中國儲能網(wǎng)訊：在國際定義里，所謂“綠色建筑”并不是指一般意義的立體綠化、屋頂綠色建筑花園，而是代表一種概念或象征，指建筑對環(huán)境無害，能充分利用環(huán)境自然資源，并且在不破壞環(huán)境基本生態(tài)平衡條件下建造的一種建筑，又可稱為可持續(xù)發(fā)展建筑、生態(tài)建筑、回歸大自然建筑、節(jié)能環(huán)保建筑等。耗資近一億美元的巴林世貿(mào)中心是全球第一座利用風能作為電力來源的摩天大樓，堪稱“綠色建筑”中的經(jīng)典之作。
世界上首座將風電機組與大樓融為一體的摩天大樓巴林王國，簡稱巴林，是一個鄰近波斯灣西岸的島國，巴林島為巴林最大的島嶼。沙特阿拉伯位于巴林西部，并可經(jīng)由法赫德國王大橋連接； 伊朗則位在巴林北方；卡塔爾半島位于巴林灣東南側(cè)。巴林的氣候?qū)贌釒衬畾夂颉?
在波斯灣南部，卡塔爾和沙特阿拉伯之間的海域上，有一片陽光明媚且常年多風的群島，名叫巴林王國群島。這里是世界石油能源的核心之地， 但此地引發(fā)全球關(guān)注的原因，卻不是燃燒消耗型的石油資源，而是一座史無前例的風力節(jié)能型摩天大樓——巴林世貿(mào)中心。
耗資3500 萬巴幣（約合9 千多萬美元）的巴林世貿(mào)中心正是全球第一座利用風能作為電力來源的摩天大樓。大廈于2008 年4 月完工，如今雄踞巴林王國麥納麥市中心的中央商務(wù)區(qū)， 由兩座傳統(tǒng)阿拉伯式“風塔”高樓組合而成，上尖下寬，如一對比翼的海帆， 掣風展開，強健有力，傲岸于蔚藍色的阿拉伯灣。
節(jié)能建筑的開發(fā)之路，巴林世貿(mào)中心率先邁出了腳步。這是人類建筑史上的一個重要里程碑，是地球可再生能源一次成功的重大嘗試。
巴林世界貿(mào)易中心是一座高240 米、雙子塔結(jié)構(gòu)的建筑物。這座樓高50 層的建筑聳立在King Faisal 公路旁，與眾多的地標相鄰，如巴林金融港、巴林國家銀行和著名景點珍珠塔等。建筑物的高度在全國排名第二，僅次于巴林金融港中的巴林金融港塔。
巴林世貿(mào)中心主體平面為橢圓形， 外形呈帆狀，線條流暢，具有強烈的視覺震撼力，深綠寶石色的玻璃和白色的外表皮使大廈與周邊沙漠景觀和海上風光融為一體。在兩座大廈之間設(shè)置了水平支持的3 座直徑29 米的風力渦輪。風帆一樣的樓體形成兩座樓之前的海風對流，加快了風速。風電機組預(yù)計能夠支持大廈所需用電的11% ～ 15%。
巴林世貿(mào)中心總建筑面積約12 萬平方米，除設(shè)置有辦公空間和商務(wù)設(shè)施外，還有酒店、商場、咖啡屋、飯館和健身俱樂部，并設(shè)有1700 個停車位。
千里之行始于夢想，行走在巴林王國首都麥納麥的中央商務(wù)區(qū)，只需稍稍抬頭，就能看見巴林世貿(mào)中心那雙塔之間凌空飛架的三座水平軸發(fā)電風車。這三座風能渦輪機的安裝費用為100 萬巴幣，每年約提供1300 兆瓦時（130 萬度） 的電力， 相當于200萬噸煤或者600 萬桶石油的發(fā)電量，供300 個普通家庭一年之用。風力葉輪日夜不停旋轉(zhuǎn)，不帶來任何環(huán)境污染，似在提醒所有把渴望目光投向中東地區(qū)的石油消耗者：地球上其實還有更環(huán)保、更適宜生存的能源獲取方式亟待我們?nèi)ラ_發(fā)。
巴林世貿(mào)中心風能發(fā)電的秘密
隨著全球不可再生資源的不斷消耗，能源危機猛然敲響了人類的生存警鐘，巴林世貿(mào)中心無疑發(fā)揮了很好的示范作用。有了巴林世貿(mào)中心這個風能摩天大樓的成功案例，風能—— 這種可再生、無污染且儲量巨大的能源，更能激發(fā)天下有識之士的信心， 才好各展才智，開發(fā)利用，減少二氧化碳之類溫室氣體的排放，保護人類賴以生存繁育的地球。
有人做過測試，颶風能夠在數(shù)秒鐘內(nèi)爆發(fā)出一千萬馬力（即750 萬千瓦；一馬力等于0.75 千瓦）的功率。早在18 世紀之初，歐洲曾經(jīng)發(fā)生過一次橫掃英法兩國的颶風，吹毀800 座民宅、400 座風力磨坊、100 座教堂和400 多條帆船，25 萬株大樹連根拔起， 風力之強悍可想而知。據(jù)科學家保守估算，地球上可用來發(fā)電的風力資源約有100 億千瓦，幾乎是目前全世界水力發(fā)電總量的十倍，而全世界每年燃燒煤所獲得的總能量，只相當于地球可利用風力能量的三分之一。
一般情況下，風力達到3 級就具備利用價值了，當風速大于每秒4 米即可用于發(fā)電。據(jù)測算，一臺55 千瓦的風力發(fā)電機組，當風速每秒為9.5 米時，機組的輸出功率為55 千瓦；當風速每秒8 米時，功率為38 千瓦；風速每秒為6 米時，功率降至16 千瓦； 而風速為每秒5 米時，則只有9.5 千瓦， 降幅相當明顯。
風力越大，經(jīng)濟效益也越大。這就是為什么大型的風力發(fā)電廠要么建在風吹草低的空曠高原，要么建在渺無人煙的遠塞風谷的原因。
可是，肖恩˙奇拉要做的卻恰恰相反，他要把風力發(fā)電機帶入鬧市，帶進人類居住的家園！
對于肖恩˙奇拉來說，巴林世貿(mào)中心是他實現(xiàn)夢想的第一步，也是最具發(fā)展意義的關(guān)鍵一步。肖恩˙奇拉在中東地區(qū)以設(shè)計摩天大樓聞名，作為全球第五大工程顧問公司阿特金斯（Atkins） 的首席建筑設(shè)計師， 他的夢想就是讓節(jié)能建筑成為世界主流。
奇拉選擇巴林作為第一座風力大樓的建造地，于地利方面是多有考量的。他本是一個資深的航海好手，曾花了四年時間潛心研究風力發(fā)電技術(shù)， 對風向的判斷很有經(jīng)驗。2003 年11 月他第一次來到巴林麥納麥，就憑著水手的敏感，發(fā)現(xiàn)這里是一個建造風力節(jié)能型大樓的絕佳之地。
麥納麥是巴林最大的城市，人口約有150 萬，占巴林總?cè)丝诘慕姆种?，位于波斯灣中段，巴林島的東北角。麥納麥是海灣地區(qū)重要的金融中心和港口貿(mào)易中轉(zhuǎn)站，享有“波斯灣明珠”的美譽。每天早上熱帶的太陽升起，麥納麥地區(qū)的熱空氣就開始受熱上升，形成大范圍的低氣壓區(qū)， 將附近海面的冷空氣吸過來進行補充， 便形成循環(huán)無窮的海風資源，市區(qū)內(nèi)每天超過60% 的時間都有相當可觀的風在四處游走。
奇拉選擇麥納麥作為風能建筑的實踐之地，可謂慧眼獨具。
挑戰(zhàn)風能建筑的設(shè)計理念設(shè)計巴林世貿(mào)中心，奇拉不是簡單的在院子里插上幾根風力發(fā)電機，他想要實現(xiàn)一種純粹意義上的風能建筑，要將風能與建筑完美的結(jié)合起來，只有這樣才能在性質(zhì)上把巴林世貿(mào)中心定義為一座風能建筑。
巴林世貿(mào)中心的設(shè)計圖樣是古典與現(xiàn)代結(jié)合的產(chǎn)物，借鑒了阿拉伯傳統(tǒng)建筑講究雙塔并立的基本外形，兩座風格明快的三角形建筑比肩，共舉三道風力發(fā)電機的橫梁，橫梁上依次安置三座風力機葉輪，以最簡單直接的方式將雙塔融為一體。這種毫不花俏的手法，既彰顯了阿拉伯地區(qū)的傳統(tǒng)文化風格，又引入了現(xiàn)代建筑的節(jié)奏層次。一眼望去，巴林世貿(mào)中心立于水邊，柔美中不失鋒芒，整體造型時尚感強烈，前衛(wèi)風格呼之欲出。
受傳統(tǒng)阿拉伯“風塔”的啟發(fā)，利用文丘里原理將兩座塔樓的平面和剖面設(shè)計成橢圓形和帆形，兩座塔樓主體如同兩片巨型機翼將來自波斯灣海面上的毫無阻礙、經(jīng)年不息的海風集中并加速使其在經(jīng)過兩座塔樓時形成漏斗效應(yīng)，將風速提高了30%，大大提高了風力渦輪機的工作效率。
水平軸風力渦輪機通常被安裝在桿件上，當渦輪機的正面與空氣流向垂直時發(fā)電效率最高。在風向隨季節(jié)變化而改變的氣候條件下，將如此大型的水平軸風力渦輪機整合在建筑上是非常困難的。為了獲得與渦輪機正面垂直的氣流，并將有限風向角度范圍內(nèi)的氣流盡量多地引入雙塔之間形成漏斗效應(yīng)，加快空氣流速，巴林世貿(mào)中心從設(shè)計階段開始就注定要采用這種建筑形式。
近幾年，垂直軸的風力渦輪機被廣泛使用，因為垂直軸的渦輪機不受風向的限制，發(fā)電效率比水平軸渦輪機高的多，但在巴林世貿(mào)中心的設(shè)計階段，還沒有出現(xiàn)將大型的垂直軸渦輪機與建筑進行一體化設(shè)計的成熟技術(shù)和案例。
在垂直方向上，巴林世貿(mào)中心雙塔的錐形造型也體現(xiàn)了空氣動力學的原理。隨著高度的增加，雙塔之間的風速越來越大，而由于雙塔主體的機翼斷面越來越小，所以通過三個渦輪機的風速大致是一樣的。如果假設(shè)中間的渦輪機發(fā)電量為100% 的話，那么最上面和最下面的渦輪機的發(fā)電量分別為109% 和93%。
此外， 風洞試驗證明， 由于采用這種建筑形式，雙塔中軸線兩側(cè)各45 度范圍內(nèi)的氣流經(jīng)過渦輪機時基本上都是與其正面相垂直的，當風速在15m/s ～ 20m/s 時，渦輪機的電能輸出功率最大。
三座風力發(fā)電渦輪機每年可為大樓提供1100 ～ 1300 兆瓦時。盡管之前建成的一些生態(tài)摩天大樓如位于英國倫敦的St GeorgesWharf 上也安裝了風力渦輪機，但將如此大尺寸的風力發(fā)電裝置整合在商業(yè)建筑物上，巴林世貿(mào)中心仍屬首次，也因此獲得“大型規(guī)劃中技術(shù)使用最佳獎”和“阿拉伯建筑世界”頒發(fā)的“可持續(xù)設(shè)計獎”。
從2003 年的初始設(shè)想，到2008年的落成完工，從設(shè)計師手上最初的一張類似水手帆船的草稿圖，到如今傲立阿拉伯灣的50 層雙子結(jié)構(gòu)世貿(mào)中心，巴林世貿(mào)中心的建造經(jīng)歷了漫長的五年，克服了一個又一個的難關(guān)。盡管有人說它太不現(xiàn)實，有人說它投入產(chǎn)出率不對等，也有人說它費盡心力也只不過解決了自身11% ～ 15% 的電能需求，甚至說它不值得后人效仿，但誰都不能質(zhì)疑巴林世貿(mào)中心邁出了歷史性的一步，這座建立在石油核心產(chǎn)區(qū)之上的風能建筑，帶給人類的思考是不容忽視的。
