風能發電與太陽能發電——二者在建筑中的應用制作人：王佳怡董杭

張幸辰聞婷

?風力發電?高層建筑風力發電設計原理?風力機的類型?風力機的安裝部位?一體化的建筑外形?高層建筑風力發電設計實例?太陽能發電?光電技術的原理?光電技術的類型?光電技術的安裝特點?光電裝置的建筑設計實例?風能與太陽能發電的結合?風力發電?高層建筑風力發電設計原理?高層建筑風力的特點

區域風力資源和局部風環境式建筑能利用的先決條件，只有在兩者同時滿足的前提下，高層風力發電系統才能有效工作。風力發電在建筑應用上的優勢在高層建筑上體現的最為明顯，并且應用的也是最為廣泛和成熟的。高層建筑垂直風向示意高層建筑水平風向示意?風力機的類型

風力發電系統由風力機（風輪葉片），發電機，蓄電，傳輸等部分組成。按旋轉軸方向可分為：1.水平軸類2.垂直軸類?風力機的安裝部位1.屋頂

風力大，環境干擾小，是安裝的最佳位置2.樓身洞口風力被匯聚和強化，產生強勁的“穿堂風”，適合安裝定向式風力機3.建筑邊角除了有自由通過的風，還有建筑形體引導過來的風，此處可安裝小型風力機組，甚至可以將整個外墻作為發電機的受風體

風電機常見種類4.建筑夾縫建筑物之間垂直縫隙可以產生“峽谷風”，且風力隨著建筑體量的增大而增大，此處適合安裝垂直軸風力機或水平軸風力機組。風力機安裝部位?一體化的建筑外形由于風力發電機的特殊工作原理，高層風電建筑除了遵循功能，美學等傳統法則之外，還多了空氣動力學制約，簡稱為“形式隨風”法則。巴林世界貿易中心?高層建筑風力發電設計實例迪拜擬建造一座隨風旋轉的大廈，整個建筑外墻面都作為受風提，最大程度地利用風能，在旋轉樓層間安裝48臺風力發電機。整個大廈采用碳纖維做外墻材料，轉動部分很輕盈，噪聲很低。由于大樓每層都可獨立轉動，建筑外觀時刻變化，豐富了高層建筑的表現力。?太陽能發電?光電技術的原理光電技術是利用半導體把太陽能轉化為電能的技術，它主要是通過不同類型的光電電池來實現的，光電電池是光電系統的最基本的部分。光電電池產生的電為直流電，通常在光電陣列的輸出口端安裝一個電流逆變器，以便把電流轉換與當地所供電流的電壓和頻率相匹配的交流電。?光電產品的優越性（1）多功能性，可以被安裝在建筑物的表面，既在現場發電，又代替了建筑物的外圍護結構，如作為建筑外堵板、屋頂材料、遮陽系統、窗下墻、和半透明的玻璃立面等。（2）不需要單獨占用價錢越來越高的土地，也不需要另設大型的支撐結構，光電設備可以被安裝在建筑物的表面，或沿著街道或鐵路安裝。節約了土地。（3）減少和避免了傳送和變配電中的電損失，提高了電的使用效率，并且減少了公用事業公司的資本和維修費用。?光電技術的類型

獨立式供電方式(stand-alone)和并網供電方式(grid一

connection)

當不可能或沒必要與電網連接時，獨立式光電系統較適用。在此條件下，需用電池組為夜間、多云天或使用高峰期供能。光電陣板則在正常白晝情況下和更換電池組時起作用。電池組的費用大大增加了設備投入的費用和維護保養的費用。當有電網的時，就不需要電池組儲能了。晴朗的白天，多余的光電能出售給公共韋業系統:夜間，電網則釋放電能。實際上，電網充當了一個巨大的蓄電池，它可使光電系統所有者和許多電力公司都受益，因為時常是酷熱晴朗的夏日最需要電網，而夜間電力公司就有足夠的儲存能量去出售。中國口前低層住宅太陽能光電系統設計多采用第一種方式一獨立式供電方式，因為“并網供電方式”中太陽能光伏發電系統的逆變器輸出與電網并聯。而當一組電源與另一組并聯時，必須保持兩組電源電壓、相位、頻率等電器特性一致，否則就會產生兩組電源之間的充放電，造成整個電源系統的內耗和不穩定。?光電技術的安裝特點

由于與光電產品相結合的建筑物顯示出的優越性，越來越多的國家正在計劃把光電作為一種有潛力的電源，并開始較大規模地建筑和經營與光電產品相結合的建筑。在這些建筑中，光電產品與建筑師的立面設計結合在一起，成為建筑物外圍護結構的組成部分，如‘光電屋面板光電外墻板光電遮陽板光電窗間墻光電天窗等等。在一些使用玻璃幕墻的商業建筑中，還利用半透明的光電玻璃作為幕墻的一部分，使大量消耗能量的玻璃幕墻建筑大幅度的降低了能耗。?光電裝置的建筑設計實例

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1990年間舉辦的埃森公園國際建筑展，魯爾區Herne的一個廢礦區重建計劃AkademieMont-Cenis，以“微氣候帷幕”新環境建筑為概念，采用“屋中屋”（houseinhouse）的原則興建的，外層建筑是采用玻璃帷幕，內層建筑群才是讓人們使用的真正的室內空間，就像是一個大溫室中間蓋了建筑群。Mont-Cenis溫室的玻璃頂，把太陽能板與采光罩結合，是全世界最大的屋頂集中式發電設備。整個建筑以鑲嵌式、易拆解回收的輕量結構做為建筑主體。采用高效率的隔熱玻璃。屋頂及墻面都可開窗，以利自然對流換氣。而原本舊

煤礦坑底下，仍然殘留不

少瓦斯，改設置汽電共生

裝置。排氣的廢熱在用熱

交換器回收做為熱水及暖

房。?首都博物館，其安裝在屋頂上的300千瓦太陽能發電系統，完全與建筑觸為一體。除了采集天光的玻璃頂棚和拱形的多功能廳頂部，建筑頂層的其余部分已經全部被黑色的太陽能板覆蓋。此方案采用的是國際上最先進的技術———太陽能光伏發電系統。與大多數采用太陽能供電的系統工程一樣，新館建筑仍然與傳統供電網絡連接，可以實現并網供電。在太陽能供電系統無法達到用電需求的時候，可使用傳統電網供電。日本神戶市展銷的帶有屋頂一體化太陽能發電系統的別墅英貝格隆園區光電幕墻活動的光電板遮陽板?風能與太陽能發電的結合實例

某零耗能住宅中部分能源供需系統示意圖?結語風能和太陽能屬于可再生能源，他們在建筑技術上

的完美應用是很多企業夢寐以求的，