專利名稱：可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高層建筑給排水技術(shù)，尤其是可節(jié)約高層建筑供水能耗的基于高層建筑排水的輔助供水系統(tǒng)，屬建筑給排水技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著能源危機的日益加重，節(jié)能減排如今已成為全世界共同關(guān)注的熱點話題。以中國為例，建筑耗能約占社會總能耗的三分之一，建筑耗能已與工業(yè)耗能、交通耗能并列，成為能源消耗的三大“耗能大戶”，因此建筑節(jié)能越來越受到人們的重視。
設(shè)水泵、水箱的串聯(lián)給水與并聯(lián)給水是高層建筑中常采用的給水方式。在串聯(lián)給水方式中，各分區(qū)均設(shè)有水泵和水箱，上區(qū)的水泵從下區(qū)的水箱中抽水，這種方式適用于允許分區(qū)設(shè)置水箱和水泵的各類高層建筑，建筑高度超過100米的超高層建筑適宜采用這種供水方式；在并聯(lián)給水方式中，各分區(qū)獨立設(shè)置水箱和水泵，水泵集中布置在建筑底層或地下室，各區(qū)水泵獨立向各區(qū)的水箱供水，這種方式在允許分區(qū)設(shè)置水箱且高度不超過100米的高層建筑中被廣泛采用。另外，高層建筑的排水系統(tǒng)按排水水質(zhì)來分為糞便污水排水系統(tǒng)與生活廢水排水系統(tǒng)。糞便污水排水系統(tǒng)主要排除從大便池、小便池排除的污水；生活廢水排水系統(tǒng)主要排除從衛(wèi)生器具排出的各種廢水，其中含有洗滌劑、毛發(fā)和細小的懸浮物等。高層建筑排水具有很大的勢能，但現(xiàn)有的建筑給排水方式都是直接排掉，未將這部分能量進行利用。關(guān)于高層建筑排水能量的再利用，有人提出，用這部分能量來進行發(fā)電，但由于高層排水具有較大的勢能，需要采取措施減小排水的流速，如增加管內(nèi)壁粗糙度，立管上隔一定距離設(shè)“乙字彎”等方法，實施起來有一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用高層建筑高區(qū)用戶生活廢水排水的高度水頭來作為中下層用戶供水的動力，在不影響原給排水系統(tǒng)的正常運行的前提下有效降低供水能耗。本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，它包括串聯(lián)設(shè)置的低區(qū)水箱、中區(qū)水箱和高區(qū)水箱，所述低區(qū)水箱、中區(qū)水箱分別設(shè)有低區(qū)增壓水泵和中區(qū)增壓水泵，特別之處是，所述系統(tǒng)還包括高區(qū)排水立管、中低區(qū)排水立管和壓力供水罐，壓力供水罐內(nèi)由隔膜分隔為內(nèi)腔和外腔；在高區(qū)排水立管與中低區(qū)排水立管之間設(shè)置生活廢水緩沖箱，生活廢水緩沖箱高于中區(qū)水箱，生活廢水緩沖箱底部設(shè)有排水管，排水管經(jīng)電磁三通閥與壓力供水罐的內(nèi)腔連通；所述低區(qū)水箱經(jīng)第一止回閥、第一閘閥與壓力供水罐外腔的進口連通，壓力供水罐外腔出口經(jīng)第二止回閥、第二閘閥與中區(qū)水箱連通，壓力供水罐的高度低于低區(qū)水箱。上述可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，所述壓力供水罐內(nèi)設(shè)置的隔膜為褶皺隔膜，所述隔膜展開后面積與壓力供水罐內(nèi)表面積相匹配。上述可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，所述壓力供水罐上部設(shè)有連通內(nèi)腔的內(nèi)腔自動排氣閥和連通外腔的外腔自動排氣閥。上述可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還設(shè)有排水橫干管，所述電磁三通閥的兩個通道一個將排水管與壓力供水罐的內(nèi)腔連通，另一個將排水橫干管與壓力供水罐的內(nèi)腔連通，排水橫干管經(jīng)順水三通與中低區(qū)排水立管連通。上述可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，所述高區(qū)排水立管下端連通生活廢水緩沖箱，所述生活廢水緩沖箱上部設(shè)有溢流口，溢流口與中低區(qū)排水立管的上端連通。上述可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，所述排水管上設(shè)有電接點壓力表，所述電接點壓力表電連接控制器，控制器控制電磁三通閥。上述可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，所述中區(qū)水箱設(shè)有溢水管，溢水管連通低區(qū)水箱。上述可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，所述生活廢水緩沖箱底部設(shè)有過濾器，排水管上端連通過濾器。本發(fā)明針對有效利用高層建筑生活廢水的排水能量問題，提出了一種基于高層建筑排水的輔助供水系統(tǒng)。所述系統(tǒng)在不影響原高層建筑給排水正常運行的前提下，在高層用戶的中低區(qū)用戶生活廢水排水立管中間設(shè)置了一個生活廢水緩沖水箱，通過生活廢水緩沖水箱的排水管與壓力供水罐的隔膜內(nèi)腔連通，壓力供水罐的隔膜外腔與低區(qū)生活水箱連通，利用生活廢水緩沖水箱排水位能及生活廢水緩沖水箱與中區(qū)用戶生活水箱的高度差，將壓力供水罐中的生活給水輸送到中區(qū)生活水箱，從而節(jié)省供水能源。一旦壓力供水罐出現(xiàn)故障，則高層建筑的原給排水系統(tǒng)能夠正常運行。所述系統(tǒng)建筑成本低，易于實施，它既適用于新建高層建筑，也適用于老建筑給排水系統(tǒng)改造。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。圖I是本發(fā)明示意圖； 圖2是壓力供水罐給水充水、生活廢水排出狀態(tài)示意圖。圖3是壓力供水罐廢水生活廢水充水、給水上供狀態(tài)示意圖。附圖中各標號清單為1A、低區(qū)水箱，1B、低區(qū)增壓水泵，2A、中區(qū)水箱，2B、中區(qū)增壓水泵，3、高區(qū)水箱，4A、高區(qū)排水立管，4B、中低區(qū)排水立管，5、生活廢水緩沖箱，6、壓力供水罐，6A、內(nèi)腔自動排氣閥，6B、隔膜，6C、外腔自動排氣閥，6D、內(nèi)腔，6E、外腔，7、電磁三通閥，8、電接點壓力表,9、控制器，10A、第一止回閥，10B、第一閘閥，11A、第二止回閥，11B、第二閘閥，12、過濾器，13、排水橫干管，14、順水三通，15、排水管，16、溢流口，17、溢水管，18、常開排水閘閥。
具體實施例方式參看圖1，本發(fā)明對高層串聯(lián)給水方式進行了改進，它包括串聯(lián)設(shè)置的低區(qū)水箱1A、中區(qū)水箱2A和高區(qū)水箱3。低區(qū)水箱內(nèi)的水由市政給水供給，低區(qū)水箱處設(shè)有低區(qū)增壓水泵1B，低區(qū)增壓水泵IB可將低區(qū)水箱內(nèi)的水泵入中區(qū)水箱；中區(qū)水箱處設(shè)有中區(qū)增壓水泵2B，中區(qū)增壓水泵2B定時將中區(qū)水箱內(nèi)的水泵入高區(qū)水箱3中。所述系統(tǒng)還包括用于排放生活廢水的高區(qū)排水立管4A、中低區(qū)排水立管4B和壓力供水罐6。在高區(qū)排水立管4A與中低區(qū)排水立管4B之間設(shè)置生活廢水緩沖箱5，高區(qū)排水立管4A下端連通生活廢水緩沖箱5，生活廢水緩沖箱上部設(shè)有溢流口 16，溢流口與中低區(qū)排水立管4B的上端連通。所述生活廢水緩沖箱高于中區(qū)水箱2A，生活廢水緩沖箱5內(nèi)設(shè)有過濾器12，生活廢水緩沖箱下部設(shè)有排水管15，排水管15上端連通過濾器12，排水管15下端經(jīng)電磁三通閥7與壓力供水罐6的內(nèi)腔6D相通。所述中區(qū)水箱設(shè)有溢水管17，溢水管17連通低區(qū)水箱1A。參看圖1-3，所述壓力供水罐6的高度低于低區(qū)水箱1A，壓力供水罐內(nèi)由環(huán)狀隔膜6B分隔為內(nèi)腔6D和外腔6E，其中內(nèi)腔6D用于儲存生活廢水，外腔6E用于儲存生活給水。低區(qū)水箱IA經(jīng)第一止回閥10A、第一閘閥IOB與壓力供水罐6外腔6E的進口連通，壓力供水罐6外腔出口經(jīng)第二止回閥11A、第二閘閥IlB與中區(qū)水箱2A連通。所述隔膜6B為褶皺隔膜6B，隔膜6B展開后的面積與壓力供水罐6的內(nèi)表面積相匹配。在壓力供水罐6上部設(shè)有連通內(nèi)腔6D的內(nèi)腔自動排氣閥6A和連通外腔6E的外腔自動排氣閥6C。仍參看圖1-3，所述電磁三通閥7的兩個通道中，一個將排水管15與壓力供水罐6的內(nèi)腔6D連通，另一個將排水橫干管13與壓力供水罐6的內(nèi)腔6D連通，排水橫干管13經(jīng)順水三通14與中低區(qū)排水立管4B連通。排水管15上設(shè)有電接點壓力表8，電接點壓力表8電連接控制器9，控制器9控制電磁三通閥7。仍參看圖1-3，本發(fā)明的工作過程如下低區(qū)水箱IA的生活給水通過第一閘閥10B、第一止回閥IOA進入壓力供水罐6的外腔6E，隔膜6B被壓縮，內(nèi)腔自動排氣閥6A排氣，使生活給水基本充滿整個壓力供水罐6，此時電磁三通閥7將排水橫干管13與壓力供水罐6的內(nèi)腔6D連通，如圖2所示；生活廢水緩沖箱5不斷收集高區(qū)排水立管4A的生活廢水，當水位上升到一定高度時(如圖I所示高度H時)，通過電接點壓力表8測量的壓力，把壓力信號傳給控制器9，控制器控制電磁三通閥7動作，將排水管15與壓力供水罐6的內(nèi)腔6D連通，生活廢水進入壓力供水罐6內(nèi)腔，隔膜6B被鼓起，在水位高度產(chǎn)生的壓力作用下將生活給水通過第二止回閥11A、第二閘閥IlB送入中區(qū)水箱2A，外腔自動排氣閥6C排氣?？刂破?可采用時間控制的方式，經(jīng)過若干分鐘后(時間根據(jù)生活廢水緩沖箱5與壓力供水罐6的容積而定，即根據(jù)一次供水量的大小)，控制電磁三通閥7動作，將生活廢水通過排水橫干管13、順水三通14送入中低區(qū)排水立管4B，這樣就完成了一個供水過程，上述過程周而復(fù)始，通過壓力供水罐6不斷將低區(qū)水箱IA的水輸送到中區(qū)水箱2A。上述過程，高區(qū)生活廢水的排水量與通過壓力供水罐向中區(qū)水箱的供水量相等。若生活廢水緩沖箱5的液位超過溢流口 16，則生活廢水通過中低區(qū)排水立管4B排走；若中區(qū)水箱2A中的生活給水液位超過溢水管17的上口，則生活給水通過溢水管17排到低區(qū)水箱IA ;若高區(qū)生活廢水的排量低于中區(qū)生活給水量，則中區(qū)水箱2A內(nèi)設(shè)置的浮球閥或液位控制器動作，啟動低區(qū)增壓水泵IB向中區(qū)水箱補水；若壓力供水罐故障或檢修時，則由低區(qū)增壓水泵IB向中區(qū)水箱2A供水(此時第一閘閥10B、第二閘閥11B、排水閘閥18關(guān)閉，與現(xiàn)有供水系統(tǒng)相同)。以下給出本發(fā)明可行性的計算設(shè)該建筑內(nèi)中區(qū)水箱與低區(qū)水箱的高差為30 米(約10層樓的高度)，橫干管長度取10米。設(shè)管內(nèi)的流速為v=lm/s，則由體積流量
ρ= WlD3 /4 ,可得管道管徑D=O. 103m=103mm,通過查《建筑給排水設(shè)計手冊》可選取D108x3. 5的無縫鋼管，其流速v=0. 9m/s,比摩阻R=17 mmH20/m,實際流量為Q=28. 08 m3/h。取管道總長為L=70m(廢水管、供水管各約30m，水平管道長10m)，生活供水局部阻力損失的計算可按占沿程阻力損失的25% 35%進行，這里取K=35%。則總阻力損失Λ P為
Δ P=LXR (Κ+1) =70X 17X 1. 35=1606. 5mmH20=l. 6 mH20從計算結(jié)果來看，只需要生活廢水緩沖箱與中區(qū)給水箱的高度差為1.6 m，就能克服管道系統(tǒng)的總阻力損失。
權(quán)利要求
1.一種可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，它包括串聯(lián)設(shè)置的低區(qū)水箱(1A)、中區(qū)水箱(2A)和高區(qū)水箱(3)，所述低區(qū)水箱、中區(qū)水箱分別設(shè)有低區(qū)增壓水泵(IB)和中區(qū)增壓水泵(2B)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括高區(qū)排水立管(4A)、中低區(qū)排水立管(4B)和壓力供水罐(6);所述壓力供水罐內(nèi)由隔膜(6B)分隔為內(nèi)腔(6D)和外腔(6E);在高區(qū)排水立管(4A)與中低區(qū)排水立管(4B)之間設(shè)置生活廢水緩沖箱(5)，生活廢水緩沖箱高于中區(qū)水箱(2A)，生活廢水緩沖箱底部設(shè)有排水管(15)，排水管經(jīng)電磁三通閥(7)與壓力供水罐(6)的內(nèi)腔(6D)連通；所述低區(qū)水箱經(jīng)第一止回閥(10A)、第一閘閥(IOB)與壓力供水罐(6 )外腔(6E )的進口連通，壓力供水罐(6 )外腔出口經(jīng)第二止回閥(IIA)、第二閘閥(IlB)與中區(qū)水箱連通，壓力供水罐(6)高度低于低區(qū)水箱(1A)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力供水罐(6)內(nèi)設(shè)置的隔膜(6B)為褶皺隔膜，所述隔膜(6B)展開后面積與壓力供水罐(6)內(nèi)表面積相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力供水罐(6)上部設(shè)有連通內(nèi)腔(6D)的內(nèi)腔自動排氣閥(6A)和連通外腔(6E)的外腔自動排氣閥(6C)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還設(shè)有排水橫干管(13)，所述電磁三通閥(7)的兩個通道一個將排水管(15)與壓力供水罐(6)的內(nèi)腔(6D)連通，另一個將排水橫干管(13)與壓力供水罐(6)的內(nèi)腔(6D)連通，排水橫干管(13)經(jīng)順水三通(14)與中低區(qū)排水立管(4B)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，其特征在于，所述高區(qū)排水立管(4A)下端連通生活廢水緩沖箱(5)，所述生活廢水緩沖箱上部設(shè)有溢流口( 16 )，溢流口與中低區(qū)排水立管(4B )的上端連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，其特征在于，所述排水管(15)上設(shè)有電接點壓力表(8)，所述電接點壓力表(8)電連接控制器，控制器控制電磁三通閥(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，其特征在于，所述中區(qū)水箱設(shè)有溢水管(17)，溢水管(17)連通低區(qū)水箱(1A)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，其特征在于，所述生活廢水緩沖箱底部設(shè)有過濾器(12)，排水管(15)上端連通過濾器(12)。
全文摘要
一種可利用建筑排水能量的高層建筑輔助供水系統(tǒng)，它包括低區(qū)水箱、中區(qū)水箱和高區(qū)水箱，特別之處是，所述系統(tǒng)還包括高區(qū)排水立管、中低區(qū)排水立管和壓力供水罐，壓力供水罐內(nèi)由隔膜分隔為內(nèi)腔和外腔；在高區(qū)排水立管與中低區(qū)排水立管之間設(shè)置生活廢水緩沖箱，生活廢水緩沖箱高度高于中區(qū)水箱，生活廢水緩沖箱底部設(shè)有排水管，排水管經(jīng)電磁三通閥與壓力供水罐的內(nèi)腔連通；所述低區(qū)水箱與壓力供水罐外腔的進口連通，壓力供水罐外腔出口與中區(qū)水箱連通，壓力供水罐高度低于低區(qū)水箱。本發(fā)明利用高層建筑高區(qū)用戶生活污水排水的高度水頭來作為中區(qū)用戶供水的動力，在不影響原給排水系統(tǒng)的正常運行的前提下有效降低供水能耗。
文檔編號E03C1/122GK102966141SQ20121052504
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者張旭濤, 楊曉強, 楊賀, 劉生丞, 范天舒 申請人:華北電力大學(保定)