珠江大廈

中國廣州

先進的風力發電工程,用於產生自己的風力發電的超高層摩天大樓

珠江大廈是位於中國廣州的一座71層高的摩天大樓,距離香港約75英里的港口城市。 該建築設計節能為首要任務。 它包含一系列節能功能,包括雙層外觀,地板通風和輻射冷卻。 塔樓還利用太陽能和風能來減少城市電網所需的能源消耗。

圖片

  • 挑戰

    塔樓最具創意的特點之一就是將風能發電整合到建築本身的設計中。 該建築物包含四個開口 - 兩個機械地板上的兩個 - 允許風穿過建築物的核心。 四個開關內的渦輪轉換風能,以幫助滿足建築物的電力需求。 珠江塔的設計師Skidmore,Owings&Merrill(SOM)致力於幫助我們優化設計效率,並最大限度地提高建築物能夠從內置風力發電機中獲得的能源。

  • 我們的方法

    我們的風力工程團隊擁有數十年的分析經驗,可幫助高層建築在多種風力條件下表現良好。這個項目是獨一無二的,因為我們不僅要開發對風如何在塔上行事的豐富而詳細的了解;我們還必須了解和完善建築形式的空氣動力學,以最大化建築一體化風力發電機的能源生產能力。

    我們的投入有助於規劃和安裝渦輪機,並向SOM提供渦輪機選擇的建議 - 考慮維護,噪聲和振動問題。我們還使用風洞測試和計算流體力學(CFD)建模來了解風如何流經建築物。在對這些流程進行了基礎了解後,我們開始測試四個開口的各種尺寸和佈置,以及塔架形狀的改進,以確定哪些設計將最有效地增加通過渦輪機的風速。

    在傳統的風力渦輪機設備中,渦輪機處於開放狀態,風可以不受限制地繞轉子移動。相比之下,珠江塔的渦輪機需要在較大結構的封閉空間內運行。為了在這種不尋常的環境下優化渦輪機的效率和發電能力,我們不得不進行測試和建模,以深入了解一些因素。一個因素是,除了風力直接施加在渦輪機上的壓力之外,總體建築形式還會產生其他壓力:風在建築物的迎風側產生緩沖正壓,並且產生負的高度湍流在背風或下風側形成的尾聲的壓力。第二個因素是封閉的通道有可能使風流通過渦輪機;這使得有可能提高渦輪機的能源生產。第三,將在包含渦輪機的通道的邊緣處產生邊界層;我們需要了解這種現象會干擾渦輪機運行的風險。

    最終,獲得了對建築物所有各種風力影響的全面了解,其中包括四個開放渠道和渦輪機內部,我們能夠與設計師合作,創建一個能夠有效地作為風瓢的形式,將其翻倍風到達渦輪機時的速度。廣州典型風速在計劃渦輪機的高程約為9mph;我們的設計將風朝向開口方向,以空氣以18英里每小時的速度被吸入渦輪。以這種速度,渦輪機的發電潛力比獨立發電機的發電潛力大8倍。

  • 結果

    珠江大橋自2011年竣工以來一直成功運行。公認的是世界上最高效,最環保的高層建築之一。 LEED白金是LEED認證的最高水平,是世界上首屈一指的高層建築之一。 據估計,該建築的可持續發展特徵使其比其他類似結構的能源使用量減少約30%。

    該塔獲得了北加州結構工程師協會的可持續發展優秀獎,並被2013年作為房地產協會的MIPIM亞洲認可為最佳創新型綠色建築,並被評為高層建築委員會入圍者。 “城市人居”亞洲及澳大利亞最佳高層獎(2013年)。