力隨著建筑體量的增大而增大，此處適合安裝垂直軸風(fēng)力機或水平軸風(fēng)力機組。風(fēng)力機安裝部位?一體化的建筑外形由于風(fēng)力發(fā)電機的特殊工作原理，高層風(fēng)電建筑除了遵循功能，美學(xué)等傳統(tǒng)法則之外，還多了空氣動力學(xué)制約，簡稱為“形式隨風(fēng)”法則。巴林世界貿(mào)易中心?高層建筑風(fēng)力發(fā)電設(shè)計實例迪拜擬建造一座隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的大廈，整個建筑外墻面都作為受風(fēng)提，最大程度地利用風(fēng)能，在旋轉(zhuǎn)樓層間安裝48臺風(fēng)力發(fā)電機。整個大廈采用碳纖維做外墻材料，轉(zhuǎn)動部分很輕盈，噪聲很低。由于大樓每層都可獨立轉(zhuǎn)動，建筑外觀時刻變化，豐富了高層建筑的表現(xiàn)力。?太陽能發(fā)電?光電技術(shù)的原理光電技術(shù)是利用半導(dǎo)體把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，它主要是通過不同類型的光電電池來實現(xiàn)的，光電電池是光電系統(tǒng)的最基本的部分。光電電池產(chǎn)生的電為直流電，通常在光電陣列的輸出口端安裝一個電流逆變器，以便把電流轉(zhuǎn)換與當?shù)厮╇娏鞯碾妷汉皖l率相匹配的交流電。?光電產(chǎn)品的優(yōu)越性（1）多功能性，可以被安裝在建筑物的表面，既在現(xiàn)場發(fā)電，又代替了建筑物的外圍護結(jié)構(gòu)，如作為建筑外堵板、屋頂材料、遮陽系統(tǒng)、窗下墻、和半透明的玻璃立面等。（2）不需要單獨占用價錢越來越高的土地，也不需要另設(shè)大型的支撐結(jié)構(gòu)，光電設(shè)備可以被安裝在建筑物的表面，或沿著街道或鐵路安裝。節(jié)約了土地。（3）減少和避免了傳送和變配電中的電損失，提高了電的使用效率，并且減少了公用事業(yè)公司的資本和維修費用。?光電技術(shù)的類型

獨立式供電方式(stand-alone)和并網(wǎng)供電方式(grid一

connection)

當不可能或沒必要與電網(wǎng)連接時，獨立式光電系統(tǒng)較適用。在此條件下，需用電池組為夜間、多云天或使用高峰期供能。光電陣板則在正常白晝情況下和更換電池組時起作用。電池組的費用大大增加了設(shè)備投入的費用和維護保養(yǎng)的費用。當有電網(wǎng)的時，就不需要電池組儲能了。晴朗的白天，多余的光電能出售給公共韋業(yè)系統(tǒng):夜間，電網(wǎng)則釋放電能。實際上，電網(wǎng)充當了一個巨大的蓄電池，它可使光電系統(tǒng)所有者和許多電力公司都受益，因為時常是酷熱晴朗的夏日最需要電網(wǎng)，而夜間電力公司就有足夠的儲存能量去出售。中國口前低層住宅太陽能光電系統(tǒng)設(shè)計多采用第一種方式一獨立式供電方式，因為“并網(wǎng)供電方式”中太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器輸出與電網(wǎng)并聯(lián)。而當一組電源與另一組并聯(lián)時，必須保持兩組電源電壓、相位、頻率等電器特性一致，否則就會產(chǎn)生兩組電源之間的充放電，造成整個電源系統(tǒng)的內(nèi)耗和不穩(wěn)定。?光電技術(shù)的安裝特點

由于與光電產(chǎn)品相結(jié)合的建筑物顯示出的優(yōu)越性，越來越多的國家正在計劃把光電作為一種有潛力的電源，并開始較大規(guī)模地建筑和經(jīng)營與光電產(chǎn)品相結(jié)合的建筑。在這些建筑中，光電產(chǎn)品與建筑師的立面設(shè)計結(jié)合在一起，成為建筑物外圍護結(jié)構(gòu)的組成部分，如‘光電屋面板光電外墻板光電遮陽板光電窗間墻光電天窗等等。在一些使用玻璃幕墻的商業(yè)建筑中，還利用半透明的光電玻璃作為幕墻的一部分，使大量消耗能量的玻璃幕墻建筑大幅度的降低了能耗。?光電裝置的建筑設(shè)計實例

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1990年間舉辦的埃森公園國際建筑展，魯爾區(qū)Herne的一個廢礦區(qū)重建計劃AkademieMont-Cenis，以“微氣候帷幕”新環(huán)境建筑為概念，采用“屋中屋”（houseinhouse）的原則興建的，外層建筑是采用玻璃帷幕，內(nèi)層建筑群才是讓人們使用的真正的室內(nèi)空間，就像是一個大溫室中間蓋了建筑群。Mont-Cenis溫室的玻璃頂，把太陽能板與采光罩結(jié)合，是全世界最大的屋頂集中式發(fā)電設(shè)備。整個建筑以鑲嵌式、易拆解回收的輕量結(jié)構(gòu)做為建筑主體。采用高效率的隔熱玻璃。屋頂及墻面都可開窗，以利自然對流換氣。而原本舊

煤礦坑底下，仍然殘留不

少瓦斯，改設(shè)置汽電共生

裝置。排氣的廢熱在用熱

交換器回收做為熱水及暖

房。?首都博物館，其安裝在屋頂上的300千瓦太陽能發(fā)電系統(tǒng)，完全與建筑觸為一體。除了采集天光的玻璃頂棚和拱形的多功能廳頂部，建筑頂層的其余部分已經(jīng)全部被黑色的太陽能板覆蓋。此方案采用的是國際上最先進的技術(shù)———太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。與大多數(shù)采用太陽能供電的系統(tǒng)工程一樣，新館建筑仍然與傳統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)連接，可以實現(xiàn)并網(wǎng)供電。在太陽能供電系統(tǒng)無法達到用電需求的時候，可使用傳統(tǒng)電網(wǎng)供電。日本神戶市展銷的帶有屋頂一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)的別墅英貝格隆園區(qū)光電幕墻活動的光電板遮陽板?風(fēng)能與太陽能發(fā)電的結(jié)合實例

某零耗能住宅中部分能源供需系統(tǒng)示意圖?結(jié)語風(fēng)能和太陽能屬于可再生能源，他們在建筑技術(shù)上

的完美應(yīng)用是很多企業(yè)夢寐以求的，