高层建筑屋顶塔楼对风力利用效能的影响分析

1、高层建筑屋顶塔楼对风力利用效能的影响分析建筑论文 高层建筑屋顶塔楼对风力利用效能的影响分析 万瑞霞 WAN Rui-xia ;瞿明 QU Ming (兰州资源环境职业技术学院,兰州730021 ) (Lanzhou Resources and Environment Voc-Tech College , Lanzhou 730021 , China ) 摘要：风力发电已经广泛应用在人口密度大、土地空间紧张的城市,如何更好 地在建筑中利用风力资源的问题，值得探索。本文通过对高层建筑的屋顶塔楼 周围风环境影响因素的分析,得出塔楼的设计可以提高建筑顶部风力资源的利 用,塔楼的高度、长度的选择需要适当

2、，可以使风能利用最优。这些结论可以 为高层建筑的风能利用提供参考。 Abstract: Wind power generation has been widely used in the city where has high population density, and lack of land How to use the wind resource in architecture better is worthy of research Through the analysis of the influence factors of high-rise building roof to

3、wer wind environment# this paper researched that the tower design can improve the use of the building top wind resourcesz the appropriate choice of the height and length of tower can make the use of wind energy optimal. These conclusions can provide reference for the utilization of high-rise buildin

4、g wind energy. 关键词 ：高层建筑；塔楼;风能利用 Key words: the high-rise buildings ; towers ; wind energy utilization 中图分类号：TU973文献标识码：A 文童编号：1006-4311 ( 2014 ) 34- 0150-02 作者简介：万瑞霞(1979-)，女，甘肃靖远人,兰州资源环境职业技术学院 水利工程系，本科，讲师，主要从事建筑结构、岩土工程方面的教案和科研工 作。 0引言 随看科技不断的进步,人们的生活水平日益提升，对能源的需求也不断提升。 每个国家对新能源的开发非常重视。近年来,新能源的发展在我

5、国非常迅速, 尤其是风能和太阳能的发展最为显著。 1风能资源的应用 人类借风力航船、借风力风车灌溉、粮食加工等古老的发明都是对风力资源的 利用，从世界范围来看，人对风能的利用由来已久。目前，风力发电是风能的 主要应用形式。例如：美国北卡罗来纳州的蓝岭山风电、丹麦日德兰半岛风 电、台湾台中高美湿地风力电厂、内蒙古草原风力发电厂等。这些规模较大的 风力发电厂都说明风力发电已经成为人们能源消费的一种常见形式。 世界各国都在积极开展风能利用的硏究。据我国的气象资料统计,我国的风力 资源储量可达每年16亿千瓦,能够有效开发的约为1.6亿千瓦。风能的有效利 用对改善我国能源消费结构是非常有益的。 2风能利

6、用建筑 风力发电设施一般修建在空旷、偏僻的地方，对于人口密度较大的城市中缺少 对风力资源的应用。我国一些城市风力资源丰富，人口众多，无法对风能有效 利用。对于风能的利用,科学家提出风能利用建筑的概念,为城市有效利用风 能找到了有效的途径。1968年KC.White针对高层建筑对建筑群环境问题进行 分析；20世纪70年代，设计者对伦敦Vauxhal地区的两座高层建筑和南部银 行大厦周围风资源环境进行预测。现代的研究者运用了计算机技术、风洞实验 等科技手段对建筑群环境进行了较为准确的研究,取得了一些成就。 风能利用建筑中最为著名的是巴林世贸中心,三个巨大的风力涡轮螺旋桨被成 功地架设两座摩天高楼的

7、中间，构成风力发电机,为中心提供清洁能源，英国 伦敦的Strata ,是一种涡轮式风电建筑,设计师在高达148M的建筑顶部安装 3部风力涡轮发电机,届时将可以为整幢建筑提供约8%的能源。 建筑物自身是风力强化和收集的载体，但是这些著名建筑造型各异,成本巨 大，缺少普遍应用的可能性。城市中的建筑对风能的利用应当选择垂直轴风 机,小型垂直轴风机只要选择和安装角度适当，转动所需风速只有2m/so这 种风机噪音小,功率也较高,非常适合在城市公共建筑和居民住宅上使用。 3屋顶塔楼风能利用分析 高层建筑在现今生活中非常普遍，在庞大的城市建筑群中安装风力电机,可以 产生巨大的电能，来弥补能源消费的不足,改善

8、能源消费的结构。为了更好地 收集风能，建筑的形状多为流线型，而生活中多数的高层建筑属于非流线体 型。针对非流线体型建筑的风能用在城市中很具有意义。 高层建筑的屋顶一般都会空置，而较高的建筑在顶部通常气流流动快,周围遮 挡少，具有可利用的风力资源。高层建筑的屋顶是安放风力电机的优越位置, 这样既不用额外占用城市空间，又可以提供清洁能源，将建筑与风能利用有机 结合。 本文对高层建筑屋顶的塔楼对风力环境的影响因素进行分析，从而为高层建筑 风力电机的安装提供参考。选择校区内的多个建筑物作为取样的目标,经过测 试、计算和分析,得到屋顶塔楼对风能?I用的影响因素。 3.1分析方法 在校区内选择高度不同、塔

9、楼结构不同的建筑为研究对象，在塔楼的4个不 同位置选择观测点，通过对不同位置的风速测试，对结果分析得到塔楼结构的 最优形式。 3.2有无塔楼对风环境的影响 选取有塔楼和没有塔楼设计的高层建筑,分别选择4个观测点，分别测试有 塔楼和没有塔楼建筑的风速大小，并记录。经过测试，没有塔楼的屋顶上方最 大风速大约为5.3m/s ,在具有塔楼的屋顶时，最大的风速可以达到6.2m/s , 说明风速增加,并且测试数据可以推动风力电机运行。 通过数据对比可以证明塔楼的存在増加了屋顶的风速，对风力资源利用的提高 起到了帮助作用。 3.3塔楼高度对风环境的影响 对长度、宽度相同,高度不同的塔楼屋顶进行对比,用以验证

10、塔楼高度对高层 建筑屋顶的附近的风速是否产生影响。经过测试发现，高度较小塔楼向屋顶的 气流阻挡较小，但是气流在塔楼间和塔楼上的风速都明显増加；当塔楼的高度 增加，塔楼对气流阻挡明显增加，气流沿看迎风面上升,在塔楼的顶面边缘风 速显著增大。这样的结果可以证明塔楼的顶面边缘处是导致风速增大的主要原 因,而风速的增大与塔楼的高度没有必然联系。高层建筑的塔楼不可能无限高 度,从结构的稳定性和建筑的美观上考虑,塔楼的高度可做适度的选择。 3.4塔楼长度对风环境的影响 对高度、宽度相同，长度不同的塔楼进行对比，在沿看塔楼不同长度的地方选 择4个观测点，测试风速,获取结果。经分析可以看出，随看塔楼迎风面垂直 于气流流动方向的増加,塔楼之间的风速开始减小。塔楼长度的増加使得塔楼 间距离变小，对气流的阻挡作用増大，建筑的背风面形成涡流,减小了风速。 可以认为塔楼屋顶长度的増加对建筑物风能的利用是不利的,塔楼的长度应当 在合理范围内。 十10“时鴻as * 1 Xri 阻鴻 S 4结论 在文童中对高层建筑屋顶的塔楼有无、塔楼高度、塔楼长度等做了测试I：匕较, 可以看到在高层建筑中塔楼的设计是可以提高风能利用的，塔楼的体积对风能 利用效率的影响有限。本文中的分析还有很多不完善的地方，例如风向角对风 速