本發(fā)明涉及一種摩天大樓，確切地說，是涉及一種以高層建筑作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的支撐構(gòu)架，并利用所述高層建筑的外部形狀來調(diào)整改善風(fēng)速，從而有效而明顯提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力的摩天大樓。

背景技術(shù)：

目前，我國乃至世界上所利用的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，都是低空年均6米/秒以上的風(fēng)能利用技術(shù)。而對于低空4-6米/秒以及高空100米以上即年均8米/秒以上的大風(fēng)風(fēng)能至今尚無開發(fā)利用。其主要原因是低空風(fēng)速太低，導(dǎo)致風(fēng)能利用率低，得不償失；而高空的風(fēng)速又太大致使設(shè)備噪聲太大，對周圍環(huán)境帶來影響。專利號2010205773342公開了一種“風(fēng)力發(fā)電的全方位集擴(kuò)風(fēng)樓式塔架”所述的樓式塔架包括冀形立柱、蓋板，還包括滑道、活動擋風(fēng)板、被動輪、主動輪、正方體框架、上下固定板及順風(fēng)板，主要是通過在四個(gè)冀形立柱內(nèi)縱向設(shè)置多個(gè)由正方體框架、框架內(nèi)上下對應(yīng)的一組封閉式滑道和主動輪帶動的可在所述滑道內(nèi)移動的活動擋風(fēng)板構(gòu)成的機(jī)架實(shí)現(xiàn)的。它對提高風(fēng)能利用率起到良好的積極作用，但由于冀形立柱為水泥構(gòu)筑的封閉立柱，且上下形狀完全一致，一方面使冀形立柱本身不能得到充分利用，再一個(gè)就是上下高度不同風(fēng)速也不一樣，尤其對高、低空風(fēng)速調(diào)節(jié)不能達(dá)到理想的集擴(kuò)風(fēng)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明在于提供一種集風(fēng)力發(fā)電一體化的高效節(jié)能摩天大樓，它不僅能夠使現(xiàn)有集擴(kuò)風(fēng)樓式塔架的冀形立柱得以充分利用，而且能將高、低空風(fēng)速調(diào)節(jié)達(dá)到十分理想的發(fā)電效果，在提高風(fēng)力發(fā)電能力的同時(shí)又能明顯降低設(shè)備噪音，使現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷得到彌補(bǔ)。

本發(fā)明的一種集風(fēng)力發(fā)電一體化的新型摩天大樓，是在縱向分布的風(fēng)機(jī)室外側(cè)對角線上對應(yīng)設(shè)置內(nèi)為尖角外為圓角且在尖角與圓角之間采取流線形連接組成的摩天樓，且由所述摩天樓外形構(gòu)成集擴(kuò)風(fēng)面，在風(fēng)機(jī)室外側(cè)相鄰兩摩天樓之間設(shè)有固定桁架，所述風(fēng)機(jī)室及摩天樓的底部是具有一定外沿的裙樓，所述摩天樓外側(cè)圓角自下而上向內(nèi)傾斜。

本發(fā)明以摩天樓獨(dú)特外形設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)全方位集風(fēng)與擴(kuò)風(fēng)，使摩天樓成為風(fēng)力發(fā)電的一個(gè)重要組成部分，同時(shí)利用摩天樓作為風(fēng)機(jī)室和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的支撐構(gòu)架，把數(shù)臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行疊加，以攝取高空的優(yōu)質(zhì)風(fēng)力資源，并以摩天樓由外側(cè)向內(nèi)側(cè)的傾斜來調(diào)整不同高度風(fēng)能的風(fēng)速，使低風(fēng)速的風(fēng)場有效地成為人造的高風(fēng)速風(fēng)場，與此同時(shí)又能明顯降低高空風(fēng)速對設(shè)備的噪聲，并增加抗風(fēng)抗震等自然災(zāi)害的能力。不僅如此，它還可利用摩天樓樓的長度來增加風(fēng)能接收面積，使風(fēng)機(jī)獲得更大的風(fēng)速，進(jìn)一步提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力。本發(fā)明采取了全新的設(shè)計(jì)理念，打破了常規(guī)，突破了低空小風(fēng)和高空大風(fēng)無以利用的難題?？煽繉?shí)現(xiàn)了發(fā)明目的。還具有發(fā)明構(gòu)思新穎獨(dú)特、結(jié)構(gòu)緊湊科學(xué)合理、風(fēng)力發(fā)電環(huán)保節(jié)能、模塊設(shè)計(jì)組裝方便、性能優(yōu)良效益顯著、四樓一體堅(jiān)固耐用、智能控制自保性強(qiáng)、國內(nèi)獨(dú)創(chuàng)世界領(lǐng)先、適宜發(fā)電建筑業(yè)推廣等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視示意圖；

圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；

圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5、圖6、圖7、圖8分別是來風(fēng)角度為0°、15°、30°、45°時(shí)電腦數(shù)值模擬試驗(yàn)效果圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一種集風(fēng)力發(fā)電一體化的新型摩天大樓，是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一種集風(fēng)力發(fā)電與高層建筑一體化的前所未有的新型發(fā)電與建筑模式。它的底部是裙樓1，在裙樓1頂部是摩天樓2。所述的摩天樓2共有四棟呈對角線分布，四棟摩天樓2對角線中心是多個(gè)縱向布置的風(fēng)機(jī)室(即機(jī)架)3。摩天樓2是在風(fēng)機(jī)室3外側(cè)對角線上對應(yīng)設(shè)置內(nèi)為尖角外為圓角且在尖角與圓角之間采取流線形連接組成，并由該摩天樓2外形構(gòu)成集擴(kuò)風(fēng)面。同時(shí)摩天樓2外側(cè)圓角自下而上向內(nèi)傾斜。所述傾角為70-80°。摩天樓2底部的裙樓1高20米，裙樓1與摩天樓2高度比是1：9.5-10；外形可設(shè)置成與摩天樓2相似(如圖4)，周邊有凸出于摩天樓2的外沿。也可設(shè)置成正方體(如圖3所示)。另外為了增加整體強(qiáng)度還可在風(fēng)機(jī)室3外側(cè)相鄰的兩摩天樓2之間設(shè)置固定桁架4。所述固定桁架4由內(nèi)部構(gòu)架及外部包附板組成的角形結(jié)構(gòu)，并置于上、下兩風(fēng)機(jī)室3之間水平位置。固定桁架4除增加整體強(qiáng)度而外，還具有導(dǎo)風(fēng)作用。所述摩天樓2長115米，高178米，整個(gè)樓高度是198米。可架設(shè)六組固定桁架(相當(dāng)于25米一組)4。裙樓1為商用樓，裙樓1頂部的摩天樓2可作為居住樓。樓墻體采用“板樓建設(shè)”,窗戶、門均采用隔音窗戶、隔音門，可使室內(nèi)噪音降到30分貝,相當(dāng)于室內(nèi)基本聽不到什么聲音。整棟樓內(nèi)裝有中央空調(diào)系統(tǒng)和自動通風(fēng)系統(tǒng)，保證室內(nèi)空氣新鮮，舒適。

本發(fā)明的風(fēng)機(jī)室3外部邊長30米、高25米，結(jié)構(gòu)與已公開的風(fēng)力發(fā)電的全方位集擴(kuò)風(fēng)樓式塔架中的機(jī)架相同，每個(gè)風(fēng)機(jī)室3內(nèi)置一發(fā)電機(jī)組，風(fēng)機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸連接。風(fēng)機(jī)室3與內(nèi)部發(fā)電機(jī)組采取模塊設(shè)計(jì)安裝，將已安裝了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的七個(gè)風(fēng)機(jī)室3自下而上進(jìn)行整體吊裝，四角通過固定連接件分別與四個(gè)摩天樓2固定形成一體。頂部中心固定有蓋板5。

本發(fā)明由摩天樓2的流線化外形構(gòu)成集擴(kuò)風(fēng)面，形成人為制造的高風(fēng)速風(fēng)場，再加上風(fēng)機(jī)室3的活動擋風(fēng)板和順風(fēng)板的有機(jī)配合，更加充分地發(fā)揮集擴(kuò)風(fēng)作用，使風(fēng)機(jī)達(dá)到最佳的供風(fēng)效果。顯著提高風(fēng)能利用率。通過中國空氣動力氣動中心低風(fēng)速的風(fēng)洞試驗(yàn)(見以下表1-表4，其來風(fēng)角度為β＝0°、β＝15°、β＝30°、β＝45°時(shí)的加速效果分別是1.73、1.95、2.07、2.15)和計(jì)算機(jī)仿真數(shù)值計(jì)算試驗(yàn)(詳見圖5-圖8)，是四幅摩天大樓模型收縮比是8∶1時(shí)不同風(fēng)攻角下的數(shù)值計(jì)算結(jié)果。其在來風(fēng)角度為β＝0°、β＝15°、β＝30°、β＝45°時(shí)最大加速比分別為1.86、2.08、2.014、2.067)，所述試驗(yàn)結(jié)果表明，摩天樓流線化的外形可以顯著提高加速效果，可以直接利用大角度范圍內(nèi)的來流風(fēng)速；在很大角度范圍內(nèi)，加速效果隨角度增加而越來越好,在45°時(shí)風(fēng)加速效果最好。收縮比10∶1時(shí)平均加速效果為2.21倍。而且摩天大樓的二維數(shù)值計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果，也達(dá)到了預(yù)期全方位平均提高風(fēng)速一倍的目標(biāo)。可見風(fēng)洞試驗(yàn)和電腦數(shù)值模擬的兩個(gè)結(jié)論相吻合，都是提高最大風(fēng)速2.21倍，平均提高風(fēng)速2倍，從而使功率提高8倍，縮小風(fēng)機(jī)尺寸8倍。并明顯擴(kuò)大了對風(fēng)能的接收面積，試驗(yàn)還進(jìn)一步表明：本發(fā)明的摩天大樓是個(gè)高風(fēng)速人造風(fēng)電場，實(shí)際尺寸的摩天樓的風(fēng)加速效能甚至比模型更好。達(dá)到本發(fā)明的預(yù)期效果。

表1β＝0°時(shí)模型2的加速效果

表2β＝15°時(shí)模型2的加速效果

表3β＝30°時(shí)模型2的加速效果

表4β＝45°時(shí)模型2的加速效果

本發(fā)明可形成2萬多平方米接風(fēng)面積的摩天大樓，可裝機(jī)8兆瓦以上，供1千多住戶5000人用電還有剩余,同時(shí)節(jié)省宅基地并減少粉塵與二氧化碳排放環(huán)保節(jié)能，具有抗風(fēng)災(zāi)、抗水災(zāi)、抗震災(zāi)、抗火災(zāi)能力?？勺u(yù)為大風(fēng)刮來的能居住能發(fā)電的高樓大廈。