具有風能轉換系統的建筑物的制作方法
【專利摘要】建筑物的一個實施例可以包含具有導管的風能轉換系統，所述導管可以是基本上垂直的收縮噴嘴。能量提取器可以流體耦合到所述導管上。對于一些實施例，所述建筑物內的空間可以是所述風能轉換系統的一部分并且可以通過所述導管流體耦合到所述能量提取器上。
【專利說明】具有風能轉換系統的建筑物

【技術領域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及風能轉換，且確切地說，本發(fā)明涉及具有風能轉換系統的建筑物。

【背景技術】
[0002]能源短缺、高能源成本以及其他能源問題增強了對有助于補償能源成本的小規(guī)模(例如，家庭規(guī)?；蚪ㄖ镆?guī)模)可再生能源技術的興趣。例如，小規(guī)模太陽能發(fā)電系統已經被整合到耗能建筑物中。
[0003]風能是變得更加普遍的另一種可再生能源。例如，一些風能轉換系統包含風，所述風使位于塔樓頂上的渦輪機能夠旋轉；發(fā)電機，所述發(fā)電機引起電能的產生。然而，此類風能轉換系統可能對小規(guī)模應用不具有吸引力，因為所述風能轉換系統較大且不美觀，并且可能具有低效率、高資本成本、高維護成本和/或不可接受的高噪音和振動。
[0004]出于上述原因并且出于下文論述的在閱讀和理解本說明書之后對所屬領域的技術人員而言顯而易見的其他原因，在所屬領域中需要具有風能轉換系統的建筑物。


【發(fā)明內容】

[0005]建筑物的一個實施例可以包含具有導管的風能轉換系統，所述導管可以是基本上垂直的收縮噴嘴。能量提取器可以流體耦合到所述導管上。對于一些實施例，建筑物內的空間(例如，樓層)可以是風能轉換系統的一部分并且可以通過導管流體耦合到能量提取器上?？梢宰鳛榻ㄔ旖ㄖ锏囊徊糠职惭b風能轉換系統或者在建造建筑物之后安裝風能轉換系統。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是根據一個實施例的包含至少一個風能轉換系統的建筑物的剖面透視圖。
[0007]圖2圖示了根據另一實施例的位于建筑物外部的風能轉換系統的風傳遞系統。
[0008]圖3圖示了根據另一實施例的具有多個風能轉換系統的建筑物的實例。
[0009]圖4是根據另一實施例的風能轉換系統的風傳遞系統的實例的剖面透視圖。
[0010]圖5是根據另一實施例的風能轉換系統的噴嘴組合件的剖面圖。
[0011]圖6圖示了根據另一實施例的風能轉換系統的噴嘴組合件。
[0012]圖7圖示了根據另一實施例的風能轉換系統的能量提取部分。
[0013]圖8圖示了根據另一實施例的風能轉換系統的能量提取部分，其中能量提取部分具有一個或多個水平軸渦輪機。
[0014]圖9圖示了根據另一實施例的風能轉換系統的能量提取部分，其中能量提取部分具有一個或多個垂直軸渦輪機。
[0015]圖1OA圖示了根據另一實施例的風能轉換系統的能量提取部分，其中能量提取部分具有一個或多個非旋轉發(fā)電機。
[0016]圖1OB圖示了根據另一實施例的風能轉換系統的能量提取部分，其中能量提取部分具有一個或多個渦輪機以及一個或多個非旋轉發(fā)電機。
[0017]圖11是根據另一實施例的具有多個非旋轉振動發(fā)電機的能量提取器的實例。
[0018]圖12圖示了根據另一實施例的具有風能轉換系統的建筑物。
[0019]圖13A圖示了根據另一實施例的具有包含建筑物的至少一個空間的風能轉換系統的建筑物。
[0020]圖13B是圖13A的剖面圖。

【具體實施方式】
[0021]在以下詳細描述中參考附圖，所述附圖形成本發(fā)明的一部分并且其中通過說明的方式示出特定實施例。在附圖中，若干視圖中的相同數字基本上始終描述相同的組件?？梢岳闷渌麑嵤├⑶以诓幻撾x本發(fā)明的范圍的情況下可以作出結構變化。因此，并不是在限制性意義上作出以下詳細描述。
[0022]在一些實施例中，建筑物包含風能轉換系統。風能轉換系統可以被整合在建筑物中或可以與建筑物相鄰。對于一些實施例，建筑物內的空間可以是風能轉換系統的一部分并且可以通過導管流體耦合到能量提取器上。對空間開放的建筑物的窗口可以用作風能轉換系統的入口。
[0023]可以作為制造建筑物的一部分將風能轉換系統安裝在建筑物中或可以將風能轉換系統添加到現有建筑物中?？赡馨L能轉換系統的建筑物包含單戶住宅、多戶公寓、辦公樓、高樓大廈(例如，摩天大樓)、工業(yè)設施或需要電能的任何其他建筑物。
[0024]在一些實施例中，風能轉換系統可以包含風傳遞(例如，進風)系統，所述風傳遞系統接收風、使風加速并且將經加速風傳遞到能量提取部分上，所述能量提取部分可以包含能量提取器，所述能量提取器經配置以響應于從風傳遞系統接收風而輸出能量。對于一些實施例，能量提取器可以出于發(fā)電的目的而從風中提取能量。
[0025]能量提取器可以包含一個或多個渦輪機，所述渦輪機將風的動能轉換成機械(例如，旋轉)能。渦輪機可以使產生電能的發(fā)電機旋轉。對于一些實施例，能量提取器可以包含串聯地流體耦合到風傳遞系統上的多個渦輪機。
[0026]對于其他實施例，能量提取器可以包含可以產生電能的一個或多個非旋轉發(fā)電機。例如，非旋轉發(fā)電機可以是振動發(fā)電機，例如，所述振動發(fā)電機經配置以將風的動能轉換成振動能。非旋轉發(fā)電機可以包含電荷產生材料，例如，壓電材料，當發(fā)電機響應于風在發(fā)電機上流動而振動時，所述電荷產生材料可以產生電荷(例如，可以輸出電壓)。電能可以被傳遞到蓄電池上、直接傳遞到電負載上和/或傳遞到電力網上。對于一些實施例，能量提取器可以包含串聯地流體耦合到風傳遞系統上的多個非旋轉發(fā)電機。對于其他實施例，能量提取器可以包含一個或多個渦輪機和/或一個或多個非旋轉發(fā)電機。
[0027]排氣系統可以位于能量提取部分之后。傳遞系統和/或排氣系統的部分可以被置于結構內部和/或與結構相鄰，并且可以攔截建筑物的結構組件，例如，屋頂、天花板、地面、墻壁和/或地基。傳遞系統和/或排氣系統的部分可以在地平面上方或下方穿過。能量提取器可以在內部內或在建筑物的外部上。
[0028]在建筑物中使用風能轉換系統的優(yōu)點包含，但不限于，電能分布更有效；產生到達功率特定負載區(qū)、機器或機械設備的多個子輸電網；噪音和振動減?。唤尤腚娋W以及產生組件得到改進；以及有效的建筑物建造方法。
[0029]對于一些實施例，建筑物美觀可以通過將風傳遞、能量提取器和/或排風組件整合到建筑物中而受到積極影響。風能轉換系統的部分，例如，傳遞系統、能量提取器和/或排氣系統的部分還可以用作結構和支撐部件。風能轉換系統的部分可以用于展示或強調建筑物內的技術和發(fā)電方法。這可以(例如)通過利用透明組件來示出傳遞系統、能量提取器和/或排氣系統的部分來實現。
[0030]圖1是包含至少一個風能轉換系統105的建筑物100的剖面透視圖。對于一些實施例，建筑物100可以包含多個風能轉換系統105。建筑物100可以是需要電能的任何類型的建筑物，例如但不限于，住宅、公寓大樓、辦公大樓、高樓大廈、工業(yè)設施等。
[0031]風能轉換系統105可以包含風傳遞系統110，所述風傳遞系統可以流體耦合到可以包含能量提取器的能量提取部分115上，例如，能量提取組合件。例如，能量提取器可以包含一個或多個渦輪機和/或一個或多個非旋轉發(fā)電機等。風傳遞系統110可以包含噴嘴組合件120，所述噴嘴組合件流體耦合到導管125上，所述導管流體耦合到能量提取部分115上。例如，導管125可以是基本上垂直的(例如，垂直的)。
[0032]對于一些實施例，導管125的至少一部分可以位于建筑物100的內部內。例如，導管125可以穿過建筑物110的屋頂130并且穿過建筑物100的一個或多個地面135，如圖1所示。例如，導管125可以穿過屋頂中的開口以及其穿過的地面的每一者中的開口。對于其他實施例，導管125可以是建筑物100中的電梯井。
[0033]對于一些實施例，可以作為用于制造建筑物100的方法的一部分制造風能轉換系統105。對于其他實施例，風能轉換系統105可以在制造建筑物100之后安裝，例如，作為附加組件。對于一些實施例，風傳遞系統110可以位于建筑物100的外部上，如圖2所示。對于一些實施例，能量提取部分115以及其中的能量提取器可以處于建筑物100的內部，如圖1和2所示，例如，與地平面相鄰或在地平面下方(例如，在建筑物100的地下室中)。
[0034]對于其中能量提取器包含渦輪機的實施例，耦合到該渦輪機上的發(fā)電機可以處于建筑物100的內部中?；蛘?，能量提取部分115可以位于建筑物100外部。將發(fā)電機定位在建筑物100的內部中的優(yōu)點是保護發(fā)電機免受戶外環(huán)境影響。這對于一些現有的太陽能或風技術是不可能的。
[0035]圖3是具有多個風能轉換系統105的建筑物100的實例。例如，風能轉換系統105的噴嘴組合件120可以沿著建筑物100的上邊緣布置。對于其他實施例，圖3中的多個傳遞系統110可以流體耦合到單個能量提取部分115(圖3中未示出)上，在該實施例中，建筑物100具有帶有單個能量提取部分115的單個風能轉換系統105以及流體耦合到單個能量提取部分115上的多個傳遞系統110應注意，能量提取部分115可以包含能量提取器，所述能量提取器可以包含一個或多個渦輪機和/或一個或多個非旋轉發(fā)電機。
[0036]圖4是風能轉換系統105的風傳遞系統110的另一實例的剖面透視圖。在圖4的實例中，噴嘴組合件120包含基本上水平的(例如，水平的)收縮噴嘴420，所述收縮噴嘴在操作過程中風流過其中的方向上收縮。導管125可以包含基本上垂直的(例如，垂直的)收縮噴嘴425，對于一些實施例，所述收縮噴嘴在操作過程中風流過其中的方向上收縮，如圖4所示。噴嘴420可以(例如)通過軸承452可旋轉地耦合到導管125上，并且因此耦合到噴嘴425上，使得噴嘴420可以相對于導管125旋轉。應注意，噴嘴420具有圓形、正方形、矩形或任何多邊形截面形狀。
[0037]應注意，導管125并且因此噴嘴425流體耦合到能量提取部分115上。因此，噴嘴420使風加速并且將經加速風引導至噴嘴425。噴嘴425進一步使來自噴嘴420的風加速并且將其他經加速風引導至能量提取部分115。
[0038]致動器486，例如，壓電致動器可以物理地耦合到噴嘴420的外表面上和/或噴嘴425的外表面上。例如，致動器486可以與噴嘴420的外表面和/或噴嘴425的外表面直接物理接觸地耦合。致動器486可以通信地耦合(例如，電耦合、無線耦合等)到控制器490上，用于從控制器490接收信號(例如，通過導線的電信號、無線信號等)。
[0039]風速傳感器，例如，風速計492可以安裝在風傳遞系統110上。風速計492可以通信地耦合(例如，電耦合、無線耦合等)到控制器490上，用于將信號(例如，通過導線的電信號、無線信號等)發(fā)送到指示感測到的風速的控制器490。風向傳感器，例如，風向標494可以安裝在風傳遞系統110上，用于感測風向。風向標494捕獲風并且使噴嘴420相對于導管125旋轉，使得噴嘴420被引導入風中。
[0040]對于另一實施例，從風向標494接收信號(例如，通過導線的電信號、無線信號等)之后，控制器490可以將信號(例如，通過導線的電信號、無線信號等)發(fā)送到與軸承452相鄰定位的偏航電機(未示出)。偏航驅動器(未示出)可以將偏航電機機械耦合到噴嘴420上。所述信號指導偏航電機激活偏航驅動器，所述偏航驅動器進而使噴嘴420旋轉，使得噴嘴420被弓I導入風中。
[0041]響應于從風速計492接收指示風速的信號，控制器490可以將基于風速的信號(例如，通過導線的電信號、無線信號等)發(fā)送到致動器186。致動器186隨后可以通過基于風速將力施加到噴嘴420的外表面上和/或噴嘴425的外表面上而調節(jié)噴嘴420的尺寸和/或形狀以及/或者噴嘴425的尺寸和/或形狀。也就是說，噴嘴420的尺寸和/或形狀以及/或者噴嘴425的尺寸和/或形狀可以基于風速進行調節(jié)。例如，致動器486可以調節(jié)噴嘴420的一個或多個直徑和/或噴嘴425的一個或多個直徑。
[0042]圖5是在一些實施例中的可以替換圖1至圖4中的噴嘴組合件120的噴嘴組合件520的剖面圖。例如，噴嘴組合件520可以流體耦合到導管125上并且因此耦合到噴嘴425 (圖4示出)上。
[0043]噴嘴組合件520可以包含基本上垂直的(例如，垂直的)收縮噴嘴522以及基本上垂直的(例如，垂直的)收縮噴嘴524。噴嘴522可以延伸到噴嘴524中并且可以與噴嘴524基本上共軸(例如，共軸)。噴嘴522的入口處于噴嘴524的入口上方的垂直平面。噴嘴522和524可以流體耦合到導管125上并且因此耦合到噴嘴425上。噴嘴522的外表面可以用作可以將風偏轉入噴嘴524中的偏轉器。
[0044]風可以圍繞噴嘴組合件520以基本上任何方向進入噴嘴組合件520，例如，以基本上360度(例如，以360度)。這樣避免需要使風能轉換系統的入口或風能轉換系統的渦輪機進入風中，例如，由此消除對偏航系統的需要。
[0045]致動器486可以與噴嘴522的外表面和/或噴嘴524的外表面直接接觸地物理耦合到噴嘴522和/或噴嘴524上。致動器486可以通信地耦合(例如，電耦合、無線耦合等)到控制器上，例如，控制器490。控制器可以經配置以基于由風速計492檢測到的風速將信號(例如，通過導線的電信號、無線信號等)發(fā)送到致動器486，所述致動器將信號(例如，通過導線的電信號、無線信號等)發(fā)送到指示風速的控制器。
[0046]響應于從控制器接收信號，耦合到噴嘴522上的致動器486通過將力施加在噴嘴522上而調節(jié)噴嘴522的尺寸和/或形狀，并且/或者響應于從控制器接收信號，耦合到噴嘴524上的致動器486通過將力施加在噴嘴524上而調節(jié)噴嘴524的尺寸和/或形狀。例如，噴嘴522和/或噴嘴524的尺寸和/或形狀可以基于風速進行調節(jié)。應注意，響應于來自控制器的信號，耦合到噴嘴425上并且因此耦合到導管125上的致動器486可以調節(jié)噴嘴425并且因此導管125的尺寸和/或形狀。
[0047]對于一些實施例，多個輪葉610可以延伸到噴嘴522和噴嘴524中的至少一者的內部中，例如，使得收縮流道620處于多個輪葉610中的相鄰輪葉610的每一者之間，如圖6所示。致動器486可以耦合到延伸到噴嘴522和噴嘴524中的輪葉610的每一者上(例如，與其直接接觸)。盡管在圖6中未示出，但是致動器486還可以耦合到噴嘴522和噴嘴524上，如圖5所示。
[0048]除了可以耦合到噴嘴522和噴嘴524上的致動器486之外，可以物理地耦合到輪葉610中的每一者上的致動器486可以(例如，通過導線以電氣方式、無線地等)耦合到控制器上?？刂破骺梢越浥渲靡曰陲L速將信號(例如，通過導線的無線信號、無線信號等)發(fā)送到致動器486。響應于基于風速從控制器接收信號，致動器486可以通過將力施加在多個輪葉610、噴嘴522和/或噴嘴524上而調節(jié)收縮流道620的尺寸和/或形狀。
[0049]對于一些實施例，圖7、圖8和圖9圖示了能量提取部分115中的能量提取器可以包含一個或多個渦輪機710。在圖7和圖8的實例中，能量提取部分115可以是基本上水平的(例如，水平的)。因此，圖7和圖8中的一個或多個渦輪機710可以是水平軸渦輪機。在圖9的實例中，能量提取部分115可以是基本上垂直的(例如，垂直的)，并且因此圖9中的一個或多個渦輪機710可以是垂直軸渦輪機。
[0050]對于一些實施例，從能量提取部分115排出的風可以(例如)通過排氣導管712被引導穿過建筑物100中的墻壁中的開口，如圖8和9所示。例如，開口可以由氣窗714覆蓋，所述氣窗通?？梢员黄靡越咏_口。氣窗714可以經配置以通過從能量提取部分115中排出的風打開。
[0051]對于一些實施例，渦輪機710可以是串聯的，如圖7至9所示。例如，串聯的渦輪機710可以通過軸桿730機械耦合到發(fā)電機720上，如圖7所示。在操作過程中，來自導管125的風在渦輪機710的葉片上流動，從而使渦輪機710能夠使軸桿730旋轉，這進而使發(fā)電機720旋轉。發(fā)電機720可以是齒輪發(fā)電機或無齒輪發(fā)電機、(例如)有時用于天然氣應用等的類型的高速發(fā)電機。
[0052]或者，在其他實施例中，串聯的渦輪機710可以耦合到多個發(fā)電機720中的相應者上，如圖1OB所示。也就是說，串聯的渦輪機710中的每個渦輪機710可以單獨地耦合到單個發(fā)電機720上。
[0053]對于一些實施例，能量提取部分115可以包含收縮噴嘴740，所述收縮噴嘴在導管125的下游并且流體耦合到導管125上。收縮噴嘴740在風在噴嘴740中流動的方向上收縮。能量提取部分115可以包含擴散器745，所述擴散器在一個或多個渦輪機710的下游并且流體耦合到一個或多個渦輪機710上。擴散器745在風在擴散器745中流動的方向上發(fā)散。例如，對于一些實施例，能量提取部分115可以是文丘里管。
[0054]噴嘴740可以在導管125與一個或多個渦輪機710之間。一個或多個渦輪機710可以在噴嘴740與擴散器745之間。對于一些實施例，排氣導管712可以位于擴散器745的下游并且可以流體耦合到其上。
[0055]在圖1OA的實例中，能量提取部分115中的能量提取器可以包含串聯的一個或多個非旋轉振動發(fā)電機1000。每個發(fā)電機1000可以包含電荷產生(例如，電壓產生)材料，例如，壓電材料。發(fā)電機1000可以經配置以響應于流體(例如，響應于風)流過其上而振動，并且電荷產生材料可以經配置以響應于發(fā)電機1000振動而產生交流電荷(例如，電壓)。應注意，一個或多個發(fā)電機1000可以替換圖7、圖8和圖9中的能量提取器部分115中的渦輪機710。因此，一個或多個發(fā)電機1000可以在噴嘴740與擴散器745之間。還應注意，在圖7、圖1OA和圖1OB中使用公用編號來指示相似(例如，相同)組件。
[0056]在圖1OB的實例中，能量提取部分115中的能量提取器可以包含與一個或多個非旋轉振動發(fā)電機1000串聯的一個或多個渦輪機710。例如，串聯的多個渦輪機710可以與串聯的多個非旋轉振動發(fā)電機1000串聯。其中存在串聯的多個渦輪機710，對于一些實施例，每個渦輪機710可以單獨地耦合到單個發(fā)電機720上。在其他實施例中，耦合到單個發(fā)電機上的串聯的多個渦輪機710(如圖1OA所示)可以替換單獨地耦合到圖1OB中的單個發(fā)電機720上的渦輪機710。
[0057]圖11是具有一個或多個(例如，多個(例如，一堆))非旋轉振動發(fā)電機1000的非旋轉振動發(fā)電機系統1100的實例。每個非旋轉振動發(fā)電機1000可以具有電荷產生材料1012，所述電荷產生材料1012可以插入到一對電極1014之間。邊界約束(例如，末端邊界約束1030)可以物理地耦合到每個發(fā)電機1000上。例如，末端邊界約束1030可以耦合到每個發(fā)電機1000的一個或兩個末端上。一個或多個塊1050可以位于每個發(fā)電機1000上。例如，塊1050可以是主動塊，例如，可以響應于施加到其上的電流而變形的形狀記憶材料，或被動塊。張力調節(jié)器1055可以物理地稱合到每個發(fā)電機1000的末端上。對于一些實施例，能量提取部分115中的能量提取器可以包含串聯的多個非旋轉振動發(fā)電機系統1100，如圖1OA或1B所示，或可以包含與一個或多個渦輪機710串聯的一個或多個非旋轉振動發(fā)電機系統1100，如圖1OB所示。
[0058]控制器1060可以(例如，通過導線以電氣方式或無線地)耦合到每個發(fā)電機1000(圖10A、圖1OB和圖11)上，并且耦合到邊界約束、主動塊以及張力調節(jié)器1055 (圖11)上?？刂破?060可以經配置以使邊界約束(例如，末端邊界約束1030)的剛度、主動塊的分布以及由張力調節(jié)器1055施加到發(fā)電機1000上的張力中的至少一者能夠基于風在能量提取部分115中流動的流速和/或由發(fā)電機1000產生的電能而進行調節(jié)。與控制器1060分離或并入到控制器1060中的轉換器可以電耦合到發(fā)電機1000上并且可以經配置以將通過發(fā)電機1000的振動產生的AC電壓轉換成DC電壓。
[0059]圖12圖示了具有風能轉換系統1205的建筑物1200 (例如，高樓建筑物)?？梢宰鳛榻ㄔ旖ㄖ?200的方法的一部分安裝風能轉換系統1205或在建造建筑物1200之后安裝風能轉換系統1205，例如，作為建筑物1200的改造(例如，作為附加組件)。
[0060]風能轉換系統1205可以包含風傳遞系統1210，所述風傳遞系統可以流體耦合到能量提取部分115 (例如，能量提取部分IM1和1152)上，其中每個能量提取部分115如上所述可以與圖1、圖7至圖9、圖1OA和圖1OB結合。能量提取部分1151和1152中的每一者可以包含能量提取器，所述能量提取器可以包含一個或多個渦輪機710 (例如，圖7至9和圖1OB所示)、一個或多個非旋轉振動發(fā)電機1000(例如，圖1OA和1B所示)、一個或多個非旋轉振動發(fā)電機系統1100(例如，圖10A、圖1OB和圖11所示)、一個或多個渦輪機710和一個或多個非旋轉振動發(fā)電機1000(例如，圖1OB所不),或一個或多個潤輪機710和一個或多個非旋轉振動發(fā)電機系統1100(例如，圖1OB所示)。
[0061]風能轉換系統1205的風傳遞系統1210可以包含噴嘴組合件1220，所述噴嘴組合件可以包含基本上垂直的(例如，垂直的)收縮噴嘴522和基本上垂直的(例如，垂直的)收縮噴嘴524。噴嘴522可以延伸到噴嘴524中并且可以與噴嘴524基本上共軸(例如，共軸)。噴嘴522的入口處于噴嘴524的入口上方的垂直平面。風可以圍繞噴嘴組合件1220以基本上任何方向進入噴嘴組合件1220，例如，以基本上360度(例如，以360度)。這樣避免需要使風能轉換系統的入口或風能轉換系統的渦輪機進入風中，例如，由此消除對偏航系統的需要。
[0062]如上文結合圖5所指示，致動器(圖12中未示出)，例如，致動器486可以耦合到噴嘴522和/或噴嘴524上并且可以(例如，通過導線以電氣方式或無線地)耦合到控制器上，使得響應于從控制器中接收基于風速的信號(例如，通過導線的電信號或無線信號)，致動器可以通過將力施加在噴嘴522和/或噴嘴524上而調節(jié)噴嘴522的尺寸和/或形狀以及/或者噴嘴524的尺寸和/或形狀。
[0063]物體1225可以延伸到噴嘴522中并且可以用于使風偏轉入噴嘴522中。對于一些實施例，噴嘴組合件1220可以與圖5中的噴嘴組合件520相同，除了物體1225延伸入噴嘴522中。應注意，噴嘴組合件1220可以在建筑物1200的屋頂上方延伸，使得風可以進入噴嘴組合件1220。例如，噴嘴522和524的入口可以位于建筑物1200的屋頂上方。
[0064]對于一些實施例，噴嘴522可以流體耦合到導管125i上，所述導管125i可以流體耦合到能量提取部分115ii，并且噴嘴524可以流體耦合到導管1252上，所述導管1252可以流體耦合到能量提取部分1152上。對于一些實施例，導管125i的一部分可以處于導管1252中，并且可以穿過導管1252的墻壁，以耦合到能量提取部分IM1上，如圖12所示。
[0065]例如，導管125i和1252可以獨立于彼此，例如，導管125i和1252中的流道可以彼此不連通。因此，分別流體耦合到導管125i和1252上的能量提取部分IK1和1152中的能量提取器可以獨立于彼此操作。應注意，導管125i和1252中的每一者可以如上所述與圖4結合并且可以包含收縮噴嘴425，并且可以在其外表面上具有致動器486，所述外表面(例如，通過導線以電氣方式或無線地)耦合到控制器上，所述控制器(例如，通過導線以電氣方式或無線地)耦合到致動器486上，所述致動器耦合到噴嘴522和524上。
[0066]應注意，分別在能量提取部分IK1和1152中的能量提取器可以處于建筑物1200的不同垂直平面處(例如，可以位于不同地面上)。例如，能量提取部分IK1中的能量提取器可以位于某一地面上，所述地面在能量提取部分1152中的能量提取器所位于的地面上方。
[0067]圖13A和圖13B圖示了具有風能轉換系統1305的建筑物1300(例如，高樓建筑物)，其中圖13B是圖13A的剖面圖?？梢宰鳛榻ㄔ旖ㄖ?300的方法的一部分安裝風能轉換系統1305或在建造建筑物1300之后安裝風能轉換系統1305，例如，作為建筑物1300的改造(例如，作為附加組件)。
[0068]對于一些實施例，風能轉換系統1305可以包含風傳遞系統1310，所述風傳遞系統流體耦合到能量提取部分115上，其中能量提取部分115可以如上所述與圖1、圖7至9、圖1OA和圖1OB結合。例如，風能轉換系統1305的能量提取部分115可以包含能量提取器，所述能量提取器可以包含一個或多個渦輪機710(例如，圖7至9和圖1OB所示)、一個或多個非旋轉振動發(fā)電機1000 (例如，圖1OA和1B所示)、一個或多個非旋轉振動發(fā)電機系統1100(例如，圖10A、圖1OB和圖11所示)、一個或多個渦輪機710和一個或多個非旋轉振動發(fā)電機1000 (例如，圖1OB所示)，或一個或多個渦輪機710和一個或多個非旋轉振動發(fā)電機系統1100(例如，圖1OB所示)。
[0069]風傳遞系統1310可以包含導管125，所述導管可以包含收縮噴嘴425，如上文結合圖4所描述。例如，導管125可以是基本上垂直的(例如，垂直的)收縮噴嘴，所述收縮噴嘴在風穿過其中流動的方向上收縮。對于一些實施例，導管125可以是建筑物1300的至少一部分或者可以位于建筑物1300的電梯井中。導管125流體耦合到能量提取部分115上。物體1312可以延伸到導管125中并且可以經配置以使風偏轉入導管125中。
[0070]風傳遞系統1310可以包含建筑物1300的在相鄰地面1317i和1317i+1之間的空間(例如，樓層)1315。例如，樓層1315可以是服務樓層并且/或者可以專用于建筑物1300的通風和/或空氣調節(jié)。樓層1315可以含有物體1312。物體1312的一部分可以延伸穿過地面1317i ;并且隨著物體1312延伸到導管125中而延伸到樓層1315下方的樓層中，如圖13B所示。應注意，樓層1315可以是地平面上方的若干個樓層并且可以是建筑物1300的上樓層。
[0071]風可以通過樓層1315的窗口 1318進入樓層1315中。例如，窗口 1310可以形成風傳遞系統1310的入口，以及因此風能轉換系統1305的入口。對于一些實施例，導管125的入口 1320可以處于樓層1315的地面1317i中。因此，導管125通向樓層1315并且流體耦合到樓層1315上。導管125可以從地面1317i向下延伸；在到達能量提取部分115之前穿過一個或多個地面。例如，能量提取部分115以及因此其中的能量提取器可以位于建筑物1300的地面上，所述地面是建筑物中在導管125的入口 1320下方，并且因此在樓層1315下方的一個或多個地面(例如，樓層)。導管125可以將樓層1315流體耦合到能量提取部分115上，并且因此耦合到能量提取部分115中的能量提取器上。
[0072]對于一些實施例，輪葉1325可以從窗口 1318中的每一者穿過樓層1315到達物體1312。輪葉1325可以經配置以將風從窗口 1318引導穿過樓層1315到達1312，所述物體進而又通過入口 1320將風引導入導管125中。
[0073]安裝用于建筑物的風能轉換系統的方法的一個實施例可以包含將基本上垂直的收縮噴嘴的至少一部分定位在建筑物內，并且將所述基本上垂直的收縮噴嘴連接到能量提取組合件上，使得所述基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述能量提取組合件上。對于一些實施例，所述方法可以作為建造建筑物的一部分執(zhí)行。對于其他實施例，所述方法可以在建造建筑物之后執(zhí)行，例如，作為改造建筑物的一部分。
[0074]對于一個實施例，將基本上垂直的收縮噴嘴的至少一部分定位在建筑物內可以包含:使基本上垂直的收縮噴嘴穿過建筑物的一個或多個地面。對于另一實施例，在將基本上垂直的收縮噴嘴連接到能量提取組合件上之前，能量提取組合件可以安裝在建筑物中。
[0075]對于一些實施例，所述方法可以包含將基本上水平的收縮噴嘴連接到基本上垂直的收縮噴嘴上，使得所述基本上水平的收縮噴嘴流體耦合到所述基本上垂直的收縮噴嘴上。對于另一實施例，所述方法可以包含將一個或多個致動器物理地耦合到基本上垂直的收縮噴嘴和/或基本上水平的收縮噴嘴的外表面上；以及將致動器通信地耦合到控制器上，其中所述一個或多個致動器經配置以響應于從控制器接收信號而改變基本上垂直的收縮噴嘴和/或基本上水平的收縮噴嘴的形狀，其中所述信號是基于風速的。
[0076]所述基本上垂直的收縮噴嘴可以包含第一基本上垂直的收縮噴嘴。對于一個實施例，所述方法可以包含將第二基本上垂直的收縮噴嘴連接到第一基本上垂直的收縮噴嘴上，使得所述第二基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴上，并且可以包含定位第三基本上垂直的收縮噴嘴，使得所述第三基本上垂直的收縮噴嘴延伸到所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中，使得所述第三基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴上。
[0077]對于另一實施例，所述方法可以包含將多個輪葉安裝在第二基本上垂直的收縮噴嘴和第三基本上垂直的收縮噴嘴中的至少一者的內部上。對于另一實施例，所述方法可以包含將一個或多個致動器物理地耦合到第一、第二和第三基本上垂直的收縮噴嘴中的至少一者上；以及將一個或多個致動器通信地耦合到控制器上，其中所述控制器經配置以基于風速將信號發(fā)送到一個或多個致動器。
[0078]將風能轉換系統安裝在建筑物中的方法的另一實施例可以包含將導管安裝在建筑物中，使得導管通向建筑物內的至少一個空間；以及將能量提取組合件安裝在建筑物中，使得導管將能量提取組合件流體耦合到所述至少一個空間上。對于一些實施例，將導管安裝在建筑物中可以包含將電梯井的至少一部分安裝在建筑物中。對于其他實施例，所述方法可以作為建造建筑物的一部分執(zhí)行或者在建造建筑物之后執(zhí)行，例如，作為建筑物的改造(例如，作為附加組件)。
[0079]在另一實施例中，所述方法可以包含將物體安裝在至少一個空間中，使得所述物體延伸到導管中。對于另一實施例，所述方法可以包含將一個或多個輪葉安裝在至少一個空間中，所述一個或多個輪葉分別從所述空間的一個或多個窗口穿過所述至少一個空間到達物體。
[0080]安裝用于建筑物的風能轉換系統的方法的另一實施例可以包含:安裝第一基本上垂直的收縮噴嘴，使得所述第一基本上垂直的收縮噴嘴通向建筑物的外部；將第一能量提取器安裝在建筑物中；將第一導管安裝在建筑物中，所述第一導管將所述第一基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述第一能量提取器上；安裝第二基本上垂直的收縮噴嘴，使得所述第二基本上垂直的收縮噴嘴延伸到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴中并且使得所述第二基本上垂直的收縮噴嘴通向建筑物的外部；將第二能量提取器安裝在建筑物中；將第二導管安裝在建筑物中，所述第二導管將所述第二基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述第二能量提取器上；以及安裝延伸到所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中的物體。對于一些實施例，第一導管中的流道可能與第二導管中的流道不連通。所述方法可以作為建造建筑物的一部分執(zhí)行或者可以在建造建筑物之后執(zhí)行，例如，作為建筑物的改造(例如，作為附加組件)。
[0081]對于其他實施例，將第二導管安裝在建筑物中可以包含將第二導管的一部分安裝在第一導管內并且使第二導管的另一部分穿過第一導管的壁，以及將第二導管的另一部分連接到第二能量提取器上。
[0082]結論
[0083]雖然在本文中說明和描述了特定的實施例，但是顯然期望所主張的標的物的范圍僅由所附權利要求書及其等效物限制。
【權利要求】
1.一種建筑物，所述建筑物包括: 風能轉換系統，其包括: 基本上垂直的收縮噴嘴；以及 能量提取器，所述能量提取器流體耦合到所述基本上垂直的收縮噴嘴上。
2.根據權利要求1所述的建筑物，其中所述風能轉換系統進一步包括流體耦合到所述基本上垂直的收縮噴嘴上的基本上水平的收縮噴嘴，使得所述基本上垂直的收縮噴嘴處于所述基本上水平的收縮噴嘴與所述能量提取器之間，其中所述基本上水平的收縮噴嘴經配置以相對于所述基本上垂直的收縮噴嘴旋轉。
3.根據權利要求2所述的建筑物，其中所述基本上垂直的收縮噴嘴和所述基本上水平的收縮噴嘴處于所述建筑物外部。
4.根據權利要求2所述的建筑物，其中一個或多個致動器耦合到所述基本上垂直的收縮噴嘴和/或所述基本上水平的收縮噴嘴的外表面上，其中所述一個或多個致動器經配置以響應于從控制器接收信號而改變所述基本上垂直的收縮噴嘴和/或所述基本上水平的收縮噴嘴的形狀，其中所述信號是基于風速的。
5.根據權利要求1所述的建筑物，其中所述風能轉換系統進一步包括物體，所述物體延伸到所述基本上垂直的收縮噴嘴中并且經配置以將風偏轉入所述基本上垂直的收縮噴嘴中。
6.根據權利要求5所述的建筑物，其中所述基本上垂直的收縮噴嘴是第一基本上垂直的收縮噴嘴，并且其中所述風能轉換系統進一步包括第二基本上垂直的收縮噴嘴，其中所述第一基本上垂直的收縮噴嘴延伸到所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中。
7.根據權利要求1所述的建筑物，其中所述基本上垂直的收縮噴嘴是第一基本上垂直的收縮噴嘴，并且其中所述風能轉換系統進一步包括第二基本上垂直的收縮噴嘴，所述第二基本上垂直的收縮噴嘴延伸到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴中。
8.根據權利要求7所述的建筑物，其中所述風能轉換系統進一步包括多個輪葉，所述多個輪葉延伸到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴和所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中的至少一者的內部中。
9.根據權利要求7所述的建筑物，其中所述風能轉換系統進一步包括: 一個或多個致動器，所述一個或多個致動器耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴和所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中的至少一者上；以及 控制器，所述控制器耦合到所述一個或多個致動器上，所述一個或多個致動器耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴和所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中的至少一者上； 其中所述控制器經配置以基于風速將信號發(fā)送到所述一個或多個致動器，所述一個或多個致動器耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴和所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中的至少一者上。
10.根據權利要求1所述的建筑物，其中所述基本上垂直的收縮噴嘴穿過所述建筑物的一個或多個地面。
11.根據權利要求1所述的建筑物，其中所述能量提取器包括一個或渦輪機和/或一個或多個非旋轉發(fā)電機。
12.根據權利要求11所述的建筑物，其中所述一個或多個非旋轉發(fā)電機中的每一者是包括電荷產生材料的振動非旋轉發(fā)電機。
13.根據權利要求12所述的建筑物，其進一步包括控制器，所述控制器經配置以使耦合到所述一個或多個非旋轉振動發(fā)電機中的每一者上的邊界約束的剛度、主動塊在所述一個或多個非旋轉振動發(fā)電機中的每一者上的分布，以及由張力調節(jié)器對所述一個或多個非旋轉振動發(fā)電機中的每一者施加的張力中的至少一者能夠基于由所述一個或多個非旋轉振動發(fā)電機產生的電能和/或風在所述風能轉換系統中流動的流速而進行調節(jié)。
14.根據權利要求1所述的建筑物，其中所述基本上垂直的收縮噴嘴是第一基本上垂直的收縮噴嘴，并且其中所述風能轉換系統進一步包括第二基本上垂直的收縮噴嘴和第三基本上垂直的收縮噴嘴，所述第二基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴上，所述第三基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴上并且延伸到所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中。
15.根據權利要求14所述的建筑物，其中所述風能轉換系統進一步包括多個輪葉，所述多個輪葉延伸到所述第二基本上垂直的收縮噴嘴和所述第三基本上垂直的收縮噴嘴中的至少一者的內部中。
16.根據權利要求14所述的建筑物，其中所述風能轉換系統進一步包括: 一個或多個致動器，所述一個或多個致動器耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴、所述第二基本上垂直的收縮噴嘴和所述第三基本上垂直的收縮噴嘴中的至少一者上；以及 控制器，所述控制器耦合到所述一個或多個致動器上，所述一個或多個致動器耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴、所述第二基本上垂直的收縮噴嘴和所述第三基本上垂直的收縮噴嘴中的所述至少一者上； 其中所述控制器經配置以基于風速將信號發(fā)送到所述一個或多個致動器，所述一個或多個致動器耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴、所述第二基本上垂直的收縮噴嘴和所述第三基本上垂直的收縮噴嘴中的所述至少一者上。
17.根據權利要求14所述的建筑物，其中所述第一基本上垂直的收縮噴嘴、所述第二基本上垂直的收縮噴嘴和所述第三基本上垂直的收縮噴嘴處于所述建筑物外部。
18.一種建筑物，所述建筑物包括: 風傳遞系統；以及 能量提取器，所述能量提取器經配置以響應于從所述風傳遞系統接收風而輸出能量； 其中所述風傳遞系統包括: 所述建筑物內的至少一個空間，其中所述至少一個空間中的一個或多個窗口是所述風傳遞系統的入口 ；以及 導管，所述導管通向所述至少一個空間，其中所述導管將所述至少一個空間流體耦合到所述能量提取器上。
19.根據權利要求18所述的建筑物，其中所述建筑物內的所述至少一個空間是所述建筑物的至少一個樓層。
20.根據權利要求18所述的建筑物，其中所述風傳遞系統進一步包括物體，所述物體位于所述至少一個空間中并且延伸到所述導管中，其中所述物體經配置以將在所述至少一個空間中流動的風偏轉入所述導管中。
21.根據權利要求20所述的建筑物，其中所述風傳遞系統進一步包括輪葉，所述輪葉從所述一個或多個窗口中的每一者穿過所述至少一個空間到達所述物體。
22.根據權利要求18所述的建筑物，其中所述導管是收縮噴嘴。
23.根據權利要求22所述的建筑物，其中一個或多個致動器耦合到所述收縮噴嘴的外表面上，其中所述一個或多個致動器經配置以響應于從控制器接收信號而改變所述收縮噴嘴的形狀，其中所述信號是基于風速的。
24.根據權利要求18所述的建筑物，其中所述導管是所述建筑物中的電梯井。
25.根據權利要求18所述的建筑物，其中所述能量提取器位于所述建筑物中的某一地面上，所述地面是所述建筑物中的在所述建筑物內的所述至少一個空間下方的一個或多個地面。
26.根據權利要求18所述的建筑物，其中所述能量提取器包括一個或多個渦輪機和/或具有電荷產生材料的一個或多個非旋轉振動發(fā)電機。
27.根據權利要求18所述的建筑物，其中所述能量提取器在收縮噴嘴與發(fā)散擴散器之間。
28.一種建筑物，所述建筑物包括: 第一基本上垂直的收縮噴嘴； 第一能量提取器，所述第一能量提取器通過第一導管流體耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴上； 第二基本上垂直的收縮噴嘴，所述第二基本上垂直的收縮噴嘴延伸到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴中； 第二能量提取器，所述第二能量提取器通過第二導管流體耦合到所述第二基本上垂直的收縮噴嘴上；以及 物體，所述物體延伸到所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中。
29.根據權利要求28所述的建筑物，其中所述第一導管中的流道與所述第二導管中的流道不連通。
30.根據權利要求29所述的建筑物，其中所述第二導管的一部分在所述第一導管內。
31.根據權利要求29所述的建筑物，其中所述第一導管和所述第二導管分別是第三基本上垂直的收縮噴嘴和第四基本上垂直的收縮噴嘴。
32.根據權利要求28所述的建筑物，其中一個或多個致動器耦合到所述第一噴嘴和所述第二噴嘴中的至少一者的外表面上，其中所述一個或多個致動器經配置以響應于從控制器接收信號而改變所述第一噴嘴和所述第二噴嘴中的所述至少一者的形狀，其中所述信號是基于風速的。
33.根據權利要求28所述的建筑物，其中所述第一能量提取器和所述第二能量提取器各自包括一個或多個渦輪機和/或具有電荷產生材料的一個或多個非旋轉振動發(fā)電機。
34.一種安裝用于建筑物的風能轉換系統的方法，所述方法包括: 將基本上垂直的收縮噴嘴的至少一部分定位在所述建筑物內；以及 將所述基本上垂直的收縮噴嘴連接到能量提取組合件上，使得所述基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述能量提取組合件上。
35.根據權利要求34所述的方法，其中所述方法作為建造所述建筑物的一部分執(zhí)行。
36.根據權利要求34所述的方法，其中所述方法在建造所述建筑物之后執(zhí)行。
37.根據權利要求34所述的方法，其進一步包括將基本上水平的收縮噴嘴連接到所述基本上垂直的收縮噴嘴上，使得所述基本上水平的收縮噴嘴流體耦合到所述基本上垂直的收縮噴嘴上。
38.根據權利要求37所述的方法，其進一步包括將一個或多個致動器物理地耦合到所述基本上垂直的收縮噴嘴和/或所述基本上水平的收縮噴嘴的外表面上；以及將所述致動器通信地耦合到控制器上，其中所述一個或多個致動器經配置以響應于從所述控制器接收信號而改變所述基本上垂直的收縮噴嘴和/或所述基本上水平的收縮噴嘴的形狀，其中所述信號是基于風速的。
39.根據權利要求34所述的方法，其中所述基本上垂直的收縮噴嘴是第一基本上垂直的收縮噴嘴，并且所述方法進一步包括: 將第二基本上垂直的收縮噴嘴連接到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴上，使得所述第二基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴上；以及 定位第三基本上垂直的收縮噴嘴，使得所述第三基本上垂直的收縮噴嘴延伸到所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中，使得所述第三基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴上。
40.根據權利要求39所述的方法，其進一步包括將多個輪葉安裝在所述第二基本上垂直的收縮噴嘴和所述第三基本上垂直的收縮噴嘴中的至少一者的內部上。
41.根據權利要求39所述的方法，其進一步包括將一個或多個致動器物理地耦合到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴、所述第二基本上垂直的收縮噴嘴和所述第三基本上垂直的收縮噴嘴中的至少一者上；以及將所述一個或多個致動器通信地耦合到控制器上，其中所述控制器經配置以基于風速將信號發(fā)送到耦合的所述一個或多個致動器。
42.根據權利要求34所述的方法，其中將所述基本上垂直的收縮噴嘴的至少一部分定位在所述建筑物內包括:使所述基本上垂直的收縮噴嘴穿過所述建筑物的一個或多個地面。
43.根據權利要求34所述的方法，其進一步包括在將所述基本上垂直的收縮噴嘴連接到所述能量提取組合件上之前，將所述能量提取組合件安裝在所述建筑物中。
44.一種將風能轉換系統安裝在建筑物中的方法，所述方法包括: 將導管安裝在所述建筑物中，使得所述導管通向所述建筑物內的至少一個空間；以及 將能量提取組合件安裝在所述建筑物中，使得所述導管將所述能量提取組合件流體耦合到所述至少一個空間上。
45.根據權利要求44所述的方法，其中將所述導管安裝在所述建筑物中包括將電梯井的至少一部分安裝在所述建筑物中。
46.根據權利要求44所述的方法，其進一步包括將物體安裝在所述至少一個空間中，使得所述物體延伸到所述導管中。
47.根據權利要求46所述的方法，其進一步包括將一個或多個輪葉安裝在所述至少一個空間中，所述一個或多個輪葉分別從所述空間的一個或多個窗口穿過所述至少一個空間到達所述物體。
48.根據權利要求44所述的方法，其中所述方法作為建造所述建筑物的一部分執(zhí)行或在建造所述建筑物之后執(zhí)打。
49.一種安裝用于建筑物的風能轉換系統的方法，所述方法包括: 安裝第一基本上垂直的收縮噴嘴，使得所述第一基本上垂直的收縮噴嘴通向所述建筑物的外部； 將第一能量提取器安裝在所述建筑物中； 將第一導管安裝在所述建筑物中，所述第一導管將所述第一基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述第一能量提取器上； 安裝第二基本上垂直的收縮噴嘴，使得所述第二基本上垂直的收縮噴嘴延伸到所述第一基本上垂直的收縮噴嘴中，并且使得所述第二基本上垂直的收縮噴嘴通向所述建筑物的所述外部； 將第二能量提取器安裝在所述建筑物中； 將第二導管安裝在所述建筑物中，所述第二導管將所述第二基本上垂直的收縮噴嘴流體耦合到所述第二能量提取器上；以及 安裝物體，所述物體延伸到所述第二基本上垂直的收縮噴嘴中。
50.根據權利要求49所述的方法，其中所述第一導管中的流道與所述第二導管中的流道不連通。
51.根據權利要求50所述的方法，其中將所述第二導管安裝在所述建筑物中包括將所述第二導管的一部分安裝在所述第一導管內并且使所述第二導管的另一部分穿過所述第一導管的壁，以及將所述第二導管的另一部分連接到所述第二能量提取器上。
52.根據權利要求49所述的方法，其中所述方法作為建造所述建筑物的一部分執(zhí)行或在建造所述建筑物之后執(zhí)打。
【文檔編號】F03D9/00GK104321528SQ201380026804
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權日:2012年9月6日
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