探析城市中风力发电与建筑一体化设计

王鹏

摘 要：在当前城市化发展的进程中，我国正面临着严峻的能源危机以及环境问题，随着风能以及新能源的出现，环境的破坏得到一定的缓解，因此需要相关研究人员进一步对这方面的问题加以研究，探讨风能发电的重要意义，只有这样才能对环境起到有效的维护作用。在我国现阶段的风能发电过程中，相关企业主要集中在三北地区以及东南沿海的一些城市，如果要想将其输送到其他地区，就会带来一定的损失，运输成本也会相对较高，为了解决这一难题，就需要将建筑与风力发电有机地结合在一起，以此实现风力发电的进一步发展，本文以此为出发点展开了进一步的阐述。

关键词：风能发电；建筑；一体化；设计

中图分类号：TM315 文献标识码：A

通过将风能发电与建筑有机地结合在一起，这一想法已经得到了实践，可以说是具有十分重要的现实意义。但是这一设计理念也并不是十全十美的，例如在风能发电的过程中难以避免的会出现一些噪音的现象，在这种情况下就需要进一步开展降低噪音的措施，否则就会对人们的正常生活带来不必要的损失，这也是城市风能发电与建筑一体化设计实现比较缓慢的主要原因。但是这一形式的建造是具有显著意义的，不但在经济方面可以带来很大的效益，其发展前景也十分显著，我国应该充分认识到这一发展趋势，并且加以进一步的完善，为了更好地实现这一目标而做出应有的贡献。

1.风力发电与建筑一体化设计的特点

在时代发展的过程中，风能发电不同于太阳能的发电，二者之间的显著差别在于风能发电没有时间的限制，随时随地就能为人们的生活带来能量。并且风能发电是具有显著意义的，其并不是一个独立的系统，既可以单独使用，同时也能与其他的发电系统结合在一起使用，促进效能的进一步提升。在建筑风能应用的过程中，首要的前提条件就是风环境，如果可以在这方面得到满足，那么就可以得到正常的工作，在城市中，风速与郊区相比是相对较小的，或者是在高大建筑物周围，会出现一定的阻碍，也会在不同程度造成风速受到影响，产生狭管效应，这是在使用风能的过程中需要注意的问题。

2.城市中风场对建筑的影响

在城市的发展建设过程中，风速的变化与高度的增加有着十分密切的联系，城市规模呈现出不断扩大的趋势，建筑物在布置的过程中也呈现出集中化的发展，所以楼群风的现象是十分明显的，一旦受到建筑物的阻挡，就会从左右两侧穿过，产生漩涡风，还有一部分风会引向地面，这样就会在无形之中增大地面的风速，产生了穿堂风以及漩涡风等，在城市的建筑设计中应该充分考虑到这方面的影响，所以在对其进行布置的过程中，需要防止以下几种风效应，由此降低风害对人们造成的影响。例如逆风、分流风以及下冲风等，这样才能有效的控制城市中风场对建筑带来的影响。

3.风力机与建筑结合的形式

在现代化的发展建设过程中，主要朝着建筑与风力发电相结合的方式发展，在进行设计的过程中，主要体现在三个方面。一是在建筑屋顶上安装风机，二是在建筑物中间设置风机，三是在建筑物的空洞中安装风机，在这三种形式的基础上，形成了二者相互结合的形式。但是在实际应用的过程中，不同的形式具有各自的优势与缺点。以第一种形式来看，其具有较大的风力，对于环境造成的干扰也相对较小，是获得风力的最佳位置，但是在安装的过程中应该注意的问题是需要在高出屋面一定距离的基础上安装风机，这样才能对涡流区产生劈开的效果。在建筑物中间安装风机，那么产生的是峡谷风，建筑物的体积越大，风力也就越强，在安装的过程中，以垂直轴风力机以及水平轴风力机为宜。剩下的一种设计在建筑物空洞中的风机能够将风力汇聚在一起，起到强化的作用，这种风主要是穿堂风，在这种环境下则主要是安装定向式的风力机。选择上述三种形式还是应该从实际情况入手选择最为合适的一种，这样才能将风力的效果得到最大化的发挥。

4.风电建筑一体化设计的建筑平面布局形式

在对风电建筑进行布置的过程中，是具有特殊工作原理以及外观设计要求的，所以这种建筑形式与一般的建筑具有一定的差异性，在对其进行设计的过程中，除了要保证功能与美学的效果外，还应该注意满足空气动力学的要求，通常情况下也可以称之为是“形式随风”的原则，需要以周围的环境为首要前提条件，满足环境的要求，建筑物的体积还需要满足对风力的引导作用，这样风力发电机的功能才能得到最大化的发挥。满足风力发电的要求。在现有经验的基础上，笔者认为在实际設计的过程中，应该从以下几个方面的原则作为出发点，以实现预期的目标。

首先是在布局的过程中，应该满足风电建筑的位置要求，尽量保证空旷，减少周围建筑对风力的阻碍，这样风力才能最大化。其次是在建筑的整体面积方面，需要尽量保证其处于迎风面的位置，并且与主导风向相互一致，角度应该在30°以内。第三，如果风电建筑是以双子塔的类型为主，那么在设计的过程中就应该保证单塔表面的光滑性，而背面则主要以肾形或者是飞镖形为主，这样可以达到效果的最优。这两种类型的建筑可以保证处于40°以及50°之间的气流达到最为理想的效果。

5.案例介绍

迪拜计划建造一座随风旋转的大厦。整个建筑外墙面都作为受风体，最大程度地利用高空风能。在旋转楼层之间安装48台风力发电机，每台电机装机容量0.3MW。迪拜全年可利用风时超过4000h，一台电机全年可发电60～120万kWh。

结语

截至目前，城市中的风能利用并不理想，但是面对城市化程度越来越高的现实，城市风能利用应综合考虑其长远的生态因素，改进目前存在的缺陷，逐步摆脱对常规能源的依赖，以减少对环境进一步的破坏，使城市得以可持续发展。

参考文献

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[2]赵华.城市中风力发电与建筑一体化设计.新建筑，2011（3）：46.

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