可进行风能利用的阳台系统的制作方法

本发明涉及风力发电领域，具体涉及可进行风能利用的阳台系统。

背景技术：

风能作为一种清洁能源，在当今社会中应用广泛。其中，陆上与海上的大型风力发电机组的应用最多，主要建设在开阔的平原上和风能资源丰富的海平面之上。风力发电机组也逐渐在向大装机容量进行发展。虽然现在微型、小型风力发电机组也有投入进行使用，但主要应用于无法进行风电并网的偏远山区进行自给自足的风力发电。而将风力发电系统与建筑进行结合的情况很少，但这些地区不乏一些风能资源丰富的地区，如果将这些地区的风能进行合理的应用，将会产生不小的功效。

技术实现要素：

本发明的目的在于将风电机组与建筑的阳台进行结合，并加装特殊设计的透明板结构，从而使阳台成为可进行风能利用的区域。

未来实现上述目的，将风能资源的丰富程度与当前建筑的密集程度作为参考的首要标准，本发明选取风能资源丰富的多建筑地区学生宿舍楼（6层规格）的宿舍阳台为设计平台，针对该阳台进行风能利用系统的设计与安装。

本发明一个实施方式提供了学生宿舍楼风能利用系统，包括风轮机、风力发电机、透明板、小圆环、尼龙绳、塑料圆珠、定滑轮、转动手柄、吊帘、散热器和散热窗；所述风轮机包括垂直轴风轮机、第一水平轴风轮机及第二水平轴风轮机；所述风力发电机包括第一风力发电机、第二风力发电机、第三风力发电机及第四风力发电机；所述透明板包括第一透明板、第二透明板、第三透明板、第四透明板第五透明板、第六透明板、第七透明板、第八透明板、第九透明板、第十透明板、第十一透明板、第十二透明板及第十三透明板；所述小圆环包括第一小圆环、第二小圆环、第三小圆环、第四小圆环、第五小圆环、第六小圆环、第七小圆环、第八小圆环、第九小圆环、第十小圆环、第十一小圆环、第十二小圆环、第十三小圆环）、第十四小圆环、第十五小圆环、第十六小圆环、第十七小圆环、第十八小圆环、第十九小圆环、第二十小圆环、第二十一小圆环、第二十二小圆环、第二十三小圆环、第二十四小圆环、第二十五小圆环、第二十六小圆环、第二十七小圆环及第二十八小圆环；所述尼龙绳包括第一尼龙绳、第二尼龙绳、第三尼龙绳、第四尼龙绳、第五尼龙绳及第六尼龙绳；所述定滑轮包括第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮、第五定滑轮及第六定滑轮；所述转动手柄包括第一转动手柄、第二转动手柄、第三转动手柄、第四转动手柄、第五转动手柄及第六转动手柄；所述散热器包括第一散热器及第二散热器；阳台的设计分为两种，2～6层均为规格1，1层为规格2规格1的阳台在阳台中央安装垂直轴风轮机；在规格1的阳台外侧对称安装第一水平轴风轮机及第二水平轴风轮机；在规格1的阳台中安装有透明板将设备安装区与人体活动区进行分离，并在透明板上安装有横向百叶风窗，并运用第一小圆环、第二小圆环、第三小圆环、第四小圆环、第五小圆环、第六小圆环、第七小圆环、第八小圆环、第九小圆环、第十小圆环、第十一小圆环、第十二小圆环、第十三小圆环、第十四小圆环、第十五小圆环、第十六小圆环、第十七小圆环、第十八小圆环、第十九小圆环、第二十小圆环、第二十一小圆环、第二十二小圆环、第二十三小圆环、第二十四小圆环、第二十五小圆环、第二十六小圆环、第二十七小圆环、第二十八小圆环、第一尼龙绳、第二尼龙绳、第三尼龙绳、第四尼龙绳、第五尼龙绳、第六尼龙绳、塑料圆珠、第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮、第五定滑轮、第六定滑轮、第一转动手柄、第二转动手柄、第三转动手柄、第四转动手柄、第五转动手柄及第六转动手柄进行控制；在规格1的阳台外侧顶部安装吊帘，用于防御灾害性天气对垂直轴风轮机的损伤；在规格2的阳台中，用第六透明板、第七透明板、第八透明板、第九透明板及第十透明板将阳台分割为3个区域；在规格2的阳台的3个区域中，两侧的区域提供给人体进行活动，中间的区域进行风力发电机等装置的安装；在规格2阳台的中间区域中，安装有第一风力发电机、第二风力发电机、第三风力发电机及第四风力发电机，并在两侧的透明板上安装有第一散热器及第二散热器；在规格2的阳台中的透明板靠室外的一侧，安装横向百叶风窗和散热窗。

优选地，在进行风轮机选型时，同时满足运行功率与安装尺寸的要求。

可选地，在进行风轮机选型时，优先满足安装尺寸要求，在满足安装尺寸的前提下，再考虑最佳的运行功率。

优选地，选取聚碳酸酯作为透明板的制作原料，以满足材质轻、抗风能力强和透光性良好的要求。

优选地，透明板的制作方式采用浇铸。

优选地，透明板的厚度均定为30mm，采用模块化的方式进行浇铸制作，最后进行拼接。

优选地，在透明板的拼接处须进行加固，在每个拼接处加厚2～3mm。

优选地，在透明板上设置的横向百叶风窗使用聚碳酸酯材料进行制作，每个叶片单独制作，在损坏时单独进行拆卸替换。

优选地，横向百叶风窗上安装控制其开关的系统，每个横向百叶风窗分别安装内侧与外侧共2套，开关系统由小圆环、尼龙绳、塑料圆珠、定滑轮和转动手柄组成。

可选地，小圆环的制作材料可选用铝或聚碳酸酯。

可选地，尼龙绳的粗细根据当地的风力情况与开关系统的受力情况进行调整。

可选地，透明板上的百叶风窗的位置可以根据阳台的具体朝向、高度和风力情况进行调整。

可选地，在本发明中的透明板结构采用了平行于阳台的方式进行安装，根据当地的风力情况，可以将透明板的角度进行小范围的调整，但不可影响风轮机等其他装置的安装、检修与正常运行。

优选地，安装于垂直轴风轮机周围的透明板需和垂直轴风轮机之间留有一定的间距，以此来保证垂直轴风轮机进行工作的时候不会损伤透明板，也为后期的检修带来便利。

优选地，在阳台内侧需对垂直轴风轮机和风力发电机进行消声处理。

优选地，运用消声海绵进行消声处理，安装于两侧墙体与透明板上。

可选地，可加用消声器进行对设备辅助消声。

本发明将风能利用装置与透明板结构安装于阳台内，将阳台变为可进行风能利用的阳台系统，通过该系统可以防御灾害性的强风天气、引导进入室内的空气气流、将风能进行吸收并转化为我们所需要的能量。运用这一系统，可以为建筑密度较高的风能资源丰富地区进行风能建筑的建设提供可靠的帮助。

附图说明

图1为2～6层阳台设备安装平面图，为规格1，包括1-垂直轴风轮机、2.1-第一水平轴风轮机、2.2-第二水平轴风轮机、3.1-第一透明板、3.2-第二透明板、3.3-第三透明板、3.4-第四透明板、3.5-第五透明板及吊帘4。

图2为1层阳台设备安装平面图为规格2，包括5.1-第一风力发电机、5.2-第二风力发电机、5.3-第三风力发电机、5.4-第四风力发电机、6.1-第六透明板、6.2-第七透明板、6.3-第八透明板、6.4-第九透明板、6.5-第十透明板、7.1-第一散热器、7.2-第二散热器及8-散热窗。

图3为透明板结构图（结构1），其中图3-1为俯视放大图，图3-2为整体主视图，图3-3为内侧结构主视图，图3-4为外侧结构主视图，该结构包括9.1-第一小圆环、9.2-第二小圆环、9.3-第三小圆环、9.4-第四小圆环、9.5-第五小圆环、9.6-第六小圆环、9.7-第七小圆环、9.8-第八小圆环、9.9-第九小圆环、9.10-第十小圆环、10.1-第一定滑轮、10.2-第二定滑轮、11.1-第一转动手柄、11.2-第二转动手柄、12.1-第一尼龙绳、12.2-第二尼龙绳及13-第十一透明板。

图4为透明板结构图（结构2），其中图4-1为俯视放大图，图4-2为整体主视图，图4-3为内侧结构主视图，图4-4为外侧结构主视图，该结构包括14.1-第十一小圆环、14.2-第十二小圆环、14.3-第十三小圆环、14.4-第十四小圆环、14.5-第十五小圆环、14.6-第十六小圆环、14.7-第十七小圆环、14.8-第十八小圆环、14.9-第十九小圆环、14.10-第二十小圆环、15.1-第三定滑轮、15.2-第四定滑轮、16.1-第三转动手柄、16.2-第四转动手柄、17.1-第三尼龙绳、17.2-第四尼龙绳及18-第十二透明板。

图5为透明板结构图（结构3），其中图5-1为俯视放大图，图5-2为整体主视图，图5-3为内侧结构主视图，图5-4为外侧结构主视图，该结构为图1中的3.4。该结构包括19.1-第二十一小圆环、19.2-第二十二小圆环、19.3-第二十三小圆环、19.4-第二十四小圆环、19.5-第二十五小圆环、19.6-第二十六小圆环、19.7-第二十七小圆环、19.8-第二十八小圆环、20.1-第五定滑轮、20.2-第六定滑轮、21.1-第五转动手柄、21.2-第六转动手柄、22.1-第五尼龙绳、22.2-第六尼龙绳、23-门与24-第十三透明板。

具体实施方案

下面结合附图，以具体实施例为例，详细说明本发明的实施方式。

本发明选取风能资源丰富的多建筑地区为设计地区，选取学生宿舍楼（6层规格）的阳台为设计平台，在该平台上进行风能利用装置的安装，阳台的规格为长1.5m、宽3.2m、高3m。

因为风力发电装置随着安装高度的升高，输出功率会上升，所以在一楼安装风轮机可以吸收到的风能不大。同时，也需要留有空间放置风力发电机。因而将风力发电机安装于一楼阳台内，从而使2～6层的阳台形成规格1，1层的阳台形成规格2。

如图1所示，本发明一个实施例提供的阳台安装方式（规格1）包括垂直轴风轮机1、第一水平轴风轮机2.1、第二水平轴风轮机2.2、第一透明板3.1、第二透明板3.2、第三透明板3.3、第四透明板3.4、第五透明板3.5及吊帘4。因为风能资源丰富的多建筑地区的风力情况与选取阳台的尺寸要求，垂直轴风轮机1选取嘉顿雄品牌所产的型号为jdx-c的垂直轴风轮机，该风轮机的风轮叶片为12片，风轮直径为1m，安装于阳台中心处；第一水平轴风轮机2.1和第二水平轴风轮机2.2选取上海励飒新能源品牌所产的型号为ne-100s的水平轴风轮机，风轮叶片为5片，风轮直径为1.2m，在阳台外侧进行对称安装，第一水平轴风轮机2.1和第二水平轴风轮机2.2的中轴线与两侧墙的轴线的距离为0.8m，第一水平轴风轮机2.1和第二水平轴风轮机2.2的中轴与安装墙面的底部的距离为0.6m。透明板结构选取聚碳酸酯作为原料进行浇铸制作，其中第一透明板3.1、第二透明板3.2、第三透明板3.3和第四透明板3.4为平板，第五透明板3.5为圆弧板，板厚均为30mm，在拼接处有2～3mm的加厚。透明板的拼接方式为第五透明板3.5将垂直轴风轮机1包围住，然后与第三透明板3.3和第四透明板3.4进行连接，而第三透明板3.3和第四透明板3.4则分别与第一透明板3.1和第二透明板3.2进行连接，在每个拼接处用聚碳酸酯材料制作为三角柱进行加固，三角柱的角度根据对应的拼接角度进行调整。第一透明板3.1长0.66m，为结构1的形式；第二透明板3.2长0.66m，第三透明板3.3长0.71m，都为结构2的形式；第四透明板3.4为结构3的形式；第五透明板3.5为半径为0.6m的半圆弧透明板。吊帘4长1.4m，宽0.1m，安装于阳台最外侧的中心处。

如图2所示，本发明一个实施例提供的阳台安装方式（规格2）包括第一风力发电机5.1、第二风力发电机5.2、第三风力发电机5.3、第四风力发电机5.4、第六透明板6.1、第七透明板6.2、第八透明板6.3、第九透明板6.4、第十透明板和6.5、第一散热器7.1、第二散热器7.2及散热窗8。透明板的厚度均为3cm，第六透明板6.1和第七透明板6.2长0.77m，第十透明板6.5长1.6m，第八透明板6.3和第九透明板6.4长1.5m。5块板拼接成“皿”字型，将阳台分割为3个区，在拼接口处安装2～3mm的加厚，用聚碳酸酯材料制作成三角柱进行加固。在第六透明板6.1和第七透明板6.2上均安装有横向百叶风窗，为透明板结构1；在第八透明板6.3和第九透明板6.4靠中间区域的一侧，分别安装第一散热器7.1和第二散热器7.2，离地高度为2m；在第十透明板6.5中心处上安装散热窗8，长0.6m，高0.4m，底部离地1.5m，该窗为普通的开启结构，非本发明中的横向百叶风窗。在中间区域安装第一风力发电机5.1、第二风力发电机5.2、第三风力发电机5.3和第四风力发电机5.4，风轮的风机的尺寸按照50cm×50cm×50cm进行估算，预计安装4台风力发电机，其中3台进行工作，1台作为备用，具体安装数量可以根据具体的风电转化情况进行调整。

如图3所示，本发明一个实施例提供的学生宿舍楼风能利用系统中透明板结构1，该结构为图1中的第一透明板3.1。该结构包括第一小圆环9.1、第二小圆环9.2、第三小圆环9.3、第四小圆环9.4、第五小圆环9.5、第六小圆环9.6、第七小圆环9.7、第八小圆环9.8、第九小圆环9.9、第十小圆环9.10、第一定滑轮10.1、第二定滑轮10.2、第一转动手柄11.1、第二转动手柄11.2、第一尼龙绳12.1、第二尼龙绳12.2及第十一透明板13。第十一透明板13厚3cm，长0.66m，高3m。在该板上安装有一个规格为40cm×80cm的横向百叶风窗，该风窗安装于透明板离顶的距离为0.4m的中央。从第十一透明板13内侧的一面进行设计，将该风窗等分为8cm×80cm规格的5片，在每片的中轴线处穿过一根直径为1cm的轴，在每片的中轴线偏左2cm处分别安装直径为1cm的铝制第一小圆环9.1、第二小圆环9.2、第三小圆环9.3、第四小圆环9.4和第五小圆环9.5，在第一尼龙绳12.1外套上塑料圆珠，并将其穿过所有的小圆环，在每个小圆环上进行固定。在与小圆环的中轴等高度的离平板右侧5cm处安装第一定滑轮10.1（该定滑轮的顶端与小圆环的中轴平行），在第一定滑轮10.1正下方安装第一转动手柄11.1，该装置离地1.2m。将尼龙绳与所有小圆环固定后跨过第一定滑轮10.1，连接在旋转装置上。通过调节第一转动手柄11.1，将尼龙绳回收，并带动横向百叶风窗的叶片进行旋转。从第十一透明板13在阳台外侧的一面看，在阳台内侧安装的基础之上，从阳台外侧进行安装，在每片的中轴线偏左2cm处分别安装直径为1cm的铝制第六小圆环9.6、第七小圆环9.7、第八小圆环9.8、第九小圆环9.9和第十小圆环9.10，在第二尼龙绳12.2外套上塑料圆珠，并将其穿过所有的小圆环，在每个小圆环上进行固定。在与小圆环的中轴等高、离平板右侧5cm处安装第二定滑轮10.2（该定滑轮的顶端与小圆环的中轴平行），在第二定滑轮10.2正下方安装一根轮轴（该轮轴的安装高度为离地面1.4m）该将尼龙绳与轴相连。该轴穿过平板，在平板的另一面（正面）处安装第二转动手柄11.2。通过调节第二转动手柄11.2，带动轴进行转动，将第二尼龙绳12.2回收，并带动横向百叶风窗的叶片进行旋转。

如图4所示，本发明一个实施例提供的学生宿舍楼风能利用系统中透明板结构2，该结构为图1中的第二透明板3.2和第三透明板3.3。该结构包括第十一小圆环14.1、第十二小圆环14.2、第十三小圆环14.3、第十四小圆环14.4、第十五小圆环14.5、第十六小圆环14.6、第十七小圆环14.7、第十八小圆环14.8、第十九小圆环14.9、第二十小圆环14.10、第三定滑轮15.1、第四定滑轮15.2、第三转动手柄16.1、第四转动手柄16.2、第三尼龙绳17.1、第四尼龙绳17.2及第十二透明板18。第十二透明板18厚3cm，高3m，有长为0.66m与0.71m的两种规格。在该板上安装有一个规格为40cm×80cm的横向百叶风窗，该风窗处于板离顶的高度为0.4m的中央。从透明板18在阳台内侧的一面看，将该风窗等分为8cm×80cm规格的5片，每片的中轴线处穿过一根直径为1cm的轴，在每片的中轴线偏右2cm处分别安装直径为1cm的铝制第十一小圆环14.1、第十二小圆环14.2、第十三小圆环14.3、第十四小圆环14.4和第十五小圆环14.5，在第三尼龙绳17.1外套上塑料圆珠，并将其穿过所有的小圆环，在每个小圆环上进行固定。在与小圆环的中轴等高度的离平板左侧5cm处安装第三定滑轮15.1（该定滑轮的顶端与小圆环的中轴平行），在第三定滑轮15.1正下方安装第三转动手柄16.1，该装置离地1.2m。将尼龙绳与所有小圆环固定完成后跨过第四定滑轮15.2，连接在旋转装置上。通过调节第三转动手柄16.1，将尼龙绳回收，并带动横向百叶风窗的叶片进行旋转。从第十二透明板18在阳台外侧的一面看，在阳台内侧安装的基础之上，从阳台外侧进行安装，在每片的中轴线偏右2cm处分别安装直径为1cm的铝制第十六小圆环14.6、第十七小圆环14.7、第十八小圆环14.8、第十九小圆环14.9和第二十小圆环14.10，在第四尼龙绳17.2外套上塑料圆珠，并将其穿过所有的小圆环，在每个小圆环上进行固定。在与小圆环的中轴等高、离平板左侧5cm处安装第四定滑轮15.2（该定滑轮的顶端与小圆环的中轴平行），在第四定滑轮15.2正下方安装一根轮轴（该轮轴的安装高度为离地面1.4m）该将尼龙绳与轴相连。该轴穿过平板，在平板的另一面（正面）处安装第四转动手柄16.2。通过调节第四转动手柄16.2，带动轴进行转动，将第四尼龙绳17.2回收，并带动横向百叶风窗的叶片进行旋转。

如图5所示，本发明一个实施例提供的学生宿舍楼风能利用系统中透明板结构3，该结构为图1中的3.4。该结构包括第二十一小圆环19.1、第二十二小圆环19.2、第二十三小圆环19.3、第二十四小圆环19.4、第二十五小圆环19.5、第二十六小圆环19.6、第二十七小圆环19.7、第二十八小圆环19.8、第五定滑轮20.1、第六定滑轮20.2、第五转动手柄21.1、第六转动手柄21.2、第五尼龙绳22.1、第六尼龙绳22.2、门23及第十三透明板24。第十三透明板24厚3cm，高3m，长0.71m，。在第十三透明板24上安装一个规格为40cm×200cm的门23，门23离第十三透明板24左侧0.17m，在门23上安装横向百叶风窗，该百叶风窗的规格为20cm×40cm，离门23顶的距离为0.2m。从第十三透明板24在阳台内侧的一面看，将该风窗等分为5cm×40cm规格的4片，每片的中轴线处穿过一根直径为1cm的轴，在每片的中轴线偏左1.25cm处分别安装直径为1cm的铝制第二十一小圆环19.1、第二十二小圆环19.2、第二十三小圆环19.3和第二十四小圆环19.4，在第五尼龙绳22.1外套上塑料圆珠，并将其穿过所有的小圆环，在每个小圆环上进行固定。在与小圆环的中轴等高度、离门右侧2.5cm处安装第五定滑轮20.1（该定滑轮的顶端与小圆环的中轴平行），在第五定滑轮20.1正下方安装第五转动手柄21.1。通过调节第五转动手柄21.1，将尼龙绳回收，并带动横向百叶风窗的叶片进行旋转。从透明板24在阳台外侧的一面看，在正面安装的基础之上，从外侧进行安装，在每片的高度中心偏右1.25cm处分别安装直径为1cm的铝制第二十五小圆环19.5、第二十六小圆环19.6、第二十七小圆环19.7和第二十八小圆环19.8，在第六尼龙绳22.2外套上塑料圆珠，并将其穿过所有的小圆环，在每个小圆环上进行固定。在与小圆环的中轴等高度、离平板右侧2.5cm处安装第六定滑轮20.2（该定滑轮的顶端与小圆环的中轴平行），在定滑轮正下方安装一个轴，将尼龙绳与轴相连。该轴穿过平板，在平板的另一面（正面）处安装第六转动手柄21.2。通过调节第六转动手柄21.2，带动轴进行转动，将尼龙绳回收，并带动横向百叶风窗的叶片进行旋转。

横向百叶风窗上的尼龙绳增加弹性长度，以保证不会在回收绳子的时候绷断，在计算长度后加算10～15cm。

塑料圆珠用以减少尼龙绳的摩擦，来使它的使用寿命延长，在安装时须固定位置，不可随意进行滑动。

为减少成本，以及减小未来进行维修的难度，横向百叶风窗上的所有结构都分别进行浇铸与制作。

透明板结构通过调节横向百叶风窗，达到对进入室内气流的控制。也可以与风轮机进行联合使用，引导风向风轮机进行运动，从而间接增加风电转化的效率。

安装于靠阳台外侧顶部的吊帘可以在遇到灾害性天气时来下来，对垂直轴风轮机进行保护。

规格1的阳台选用消声海绵来对垂直轴风轮机进行噪声处理。将厚1cm的消声海绵安装于阳台两侧墙上，布满整个墙体。同时，在圆弧透明平板的顶端与底部各安装一块高0.8m、长1.8m、厚1cm的消声海绵。

规格2的阳台选用消声海绵来进行噪声处理。在用以隔开人体活动区与风力发电机安装区的透明平板的两面均布满消声海绵，同时在安装有可以进入风力发电机区域的门的透明板的顶端安装有长1.3m、高0.8m、厚1cm的消声海绵，在底部除了已经安装有门的位置安装高0.8m、厚1cm的消声海绵。

可以加装消声器与消声海绵联用，对设备进行消声。

若在不同地点或不同规格的阳台内进行设计，须对当地的设计条件进行确认，然后根据实际的情况对本设计的某些设计参数进行略微的调整，但整体的比例与布局不变。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，并非限制本发明仅可运用在该环境参数下。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，根据实际情况对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。