Budynki samowystarczalne energetycznie - możliwości i sposoby wykorzystania energii wiatru cd.

3. INTEGRACJA TURBIN WIATROWYCH Z BUDYNKAMI

Główne rodzaje integracji turbin z budynkiem dopuszczalne w środowisku miejskim to:
- pełna integracja - turbiny wiatrowe określają formę architektoniczną
- instalacje turbin wiatrowych w/na istniejących obiektach budowlanych
- wolnostojące turbiny wiatrowe (w miejscach, w których na terenach zurbanizowanych występują wyjątkowo korzystne warunki np. tereny przemysłowe, poprzemysłowe, miejsca reprezentacyjne - turbina jako dominanta)

Badania przeprowadzone przez grupę naukowców z PROJECT WEB [5] dowodzą, że system turbina w systemie zintegrowanym z budynkiem produkuje rocznie o 25% energii więcej niż standardowa wolnostojąca instalacja wiatrowa lokowana w typowym/przeciętnym środowisku miejskim. Nieco mniejsze, ale istotne efekty dają również instalacje montowane na/w istniejących obiektach budowlanych.

Wolnostojąca turbina wiatrowa może być lokowana jedynie w miejscach, w których nie stanowi zagrożenia dla życia i zdrowia mieszkańców.



3.1. INSTALACJE TURBIN WIATROWYCH W i NA ISTNIEJĄCYCH OBIEKTACH BUDOWLANYCH

Możliwe do montażu na budynku systemy turbin to przeważnie niewielkie instalacje modularne lub pojedyncze. Są to urządzenia wykorzystujące ruch mas powietrza, które opływają obiekt budowlany lub też korzystające z zawirowań powstających na jego krawędziach. Umieszczenie turbin na istniejącym już budynku o skomplikowanej formie architektonicznej wymaga badań aerodynamiki obiektu, w celu określenia rodzaju pożądanej turbiny.



3.2. PEŁNA INTEGRACJA

3.2.1. WARUNKI, JAKIM POWINNY ODPOWIADAĆ BUDYNKI

- Budynki projektowane wg zasady pełnej integracji powinny być energetycznie wydajne. W przeciwnym wypadku, z ekonomicznego punktu widzenia, istnieje ryzyko, że turbiny posiadałyby cechy wyłącznie estetyczne, co mijałoby się z celem ich montażu. Dlatego też turbiny powinny produkować taką ilość energii, która byłaby w stanie zaspokoić znaczny odsetek rocznego zapotrzebowania budynku, w którym są umieszczone, a nawet większość zapotrzebowania sąsiednich budynków

- Integracja turbin z obiektem budowlanym, w którym znajdują się pomieszczenia przeznaczone na stały pobyt ludzi, musi być przeprowadzona z zachowaniem odpowiednich zasad bezpieczeństwa i ochrony zdrowia ludzkiego.

Projekty optymalne aerodynamicznie mogą się okazać zupełnie nie ekonomiczne pod względem architektonicznej organizacji przestrzeni. Nie koniecznie będą to budynki energetycznie wydajne, szczególnie, jeśli będą miały bardzo głębokie trakty, gdzie naturalne oświetlenie i wentylacja będą niemożliwe. Spowoduje to nadmierne zużycie energii zamiast oszczędności. Przestrzeń przyległa do turbin wiatrowych będzie raczej mniej atrakcyjna i wartościowa ze względu na czynniki takie jak hałas, migotanie spowodowane szybkim ruchem skrzydeł turbin, ewentualne drgania oraz pole elektromagnetyczne towarzyszące sprzętowi elektronicznemu.

Rozsądnym sposobem na rozwiązanie wyżej wymienionych problemów przestrzennej organizacji takiego budynku, byłoby charakterystyczne usytuowanie przestrzeni pomocniczych i technicznych (np. pomieszczeń technicznych, pionów instalacyjnych, pionów komunikacyjnych, magazynów itp.). Takie przestrzenie nie są przeznaczone na stały pobyt ludzi, toteż nie muszą spełniać wszystkich tych cech, które określają przestrzenie np. biurowe, dlatego też z powodzeniem mogą pełnić rolę buforową.

3.2.2. PRZYKŁADY FORMALNEGO KSZTAŁTOWANIA OBIEKTóW BUDOWLANYCH POŁĄCZONYCH Z SYSTEMEM TURBIN

Pełna integracja formy i konstrukcji budynku z turbinami wiatrowymi polega głównie na zwiększaniu przepływu powietrza przez urządzenie, korzystnym rozwiązaniu całościowej aerodynamiki obiektu i rozmieszczeniu pionów instalacyjnych wewnątrz.. W tym przypadku forma obiektu w dużym stopniu zależy od wybranej lokalizacji, warunków wiatrowych na danym terenie oraz rodzaju zastosowanych turbin.

Szczególnie korzystną okazuje się integracja budynek-turbina w przypadku obiektów wysokich, jak również niskich a długich, które stanowią przegrodę dla poruszających się mas powietrza. W tego rodzaju projektach należy dążyć do osiągnięcia formy zoptymalizowanej trójwymiarowo i skupiającej przepływ powietrza na turbinach. Należy rozważyć i uwzględnić problemy z dziedziny architektury, estetyki, konstrukcji, aerodynamiki, urbanistyki oraz ochrony środowiska naturalnego.

Autor: Anna Drozd

LITERATURA

[1] LEWANDOWSKI W.M., Proekologiczne źródła energii odnawialnej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2001
[2] Le CHAPELLIER P., Le vent, les eoliennes et l’habitat. Paris, Editions Eyrolles, 1981
[3] KUSTO Z., Rentowność elektrowni wiatrowych. „Rynek Instalacyjny”, 12.1999, Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki
[4] RIETTIER E.I. Aerodynamika w architekturze i budownictwie. Moskwa, 1984
[5] Praca zbiorowa, WIND ENERGY FOR THE BUILT ENVIRONMENT (PROJECT WEB), European Wind Energy Conference & Exhibition, Copenhagen, 2-6 July 2001
[6] MELARGANO M., Wind in architectural and environmental design. 1989
[7] Projekt Ministerstwa Środowiska, Pilotowy program wykonawczy do strategii rozwoju energetyki odnawialnej w zakresie wzrostu produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych ze szczególnym uwzględnieniem energetyki wiatrowej na lata 2003-2005. Warszawa, wrzesień 2002r.
[8] PIETRUSZKO S.M., opracowanie: Energia dla przyszłości - odnawialne źródła energii w bilansie energetycznym krajów Unii Europejskiej i USA. Politechnika Warszawska, Biuro Informacji i Dokumentacji Senackiej Kancelarii Senatu Ekspertyza OT-242, maj 1999
[9] KOWALIK T., Naga prawda i to pod wiatr, Biuletyn Polskiego Klubu Ekologicznego 7(54), PKE, Kraków, 1998
[7] DRAGULA J., Another Vision of the Mile High Skyscraper. International Journal of Space Structures Vol. 7 No. 3, , 1992