探究建筑环境中的有效风能利用

2017-12-28金帅宇长沙市长郡中学

数码世界 2017年11期

关键词：风洞试验风能风力

金帅宇长沙市长郡中学

探究建筑环境中的有效风能利用

金帅宇长沙市长郡中学

风能资源是目前颇受重视的可再生能源，在如今能源短缺的背景下，风能资源的利用成为了各个国家关注的重点问题。本文主要针对建筑环境中的有效风能利用方式进行探究。

建筑环境风能资源有效利用

在全球经济水平的发展下，能源短缺问题也变得日益严重，如何充分利用可再生资源与绿色资源成为各个国家重点关注的问题，常见的可再生资源有风能、太阳能、水能、生物质能等。其中最具代表性的就是风能，风能资源的分布非常广泛，在如今能源短缺的背景下，人们越来越关注风能资源的利用。

1 风能资源的应用历史

人类对于风能的利用，最早可以追溯至西元前，但是在几千年来，风能技术的发展速度缓慢，并未引起足够的重视，直到石油危机发生后，风能作为一种无污染、可再生的新能源，开始受到了人们的重视，尤其是对于交通不便、沿海岛屿、草原牧场以及远离电网的边疆和农村地区，风能作为解决人们生活、生产能力的有效途径，得到了广泛的应用。在2010年后，风力发电的技术价值更好的彰显出来，我国也将风力发现作为长期的重点发展方向。

在社会的发展与进步下，大量高层建筑出现在城市中，为风能发电提供了理想的环境，利用建筑中的风力发电，具有免输送的优势，还可以将太阳能、风能结合起来，不仅可以降低建筑能耗，还可以以此来发展标志性建筑物，这项工作有着良好的推广前景，已经得到了国内外的广泛关注。

此外，挖掘建筑环境中的风能还能够进一步强化风能的优势，在建筑物绕流效应、渠道效应、越顶气流的影响下，可以加大局部地区风速，在不影响周边建筑物风环境的情况下，可以将其作为强化、收集风的载体，实现建筑物与风力机之间的有机结合。目前，具有代表性的风力集中器有三种类型，即平板型（Flat plate）、非流线体型（Bluff Body）、扩散体型（Diffuser）。

2 建筑环境中实现风能利用的理论基础与具体方法

2.1 理论基础

风能是大气流动时产生的动能，地球的环境非常复杂，不同地区有着显著的气候差异，这均会对气流的运动产生影响，因此，风能在风向、风速上的表现也非常复杂。同时，地表情况也会影响风能资源，研究显示，光滑的地表会加大风速、粗糙的地表则会削弱风速，风能具有一定的随机性，测量起来相对困难，需要经过长期测量，才能够推测出风速的平均值与平均功率。

此外，风能的利用还要考虑到风能密度，风能密度代表着地区风能的发展潜力，风速是时刻处于变化中的，不能以瞬时值进行计算，需要在长期的观测中得出结果。关于风能的计算方式，包括概率计算法与直接计算法两种类型。

2.2 城市风环境的特点分析

就我国的情况来看，城市建筑非常集中，楼群风现象十分明显，这无疑会对人们的生活和生产造成不利。楼群风的存在不仅会穿过楼顶与楼两侧，还有一部分会顺着楼梯吹向墙面，形成角流风，还有一部分会加大风速。在城市高层建筑的规划过程中，必须要考虑到低楼群风造成的不利影响，充分将其利用起来，在高层建筑周边设置风力发电机，充分利用风流风、穿堂风、逆风与下冲风。由于高层建筑会受到各类风效应的影响，因此，风环境并不稳定，这是建筑环境风能利用中需要重点解决的问题。