风能建筑优缺点 (风能与建筑的结合方式)

去年12月12日,中国宣布到2030年,单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。友绿网认为风能和太阳能在我国实现碳中和的道路上将起到重要作用。

建筑业是碳排放大户,在王有为:碳达峰与碳中和愿景下的中国建筑节能工作思考一文中指出,建筑业碳排放比例未来可能达到50%左右。我国的风能资源很丰富,那么风能对于建筑业实现碳中和能够起到帮助作用吗?友绿网精选了部分优秀的风能建筑,供设计师和工程师参考。

北方建筑如何利用风能,风力发电下面可以有建筑吗

风能是从风中获得的一种可再生能源,换句话说,就是从空气从高气压区域转移到附近低气压区域的运动,速度与压力梯度成比例。人们使用风力涡轮机或风力发电机来利用风能,这些机器在螺旋桨旋转时通过风的运动而启动。螺旋桨又连接到发电机转子,该发电机转子将旋转速度提高到每分钟数千转,从而将动能转化为电能。

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以风为动力的建筑项目,例如,小型风力涡轮机必须位于风力充足且不受障碍物约束的区域,并且还必须具有固定该系统的空间。如果当地法规允许,甚至可以将风力涡轮机放置在人口稠密的城市地区的开放式屋顶上。在每种情况下,认真研究风力涡轮机的功率始终很重要,这将决定螺旋桨的尺寸,螺旋桨的高度以及为建筑物运行所产生的能量。尽管涡轮机产生的以千瓦时为单位的能源可能无法覆盖所有能源需求,但它们可以帮助大大减少我们日常的每月消耗量。

下面,一起来看看八个鼓舞人心的项目,这些项目利用了风力发电的优势。这些例子有助于思考如何进行能源生产,才能让建筑与自然环境和谐共处。

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VR Posto Comando

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VR Posto Comando是一座技术大楼,为位于葡萄牙Sierra deAlvão山脉风电场的运营提供便利。该项目位于一个独特且孤立的地形中,该区域受强风和极端温度的影响。这个项目具有双重功能:内部有保护园区的技术设备,而外部则适应环境形态,并通过选择木材和花岗岩等材料与景观融为一体。

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特内里费岛的生物气候住宅

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这座生物气候房屋具有最佳的朝向,它位于加那利群岛由火山喷发形成的不寻常景观中。房屋必须保护自己免受强风的侵害。因此,这个项目必须具有灵活性,并要与环境联系在一起,从其自然资源中受益。

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The Houl

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The Houl是一幢英国当代房屋,被评为“零碳”建筑,可满足以下可持续发展标准和要素:高水平的隔热性、整个建筑物的全热交换器、空气源热泵和风力涡轮机。与其他项目一样,The Houl利用道格拉斯城堡(Castle Douglas)镇中的强风发电。此外,通过其空间和建筑布置(例如屋顶的倾斜和大窗户的使用),该项目充分利用了景观的独特品质。

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House 2.0

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与之前的项目不同,House 2.0是一栋230平方米的房屋,位于阿姆斯特丹的城市环境中。尽管房屋具有很高的建筑价值,但其独特之处在于其中性能源和100%的二氧化碳减排,这表明即使在人口稠密的环境中,也可以可持续地生活。通过使用被动式建筑设备,如隔热值Rc =10的三层玻璃、100%防水接头和热交换器可实现二氧化碳的减少。光伏电池和内置在屋顶的风车共同作用产生电能。

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堪萨斯可持续住宅

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房屋位于堪萨斯,在堪萨斯核心地区附近被设计为现代可持续住房模型。这个木制项目被归类为LEED铂金屋,因为从设计到施工的整个设计过程中寻求可持续解决方案而脱颖而出。在整个设计过程中,使用了具有较高回收率,可再利用和批量生产的的本地材料,从而可以建造预制房屋。同样,通过使用光伏太阳能板和风力发电机制造可再生能源,可以减少房屋的能源需求。房屋中其他具有环境价值的要素包括低流量阀门配件、雨水回收系统、地热热泵、能源回收风扇和高效的HVAC系统。

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Østerild游客和运营中心

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该项目位于丹麦Thy国家公园内,由一个研究和技术中心组成,通过展示各种可持续性项目,公众可以了解风能领域。此外,作为风力涡轮机的研究区域,游客可以看到巨大的结构并了解其操作。

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捷克避暑别墅

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这座176平方米的避暑别墅位于捷克共和国中波希米亚州的一块田野中。作为度假屋,它被配置为家庭三代人的聚会空间,由每代人的三个私人空间和一个公共空间组成。在大自然中间,该项目通过消耗可用的环境资源实现自给自足;居民种植水果,蔬菜和草药等食物,通过激活花园中的风力涡轮机来使用可再生能源。

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照明灵感中心

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Luminaria是位于达吉斯坦南部Khryug村庄的教育中心,旨在为当地居民增加学习技术的机会。该项目被构想为灵感的中心,由图书馆、房间、实验室、电影院和工作坊组成,位于美丽的风景之中。除了巨大的房间基础设施网络外,还有一个包含风力发电机的花园,该风力发电机除了产生能量外,还作为儿童的教育元素,是实验室中的风力发电机和太阳能发电厂的模型。

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作者 Catalina Valenzuela | 译者 Milly Mo

小结

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在全球市场,2020年全球风电新增装机容量为96.3GW(0.963亿千瓦),同比增长59%,其中国市场贡献了其中73%的份额。

我国近两年,风电和太阳能装机容量基本持平。2019年我国风电累计装机2.1亿千瓦;太阳能发电累计装机2.04亿千瓦,风电和太阳能累计装机容量合计为4.1亿千瓦。2020年,风电和太阳能累计装机容量合计5.3亿千瓦,增长29%。2020年累计装机容量如下:

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据友绿网测算,风电、太阳能发电总装机容量要累计完成12亿千瓦的目标,未来十年还需实现7亿千瓦的增长,如果按照风电、太阳能平均承担,风电或太阳能装机容量每年平均增加3500万千瓦。据悉,400余家风能企业代表联合发布的《风能北京宣言》提出,“十四五”期间,须保证风电年均新增装机5000万千瓦以上,2025年后,中国风电年均新增装机容量应不低于6000万千瓦,到2030年至少达到8亿千瓦,到2060年至少达到30亿千瓦。

在碳中和的目标下,风电和光伏将更好的发挥协同作用。从资源本身特性来说,风能和太阳能具有时空的互补特征。太阳能只有白天的时候可以用于光伏发电,凌晨和晚上风电更有优势,太阳能在夏季和秋季比较丰富,风能则在冬季和春季比较丰富。利用风能和太阳能的互补性的特征,完全可以解决好新能源的间歇性和波动性问题。

友绿网认为,风电产业作为清洁能源的重要力量之一将承担更多责任,能够为建筑业实现碳达峰碳中和提供有力支持,也必将迎来更大的发展空间。