CN101639036A

CN101639036A - 建筑物外墙风力发电方法

Info

Publication number: CN101639036A
Application number: CN200810023175A
Authority: CN
Inventors: 陈明远
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-02-03

Abstract

发明名称：建筑物外墙风力发电方法。所属的技术领域：能源与环保。所要解决的技术问题：如何利用建筑物外墙空间自然存在的风能发电问题；垂直轴风机(风机指风车转子及叶片，下同)难以普及问题，以及垂直轴风机叶片长度难以加长问题；垂直轴风机与水平轴发电机如何配置问题。技术方案的要点：在建筑物外墙上，特别是墙角上，用支架或平台安装垂直轴风机。安装在建筑外墙上的垂直轴风机，既可以驱动垂直轴发电机，也可以通过机箱和汽车后桥式的换向装置，驱动水平轴发电机。垂直轴发电机、机箱、控制装置安装在支架或平台上；水平轴发电机安装在室内。主要用途：建筑物外墙风力发电。

Description

建筑物外墙风力发电方法

技术领域

能源与环保。目前人类开发的风力发电装置已经在高山、高原、海边、近海和建筑顶部安装使用。建筑外墙，特别是高层建筑外墙的风能尚未开发。建筑外墙风力发电方法为中国城市风力发电开辟了新的空间。

背景技术

水平轴风力发电机技术。世界上目前利用最多的形式，功率最大5MW左右。

垂直轴风力发电机技术。21世纪初由中国、日本、欧洲几乎同时发明的一种新型风力发电机，有别于最早的垂直轴风力发电机(达里厄型)，效率高于水平轴风力发电机，无噪音和转向机构，维护简单。已成为欧美市场中小型风力发电机的首选。

垂直风机及叶片技术。垂直风机包括纵向风轮轴、叶片、叶片连接支架，中国、日本、英国、德国已经有多种垂直风机及叶片。

框架结构建筑技术。中国和国外8层以上的建筑普遍采用了框架结构建筑技术，框架结构建筑自身结构安全、强度大，建筑时可以向墙外延伸出支撑平台(用于安装垂直轴风机)。

气象观测技术。我国陆地上拥有丰富的风力资源，在10米高度的风能保有总量是32亿千瓦，其中陆地50米高度实际可开发的风能总量为8亿千瓦。20层以上的高层建筑都在50米以上。中国整个东部地区属于典型的季风气候，冬季盛行冬季风，夏季盛行夏季风，春秋两季也多风。东部地区城市高层建筑墙面风速比地面更大。当然，中国西部地区城市高层建筑墙面风速也比地面大。

风洞技术。现在的风洞技术已经能够对建筑物顶部及四周进行精确的空气动力研究。风洞技术也能对风力发电装置外部的空气动力特性进行精确研究。

发明内容

在建筑外墙上，特别是墙角上，安装垂直轴风机(风机指风车转子及叶片，下同)，拓展城市风力发电空间。安装在建筑外墙上的垂直轴风机，既可以驱动垂直轴发电机，也可以通过机箱和汽车后桥式的换向装置，驱动水平轴发电机。以立方体高层建筑为例，一条墙角上至少可以安装一套垂直轴风机及发电装置，四条纵向墙角都可以安装垂直轴风机及发电装置。风机及叶片形状、尺寸、材料不限，这里只画了一种。

不与建筑物外墙太阳能发电争空间。重点在墙角上安装垂直轴风机及发电装置，不影响建筑物使用者采光、通风和晾晒衣物。

克服垂直轴风力发电机功率小的缺点。传统的垂直轴风力发电机叶片无法做长，功率普遍较小。通过上下支架或平台安装垂直轴风机，风机叶片的长度可以增加到6米以上，风机可以驱动大功率发电机，克服垂直轴风力发电机功率小的缺点。

附图说明

图1小型及中型垂直轴风力发电机使用方法。图中有5部分专门说明：

①纵向墙角线

②下安装架(或下安装平台)

③上安装架(或上安装平台)

④垂直轴风机(风机指风车转子及叶片)(叶片单向旋转)

⑤传动机箱、发电机及控制装置

图1整个装置安装在墙角上，也可以安装在墙面上，用于小型及中型垂直轴风力发电机。风机与发电机在同一方向上，上下两端固定风机轴及叶片，风机运转平稳，噪音小，风机抗强风性能好。上下支架或上下平台的尺寸、材料不限；叶片材料、尺寸、形状不限；机轴材料、直径不限；垂直轴风力发电机技术性能、参数不限。如果是墙角平台安装，墙角建设时可以向内砌(切角)，整个平台后缩，整个发电装置稳定性更好。

图2小型垂直轴风力发电机悬挂安装使用方法，图中有4个部分专门说明：

①纵向墙角线

②垂直轴风机(风机指风车转子及叶片)(叶片单向旋转)

③传动机箱、发电机及控制装置

④悬挂架(或悬挂平台)

图2整个装置安装在墙角上，也可以安装在墙面上，用于小型垂直轴风力发电机悬挂安装使用。风机运转平稳性差，风机抗强风性能不好。风机与发电机在同一方向上。安装支架或安装平台的尺寸、材料不限；叶片材料、尺寸、形状不限；机轴材料、直径不限；垂直轴风力发电机技术性能、参数不限。如果是墙角平台安装，墙角建设时可以向内砌(切角)，整个平台后缩，整个发电装置稳定性更好。

图3小型垂直轴风力发电机单臂安装使用方法，图中有4个部分用专门说明：

①纵向墙角线

②安装架(或安装平台)

③传动机箱、发电机及控制装置

④垂直轴风机(风机指风车转子及叶片)(叶片单向旋转)

图3整个装置安装在墙角上，也可以安装在墙面上，用于小型垂直轴风力发电机单支架或单平台安装使用。风机运转平稳性差，风机抗强风性能不好。风机与发电机在同一方向上。支架或平台的尺寸、材料不限；叶片材料、尺寸、形状不限；机轴材料、直径不限；垂直轴风力发电机技术性能、参数不限。如果是墙角平台安装，墙角建设时可以向内砌(切角)，整个平台后缩，整个发电装置稳定性更好。

图4中型及大型垂直轴风机使用方法，图中有7个部分用专门说明：

①纵向墙角线

②下支撑架(或下支撑平台)

③控制装置及传动机箱

④室内发电机，水平安装

⑤传动轴

⑥垂直轴风机(风机指风车转子及叶片)(叶片单向旋转)

⑦上安装架(或上安装平台)

图4中型及大型垂直轴风机安装在墙角上，也可以安装在墙面上，用于中型及大型垂直轴风机上下支架或平台安装使用，发电机为室内(可以含墙内)水平安装。风机运转平稳性好，风机抗强风性能好。风机机轴通过机箱、传动轴与水平安装的发电机连接，上下两端固定风机叶片，风机运转平稳，噪音小，风机抗强风性能好。上下支架或上下平台的尺寸、材料不限；叶片数量、材料、尺寸、形状不限；除上下两端外，叶片也可以通过连接机轴的支架连接或加强；叶片上下之间也可以分段，不连接；机轴材料、直径不限；水平轴风力发电机技术性能、参数不限。如果是墙角平台安装，墙角建设时可以向内砌(切角)，整个平台后缩，整个发电装置稳定性更好。

具体实施方式

第一步：准备支架或平台。在现有高层建筑墙面或墙角安装支架，小型、中型、大型垂直轴风机均可用上下双支架，小型垂直轴风机也可以用单支架(包括悬挂和直立两种)。支架用穿墙长螺栓固定，不可用膨胀螺栓。大型垂直轴风机最好用伸出外墙的上下平台安装、使用。

上下平台在高层建筑设计、施工时，与大楼主体一同设计、施工。上下平台间安装小型、中型、大型垂直轴风机，也可以只用其中一个平台安装小型垂直轴风机。如果准备安装大型垂直轴风机，下平台应与某一楼层保持一个平面，并在该楼层内紧邻该平台处设计、施工好水平轴发电机安装基础。

支架与平台尺寸不限，制作或施工材料不限，根据风机尺寸与重量、发电机重量、传动机箱及控制装置重量具体决定。

大型垂直轴风机的上下安装平台纵向可以跨越多个楼层，水平方向可以向外伸出数米，与之配套的水平轴发电机安装在室内。

第二步：在支架或平台上安装选好的垂直轴发电机、控制装置、传动机箱。水平轴发电机安装在楼层室内，还应安装传动轴。

第三步：安装垂直轴风机。风机形状及尺寸，叶片形状、尺寸及数量，以及二者使用材料，均不限制，只要与整套发电装置匹配、与安装支架或平台匹配就可以。

第四步：安装发电装置的其他设备，包括充电器、电瓶、逆变器等。

Claims

建筑物外墙风力发电方法技术特征：

在建筑物外墙上，特别是墙角上，用支架或平台安装垂直轴风机(风机指风车转子及叶片，下同)。安装在建筑外墙上的垂直轴风机，既可以驱动垂直轴发电机，也可以通过机箱和汽车后桥式的换向装置，驱动水平轴发电机。垂直轴发电机、机箱、控制装置安装在支架或平台上；水平轴发电机安装在室内。

1.使用垂直轴风机，该类风机用支架或平台安装在建筑物外墙上，特别是墙角上。

2.垂直轴风机形状及尺寸，叶片形状、尺寸及数量，以及二者使用材料，均不限制，只要与整套发电装置匹配、与安装支架或平台匹配就可以。

3.小型、中型、大型垂直轴风机均可用上下双支架安装，小型垂直轴风机也可以用单支架安装(包括悬挂和直立两种)。支架用穿墙长螺栓固定，不可用膨胀螺栓。大型垂直轴风机最好用伸出外墙的上下平台安装、使用。平台与建筑物主体同步设计、施工。

4.支架与平台尺寸不限，制作或施工材料不限，根据风机尺寸与重量、发电机重量、机箱及控制装置重量具体决定。

5.大型垂直轴风机的上下安装平台纵向可以跨越多个楼层，水平方向可以向外伸出数米，与之配套的水平轴发电机安装在室内。

6.发电机可以在室外用支架或平台垂直安装、运转，也可以水平安装在紧邻的建筑物室内(含墙内)。

7.发电机及配套的其他设备，包括传动机箱、充电器、电瓶、逆变器等不作限制。