WO2006066502A1 - Systeme generateur d’energie par l’air ambiant - Google Patents

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Description

自然空气动力发电系统 技术领域
本发明涉及发电系统， 特别是将自然环境存在的气压差和温差转化为机 械动能的发电系统。
背景技术
人类早就有利用自然环境中存在的气压差或温差来产生动力的设想， 某 些想法己经实施， 例如在环保的大楼或建筑中利用烟囱效应使空气循环， 从 而节省了一部分通风用电。 又如利用地下和地面的温差发电， 或直接利用地 热发电。 在中国专利 CN97203981中就公开了一种 （自然抽风风力发电塔）， 其外观就像一支垂直的高烟囱。 在法国专利 FR2549157中也公开了一种 （发 电装置）， 在山中央钻一个垂直的深井， 在山底下做一个水平的通道， 与该深 井连成一个 L形管道。 不论中国的还是法国的先有技术， 其都必须具有一垂 直的通道， 利用在不同高度存在的气压差和温度差， 使空气在通道内有自下 而上运动的自然物理现象， 把气轮机装在其垂直的管道中， 利用上升的气流 冲击推动气轮发电机发电。
CN97203981 的缺点在于： 为了获得足够的气压差， "烟囱"必须足够高 而且要非常垂直， 否则容易倒塌， 因此可以想象到实施的难度是非常高的， 没有实用性。 而 FR2549157的垂直深井和水平通道的施工难度和投资成本则 更高， 而且山中央垂直深井和山底下的水平通道一旦形成就很难改变， 不利 于调整和维护。 两个先有技术还有一个共同的缺点， 就是它们的出、 入风口 确 认 本 的环境一旦变化， 整个装置由于是不可迁移的建筑， 需要变动时根本无法再 利用， 而且， 作用单单只是发电， 没有环保的功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种自然空气动力发电系统， 建造成本低、 搭建灵 活， 除了可发电外还可以同时发挥高层建筑底层的废气抽除、 机场等大型设 施预防风切变等环保和安全功能。 为了达到上述目的， 本发明的目的是这样实现的： 一种自然空气动力发 电系统， 其特征在于： 包括具有入气口部分和出气口部分的管身密封的基本 管道， 所述管身内设有风力发电机， 所述入气口部分和出气口部分之间具有 气压差， 产生气流驱动发风力电机运转。 （龙卷风亦是因为自然界各种因素引 起气压剧变所形成， 高空的气压低， 地面的气压高， 造成由下向上的强大吸 力。） 管道密封的目的是把高低压直接拉近连通， 就象吸管一样， 把低处强大 的高压气流通过管道直接吸上高空。 所述管道的管身随所依附的地势或建筑物的形状而起伏。 所述管道入气 口部分设置于具有高气压的低海拔位置， 出气口部分设置于具有低气压的高 海拔位置， 使两者间具有产生驱动风力发电机运转气流的气压差。
本发明利用包括具有气压差的入气口部分和出气口部分以及密封管身的 基本管道， 沿着建筑物的高度方向或环境地势铺设， 它不需要实施难度极高 的烟囱或不可改变的深井等建筑， 因此大大地降低了建筑成本； 整个系统可 以利用大部分现有的高层建筑或随自然环境的地势而灵活地附加搭建， 也可 在需要时拆卸搬迁； 本发明利用自然的空气动力发电， 节约能源， 还可抽除 高层建筑物底层的停车场、 隧道、 工厂和地底矿坑等的废气、 废热、 推动环 保， 并减少机场等大型设施由于热气流造成的危险。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明自然空气动力发电系统作进一步说 明， 附图中- 图 1是本发明的示意图；
图 2是图 1的 A部放大图；
图 3是图 2的 B向局部示意图；
图 4是本发明防尘装置的结构示意图；
图 5是本发明另一实施例的示意图。 具体实施方式
如图 1所示， 本发明是一种自然空气动力发电系统， 包括一具有入气口 部分 11和出气口部分 12的管身 13密封的可以是任何形状的基本管道 1， 管 道 1是由分段的管子组装而成， 因此安装或日常维护或拆卸搬迁都十分方便。 管身 13随所依附的地势或建筑物形状而起伏， 如上山、 下山、 在中途穿过高 山、 高原或平原， 埋藏于地表或地底等， 中途亦可使用多条总面积相等于基 本管道的较小管道组成基本管道 1， 具体根据实际情况而设计， 管身 13内设 有一个或一个以上的发电机房 131， 发电机房内装上一部或多部发电机， 管道 越长可设建发电机房越多。 管道的入气口部分 11设置于具有高气压的低海拔 位置， 出气口部分 12设置于具有低气压的高海拔位置， 因此两者间具有气压 差， 此时管道像吸管一样， 高空的低压对低处的高压空气产生巨大的吸力， 快速的将其吸取到管道内并向出气口部分 12的方向流动， 该气压差之大， 令 到产生的气流足以驱动发电机转动而发电。 地球上有很多数千米高的高山， 因此应用本发明时， 入气口部分 11和出气口部分 12的高低差可达数千米， 可达到非常大的气压差。 管道的出口与入口的高低差越大， 气压差越大， 动 力越大。
如图 2所示， 在管身 13内设有加宽机房 131， 该机房包括安装有风力发 电机 2的主管道 132、副管道 133、切换气流途径的管道门 134以及机房门 135。 平时发电时， 管道门 134关闭副管道 133， 气流经主管道 132流动， 当需要维 修、 检查或保养发电机 2时， 由机房门 135进入， 控制管道门 134关闭主管 道 132， 使发电机 2停下， 气流切换到副管道 133内流动， 继续维持其它发电 机房的气源， 维修、 检查或保养工作完成后， 再使管道门 134复原， 使管道 132重新回复工作状态。
管道的入气口部分 11可设有两条或两条以上的总面积大于基本管道的进 气支管道 111， 进气支管道 111可加长、 转弯， 其作用是将入气口延伸至不同 的位置。 在基本管道的出气口部分 12上还可加设有上盖装置。 而进气支管道 111的入气口上设有防尘装置， 例如数层金属丝防尘网罩 （见图 4)。 图 1中的 17是一座约 3000米的高山， 基本管道 1可以沿山坡铺设， 可 将入气口位置的建筑群的各废气、废热源通过入气口部分 11的进气支管道 111 接到基本管道 1上， 入气口部分 11实际上是由多根进气支管道 111组成的多 个抽吸口， 位于需要抽吸废气的地点。 电能的输出电缆可铺设在基本管道 1 内。
此系统的主要动力是来自高处的低压空气与低处的高压空气之间的压力 差， 无须依靠人为的热力， 抽吸废热气是附加的效益。 图 5 是本发明另一实施例的示意图， 该实施例用于单座大厦。 图中主体 是高 150米左右的建筑物 16 (大厦），本发明的基本管道 1的下端通过多条进 气支管道 111 分布接驳到大厦底层停车场、 酒楼煮食排气管， 中央空调散热 器之类废气、 废热源， 与入气口部分 11相接， 建筑物顶端是管道 1的出气口 部分 12，在管道 1中的适当位置装一个或多个如图 2所示的风力发电机房 131。 由于入气口部分 11和出气口部分 12之间存在高度差以及大厦停车场、 中央 空调散热器、 酒楼等的废热源， 使入气口部分 11的气压和温度都高于出气口 部分 12的气压和温度。 因此形成了由入气口部分 11到出气口部分 12的空气 气流， 气流动力推动管道 1中的发电机 2发电， 而且进入管道 1的空气气流 是无偿的， 同时还可吸走污浊的空气， 改善上述场所的空气质量。
本发明还可应用于机场等大型设施的热气流多发区域， 降低或杜绝产生 风切变或龙卷风的几率。
例如香港机场， 其位置南向大海北靠亚洲大陆， 而机场则相当于一个人 造硬地平原， 这样的地理环境特别在夏天， 是一个多云区， 飞机的起落、 硬 地和其它设备产生的热气形成的高压热气流， 云层受高压和热的上升气流挤 压而加大密度和厚度并被逼至更高， 云层上下的温差和压力差进一步加剧， 容易产生雷电和冰雹， 一旦遇上雷电或冰雹下降， 云层被冰冷的冰雹击穿和 冷却而急剧收缩引致温度和气压发生突变， 就会导致风切变或龙卷风的形成。 将本发明应用于机场， 附近如无高山， 只要建一条或多条长途的高低压差大 兼且可以发电的大型管道， 将入气口部分 11的大量进气支管道分布于机场各 处， 特别是多热废气区， 出气口部分 12则安装于远处的高山上， 不断地将机 场区域的热空气吸走， 有效减少因热气流积聚导致风切变或龙卷风形成， 同 时不断产生电能， 变害为利。 本发明的理论是基于动力源是来自高空无尽而稳定的强大吸力， 所以基 本管道内强大的气流量和流速充足和均衡。 吸力相当于拉力和慢加速。 发电 机房管道内安装上风叶较少的发电机， 而且风叶的直径又比发电机房管道的 直径适当地细小许， 如图 3所示。 发电机房 131的主管道 132直径大于基本 管道 1， 因为发电机房的管道加大， 从基本管道高速到达主管道 132的气流会 慢下来， 这能抵消气流遇上发电机时的强大压力和突发阻力， 由于发电机的 风叶是被吸力拉动旋转， 吸力是柔力， 所以发电机是慢慢地加速直至与发电 机房内的气流速度相等， 气体比液体的密度低， 加速、 减速和旋转性强， 当 气流在发电机房内遇上风叶时不会散开， 只会即时加速旋转通过， 带动风叶 旋转， 所以基本管道内的气流的流量和流速不会受发电机的数量多少的影响 而减少。

Claims

权 利 要 求
1、 一种自然空气动力发电系统， 其特征在于： 包括一具有入气口部分和 出气口部分的管身密封的基本管道， 所述管身内设有风力发电机， 所述入气 口部分和出气口部分之间具有产生气流驱动发电机运转气流的气压差。
2、 根据权利要求 1所述的自然空气动力发电系统， 其特征在于： 所述基 本管道的管身随所依附的地势或建筑物形状而起伏， 所述基本管道中途可由 两条或两条以上的总面积相等于基本管道的较小管道组成。
3、 根据权利要求 1所述的自然空气动力发电系统， 其特征在于： 所述基 本管道的入气口部分设置于具有高气压的低位， 出气口部分设置于具有低气 压的高位， 两者间具有产生驱动发电机运转气流的气压差。
4、 根据权利要求 1所述的自然空气动力发电系统， 其特征在于： 所述基 本管道安装所述发电机的位置为加宽机房， 该机房包括安装有所述发电机的 主管道、 与所述主管道分隔的副管道、 切换气流途径的管道门及机房门。
5、 根据权利要求 1所述的自然空气动力发电系统， 其特征在于： 所述的 机房装置有一台或一台以上的所述发电机， 电能的输出电缆铺设在基本管道 内； 所述发电机设有直径比所述机房主管道直径小的风叶。
6、 根据权利要求 1所述的自然空气动力发电系统， 其特征在于： 所述基 本管道的入气口部分可设有两条或两条以上的总面积大于基本管道的进气支 管。
7、 根据权利要求 1所述的自然空气动力发电系统， 其特征在于： 所述基 本管道的出气口部分上设有上盖装置。
8、 根据权利要求 1所述的自然空气动力发电系统， 其特征在于： 所述基 本管道的入气口部分的进气支管道上设有防尘装置。
9、 根据权利要求 8所述的自然空气动力发电系统， 其特征在于： 所述的 防尘装置为金属丝防尘网罩。
10、 根据权利要求 1所述的自然空气动力发电系统， 其特征在于： 所述 基本管道的入气口部分设置于大厦停车场、 酒楼排气管、 中央空调散热器等 废气、 废热源的地方或机场等大型设施的热气流多发区域。
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