[发明专利]一种提高风能利用率的寒区高层住宅的设计方法

说明书

本发明公开一种提高风能利用率的寒区高层住宅的设计方法，包括步骤一、设计楼型，步骤二、设计风能转化装置结构，步骤三、风能转化装置的设置安装和步骤四、资源分配使用；本发明通过合理的设计高层住宅区外墙体结构，实现了墙体导流，将迎面撞击外墙体的风能导向至楼层之间架空层中的垂直轴风叶组，配合设置的狭管聚风口可增加进入架空层风的流速，实现楼层之间风能的有效合理利用，同时对于楼栋之间的风能通过轻质风叶水平轴发电机组回收，且水平轴发电机组的轻质风叶两侧表面的太阳能电池板可实现太阳能资源的利用，充分体现了持续发展的意义。

技术领域

本发明涉及寒区高层住宅资源利用技术领域，尤其涉及一种提高风能利用率的寒区高层住宅的设计方法。

背景技术

风能，地球表面大量空气流动所产生的动能，是一种清洁，安全，可再生的绿色能源，利用风能对环境无污染，对生态无破坏，环保效益和生态效益良好，对于人类社会可持续发展具有重要意义，国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视；

现如今对于高层住宅的风能利用仅限于楼顶安装风力发电机组，而高层楼栋之间会产生相较于楼顶更快的风速流通，对于这些风能无法实现很好的利用，造成资源浪费，同时用户住宅的设计大多为平面设计，对于高层楼栋，这样的设计会阻挡大量的风能，造成资源损失，因此，本发明提出一种提高风能利用率的寒区高层住宅的设计方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种提高风能利用率的寒区高层住宅的设计方法，该提高风能利用率的寒区高层住宅的设计方法通过合理的设计高层住宅区外墙体结构，实现了墙体导流，将迎面撞击外墙体的风能导向至楼层之间架空层中的垂直轴风叶组，配合设置的狭管聚风口可增加进入架空层风的流速，实现楼层之间风能的有效合理利用，同时对于楼栋之间的风能通过轻质风叶水平轴发电机组回收，且水平轴发电机组的轻质风叶两侧表面的太阳能电池板可实现太阳能资源的利用，充分体现了持续发展的意义。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种提高风能利用率的寒区高层住宅的设计方法，包括以下步骤：

步骤一、设计楼型，在高层居民楼楼层之间建造时留有架空层，在架空层四周设置狭管聚风口，居民住宅区外墙体设置为风向导流结构，同时在相邻两幢距离适中的楼栋之间建设有竖向的交叉连接架；

步骤二、设计风能转化装置结构，设计垂直轴风叶组的风叶结构，使之风阻最大，同时设置水平轴风力发电机组的风叶结构，使之相较于传统结构重量大大降低，合理利用资源；

步骤三、风能转化装置的设置安装，在楼层之间留设的架空层中安装垂直轴风叶组，垂直轴风叶组均匀分配连接有发电机组和涡电流制热机组，然后在竖向交叉连接架中心部安装水平轴风力发电机组，并分别连接储能装置；

步骤四、将储能装置内由风能转化的能源分配到寒地高层住户家中，包括用户用电、地暖和生活用水的能源消耗。

进一步改进在于：所述步骤一中居民住宅区外墙体结构为向外凸起的弧面状和向外凸起的竖直方向的波浪纹状中的一种，所述架空层高度不大于居民住宅区高度的三分之一，所述架空层四面的狭管聚风口外侧设有分隔拦网，所述竖向交叉连接架为轻钢材质。

进一步改进在于：所述步骤一种的狭管聚风口利用了狭管效应，当横截面为A的发电机叶片承受流速为V的风力时，发电机在单位时间内产生的风能为

其中，单位时间质量流量m＝ρAV，则

实际中：