Evaluation of the Influences of Different Roof Shapes on the Flow Properties and Performance of Small Wind Turbines
Small wind turbines offer a complement to photovoltaic systems and are becoming an interesting solution in the wake of rising energy prices. The measurement results indicate that some locations on and around the building are not suited for installing wind turbines, while others show increased wind p...
Збережено в:
| Видавець: | Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
|---|---|
| Дата: | 2023 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2023
|
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/283611 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Репозиторії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-283611 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| format |
Article |
| author |
Hirschl, Alexander Österreicher, Daniel |
| spellingShingle |
Hirschl, Alexander Österreicher, Daniel Evaluation of the Influences of Different Roof Shapes on the Flow Properties and Performance of Small Wind Turbines |
| author_facet |
Hirschl, Alexander Österreicher, Daniel |
| author_sort |
Hirschl, Alexander |
| title |
Evaluation of the Influences of Different Roof Shapes on the Flow Properties and Performance of Small Wind Turbines |
| title_short |
Evaluation of the Influences of Different Roof Shapes on the Flow Properties and Performance of Small Wind Turbines |
| title_full |
Evaluation of the Influences of Different Roof Shapes on the Flow Properties and Performance of Small Wind Turbines |
| title_fullStr |
Evaluation of the Influences of Different Roof Shapes on the Flow Properties and Performance of Small Wind Turbines |
| title_full_unstemmed |
Evaluation of the Influences of Different Roof Shapes on the Flow Properties and Performance of Small Wind Turbines |
| title_sort |
evaluation of the influences of different roof shapes on the flow properties and performance of small wind turbines |
| title_alt |
Оцінка впливу різних форм дахів на властивості потоку та ефективність малих вітрових турбін Оцінка впливу різних форм дахів на властивості потоку та ефективність малих вітрових турбін |
| description |
Small wind turbines offer a complement to photovoltaic systems and are becoming an interesting solution in the wake of rising energy prices. The measurement results indicate that some locations on and around the building are not suited for installing wind turbines, while others show increased wind potential. Due to limited space, rooftop mounting is an interesting alternative to free mounting on a mast from a technical point of view. For this reason, the influence of roof shapes on the flow on and behind the building was measured and the performance of two different types of small wind turbines was investigated. The turbines assessed in the project are VertikonM with a vertical axis and helix-shaped rotor blades, and Superwind 1250 wind turbine with a horizontal axis and centrifugal force pitch control. The results showed that there is an average increase in wind speed of 0.2 m/s on gable roofs at hub height (7 m). In comparison, there is an increase of 0.4 m/s on flat roofs at hub height (7 m). In relation to the performance of the turbines, high turbulence on the roof seems to cancel out this effect. The performance of the horizontal axis small wind turbine has not increased in comparison with gable roof and free-standing mast. For the vertical-axis turbine, a power increase by a factor of 2.23 was achieved between free-standing mast and gable roof. Vertical wind flow above the gable roof was identified as the main cause for power increase. The experiment was conducted on the Lichtenegg energy research park (Lower Austria) and its results make it possible to better identify all effects that affect the turbine output power. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/283611 |
| work_keys_str_mv |
AT hirschlalexander evaluationoftheinfluencesofdifferentroofshapesontheflowpropertiesandperformanceofsmallwindturbines AT osterreicherdaniel evaluationoftheinfluencesofdifferentroofshapesontheflowpropertiesandperformanceofsmallwindturbines AT hirschlalexander ocínkavplivuríznihformdahívnavlastivostípotokutaefektivnístʹmalihvítrovihturbín AT osterreicherdaniel ocínkavplivuríznihformdahívnavlastivostípotokutaefektivnístʹmalihvítrovihturbín |
| first_indexed |
2024-09-01T17:37:55Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:37:55Z |
| _version_ |
1809016187360641024 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-2836112024-04-20T06:14:28Z Evaluation of the Influences of Different Roof Shapes on the Flow Properties and Performance of Small Wind Turbines Оцінка впливу різних форм дахів на властивості потоку та ефективність малих вітрових турбін Оцінка впливу різних форм дахів на властивості потоку та ефективність малих вітрових турбін Hirschl, Alexander Österreicher, Daniel Small wind turbines offer a complement to photovoltaic systems and are becoming an interesting solution in the wake of rising energy prices. The measurement results indicate that some locations on and around the building are not suited for installing wind turbines, while others show increased wind potential. Due to limited space, rooftop mounting is an interesting alternative to free mounting on a mast from a technical point of view. For this reason, the influence of roof shapes on the flow on and behind the building was measured and the performance of two different types of small wind turbines was investigated. The turbines assessed in the project are VertikonM with a vertical axis and helix-shaped rotor blades, and Superwind 1250 wind turbine with a horizontal axis and centrifugal force pitch control. The results showed that there is an average increase in wind speed of 0.2 m/s on gable roofs at hub height (7 m). In comparison, there is an increase of 0.4 m/s on flat roofs at hub height (7 m). In relation to the performance of the turbines, high turbulence on the roof seems to cancel out this effect. The performance of the horizontal axis small wind turbine has not increased in comparison with gable roof and free-standing mast. For the vertical-axis turbine, a power increase by a factor of 2.23 was achieved between free-standing mast and gable roof. Vertical wind flow above the gable roof was identified as the main cause for power increase. The experiment was conducted on the Lichtenegg energy research park (Lower Austria) and its results make it possible to better identify all effects that affect the turbine output power. Малі вітрові турбіни можуть бути доповненням до фотоелектричних систем і викликати інтерес у зв’язку зі зростанням цін на енергію. Результати вимірювань показують, що деякі місця на будівлі та навколо неї не підходять для встановлення вітрових турбін, тоді як в інших спостерігається підвищений потенціал вітру. З технічної точки зору, через обмежений простір монтаж на даху є цікавою альтернативою вільному монтажу на щоглі. З цієї причини було виміряно вплив форми даху на потік на будівлі та за нею, а також досліджено ефективність двох різних типів невеликих вітрових турбін. У проекті оцінювали турбіни VertikonM з вертикальною віссю та гвинтоподібними робочими лопатками та вітряну турбіну Superwind 1250 з горизонтальною віссю та керуванням кроком відцентрової сили. Результати показали, що на двосхилих дахах на висоті втулки (7 м) спостерігається збільшення швидкості вітру в середньому на 0,2 м/с. Для порівняння, на плоских дахах на висоті втулки (7 м) спостерігається збільшення на 0,4 м/с. Що стосується ефективності турбін, то висока турбулентність на даху ніби нівелює цей ефект. Ефективність малої вітрової турбіни з горизонтальною віссю не збільшилася порівняно з двосхилим дахом і окремою щоглою. Для турбіни з вертикальною віссю між окремою щоглою та двосхилим дахом було досягнуто зростання потужності в 2,23 рази. Основною причиною збільшення потужності є вертикальний потік вітру над двосхилим дахом. Експеримент проводився в енергетичному дослідницькому парку Lichtenegg (Нижня Австрія), і його результати дозволяють краще визначити всі ефекти, які впливають на вихідну потужність турбіни. Малі вітрові турбіни можуть бути доповненням до фотоелектричних систем і викликати інтерес у зв’язку зі зростанням цін на енергію. Результати вимірювань показують, що деякі місця на будівлі та навколо неї не підходять для встановлення вітрових турбін, тоді як в інших спостерігається підвищений потенціал вітру. З технічної точки зору, через обмежений простір монтаж на даху є цікавою альтернативою вільному монтажу на щоглі. З цієї причини було виміряно вплив форми даху на потік на будівлі та за нею, а також досліджено ефективність двох різних типів невеликих вітрових турбін. У проекті оцінювали турбіни VertikonM з вертикальною віссю та гвинтоподібними робочими лопатками та вітряну турбіну Superwind 1250 з горизонтальною віссю та керуванням кроком відцентрової сили. Результати показали, що на двосхилих дахах на висоті втулки (7 м) спостерігається збільшення швидкості вітру в середньому на 0,2 м/с. Для порівняння, на плоских дахах на висоті втулки (7 м) спостерігається збільшення на 0,4 м/с. Що стосується ефективності турбін, то висока турбулентність на даху ніби нівелює цей ефект. Ефективність малої вітрової турбіни з горизонтальною віссю не збільшилася порівняно з двосхилим дахом і окремою щоглою. Для турбіни з вертикальною віссю між окремою щоглою та двосхилим дахом було досягнуто зростання потужності в 2,23 рази. Основною причиною збільшення потужності є вертикальний потік вітру над двосхилим дахом. Експеримент проводився в енергетичному дослідницькому парку Lichtenegg (Нижня Австрія), і його результати дозволяють краще визначити всі ефекти, які впливають на вихідну потужність турбіни. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2023-08-07 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/283611 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 26 No. 2 (2023); 24-33 Проблемы машиностроения; Том 26 № 2 (2023); 24-33 Проблеми машинобудування; Том 26 № 2 (2023); 24-33 2709-2992 2709-2984 en https://journals.uran.ua/jme/article/view/283611/277892 Copyright (c) 2023 Alexander Hirschl http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |