用于从气流产生电力的装置、系统设施和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于产生电力的装置，其中所述装置（3）适于与设有至少一个第一气源（7a,7b,7c,7d）的建筑或者构造相连地安装，所述至少一个第一气源（7a,7b,7c,7d）适于提供至少一个第一气流，其中所述装置包括燃气轮机（13），所述燃气轮机（13）适于接收来自至少一个第一气源的至少一个第一气流（9）的至少一部分并且将气流的动能的至少一部分转换成为电力。本发明专利技术还涉及包括这种装置的系统设施和用这种装置将风转换成为电力的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于产生电力的装置。本专利技术还涉及该装置的与设有至少一个第一气源的建筑或者构造相连的系统设施，所述至少一个第一气源适于提供至少一个第一气流。本专利技术还涉及用于用该装置产生电力的方法。
技术介绍
由于环境问题，期望的是从可再生的和清洁的能源产生电力。一个这种能源是风力，已知通过利用风力涡轮机来提取风力，风力涡轮机一般包括转子，转子通过风旋转并且与发电机的一部分相连或形成发电机的一部分。风力的一个问题在于可从给定风速的风取得的能量的量是受限的，这已知为Betz极限。在原理上，从风中可提取的电力与经过风力涡轮机时的速度降低的二次幂成比例。在例如Sander Mertens在2006年发表的“WindEnergy in The Build Environment”(ISBNO9O6522358)中，可以找到风力和风力润轮机的理论。另一问题在于电力的产生取决于当前的天气条件。减轻该缺陷的一种已知方法是设置电池作为缓冲器，由此可取得更为稳定的电流。在US2007/0222225中，风力涡轮机被示出为定位在建筑的顶部处接近屋顶的边缘。所述建筑的侧表面收集风并且将其引导到屋顶的边缘，由此引导到风力涡轮机的位置处，从而可以将较大的气流给送到风力涡轮机。替代地，风力涡轮机可以定位成接近山墙或类似结构。该布置的一个缺陷在于风仍是间歇的，由此电力的产生将极大地波动。在Andy Grant等人于2003年8月11-14日在荷兰Ein dhoven的第八届国际IBPSA会议上发表的论文 “TheDevelopment of a Ducted Turbine Simulation Model” 中，不出了一种利用如上的相同原理来汇聚风的模型将通道布置为在建筑的侧表面中开口，用于实现更为集中的风流以给送到风力涡轮机。在S J Watson 等人发表在《Journal of Physics: ConferenceSeries75 (2007)012001》中的论文 “Modeling of the Performanceof a Building-Mounted Ducted WindTurbine”中，计算机模拟的结果显示了当风力涡轮机布置在建筑顶部上的通道内部时所得到的风流。在专利文献US6，365，985中，燃气轮机示出为与通风系统的排气装置相连。在其一个实施方式中，燃气轮机布置在与排气装置相距某个距离的位置处，但由于气流随距离而减小，所以仅能够实现小的效率。在其另一实施方式中，掩蔽物被布置为将燃气轮机与排气装置相连，但是，这导致了压力加大使得排风扇需要更加费力地工作，抵消了利用风力涡轮机产生的能量增益。在US7，538，447中，示出了从通风排气装置接收气流的风力涡轮机的另一示例，其中引导主体布置为将主体外侧的排气流引导到风力涡轮机。然而，该装置的效率是有问题的。在专利文献US2009/0230691中，风力涡轮机示出为包括转子、喷射器和掩蔽物形式的混合器的组合，该构造被认为增强了独立式风力涡轮机的效率。所述混合器将风的通过转子的部分与围绕转子流动并进入到混合器的部分混合。在专利文献US4，499，034中，根据已知设计的冷却塔示出为包括IOOm高的中空塔，其中空气在底部通过多个较小的通道被供给，由此空气通过来自生产过程的废热被加热并且向上上升以逸出所述塔。该文献示出了塔内部的涡流的形成，该涡流在逸出孔的上方继续，由此增高了塔的有效高度。燃气轮机进而布置在底部的较小通道内部，用于从废热再生电力。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供改进的用于从气流产生电力的装置。根据本专利技术的一个方面，该目的通过根据权利要求1的装置实现，该装置另外根据同一权利要求的特征部分成形。根据本专利技术的另一方面，该目的此外通过根据权利要求14的系统设施实现。根据本专利技术的又一方面，该目的此外通过根据权利要求15的方法实现。通过将装置布置为接收至少一个第二气流并且使装置成形为影响第二气流以产生与从燃气轮机排出第一气流相关的子压力(sub-pressure),可实现多个优点。一个优点在于，由于跨越转子的压差与无辅助流时的情况相比变大，所以可增大燃气轮机的效率。其部分原因另外可能在于，第二气流可间接地贡献于可用于由燃气轮机转化的能量。另一个优点在于，由于燃气轮机的排气口侧的压力较低，所以第一气流遇到的抵抗其流动的阻力较小，由此根据本专利技术的装置可与如下的气流源结合使用该气流源更易于受到抵抗气流的高流动性阻力的工作的影响，或者可能经受抵抗气流的高流动性阻力的工作的副作用。又一可能的优点在于，在第二气流的协助下，可增强气流的流动。优选地，所述装置此外布置为允许第一气流和辅助气流在第一气流的排气口处混合。这可有助于形成子压力。根据一个实施方式，装置包括主气体通道，其中燃气轮机布置在主气体通道内部。优选地，主气体通道适于将至少第一气流在主通道内部传导到燃气轮机。这将提高装置的效率，原因在于燃气轮机可能由此以超过Betz极限的效率工作。所述装置优选地适于与建筑或者构造相连地安装。优选地，所述装置适于安装在建筑的上部中或上部上，更优选地安装在建筑的屋顶上，并且优选地建筑是高层建筑。构造可以是任意的构造，诸如工厂、脚手架或者烟囱。构造或者建筑此外可以是隧道，诸如通常设有高功率通风装置的公路隧道，或者是可以由火车或者电车在隧道内行驶而产生风的火车或电车隧道。优选地，构造或者建筑位于高海拔上，和/或设有强风源以确保高的电力产生。建筑优选地包括一个或更多个气源，所述气源彼此可以独立或不独立。根据一个实施方式，建筑或者构造包括至少一个第一气源。第一气源因此优选地位于意图与建筑相连安装的装置外部，但一旦安装，则装置和气源优选地至少在某种程度上彼此关联，并且装置优选地适于接收气源流的气流。优选地，所述装置定位成与气源流体连接，其中第一(或者第二)气流的至少一部分可与装置连通，优选地进入到装置，并且最优选地，气源的第一气流的至少较大部分可以被传送到装置内。优选地，第二气流源自第二气源，而不是源自第一气流的气源。于是优选地，所述装置接收来自至少一个辅助气体通道的第二气流。优选地，所述装置此外接收来自和辅助通道分离的第一气体通道的第一气流。在一个实施方式中，第一气源或者第二气源可以由建筑或者构造本身的形状形成。在另一实施方式中，气源可以通过包括建筑中的布置或者系统形成。来自气源的气流可以通过自然现象产生，诸如风，或者可以人工产生，诸如用扇产生。根据优选实施方式，建筑包括至少一个布置为传送气流并且形成第一气源的至少一部分的气体通道。经验证明，气体通道将传送气流，而与装置是否存在无关。对于术语“子压力”，是指如下压力其低于第二气流被切断时形成的压力。在一个实施方式中，该子压力可通过第二气流吹过通往第一气流的通道的开口来实现，其类似于文氏管作用。在另一实施方式中，所述子压力可如下实现将第一气流的排气口布置为在第二气流的下游方向上在第二气流中开口，其类似于常规的Persian风斗。根据优选实施方式，该装置成形为影响至少一个辅助气流以产生与从燃气轮机排出第一气流相关的涡流。通过形成涡流，第二气流的速度增大，由此第二气流的压力减小。第二气流此外使得第一气流成为涡流的一部分，由此涡流的应该位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.18 SE 1050630-11.一种用于产生电力的装置，其中所述装置(3)适于与设有至少一个第一气源(7a, 7b, 7c, 7d)的建筑或者构造相连地安装，所述至少一个第一气源(7a，7b, 7c, 7d)适于提供至少一个第一气流，其中所述装置包括燃气轮机(13)，所述燃气轮机(13)适于接收来自所述至少一个第一气源的所述至少一个第一气流(9)的至少一部分并且将所述气流的动能的至少一部分转换成为电力，其特征在于，所述装置另外布置成接收至少一个第二气流(11a, lib, lie)并且成形为影响所述第二气流以产生与从所述燃气轮机排出所述第一气流相关的子压力。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置成形为影响所述至少一个第二气流(11a，lib, lie)以产生与从所述燃气轮机排出所述第一气流相关的涡流(21)。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一个流动引导元件(57)，所述至少一个流动引导元件(57)布置成将所述第二气流的至少一部分引导成沿螺旋形路径绕排出的第一气流流动，以有助于所述涡流的产生。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述燃气轮机包括管状主体(47)，所述管状主体(47)容纳转子并且布置为使所述第一气流和所述第二气流分离，其中所述管状主体(47)成形为在所述第一气流的流动方向上在所述转子之后使所述第一气流压缩并且在允许所述第一气流和所述第二气流之间的接触之前使所述第二气流膨胀。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述燃气轮机包括定位在所述第一管状主体内部的第二管状主体(48)，其中所述第二管状主体成形为将所述第一气流分为内部部分(63)和外部部分(65)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于传导所述第一气流和所述第二气流的主气体通道(23)，其中所述燃气轮机定位在所述主气体通道内部。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，至少一个辅助气体通道(27a，27b,27c)布置为将所述至少一个第二气流传送到所述主气体通道中，其中所述辅助气体通道在用于所述第一气流到所述燃气轮机的开口之后的位置开口到所述主气体通道。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个辅助气体通道(27a, 27b, 27c)布置为将所述第二气流排...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·塔滋，
申请(专利权)人：戴维·塔滋，
类型：
国别省市：