электросварочное оборудование
сварочные инверторы
сварочные полуавтоматы
сварочные трансформаторы
газосварочное оборудование
редукторы
резаки
горелки
 

смета нужна
ВЧЕРА?!?


Сметный отдел компании
МИКРОЛАН
составит смету
в кратчайшие сроки



+375 (25) 936-48-14

Ветрогенератор и дом как единое целое

Электроэнергию можно вырабатывать и с помощью установленных на здания ветроэнергетических установок. Для этой цели лучше всего подходят их модели малой мощности — не более 100 киловатт.

Британские успехи

Европейский лидер в сфере малой ветроэнергетики ( Великобритания. По данным ведущей британской специализированной ассоциации в области возобновляемой энергии RenewableUK (бывшая Британская ассоциация ветроэнергетики — BWEA), в 2010 году предприятия Соединенного Королевства смонтировали 2853 ветроустановки, мощность каждой из которых не превышает 100 киловатт (в докризисном 2009 году смонтировали 3280). А с 2005 по 2010 год британцы ввели в эксплуатацию около 17 тысяч малых ветрогенераторов. При этом более 2,5 тысячи из них оказались над зданиями. В RenewableUK прогнозируют, что к 2020 году общая установленная мощность британских малых ветроустановок, в том числе расположенных над зданиями, может достигнуть 1,3 гигаватт.

Накопилось достаточное количество фактов, свидетельствующих в пользу того, что над зданиями и около них эффективнее горизонтально-осевых работают вертикально-осевые модели ветроустановок. В Великобритании и за ее пределами становится все больше смонтированных над зданиями и на земле ветряков марки qr5 производства британской компании Quiet Revolution. Нынче ветрогенераторы этой марки можно считать лучшими в мире для применения в урбанизированной среде. На рисунке 1 (фото RWE Innogy) — qr5 на крыше здания в германском городе Эссене.

Основные характеристики qr5: вертикально-осевая ветроэнергетическая установка с тремя лопастями геликоидной формы; высота ротора 5,0 метра; диаметр ротора 3,1 метра; рабочая скорость ветра 4,5–19,0 метров в секунду (с регулированием мощности свыше скорости 14,0 метра в секунду); скорость вращения ротора 100–260 оборотов в минуту; пиковая мощность в случае выработки постоянного тока (при скорости ветра 15,5 метра в секунду) 7,1 киловатта; срок службы 25 лет; расчетный объем годовой выработки электроэнергии при поставке в сеть до 7,5 тысячи киловатт-часов.

Белорусские опыты

В Беларуси работы, связанные с городской ветротехникой, ведутся с 1990-х годов. Ведутся благодаря такому самобытному инженеру и ученому, как кандидат технических наук Николай Лаврентьев, который запатентовал более двадцати технических решений в области ветроэнергетики. И, несмотря на то что особых лавров во внедрении инновационной ветротехники этот специалист и его коллеги пока не снискали (причины этого заслуживают отдельного рассказа), в их портфолио содержится много важного и полезного. Это изобретения, результаты экспериментов, архитектурно-дизайнерские концепции и т.д.

Вот некоторые конкретные пункты из упомянутого перечня. В аэродинамической трубе протестированы модели вертикально-осевых ветророторов с геликоидными лопастями. На полигоне в городе Заславле Минской области испытана горизонтально-осевая ветроустановка с геликоидными вихреобразователями номинальной мощностью 16 киловатт.

Выполнена госбюджетная научно-исследовательская работа по комплексным решениям небольших зданий, оснащенных крышной ветротехникой /1/. Издана книга о ветроэнергоресурсах и условиях возведения ветроэнергетических установок в Беларуси, Латвии, Литве, Украине и Эстонии /2/.

Недавно появился и такой пункт. В июле 2011 года на крыше здания ОАО «Техника связи» в городе под названием Барань Витебской области установлен черновой опытный вариант вертикально-осевого ветрогенератора с тремя геликоидными желобчатыми лопастями (рисунок 2 — фото Александра Кучерявого). После серьезной доработки и оснащения пространственным концентратором ветрового потока /3/ этот ветряк может иметь мощность до 2–3 киловатт.

Сравнения и отличия

Сравним рисунки 1 и 3. На последнем — журнальное изображение (автор архитектурного решения Ольга Бизюк) небольшой модели геликоидного ветроротора, выполненного Николаем Лаврентьевым /4/. Данный ротор отвечает техническому решению по патенту на изобретение, заявку на получение которого в Беларуси указанный последним автор и его коллега подали в 1998 году /5/. А дата приоритета запатентованного изобретения по qr5 приходится на 2003 год. Вывод: британская идея родилась позже, но по скорости внедрения белорусская сторона терпит катастрофическое поражение.

То, что над зданиями можно размещать трехлопастные геликоидные ветроустановки вертикально-осевого типа, Николай Лаврентьев и первый из авторов настоящей статьи отмечали не раз: и в упомянутой выше публикации /4/, и до нее. Причем делали это с помощью своих учеников из архитектурно- строительной сферы, которые прорабатывали различные варианты ветрозданий — объектов, которые способны полностью или в значительной мере обеспечивать свои энергетические потребности за счет ветра и солнечного излучения. А что касается недостатков вертикально-осевых геликоидных ветрогенераторов, то они уже сейчас в значительной мере сводятся к минимуму.

Предлагаемые для ветрозданий ветряки с пространственным концентратором могут иметь вид, близкий к тому, который показан на рисунке 4 (автор рисунка Вадим Буто). Такой концентратор — первое главное отличие белорусского геликоидного ветрогенератора, существующего пока лишь в теории и небольших моделях, от реального ветрогенератора qr5. Второе главное отличие — желобчатые лопасти. Желоба увеличивают парусность лопастей, усиливают вертикальный вихревой поток, создаваемый ветроротором, и снижают риск появления опасных вибраций ветряка. Ветрогенератор с пространственным концентратором прочнее обычного и предназначен для скорости ветра от 3,5 до 15 метров в секунду.

Особенности ветрозданий

Мощность ветротехники и других источников энергии, принадлежащих ветрозданию, должна определяться в зависимости от величины его отапливаемого объема. И наоборот. Последний следует вычислять, ориентируясь на санитарно-гигиенический оптимум, а не на демонстративный (престижный) уровень потребления. Следование же принципам композиционного формообразования не позволяет уйти от соразмерности ветроустановки и находящегося под ней корпуса здания.

Квадратные, круглые или близкие к этим формам плана ветроздания не самых больших размеров целесообразно оснащать одиночным однокаскадным или двухкаскадным (ротор над ротором) геликоидным ветряком с пространственным концентратором. Самостоятельные опоры ветрогенератора с амортизаторами в верхней части нужно отделять от несущих конструкций помещений постоянного пребывания людей. Опоры могут располагаться как вне основного объема здания, так и вне и внутри него одновременно.

Логично ставить ветроздания на возвышениях и не окружать высокой растительностью. Кровли этих строений правильно делать скатными, чтобы они играли роль конфузора — дополнительного концентратора ветрового потока. В отношении энергопотребления ветроздание не должно уступать пассивному дому. Потребность такого дома в тепловой энергии не более 15 киловатт-часов на метр квадратный в год, а полная потребность в первичной энергии не более 120 киловатт-часов на метр квадратный в год.

Концептуальные наметки

Проектные эскизы ветрозданий как целостных архитектурно-дизайнерских объектов разрабатывались студентами архитектурного факультета Белорусского национального технического университета и факультета дизайна и декоративно-прикладного искусства Белорусской государственной академии искусств. Среди них курсовой проект энергоэффективного хлебозавода, выполненный в 2005 году в БНТУ (автор Александр Кучерявый, научный консультант Дмитрий Жуков; рисунок 5) и два дипломных проекта, выполненных в 2011 году в БГАИ (руководитель Дмитрий Жуков): предметно-пространственной среды инновационного энергоактивного коттеджа (автор Ольга Николаева; рисунки 6 и 7) и предметно-пространственной среды инновационного общественного здания средней этажности (автор Юлия Трофименко, рисунки 8 и 9). На рисунках 5–8 показаны фрагменты проектов. Инновационная подоснова всех проектов — источник /3/.

Идея первого дипломного проекта — достижение гармоничной визуальной целостности архитектурно-дизайнерского решения малоэтажного жилого дома бионических форм и расположенного над ним однокаскадного вертикально-осевого геликоидного ветрогенератора с пространственным концентратором. Эта ветроустановка — архитектурно-дизайнерская доминанта коттеджа, имеющего близкий к нулевому энергобаланс. Футуристический фасад обусловливает образ внутренней предметно-пространственной среды дома.

Идея второго дипломного проекта — та же, но относится к зданию проектно-строительной компании и двухкаскадному ветрогенератору. И в этом случае композиционной доминантой имеющего близкий к нулевому энергобаланс здания служит ветроустановка, которая формирует его эстетический образ. Будто растение, тянущееся навстречу живительным лучам, она «ловит», по существу, солнечную энергию. Ибо ветер — творение Солнца. Бионика цветка крокуса обусловливает также стилевой характер интерьеров.

Предполагаемое место строительства хлебозавода — Минск, коттеджа и здания проектно-строительной компании — холмы на северо-западе от Минска. Ориентировочная мощность ветроустановок второго и третьего объектов — соответственно 25 и 50 киловатт. Уместно заметить, что перед авторами приведенных работ не ставилась задача полного игнорирования уровня демонстративного потребления и минимизации величины отапливаемых объемов.
Маяки прогресса

Можно с немалой долей вероятности предположить, что наступит то время, когда на ветроздания возникнет спрос со стороны людей, которым по душе оригинальная, открытая всем ветрам и отвечающая принципам устойчивого развития среда обитания. Таким зданиям суждено стать маяками инновационного развития архитектуры и энергетики. Причем едва ли не в буквальном смысле слова. Ведь для размещения ветрозданий лучше всего подходят холмы и горы.

Литература

1. Разработка принципиальных вариантов рационального сочетания базовых архитектурных, строительных и инженерных решений небольших энергоактивных зданий, оснащенных гелио- и ветротехникой, для климатических условий Беларуси: Отчет о НИР / БНТУ; Руководитель Д.Д. Жуков; № ГР 20041893; — Минск, 2005.

2. Ветроэнергоресурсы и условия возведения ветроэнергетических установок на территории Восточной Прибалтийско-Черноморской зоны Европы / Лаврентьев Н.А., Волобуева Г.В., Гноевой А.И., Камлюк Г.Г., Евчук В.И.; под научной редакцией Н.А. Лаврентьева. — Минск: Право и экономика, 2010. — 455 с.

3. Патент на изобретение BY 9608. Ветроэнергетическая установка. Лаврентьев Н.А., Жуков Д.Д., Шляхтенко В.Г., Лаврентьева Ю.Н. Приоритет от 12.24.2003.

4. Жуков Д.Д., Лаврентьев Н.А. Энергию ветра — на ветер?.. // Архитектура и строительство. — 1999. — № 5. — С. 36–38.

5. Патент на изобретение BY 4323. Ветроэнергетическая установка. Лаврентьев Н.А., Хлебцевич В.А. Приоритет от 23.11.1998.

Дмитрий ЖУКОВ, канд. техн. наук, доцент БГАИ
Александр КУЧЕРЯВЫЙ, архитектор
Ольга НИКОЛАЕВА, дизайнер
Юлия ТРОФИМЕНКО, дизайнер


© Строительство и недвижимость

стройматериалы:
деревянные контейнеры
аренда техники:
штроборезы в аренду
инвентарь для мойки окон в аренду
строительные люльки в аренду в России
подъемники прицепные коленчатые в аренду в России

полезные ссылки
Аренда опалубки в Беларуси на www.belarenda.com
Рамная опалубка GPrandina