Ветроэнергоактивные здания

УДК 721+72.012 (Караганда, КарГТУ)

(Караганда, КарГТУ)

ВЕТРОЭНЕРГОАКТИВНЫЕ ЗДАНИЯ

Энергия ветра в масштабе планеты в настоящее время является

третьим по значимости среди возобновляемых источников при

производстве электроэнергии (3,5% от общей выработки

электроэнергетики возобновляемых источников). Это значительно меньше,

чем доля гидроэнергетики (89%0 и несколько отстает от производства

электроэнергии с использованием биомассы (5,7%). Но в отличие от этих

двух направлений рост производства электроэнергии на базе энергии ветра

значительно динамичнее и составляет в среднем за период с 1996 по 2006

годы 28,7% по сравнению с 6,5% в год для биоэлектроэнергетики и 2% в

год для гидрорэнергетики.

Основное использование энергии ветра осуществляется с помощью

ветроэнергетических станций, возводимых в окрестностях поселений или

отдельно стоящих зданий. Такие установки не имеют прямого отношения к

архитектурному проектированию. Одновременно с этим современными

проектировщиками и исследователями проводятся разработки внедрения

ветрогенераторов в объемно-планировочную структуру

ветроэнергоактивных зданий и совершенствования технологий.

Основными задачами проектировщиков при проектировании и

строительстве ветроэнергоактивных зданий является его грамотное

градостроительное расположение. Расчетными факторами в этом случае

является скорость и распределение направлений ветра – роза ветров.

Конструкции ветроэнергоактивных зданий наделены дополнительной

функцией улавливать и преобразовывать энергию ветра в другие полезные

виды энергии – электрическую, тепловую, механическую.

Проектирование ветроактивного здания должно обеспечивать форму

части здания, удобную для размещения двигателя ветроэнергоустанки, а

здание должно использоваться в качестве опоры для его крепления.

Элементы ветроустановки могут быть функционально совмещены с

элементами энергетических систем, расчитанных на другие

возобновляемые источники, например на солнечную энергию.

Целесообразно конструирование ветроэнергоактивных зданий с

солнцезащитным экраном, трансформированным в концентратор и

диффузор ветрового потока.

В качестве ветроэнергоактивных конструкций могут быть

использованы покрытия, стены (верхней части здания), защитные

элементы светопроемов, конструкции экранов и надстроек. Эти элементы

трансформируют в форму ветроколес, ветротурбин; используют тенденции

создания аэродиначеской формы элементов (поворотные створки защиты__светопроемов, вентиляционных шахт преимущественно верхнего света и

др.)

а) б)

Рисунок 1 – а) Всемирный торговый центр в Бахрейне; б) Проект

вертикального города (арх. Викас Павара)

Исходя из энергетическмх потребностей зданий, выбирают лишь

часть здания для превращения ее в ветроэнергоактивную. Этой части

здания придаю аэродинамическую форму (вертикальный цилиндр), вокруг

которого на одной оси размещают ветротурбину.

Первым зданием с продуманным расположением

энергоэффективных установок стал Всемирный торговый центр в

Бахрейне, показанный на рисунке 1(а). Это сооружение ознаменовало

переход к следующему тренду в высотном энергоэффективном

строительстве – «целостности». В нем смонтированы три огромные

ветротурбины (диаметр каждой 29 метров), которые крепятся на переходах

между двумя частями здания.

Оба здания и ветроустановки – это разные объекты. В переходах

между ними расположены технические помещения для обслуживания

турбин, в них установлена инженерия для преобразования энергии ветра в

электричество, которое используется в торговом центре. Форма частей

здания позволяет концентрировать и направлять потоки воздуха для

постоянной работы турбин. При этом энергоустановка находится не в

контуре здания, а подвешена между его частями. Этот небоскреб стал

первым, где был сделан визуальный акцент на энергоэффективные

технологии.

Интерес представляет проект вертикального экогорода (архитектор

Викас Павара), показанный на рисунке 1(б). Это самодостаточный город,

состоящий из двух винтообразных башен, соедененных мостами с

ветрогенераторами. Проект предполагает места для торговых площадей,

офисов и жилых домов.

Развитие этой тенденции в дальнейшем привело к более органичной

интеграции энергоустановок в объем высотного здания. Объекты, «иллюстрирующие» свою энергоэффективность, стали возникать

повсеместно: «Жемчужная река» (г. Гуанчжоу, Китай), «Маяк» (г. Дубай,

ОАЭ), «Бурж Аль-Таква» (ОАЭ).

Рисунок 2 – Проект высотного здания «Жемчужная река»

г. Гуанчжоу, Китай

а) б)

Рисунок 3 – Проекты высотных энергоэффективных зданий: а)

«Маяк» г. Дубай, ОАЭ: б) «Бурж Аль-Таква» ОАЭ

Объемно-планировочное решение, разработанное с учетом ветровой

нагрузки, привязанное к данной градостроительной ситуации, инженерно-

технические разработки позволят максимально использовать энергию

ветра, не нарушая экологической ситуации (избыточный шум, колебания и

т. п.) и становясь экономически обоснованными.

Используемая литература:

1. , Формирование облика и внутренней среды

современного энергоэффекитивного жилья в условиях

промышленных городов (на примере Карагандинской области).

Монография. Изд-во КарГТУ, 2016.- 176с

2. Производство электроэнергии на базе энергии ветра.

Электронный ресурс. – Режимдоступа: http://www.energosovet.ru.