Проблема ресурсосбережения в строительстве. Энергоактивные здания, страница 13

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 ветродвигателей (ветроколес) одноцелевого назначения (см. рис. 4,а).

С другой точки зрения, ветроэнергоактивное здание можно представить как объект жилого, промышленного, сельскохозяйственного или иного назначения, конструкции кото­рого наделены дополнительной функцией улавливать и преобразовывать энергию ветра в другие полезные виды энергии - электрическую, тепловую, механическую. При этом надо учитывать, что 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 кинематической и тепловой энергией.

а)

б)

Рис. 4. Здания с размещенными на них ветроколесами:

а - размещение на конструкциях здания ветродвигателей одноцелевого назначения; б - энергоактианое здание с опертым на него ветроколесом и крышей специальной аэродинамической формы

Энергетическое воздействие ветра на здание характеризуется интенсивностью и на­правленностью, а также периодическими изменениями этих величин. Здание или комплекс зданий, в свою очередь, деформирует воздушные потоки, дополнительно турбулизирует их, внося локальные изменения в направление и местную интенсивность потоков, порождаемых ветром.

Практическое использование энергии ветра зданиями возможно путем усиления ло­кального воздействия конструкции на воздушный поток и отбора энергии подвижными трансформируемыми элементами здания или его инженерного оборудования. Поэтому проектируемое ветроэнерграктивное сооружение должно быть снабжено подвижно укреплен­ными элементами многофункционального назначения с возможностью их трансформации в элементы ветроколеса. Такое здание может быть снабжено конструктивными элементами, форма и пространственная ориентация которых обеспечивают изменение потоков ветра и местную их интенсивность в зоне активной работы элементов ветроколеса (см. рис. 4, б). Часть здания может быть организована таким образом, чтобы около или вокруг нее удобно было разместить двигатель ветроэнергоустановки, состоящий из элементов многофункцио­нального типа.

Ветроэнергоактивные здание может иметь форму, обеспечивающую улавливание вет­ра и концентрированную подачу воздушных потоков к элементам ветроколеса или системы ветроколес («лепестковое» расположение секций зданий с образованием концентратора, в узкой части которого находится ветроприемное устройство и др.). Возможно использование здания в качестве опоры для крепления ветроустановки. Элементы ветроустановки могут быть функционально совмещены с элементами энергетических систем, рассчитанных на дру­гие возобновляемые источники, например, на солнечную энергию.

Повышение эффективности использования энергии ветра сооружениями может быть обеспечено различными градостроительными приемами. Во-первых, на основании изучения метеоусловий, характера рельефа, степени открытости площадки, экспериментальных дан­ных выявляют зону наибольшей обеспеченности энергией ветра территории микрорайона, города, поселка, в пределах которой может быть построено будущее энергоактивное здание. Привязку здания осуществляют в месте, наиболее обеспеченном энергией ветра, и на таком расстоянии от других объектов, которое исключает возможность аэродинамического затене­ния его энергоактивных систем. Ориентируют его с учетом розы ветров, если эффективность работы ветроустановки зависит от направления воздушного потока.

Во-вторых, изучаются природно-экономические факторы рельефа местности с целью организации аэродинамических русел и использования их для снабжения ветроустановок зданий концентрированными потоками ветровой энергии.